(高清版)GBT 42477-2023 光伏电站气象观测及资料审核、订正技术规范

光伏电站气象观测及资料审核、订正技术规范correctionofphotovoltaicpowerstations2023-03-17发布2023-07-01实施国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会GB/T42477—2023前言 I 2规范性引用文件 3术语和定义 4气象观测 34.1观测站址 34.2观测要素 4.3观测仪器 34.4仪器安装 4.5仪器维护 44.6数据采集 54.7数据传输 4.8证实方法 55资料审核 65.1审核要求 65.2完整性审核 65.3合理性审核 65.4异常数据处理 75.5有效数据完整率要求 75.6证实方法 6数据插补 6.1插补要求 76.2插补方法 6.3证实方法 7太阳辐射要素数据代表年订正 87.1订正方法 87.2证实方法 参考文献 I本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国气象局提出。本文件由全国气候与气候变化标准化技术委员会(SAC/TC540)归口。本文件起草单位：中国气象局公共气象服务中心、国华能源投资有限公司、通威太阳能(合肥)有限公司、中国大唐集团新能源科学技术研究院有限公司、特变电工新疆新能源股份有限公司、中国电建集团贵州电力设计研究院有限公司、成都信息工程大学、内蒙古电力勘测设计院有限责任公司、北京玖天气象科技有限公司。1光伏电站气象观测及资料审核、订正技术规范本文件规定了光伏电站气象观测及观测资料审核、数据插补、太阳辐射要素数据订正的要求，描述了对应的证实方法。本文件适用于光伏电站的太阳能资源测量、调查、评估、开发利用相关的气象观测、观测数据的采2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T31156—2014太阳能资源测量总辐射GB/T33698—2017太阳能资源测量直接辐射GB/T33699—2017太阳能资源测量散射辐射GB/T35221—2017地面气象观测规范总则GB/T35222—2017地面气象观测规范云GB/T35223—2017地面气象观测规范气象能见度GB/T35226—2017地面气象观测规范空气温度和湿度GB/T35227—2017地面气象观测规范风向和风速GB/T35228-2017地面气象观测规范降水量GB/T35231—2017地面气象观测规范辐射GB/T35237—2017地面气象观测规范自动观测GB/T37468—2019直接辐射表GB/T37523—2019风电场气象观测资料审核、插补与订正技术规范GB/T37526—2019太阳能资源评估方法NB/T32011—2013光伏发电站功率预测系统技术要求QX/T66—2007地面气象观测规范第22部分：观测记录质量控制下列术语和定义适用于本文件。直接辐射directradiation从日面及其周围一小立体角内发出的辐射。2注：一般来说，直接辐射是由视场角约为5°的仪器测定的，而日面本身的视场角仅约为0.5°,因此，它包括日面周围的部分散射辐射，即环日辐射。法向直接辐射directnormalradiation与太阳光线垂直的平面上接收到的直接辐射。注：从数值上而言，直接辐射与法向直接辐射是相同的；两者的区别在于，直接辐射是从太阳出射的角度而定义，法向直接辐射则是从地表入射的角度而定义。太阳辐射被空气分子、云和空气中的各种微粒分散成无方向性的、但不改变其单色组成的辐射。水平面总辐射globalhorizontalradiation水平面从上方2π立体角(半球)范围内接收到的直接辐射和散射辐射之和。反射辐射reflectedradiation太阳辐射被表面折回的、而不改变其单色组成的辐射。