Quality Control of Global Solar Irradiation Measured at Four Stations in Eastern Norway

Abstract

In this thesis, the quality of global solar irradiation measurements at four stations located in Eastern Norway has been examined. The stations are Ås, Lier, Ramnes and Tomb and the time series is from 1992 to 2012. The quality control procedure consisted of two parts; an automatic control and a visual control. The automatic control applied several tests, which flagged the data points that were either considered erroneous or suspicious. The visual control compared the solar irradiation between the four stations, checked whether there were any temporal changes to the measurements and determined if the suspicious data points were erroneous or not. The overall quality appeared to be good, however, one of the stations, Lier, had indications that the measurements had been excessively high in a large part of the time series. The percentage of erroneous data ranged from 5.23% to 9.57% and the impact of erroneous data on total measured solar irradiation was very low. Quality controlled measurements have been compared with existing solar irradiation databases. The databases are Satel-Light, NASA SSE 6.0, the WRF model, Meteonorm 7, Classic PVGIS and CM-SAF PVGIS. Four comparison methods have been applied; comparison with daily values, and comparison with monthly, yearly and quarterly averages. For the first three methods, the databases have been compared with quality controlled solar irradiation from the four stations described above. For the last method, however, automatic quality controlled data from additional 12 stations in Eastern Norway have been included in the comparison. The comparisons display how much each database deviates compared to quality controlled measurements with regard to the amount of daily solar irradiation and the time of year. This information may be used to achieve a more accurate estimation of solar irradiation in Eastern Norway.

Sammendrag:

I denne oppgaven har kvaliteten på målt global solinnstråling ved fire stasjoner på Østlandet blitt undersøkt. Stasjonene er Ås, Lier, Ramnes og Tomb og tidsserien strekker seg fra 1992 til 2012. Kvalitetskontrollen besto av to deler; en automatisk kontroll og en visuell kontroll. Den automatiske kontrollen hadde flere tester, som flagget de datapunktene som ble vurdert feilaktig eller mistenkelig. Den visuelle kontrollen sammenliknet solinnstrålingen til de fire stasjonene med hverandre, sjekket om det var noen forandringer på målingene over tid og avgjorde om de mistenkelige datapunktene var feilaktige eller ikke. Den generelle kvaliteten virket god, men én av stasjonene, Lier, hadde indikasjoner om at målingene har vært for høye i store deler av tidsserien. Andelen feilaktige data strakk seg fra 5.23% til 9.57% og betydningen av feilaktige data på totalt målt verdi var veldig lav. Kvalitetskontrollerte målinger har blitt sammenliknet med eksisterende databaser for solinnstråling. Databasene som ble brukt er Satel-Light, NASA SSE 6.0, WRF, Meteonorm 7, Classic PVGIS og CM-SAF PVGIS. Fire sammenlikningsmetoder ble anvendt; sammenlikning med daglige verdier, og med månedlige, årlige og kvartalvise gjennomsnitt. For de første tre metodene ble databasene sammenliknet med de fire stasjonene beskrevet tidligere. For den siste metoden ble også målinger ved 12 ekstra stasjoner på Østlandet lagt til i sammenlikningen. Disse målingene ble bare kvalitetskontrollert gjennom automatisk kontroll. Sammenlikningene viser hvor mye hver database varierer i forhold til kvalitetskontrollerte målinger for daglige verdier og ved forskjellige tider på året. Disse resultatene kan bli brukt videre for å oppnå et mer nøyaktig bilde av hvor mye solinnstråling det er på Østlandet.