《太阳能发电工程太阳能资源评估技术规程》

中华人民共和国能源行业标准 P NB/T 10353-2019 太阳能发电工程太阳能资源评估技术规程 Technical Specification for Solar Energy Resources Assessment of Solar Power Projects 2019-12-30 发布 2020-07-01 实施 国家能源局 发布 NB ICS 27.160 P 61 中华人民共和国能源行业标准 太阳能发电工程太阳能资源评估技术规程 Technical Specification for Solar Energy Resources Assessment of Solar Power Projects NB/T 10353-2019 主编部门：水电水利规划设计总院 批准部门： 国 家 能 源 局 施行日期： 2020 年 7 月 1 日 中国 水利水电 出版社 2020 北 京 I 国 家 能 源 局 公 告 2019 年 第 8 号 国家能源局批准《小水电机组励磁系统运行及检修规程》等 152项能源行业 标准（附件 1）、《 Code for Safe and Civilized Construction of Onshore Wind Powe r Projects》等 39项能源行业标准英文版（附件 2），现予以发布。 附件： 1. 行业标准目录 2. 行业 标准英文版目录 国家能源局 2019 年 12 月 30 日 附件 1： 行 业 标 准 目 录 序号 标准编号 标准名称 代替标 准 采标号 批准日期 实施日期 … 30 NB/T 10353-2019 太阳能发电工程 太阳能资源评估技术 规程 2019-12-30 2020-07-01 … II 前 言 根据《国家能源局关于下达 2014 年第 二 批能源领域行业 标准制（修）订计划的通知 》（国 能科技〔 2015〕 12 号），规程编制组经广泛调查研究，认真总结实践经验， 并在广泛征求意见 的基础上 ， 制定本 规程 。 本规程的 主要 技术内容是 ： 基本规定、 基础资料、 实时 数据处理 、 太阳能 资源 分析 与 评估。 本规程由国家能源局负责管理，由水电水利规划设计 总院 提出并 负责日常管理， 由 水电水 利规划设计总院 负责具体技术内容的解释，执行过程中如有意见或建议，请寄送水电水利规划 设计总院 （ 地址 ： 北京市西城区六铺炕北小街 2 号 ，邮编： 100120） 。 本规程主编单位：水电水利规划设计总院 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 本规程参编单位： 上海电力设计院有限公司 本规程主要起草人员： 肖 斌 周 治 马高祥 李 诚 赵 薇 秦 潇 王 烁 吕 嵩 王丹迪 付正宁 崔 云 冯云岗 陆国成 本规程主要审查人 员： 王霁雪 申彦波 彭天魁 黄志玮 何 一 甘启娣 韩晓亮 杨富程 王先阳 王瑞明 焦 姣 齐志鹏 马庆虎 汪婷婷 杨都堂 朴 苓 李仕胜 I 目 次 1 总则 . 1 2 术语 . 2 3 基 本规定 . 3 4 基础资料 . 4 4.1 数据采集 4 4.2 数据要求 4 5 实测数据处理 . 5 5.1 数据检验 5 5.2 数据修正 5 6 太阳能资源分析与评估 6 6.1 典型气象年构建及数据分析 6 6.2 气象条件分析 7 6.3 太阳能资源评估结论 7 附录 A 测量气象要素数据合理性检验 9 本规程用词说明 10 引用标准名录 11 附 ： 条文说明 12 II Contents 1 General Provisions ……………………………………………………………………………… ……… 1 2 Terms …………………………………………………………………………………… ………………… 2 3 Basic Requirements … ………………………………………… ……………………………………… … 3 4 Basic Data ………………………………………………………………………………………………… 4 4.1 Data Collection …… ……………………………………………… …………………………………… 4 4.2 Requirements for Data………………………………………………………………………………… 4 5 Measured Data Processing ……… ………… …… …………………………… …… …… ……………… 5 5.1 Data Verification ……………………………………………………………………………………… 5 5.2 Data Correction ……………………………………………………………………………………… … 5 6 Solar Energy Resources Analysis and Assessment ………………………………………………… … 6 6.1 Typical Meteorological Year Construction and Data Analysis…… ……… ……… …………… 6 6.2 Meteorological Condition Analysis………………… ……………………………………………… 7 6.3 Conclusion of Solar Energy Resources Assessment……………………………………………… 7 Appendix A Measured Meteorological Element Data Verification………………………… ……… …… 9 Explanation of Wording in This Specification ………………………………………………………… 10 List of Quoted Standards ………………………………………………………………………………… 11 Addition: Explanation of Provisions……………………………………………………………………… 12 1 1 总则 1.0.1 为 规范 太阳能发电 工程 太阳能资源评估 的 内容 、方法和技术要求 ，制定本规程。 1.0.2 本规程适用于 光 伏 发电工程 和 太阳能热 发电工程太阳能资源的评估。 1.0.3 太阳能发电 工程 太阳能资源评估，除应符合本规程外，尚应符合国家现行有关标准的规 定。 2 2 术语 2.0.1 代表 气象站 representative meteorological station 与 太阳能发电 工程所在地自然地理条件相近、气候特征相似且有实测气象数据或可通过气 候学方法推算获得长期太阳辐射数据的气象站。 2.0.2 典型气象年 typical meteorological year 能够反映太阳能发电工程所在地典型太阳能资源状况 ， 由 12 个具有气候代表性 的 标准月 组成 。 3 3 基 本规定 3.0.1 太阳能资源评估应 根据工程建设运行需要， 分析获得 太阳能发电工程 所在 区域太阳能资 源特征及 变化 规律。 3.0.2 太阳能资源评估数据的采集、存储 、 传输 、使用和销毁 应 符合 国家 数据管理的 有关 规定 。 4 4 基础资料 4.1 数据 采集 4.1.1 光伏发电工程宜 采集 太阳辐射现场 观测站 实测数据 。 当 无法获得 太阳辐射现场观测站实 测数据时 ，可采用 代表气象站长期 观测数据或推算的 长期 辐射 数据 、 基于 卫星遥感资料的统计 计算 数据 或物理反演数据 。 4.1.2 太阳能热 发电工程应采集太阳辐射现场观测站实测数据，并补充 收集代表气象站长期数 据和基于卫星遥感资料的统计计算 数据 或物理反演数据。 4.1.3 太阳辐射现场观测站的设备及安装要求应符合国家 现行 标准 《总辐射表》 GB/T 19565、 《直接辐射表》 QX/T 20、 《太阳能资源测量 总辐射》 GB/T 31156、《太阳能资源测量 直接 辐射》 GB/T 33698、 《太阳能资源测量 散射 辐射》 GB/T 33699、 《地面气象观测规范 辐射》 GB/T 35231 的 有关 规定。 4.2 数据 要求 4.2.1 光伏发电工程太阳能资源评估 的 基础数据 应包括 水平面 总辐射、 水平面 直接辐射、散射 辐射、温度、风速、风向数据和灾害性天气情况。 4.2.2 光伏发电工程太阳能资源评估宜根据 工程 需要收集法向直接辐射 、 反射辐射 、倾斜面总 辐射 及其 他 常规气象要素数据 。 4.2.3 太阳能热发电工程太阳能资源评估 的基础数据应 根据工程需要收集 法向直接 辐射 、 水平 面总 辐射 、 散射 辐射 、温度、 相对湿度、 风速、风向、能见度、云量数据和灾害性天气情况 。 4.2.4 太阳辐射现场观测站实测 数据应为连续观测记录， 其 时间序列不宜少于一个完整年。 