注1:在气象辐射测量中，表面通常指水平状态下的地表面，测量仪器按水平向下的方式安装，测到的是自下而上的半球向辐射，其中包括地表的反射辐射以及地表与仪器之间大气层的散射辐射。注2:在太阳能利用中，对表面的理解要宽泛得多，可以是墙面、楼顶或其他物体的表面。注3:由于绝大多数物体的表面粗糙，其反射多为漫反射。光伏阵列表面总辐射solarradiationonphotovoltaicplane-of-array光伏阵列表面接收到的直接辐射、散射辐射及下垫面反射辐射之和。在一给定时间，太阳直接辐照度达到或超过120W/m²的各段时间总和。物体在单位时间、单位面积上接收到的辐射能。注：单位为瓦每平方米(W/m²)。地球大气层外水平面从上方2π立体角(半球)范围内单位时间、单位面积上接收到的太阳辐射能。34气象观测4.1观测站址观测站址应能代表光伏电站所在区域的太阳能资源状况，能反映出该区域的气象条件。4.1.2观测环境要求观测环境应符合下列要求：——观测地点满足GB/T35231—2017中4.3的要求；——观测场地平坦空旷，不受地物及树木等遮蔽影响；——不受光伏阵列反射影响；——不受粉尘、盐雾等影响；——仪器感应元件的平面以上无障碍物。4.2观测要素观测要素包括：a)太阳辐射要素：应包括水平面总辐射和光伏阵列表面总辐射，宜包括法向直接辐射、水平面直c)光伏组件背板温度。4.3观测仪器4.3.1太阳辐射观测仪器太阳辐射观测仪器应符合GB/T19565—2017中第5章和GB/T37468—2019中第4章的要求，总辐射表和直接辐射表均应达到或高于二级表的性能指标。水平面总辐射和光伏阵列表面总辐射的测量应采用同一类型、相同型号的总辐射表。4.3.2气象要素观测仪器气象要素的观测仪器，气温和相对湿度应符合GB/T35226—2017中4.5的要求，风速和风向应符合GB/T35227—2017中第4章的要求，能见度应符合GB/T35223—2017中第6章的要求，云量应符合GB/T35222—2017中第4章的要求，降水量应符合GB/T35228—2017中4.2的要求。4.3.3光伏组件背板温度观测仪器光伏组件背板温度的测量，应选择能够紧贴于光伏组件背板上的温度传感器。其性能指标应满足b)测量精度：±0.5℃(23℃时);4所有观测仪器在安装之前，应在国家授权的法定计量检定机构进行校准，获得检定或校准证书，并将校准系数应用在数据采集程序中。所有观测仪器在安装使用之后，应在其规定的时间周期内进行定期校准，该周期通常为1～2年。观测仪器因故障维修或环境破坏需重新安装时，安装前应进行校准。4.4仪器安装当光伏阵列的安装高度已确定时，测量仪器的安装高度应与光伏阵列中心点相同；当光伏阵列的安装高度尚未确定时，测量仪器的安装高度宜设为2m。4.4.2太阳辐射观测仪器安装水平面总辐射、法向直接辐射、散射辐射、反射辐射、日照时数等的测量，观测仪器的安装应符合GB/T31156—2014中6.1、GB/T33698—2017中6.1、GB/T33699—2017中6.1以及GB/T35221—2017中5.4的要求。光伏阵列表面总辐射的测量，当光伏阵列的安装方式和角度已知时，总辐射表的安装方式和角度与光伏阵列相同；当光伏阵列的安装方式和角度未知时，总辐射表可采用当地纬度角以固定方式朝正南安装。4.4.3气象要素观测仪器安装气象要素观测仪器的安装应符合GB/T35221—2017中5.4的要求，且不会与太阳辐射仪器形成相互遮挡。4.4.4光伏组件背板温度观测仪器安装当观测区域附近有已建光伏电站时，温度传感器宜安装在已正常发电的光伏组件的背面；若观测区域尚无已建光伏电站，温度传感器可暂安装在观测站用于供电的光伏组件背面，待光伏电站建成运行后，将温度传感器移至正常发电的光伏组件的背面。温度传感器应固定在光伏组件背面，中间应无缝隙，观测期间不松动；对于双面光伏组件，应减少对光伏组件背面的遮挡。