Some technical terms may differ. The English version serves as the reference.

日射量の精度#

受光照度は、エネルギー変換プロセスの最初のステップを意味し、さらなる損失を考慮する前に利用可能な太陽エネルギーの理論上の最大量を定義するからである。

したがって、日射量モデリングの精度を確保することは、信頼性の高いエネルギー収量予測にとって極めて重要である。

我々が行ったこと

  • GHIを測定する320の公開地上局のデータを収集。
  • DNIを測定する235の公開地上局のデータを収集。
  • 衛星ベースの放射照度モデルによる同じ期間の測定値と比較する。

得られた結果

  • GHIの全バイアスの平均は0.5%、標準偏差は3%。
  • DNIの全バイアスの平均は2.2%で、標準偏差は6%であった。

結論

  • Solargisの衛星放射照度モデルの精度の高さ。
  • 太陽データプロバイダーがこれまでに行った最も広範な検証。

実施内容

  • 各検証サイトをケッペン・ガイゲン気候分類の主要カテゴリーに分類する。
  • GHIとDNIについて、収集したすべての検証統計を気候タイプ別に分類

得られた結果

GHIシリーズとDNIシリーズの両方について、利用可能な全ての観測所について、モデル対実測データのバイアスとRMSDを計算した:

  • バイアスはすべての気候の日射量モデルで予想される確率に従う。

  • 月次、日次、時間ごとのRMSDは一貫した値を示した。

結論

  • Solargis衛星モデルは、すべての気候で一貫して機能する。
  • モデルの性質から予想されるように、乾燥気候や温帯気候で高い性能を示した。

私たちが行ったこと

  • ソーラーギスの月別アルベドデータを、アルベドメーターによる地上測定値と比較した。
  • 測定可能なのは北米の観測点に限られていた。

得られた結果

  • 検証の結果、平均バイアスは-0.01であった。

結論

  • 検証の結果、PVシミュレーションにおけるSolargisアルベドデータの精度の高さが実証された。
  • この検証は比較的少数の場所を対象としているが、多様な気候条件を表している。
  • アルベド値を一定値ではなく月次値として使用することで、PVモデリングの精度が向上する。

私たちが行ったこと

  • 晴天、曇天、複雑なシェーディング設定など、幅広い照明条件をカバーするため、さまざまな場所と設定を選択。
  • Solargisの光線追跡アルゴリズムを、堅牢な光学シミュレーションで知られる参照モデルRadianceと比較。

得られた結果

  • 晴天下では、SolargisとRadianceの結果は強い整合性を示した。
  • 曇天のシナリオでも、両者の出力は同じように一致していた。
  • 複雑なシェーディングと裏面放射照度のシミュレーションでは、レイトレーシングの設定の違いによるわずかなずれが浮き彫りになった。

結論

  • テストでは、Solargisのレイトレーシング・アルゴリズムとPerez Skyモデルの精度が確認された。
  • このモデルは、モジュールの前面と背面の両方で一貫して機能する。
  • 他の既存のアプローチと比較して、バイフェイシャル技術を使用したシステムのシミュレーション精度が大幅に向上。

私たちの活動

  • ソーラーギスは、太陽光発電システムプログラム(PVPS)内の国際エネルギー機関(IEA)タスクの一環として実施された「モデル化された太陽放射照度データの世界的ベンチマーク2023」に参加しました。
  • このベンチマーク・レポートでは、10種類の太陽放射照度モデルの性能を評価し、高品質な地上ベースの測定値と比較しました。

IEAの調査結果

  • IEAの調査では、データ品質管理後の129の地上局を調べた。これには、シェーディング評価、クロージャーテスト、GHIのAM/PM対称性チェック、晴天インデックスを用いた校正チェックなどの目視検査が含まれる。
  • バイアス、RMSD、KSI、その他の指標を含む一連の完全な性能指標が計算され、超過状況の相対的な頻度と複合性能指標が示された。

結論

  • ベンチマークの結果は、評価された「様々なモデル化されたデータセット間の性能の顕著な偏差」を示している。
  • 特に、主に静止衛星画像に基づくデータセットの偏差指標は、NWPに基づくデータセットや極域衛星に基づくデータセットよりも互いに近い。具体的には、「最も低い平均偏差メトリクスは、しばしば単一のデータセット(Solargis)によって達成されている」と言及している。
  • この結果は、以前の独立研究で観測された傾向と一致している。

環境条件の精度#

環境条件は、システムが機能する運転環境を定義する。したがって、温度、風、湿度、およびその他の気象学的パラメーターの正確な検証は、効率損失の精度を評価し、長期的な劣化効果を推定するために不可欠である。

我々が行ったこと

  • 多様な気候帯にまたがる11,000以上の地点から、基準となる気象観測所のデータを収集。
  • 同じ地点のSolargisデータセットに含まれる2メートル地点の気温(TEMP)値を比較し、利用可能なすべての観測所について、モデル化されたデータと測定されたデータの偏りを計算する。

得られた結果

  • TEMPについては、平均バイアス-0.1℃(24時間)、標準偏差 1℃と算出された。
  • 一般に、夜間の偏差はやや大きいが、太陽光発電に関連する昼間の値は高い精度で推定されている。