用 于 光伏发电工程 的 数据 记录 时间 间隔 不应 大 于 5 分钟 ， 用于 太阳能 热发电工程 的 数据记录 时间 间隔 不应 大 于 1 分钟 。 4.2.5 代表气象站长期数据 和 基于 卫星遥感资料的统计计算 数据 或物理反演数据 ，其时间序列 至少应为 近 10 年连续的完整年 逐月 数据。 4.2.6 代表气象站的 多 年月平均气温、 多 年 月 平均风速、极端最高气温、极端最低气温、多年 极大风速及发生时间、主导风向、多年最大冻土深度和积雪深度、多年平均降水量和蒸发量、 多年连续 最长 阴雨天 日 数、 雷暴日数、冰雹 日 数、 扬沙日数、浮尘日数、 沙尘暴 日 数、强风 日 数等气象要素 至少 应为 近 10 年 统计数据。 5 5 实测 数据处理 5.1 数据检验 5.1.1 太阳辐射现场观测站 实 测数据 应进行 完整性和合理性检验，剔除由于仪器故障、传输错 误等原因 造成的 不合理数据 和缺测数据 。 5.1.2 太阳辐射现场观测站 实测数据 的完整性检验应符合下列 规定 ： 1 实时观测时间顺序应与预期的时间顺序相同，应符合预期的开始 时间 、结束时间 ， 中间 应连续 。 2 按某时间顺序实时记录的观测数据量应与预期记录的数据量相等 。 3 实测 数据 的有效数据 完整 率应在 95%以上 。 5.1.3 有效数据完整率应按 下 式 计算 ： （ 5.1.3） 式中： —— 有效数据完整率； —— 预期应记录的数据数目； —— 没有太阳辐射数据记录的数目； —— 确认为不合理太阳辐射数据的数目。 5.1.4 测量气象要素 数据的 合理性检查 应从 气候学限值 、 变化范围 和内部一致性 三 个方面进行 。 测量气象要素数据的 合理性检验 应符合 本 规程 附录 A 的要求。 5.2 数据 修 正 5.2.1 数据 修正时 宜 采用 插补 方法 对 不合理数据 和 缺测数据 进行修正。 5.2.2 数据修正前应对参 考 资料的有效性进行确认。 5.2.3 数据 修 正应选取 太阳辐射现场观测站 周边 同期 参 考 资料，选取参 考 资料的优先 级顺序 宜 为 太阳辐射现场观测站 实测 数据、 代表 气象站数据、基于卫星遥感资料的统计计算 数据 或物理 反演数据 。 5.2.4 数据插补 时 可从实测数据中选择与缺测时刻最接近、天气现象相同的数据 进行插补 。 5.2.5 修正后的有效数据完整率 应达到 100%。 6 6 太阳能 资源 分析与 评估 6.1 典型气象年构建及 数据 分析 6.1.1 太阳能 发电工程应以收集到的气象数据为基础构建满足工程需要的典型气象年数据 ，典 型气象年数据 的时间间隔不应大于 1 小时。 6.1.2 太阳能 资源数据 分析 中 ， 当基础数据中无太阳辐射现场观测站实测数据时，应以代表气 象站至少近 10 年的气象数据为基础 ， 或直接采用卫星遥感资料的统计计算 数据 、 物理反演数 据构建典型气象年标准月。 6.1.3 典型气象年标准月宜 按 下列步骤 进行 选取： 1 统计出每年每月各 构成 气象要素的平均值 ； 2 计算每月各构成气象要素的多年平均值 ，及标准差 ； 3 各构成气象要素的月平均值应按下式进行标准化处理： （ 6.1.3-1） 式 中： —— 各 构成 气象要素的标准化值； —— 挑选气象要素序号； —— 月份序号； —— 年份序号 。 4 按下 式 对 每年 月的 进行加权求和： （ 6.1.3-2） 式 中： —— 对各要素进行加权求和后的加权 值； —— 各挑选参数的权重。 5 逐月 选取 最小 的月份 作为标准月。 6.1.4 太阳能资源数据 分析 时 ， 当基础数据中有太阳辐射现场观测站实测数据时，宜结合代表 气象站长期数据、基于卫星遥感资料的统计计算 数据 或物理反演数据 和 太阳辐射现场观测站实 测数据 进行对比印证，形成 典型气象年数据。 6.1.5 光伏发电工程应对水平面总辐射、散射辐射 的年内变化 、 典型日 内 变化 和 相邻时刻 变化 率的概率密度分布 进行分析， 宜根据 工程 需要对法向直接辐 射 和反射辐 射的 年内变化和典型日 内 变化 进行分析 。 6.1.6 太阳 能热 发电工程应 对 年内 法向直接辐射 的 时 总量进行 累计频率分布和概率密度分布 分 7 析 。 6.2 气象条件分析 6.2.1 太阳能发电工程应分析大风、雷暴、冰雹 、暴雨 等恶劣天气对工程建设及运行安全的影 响。 6.2.2 光伏发电工程 应 分析温度 、 沙尘 、积雪 对发电效率 的影响 。 