光伏电站气象观测站应满足以下安全防护要求：a)观测仪器的固定支架和基础应能适应当地的气候、水文及地质条件，能够长期安全稳定运行；b)根据观测站周边环境情况，可在观测仪器周围加装围栏，围栏高度应低于观测仪器，避免产生遮挡，围栏材料不应对观测仪器产生反射；c)观测站应安装防雷装置，根据实际情况可安装防动物装置，防雷和防动物装置不应对观测仪器产生遮挡，设备材料不应对观测仪器产生反射。按照GB/T35231—2017中7.4、8.4、9.4,GB/T35226—2017中12.2,GB/T35227—2017中5求，对观测仪器进行维护。正常天气情况下，应对观测站进行定期巡检；当发生沙尘、降雨、降雪、雷暴、大风等特殊天气时，应在天气过程结束后及时进行巡检并做好巡检记录。主要检查和维护的内容包括：a)观测仪器运行是否正常，如不正常，应及时进行维修；b)水平面总辐射传感器是否保持水平，光伏阵列表面总辐射传感器的角度是否正常；c)直接辐射传感器的跟踪是否正常；4.6数据采集4.6.1太阳辐射要素采集太阳辐射要素的采集应符合GB/T辐照量的分钟值、小时值和日值。35231—2017中5.3的要求，并记录瞬时辐照度的分钟值，累计4.6.2气象要素采集气象要素的采集应符合GB/T35237—2017中4.1、4.2的要求，并记录分钟值、小时值和日值。4.6.3光伏组件背板温度数据采集光伏组件背板温度的数据采集应符合GB/T35237—2017中4.1、4.2中关于气温的要求，并记录分按照不同的应用场景，对光伏电站气象观测的时长要求如下：a)用于太阳能资源评估的观测数据，其观测时长应连续且不少于一个完整年；b)用于光伏电站发电功率预测的观测数据，其观测时长应符合NB/T32011-2013中4.2的要求；c)用于光伏电站后评估的观测数据，其观测时长应与光伏电站的运行时长相同。4.7数据传输观测数据可采用无线和有线两种方式进行传输。4.8证实方法气象观测站建设和运行过程中应记录以下信息：——观测目的和应用场景；——观测要素；——每个观测要素采用的仪器名称及型号；——所有观测仪器的检定或校准证书； 所有观测仪器的安装高度：——光伏阵列表面总辐射观测仪器的安装角度和方位角；——观测站设计图，标明所有仪器的相对位置关系；6——光伏组件背板温度观测仪器的具体安装位置；——安全防护措施；——仪器维护记录，包括维护原因、天气条件、维护内容等；——所有观测要素的采集频次及样例数据文件截图；——所有观测要素的观测时长。对观测记录有异议时，应进行现场复核，所有记录条款以现场复核为准。现场复核内容应包括：——通过谈话询问，了解观测目的和应用场景，以及观测站维护情况；——目测核对观测要素，以及每个观测要素所采用仪器铭牌上的名称及型号；——测量所有观测仪器的安装高度；——测量光伏阵列表面总辐射观测仪器的安装角度和方位角；——目测核对所有观测仪器的相对位置；——目测核对光伏组件背板温度观测仪器的具体安装位置；——目测核对安全防护措施；——查看当日实测数据，目测核对所有观测要素的采集频次；——查看全部观测数据，目测核对所有观测要素的观测时长。5资料审核观测期间，在每天日落后对当天的数据进行审核，如有异常，应及时检查数据采集或观测仪器。观测满1年后应对全年数据进行审核。5.2完整性审核各要素的数据数量应与预期的数据数量一致。数据的时间顺序应与预期的开始时间和结束时间符5.3合理性审核5.3.1从气候学界限值、内部一致性、变化范围3个方面对各要素的数据合理性进行审核。5.3.2水平面总辐射、法向直接辐射、散射辐射、日照时数的审核按照GB/T37526—2019中附录A的方法进行。5.3.3气象要素的审核按照QX/T66—2007中附录A和附录B的方法进行。5.3.4光伏组件背板温度的审核按照QX/T66—2007中附录A和附录B中地表温度的方法进行。