Pablo Caballero
Jul 25, 2023
V štúdii sú zhrnuté výsledky porovnania údajov poskytnutých rôznymi inštitucionálnymi alebo komerčnými poskytovateľmi modelov slnečného žiarenia s pozemnými meraniami zozbieranými na 129 miestach rozmiestnených po celom svete. Pomáha vývojárom solárnych zariadení orientovať sa vo všetkých dostupných databázach.
Ako výsledok nového spoločného úsilia medzinárodných odborníkov v oblasti solárnej energie Medzinárodná energetická agentúra (IEA) nedávno vydala správu s názvom "Worldwide Benchmark of Modelled Solar Irradiance Data 2023" (Celosvetové porovnanie modelovaných údajov o slnečnom žiarení 2023). Táto práca bola vykonaná v rámci jednej z úloh IEA vprograme PV Power Systems. Konkrétne v rámci úlohy č. 16 s názvom "Solárne zdroje pre vysoko penetračné a veľkoplošné aplikácie".
V správe sa uvádza porovnanie modelovo odvodených údajov o priamom normálovom žiarení (DNI), ako aj o globálnom horizontálnom žiarení (GHI) na miestach 129 celosvetovo rozmiestnených pozemných meracích staníc žiarenia.
Lokality referenčných staníc použitých v štúdii a počet modelovaných súborov údajov, ktoré sa testujú na každej lokalite.
Vývoj presných modelov slnečného žiarenia zohráva dôležitú úlohu pri navrhovaní, financovaní a prevádzke solárnych zariadení.
Ich schopnosť poskytovať podhodinové súbory údajov za mnoho rokov umožňuje vývojárom solárnych zariadení vykonávať cenné štúdie svojich budúcich aktív. Okrem toho schopnosť udržiavať modely aktuálne poskytuje prevádzkovateľom a správcom solárnych aktív spoľahlivú referenciu pre ich hodnotenie výkonnosti na dosah ruky.
Väčšina solárnych modelov hodnotených v štúdii IEA používa ako hlavný zdroj údajov vstupy z geostacionárnych satelitných snímok (Meteosat druhej generácie). Niektoré modelované súbory údajov využívajú snímky z viac ako jednej družice, aby sa dosiahlo globálne pokrytie, zatiaľ čo iné súbory údajov hodnotia len časť zorného poľa družice.
V správe sú zahrnuté aj modely, ktoré využívajú rôzne metodiky. To je prípad jedného modelu založeného na reanalýze Numerical Weather Data Prediction (NWP) a iného modelu založeného na snímkach z polárnych satelitov.
Schéma znázorňujúca, ako satelitné modely charakterizujú cestu slnečného žiarenia až po dosiahnutie zemského povrchu.
Odhadovanie intenzity slnečného žiarenia na povrchu zo satelitov: Vedecký obrázok na ResearchGate: minulosť, súčasnosť a perspektívy do budúcnosti. Dostupné z: https://www.researchgate.net/figure/Simplified-relations-between-satellite-observations-and-SSI-according-to-one-dimensional_fig1_335319601 [prístup 21. 7. 2023]
Štúdia IEA sa zaoberala 129 pozemnými stanicami. Tie boli vybrané po vyradení niekoľkých staníc, ktoré nespĺňali požiadavky na kvalitu údajov, z pôvodného súboru 161 lokalít.
Štúdia zdôraznila význam kvality referenčných údajov. Jedným zo záverov bolo potvrdenie, že "bez prísneho postupu kontroly kvality nie je možné vykonať skutočnú validáciu s rizikom získania neplatných výsledkov".
Použité testy sa týkajú viacerých aspektov a majú niekoľko automatizovaných testov na chýbajúce časové značky, chýbajúce hodnoty, K-testy, testy uzáverov, testy extrémne vzácnych limitov, testy fyzicky možných limitov a testy vypnutia sledovania.
Kontrola kvality zahŕňala aj vizuálne kontroly, ktoré pokrývali aspekty, ako je posúdenie zatienenia, test uzáveru, kontrola symetrie AM/PM pre GHI a kontrola kalibrácie pomocou indexu jasnej oblohy.
Vizualizácia rôznych testov kontroly kvality použitých na hodnotenie kvality údajov o žiarení na jednej stanici (Visby, Švédsko, 2016).
Výsledky porovnávacích testov ukazujú "výrazné odchýlky vo výkonnosti medzi rôznymi modelovanými súbormi údajov", ktoré boli hodnotené.
Najmä metriky odchýlok súborov údajov založených najmä na geostacionárnych družicových snímkach sú si bližšie ako súbory údajov založené na NWP a polárnych družiciach. Konkrétne sa v správe uvádza, že "najnižšie priemerné metriky odchýlok často dosahuje jediný súbor údajov (Solargis)".
Vypočítal sa súbor kompletných metrík výkonnosti vrátane rMBD, ktorý má pre analýzu prvoradý význam, pretože priamo súvisí s celkovým podhodnotením alebo nadhodnotením.
Okrem rMBD sa v štúdii vypočítal aj kombinovaný index výkonnosti (CPI), ktorý spája niekoľko aspektov výkonnosti modelu do jedného indexu. Zahŕňa veľkosť odchýlok medzi modelovanými a pozemne nameranými údajmi (opísaná pomocou rRMSD), podobnosť rozloženia údajov (opísaná pomocou rKSI) a relatívnu frekvenciu situácií prekročenia (opísaná pomocou rOVER).
Malá hodnota rCPI naznačuje dobrú výkonnosť súboru testovacích údajov.
Budúca práca pre úlohu 16 IEA by mala zahŕňať aktualizáciu tejto porovnávacej štúdie vrátane lokalít nad regiónmi, ktoré zatiaľ nie sú dobre alebo vôbec pokryté.
Bude zahŕňať aj nové modelované súbory údajov a aktualizované verzie súčasných súborov údajov. Okrem toho účastníci tejto úlohy plánujú ďalšiu analýzu na vyhodnotenie očakávaného pozitívneho vplyvu rôznych metód následného spracovania na modelované údaje (tzv. "prispôsobenie lokalít").
Všetky tieto činnosti poskytnú cenné poznatky pre odvetvie solárnej energie a budú naďalej posilňovať spoluprácu medzi členmi tejto úlohy. Jej konečným cieľom je znížiť plánovacie a investičné náklady na fotovoltické systémy zvýšením kvality hodnotenia zdrojov a predpovedí slnečnej energie.
Ak sa chcete dozvedieť viac o overovaní solárnych údajov Solargis, pozrite si našu dokumentáciu.