6.2.3 太阳能热 发电工程 应 分析 风速 、沙尘、 温度、 积雪 对发电效率 的影响。 6.3 太阳能资源 评估结论 6.3.1 光伏 发电工程 应 采用 典型气象年数据 计算 年 水平面 总 辐 照 量 （ GHR） ， 并 评估 太阳能资 源的丰富程度 。 光伏 发电工程年 水平面总辐 照 量 等级 应 符合 表 6.3.1 的规定 。 表 6.3.1 光伏 发电工程 年 水平面总辐 照 量 等级 等级名称 分级阈值（ kWh/m2· a-1） 等级符号 最丰富 GHR≥1750 A 很丰富 1400≤ GHR＜ 1750 B 丰富 1050≤ GHIR＜ 1400 C 一般 GHIR＜ 1050 D 6.3.2 太阳能热 发电工程 应 采用 典型气象年数据 计算 年 法向直接辐 照 量 （ DNR） ， 并 评估 太阳 能资源的丰富程度 。 太阳能热 发电工程年 法向 直接辐 照 量 等级 应 符合 表 6.3.2 的 规定 。 表 6.3.2 太阳能热 发电工程 年 法向直 接 辐射量 等级 等级名称 分级阈值（ kWh/m2· a-1） 等级符号 最丰富 DNR≥1700 A 很丰富 1400≤ DNR＜ 1700 B 丰富 1000≤ DNR＜ 1400 C 一般 DNR＜ 1000 D 6.3.3 光伏 发电工程 应 采用 典型气象年数据 计算各月 的 日平均总辐 照 量，然后求最小值与最大 值之比 ，作为 太阳能资源稳定度 （ ） 。 光伏发电工程太阳能资源稳定度 等级 应 符合 表 6.3.3 的规定 。 表 6.3.3 光伏 发电工程太阳能资源稳定度 等级 等级名称 分级阈值 等级符号 很稳定 ≥ 0.47 A 稳定 0.36 ≤ ＜ 0.47 B 一般 0.28≤ ＜ 0.36 C 欠稳定 ＜ 0.28 D 8 6.3.4 太阳能热发电工程应采用典型气象年数据 计算各月 的 日平均 法向直接 辐 照 量，然后求最 小值与最大值之比 ，作为 太阳能资源稳定度 （ ） 。太阳能热 发电工程太阳能资源稳定度 等级 应符合 表 6.3.4 的规定 。 表 6.3.4 太阳能热 发电工程太阳能资源稳定度 等级 等级名称 分级阈值 等级符号 很稳定 ≥0.7 A 稳定 0.5≤ ＜ 0.7 B 一般 0.3≤ ＜ 0.5 C 欠稳定 ＜ 0.3 D 6.3.5 光伏发电工程应采用典型气象年数据 计算 年水平面直接辐照量和年 水平面 总辐 照 量之比 （ ） 。光伏 发电工程 水平面直射比 等级 应符合 表 6.3.5 的规定 。 表 6.3.5 光伏 发电工程水平面直射比 等级 等级名称 分级阈值 等级符号 很稳定 ≥0.6 A 稳定 0.5≤ ＜ 0.6 B 一般 0.35≤ ＜ 0.5 C 欠稳定 ＜ 0.35 D 9 附录 A 测量气象要素数据 合理性检验 A.0.1 测量气象要素 数据 的气候学限 值和变化范围应符合表 A.0.1 的规定： 表 A.0.1 测 量气象要素数据的气候学限值和变化范围 要素 气候学限值 1 小时变化范围 水平面总辐照度 （ GHI） 平原地区： 0≤ GHI＜ 1400W/m2 高山或地表反射较强地区： 0≤ GHI＜ 1600W/m2 白天： GHI≠ 0 0≤ GHI＜ 800W/m2 法向直接辐 照度 （ DNI） 0≤ DNI＜ 1374W/m 2 白天： DNI 可为 0 0≤ DNI＜ 800W/m 2 水平面散射辐 照度 （ DIF） 平原地区： 0≤ DIF＜ 1200W/m2 高山或地表反射较强地区： 0≤ DIF＜ 1400W/m2 白天： DIF≠ 0 0≤ DIF＜ 800W/m2 风速 （ W） 0≤ W≤ 60m/s 0≤ W＜ 6m/s 环境温度 （ T） -50℃≤ T≤ 60℃ 0≤ T＜ 5℃ 相对湿度 （ RH） 0≤ RH≤ 100% 0≤ RH＜ 5% 气压 （ P） 500hPa≤ P≤ 1100hPa 0≤ P＜ 0.3hPa A.0.2 测量气象要素内部一致性检验 应符合下列规定： 1 DNI 与 水平面直接辐照度（ DHI） 的关系 应满足下列 要求 ： （ 1） DNI 与 DHI 的转换关系应符合下 列公式 ： （ A.0.2-1） （ A.0.2-2） 式中： —— 太阳高度角（ ° ）； —— 太阳天顶角（ ° ）。 （ 2） DNI 与 DHI 的大小关系应符合下 列 要求 ： DHI＜ DNI ＞ 23.5 （ A.0.2-3） DHI≤ DNI ≤23.5 （ A.0.2-4） 式中： —— 北半球纬度（ ° N） ， 23.5° N 指北回归线。 