結論

  • Solargis 時系列の気象学的パラメータを導出するための手法は、グローバル NWP モデルと、温度データの解像度を向上させる高度な後処理技術を統合したものであり、その検証は成功した。
  • Solargisの気温は信頼性が高く、PVシステムの熱損失を評価する上で重要な要素であるPVセル温度の計算に適している。
  • グローバルNWPモデルから得られる気温データはより広い地域を表しており、局地的な微気候を完全に捉えることはできないかもしれないが、一貫して高い信頼性を示しており、PVシミュレーションに非常に有効である。

我々が行ったこと

  • 多様な気候帯にまたがる11,000以上の地点から、基準となる気象観測所のデータを収集。
  • 同じ地点のSolargisデータセットに含まれる風速(WS)値を比較し、利用可能なすべての観測所についてモデル化されたデータと測定されたデータのバイアスを計算。

得られた結果

  • WSについては、平均バイアス0.1m/s(24時間)、標準偏差1.1m/sを算出した。
  • 一般に、夜間の偏差はやや大きいが、太陽光発電に関連する昼間の値はより高い精度で推定されている。

結論

  • Solargisの風速データは信頼性が高く、気温や日射など他のパラメータと組み合わせてPVセル温度を計算するのに適している。
  • グローバルNWPモデルの風速データはより広い地域を表現しており、局地的な微気候を十分に捉えていない可能性があるが、一貫して高い信頼性を示しており、PVシミュレーションに非常に有効である。

我々が行ったこと

  • 多様な気候帯にわたる11,000以上の地点の基準気象観測所からデータを収集。
  • 同じ地点のSolargisデータセットに含まれる相対湿度(RH)値を比較し、利用可能なすべての観測所についてモデル化されたデータと測定されたデータの偏りを計算。

得られた結果

  • RHについては、計算された平均バイアスは0%(24時間)、標準偏差は7%で、地上測定との確かな一致を示した。

結論

  • Solargisの相対湿度データは、物理モデルを用いて予想される汚れ損失をさらに計算するための正確なインプットを提供する。
  • 全球NWPモデルの相対湿度データはより広い地域を表しており、局地的な微気候を十分に捉えていない可能性があるが、一貫して高い信頼性を示しており、PVシミュレーションに非常に有効である。

エネルギー変換損失の精度#

設計プロセスにおいてPVシステムの性能を最適化するためには、正確なシミュレーションアルゴリズムが不可欠です。重要な要素には、太陽放射からPVモジュールの直流への変換、直流からインバーターの交流への変換といったエネルギー変換のモデル化に使用される入力データの品質や、その後の送電・配電時のエネルギー損失の推定などがある。

私たちがしたこと

  • 業界で最も人気のあるPVモジュールの技術仕様書を収集。
  • 一般データ、機械的特性、電気的特性、ダイオードモデル特性、光学的特性、PVモジュール特性、基準条件などをチェック。

得られた結果

  • 収集した情報を検証した結果、Solargisの専門家は、データシート、証明書、ラボレポートに矛盾や情報の欠落があることを発見しました。
  • 検証されていないPVモジュールを使用してシミュレーションを実行した場合の影響は、かなり大きくなる可能性があります。

結論

  • PVモジュールの技術的詳細の正確さと信頼性は、正確なPVシミュレーション結果を保証する鍵である。
  • 厳密な部品検証プロセスが必要であり、専門家のチェックを通じて各PVモジュールに信頼性クラスを割り当てる。
  • 検証プロセスでは、必要なパラメーターを入力し、重要なバリデーションに合格し、データシート、証明書、ラボレポートの信頼性を検証する。

私たちがしたこと

  • 業界で最も人気のあるソーラー・インバータの技術仕様書を収集。
  • 一般的なデータ、入出力特性、動作性能、機械的特性、効率、高度な機能など、具体的なパラメーターをチェック。

得られた結果

  • 収集した情報を検証した結果、Solargisの専門家は、データシート、証明書、ラボレポートに矛盾や情報の欠落があることを発見しました。
  • 検証されていないインバーターを使用してシミュレーションを実行した場合の影響は、かなり大きくなる可能性があります。

結論

  • 正確なPVシミュレーション結果を保証するためには、インバータの技術的詳細の精度と信頼性が鍵となる。
  • 厳密なコンポーネント検証プロセスが必要であり、専門家のチェックによって各インバータに信頼性クラスを割り当てる。
  • 検証プロセスでは、必要なパラメーターを入力し、重要な検証に合格し、データシート、証明書、ラボレポートの信頼性を検証する。

我々が行ったこと

  • 多様な気候帯をカバーする20サイトの高解像度太陽光データセットを収集。
  • 1分、15分、60分間隔の時間分解能の太陽放射照度入力データを使用して、計算されたインバータのクリッピング損失とエネルギー収量を比較する。

得られた結果

  • トロピカルなサイトでは、1分間の代わりに60分間のデータを使用した場合、年間生産量の最大2.5%の過大評価が見られた。
  • DC/AC比が1.5の場合、より大きな値が得られた。

結論

  • PVシステム設計において1分解像度のデータを使用すると、生産量の過大評価を最小限に抑え、クリッピングロスをより正確に評価できるため、精度が向上する。
  • 直流/交流比の最適化、系統安定性の分析、蓄電システムのサイジング、系統遵守の確保には、正確な1分モデルを開発し使用することが強く推奨される。