5.3.5光伏阵列表面总辐射数据的合理范围如下：a)气候学界限值：瞬时辐照度大于或等于0且小于2000W/m²;b)内部一致性：光伏阵列表面总辐照度与水平面总辐照度之间并无特定的内部一致性，两者的大小关系与光伏阵列的安装方式、纬度、季节、空气质量、下垫面反照率等因素有关，应根据实际情况分析内部一致性；7GB/T42477—2023c)变化范围：1小时辐照度变化的绝对值大于或等于0且小于1600W/m²;d)数据连续性：通常情况下，5个连续的观测数据不应完全相同。5.4异常数据处理对初判为不合理的异常数据应通过前后相邻时次观测数据、当时天气现象和自然地理环境、邻近气象站同时段观测数据进行判别分析，符合实际情况的数据按有效数据处理，不符合实际情况的数据按无效数据进行剔除。5.5有效数据完整率要求用于太阳能资源评估的观测数据，其1年小时值的有效数据完整率应不低于95%,且连续缺测时中4.2的要求，不低于95%。5.6证实方法5.6.1有效数据完整率计算有效数据完整率按照GB/T37526—2019中6.2.2.3的方法计算。5.6.2审核记录获得观测数据并审核后，应记录以下信息：a)所有观测要素的起止时间、应测数据量、实测数据量和缺测数据量；b)所有观测要素中的异常数据及判别依据；c)异常数据的处理情况、剔除的数据量以及剔除后剩余的实测数据量；d)测算实测有效数据完整率：1)若符合5.5的要求且数据完整率达到100%,则可直接提交应用；2)若符合5.5的要求且数据完整率不足100%,则提出插补要求；3)若不符合5.5的要求，则应延长观测时段，直到符合5.5的要求。6数据插补6.1插补要求将无效数据剔除后，连同缺测时次一起进行数据插补，插补后的太阳辐射要素和气象要素小时值的有效数据完整率应达到100%。6.2插补方法6.2.1太阳辐射要素数据插补方法6.2.1.1有备用的或可供参考的同期记录数据，经过分析处理，可替换无效数据或填补缺测的数据。6.2.1.2无备用的或可供参考的同期记录数据，则从实测数据序列中选择与缺测时刻最近、天气现象相同、有实测数据的时刻进行数据插补。计算方法应符合公式(1):……………8式中：R₁——缺测时刻的太阳辐射各要素辐照度，单位为瓦每平方米(W/m²);R₂——有实测数据时刻的太阳辐射各要素辐照度，单位为瓦每平方米(W/m²);E₁——缺测时刻的地外水平面太阳辐照度，单位为瓦每平方米(W/m²);E₂——有实测数据时刻的地外水平面太阳辐照度，单位为瓦每平方米(W/m²)。地外水平面太阳辐照度的计算方法见GB/T37526—2019中附录B。6.2.2气象要素数据插补方法中第6章的方法进行插补。其他气象要素可参考以下两种方法进行插补。a)邻近日期同时次求平均法：若观测时间较短，且无备用或与之相关性较好的其他观测站可供参考时，可采用观测站自身邻近日期(一般为缺测日期前后5天，共10天)同时次的各要素数据的算术平均值进行插补。b)线性相关法：若观测时间较短，且具有备用或与之显著相关的其他观测站数据，可采用线性相关法对各要素数据进行插补。若观测时间较长，缺测日前后2天具有2年的同期实测数据时，可将缺测日前后2天的各要素数据及其同期实测数据建立相关关系，利用线性相关法推算缺测日的各要素数据。6.2.3光伏组件背板温度插补方法光伏组件背板温度的缺测数据插补方法与气温相同。6.3证实方法6.3.1有效数据完整率计算插补后的有效数据完整率按照GB/T37526—2019中6.2.2.3的方法计算。获得审核后，在符合5.5要求的数据的前提下，对缺测数据进行插补，并记录以下信息：a)每个缺测数据所采用的插补方法及依据；b)测算插补后的有效数据完整率：1)若符合6.1的要求，则可直接提交应用；2)若不符合6.1的要求，则应继续插补，直到符合6.1的要求。7太阳辐射要素数据代表年订正7.1