2 GHI 与 DHI、 DIF 应满足下列 要求 ： ≤ （ A.0.2-5） DHI＜ GHI （ A.0.2-6） DIF≤ GHI （ A.0.2-7） 10 本规程 用词说明 1 为了便于在执行本标准条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下： 1）表示很严格，非这样做不可的： 正面词采用“必须”，反面词采用“严禁”。 2）表示严格，在正常情况均应这样做的： 正面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得”。 3）表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的： 正面词采用“宜”，反面词采用“不宜”。 4）表示有选择，在一定条件下可以这样做的用词，采用“可”。 2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为“应符合……的规定”或“应按……执行”。 11 引用标准名录 《总辐射表》 GB/T 19565 《 太阳能资源 测量 总辐射 》 GB/T 31156 《太阳能资源测量 直接辐射 》 GB/T 33698 《太阳能资源测量 散射辐射》 GB/T 33699 《地面气象观测规范 辐射》 GB/T 35231 《直接辐射表》 QX/T 20 中华人民共和国能源行业标准 太阳能发电工程太阳能资源评估技术规程 NB/T 10353 — 2019 条文说明 13 制定说明 《太阳能发电工程太阳能资源评估技术规程》 NB/T 10353-2019， 经 国家能源局 2019 年 12 月 30 日以第 8 号公告批准发布。 本规 程 制定过程中，编制组进行了 广泛、深入 的调查研究，总结了我国光伏 发电工程 和 太 阳能热 发电工程 太阳能资源 评估 的实践经验， 并向有关设计和科研单位征求了意见 。 为便于广大勘察、设计、施工、科研、学校等单位有关 人员 在使用本规 程 时能正确理解和 执行条文规定，《太阳能发电工程太阳能资源评估技术规程》编制组按章、节、条顺序编制了 本规 程 的条文说明，对条文规定的目的、依据以及执行中需注意的有关事项进行了说明。但是， 本条文说明不具备与规程正文同等的法 律效力，仅供使用者作为理解和把握规程规定的参考。 14 目 次 3 基本规定 15 4 基础资料 16 4.1 数据采集 . 16 4.2 数据要求 . 16 6 太阳能资源分析与评估 . 17 6.1 典型气象年构建及数据分析 . 17 15 3 基本规定 3.0.2 国家 数据管理的有关 规定是指《 国家 能源局关于印发新能源发电工程资料信息使用管理 暂行办法的通知》（国能新能〔 2013〕 249 号 ）等。 16 4 基础 资料 4.1 数据 采集 4.1.1 太阳辐射现场观测站 指工程场址区及附近为光伏发电工程所设立的观测站。 代表 气象站 无 辐射观测数据的，采用气候学 方法 推算 得到辐射数据 ，如利用有辐射资料气象站建立实测太 阳辐射与天文辐射和日照百分率的经验关系，移用经验关系或绘制经验系数等值图、内插经验 系数获得工程地点经验关系。 4.1.2 太阳辐射现场观测站 指 工程 场址区域内为太阳能热发电工 程所设立的观测站。 4.2 数据 要求 4.2.2 光伏发电工程若采用 双轴 跟踪运行方式，需收集法向直接辐射；若采用双面组件，需收 集反射辐射。 17 6 太阳能 资源分析与 评估 6.1 典型气象年构建及 数据 分析 6.1.1 构建 典型气象年数据 时，可用的数据来源有太阳辐射现场观测站实测数据、气象站数据 和基于卫星遥感资料的统计计算或物理反演数据，根据数据时间分辨率、时间序列范围、数据 质量和完整性结合使用。 6.1.2 基础数据中无太阳辐射现场观测站实测数据时，典型气象年标准月数据构建典型气象年 逐时数据 ， 可采用马尔可夫链 （ Markov Chain）方法，判断每一时刻的天气状态出现的小时数， 之后根据天气状态的具体情况计算逐时太阳总辐射。 6.1.3 光伏发电工程典型气象年 各构成气象要素 主要 考虑太阳辐射、温度、风速等因素；太阳 能热发电工程典型气象年 各构成气象要素 主要考虑法向直接辐射、风速、温度 等因素。 6.1.5 对于典型气象年数据相邻时刻的时间间隔 一般 为 1 小时，对于实测数据相邻时刻的时间 间隔一般 为 5 分钟。