Dataanalyse av irradiansmålinger: Overirradianseepisoder ved Finse og Kjeller

Abstract

Denne oppgaven identifiserer og analyserer overirradiansepisoder, som oppstår når målt irradians fra solen er høyere enn forventede verdier under skyfrie forhold, som kalles "clear sky conditions". Slike episoder skyldes hovedsakelig skyforsterkning og albedoforsterkning, og kan ha negativ invirkning på levetiden til solcelleomformere. Målet er å kartlegge overirradianseffekten fra disse fenomenene, vurdere ulike oppløsningers evne til å registrere slike episoder, samt analysere episodenes varighet og intensitet basert på datasett med høy oppløsning fra to målestasjoner: Finse og Kjeller, over en ettårsperiode. Datasettet fra Finse inkluderer 10-sekundersmålinger av global horisontal irradians (GHI), snødybde og reflektert stråling, mens datasettet fra Kjeller består av sekunddata av GHI. Overirradiansepisoder identifiseres ved å sammenligne målte verdier med modellerte verdier for CS-forhold, og episodene kategoriseres basert på lengde og samlet intensitet. På Finse ble den høyeste overirradiansverdien, 1475W m−2 , målt 2. juni 2023 på en dag med snødekke. Resultatene fra Finse viser at lange episoder i større grad påvirkes av bakkealbedo enn kortvarige episoder, og intensiteten til episodene øker med lengden når det er snødekke. På Kjeller viser analysen at antallet registrerte overirradiansepisoder øker med høyere tidsoppløsning. 43890 overirradiansepisoder ble kategorisert basert på sekunddata. Ved å midle sekunddataene til minutts- og timesverdier, reduseres antall overirradiansepisoder til hhv. 1931 og 50 episoder. Midlingen gjør også datasettet mer sammenlignbart med datasettene fra Finse, men detaljerte variasjoner i overirradianseffekten blir mindre synlige. Oppgaven viser viktigheten av høy tidsoppløsning i måledata for å fange opp korte, intense variasjoner i irradians, samt betydningen av snødekke for lange overirradiansepisoder.

This thesis identifies and analyzes overirradiance episodes, which happen when the measured irradiance from the sun is higher than the expected values under clear sky conditions. Such episodes are caused by cloud enhancement and albedo enhancement, and they can negatively impact the lifespan of inverters connected to PV applications. The objective is to map the overirradiance effect from these phenomenons, evaluate the ability of different resolutions to capture such episodes, and analyze the duration and intensity of the episodes based on high-resolution datasets from two measurement stations: Finse and Kjeller, over a one-year period. The dataset from Finse includes 10-second measurements of global horizontal irradiance (GHI), snow depth, and reflected irradiance, while the dataset from Kjeller consists of 1- second GHI data. Overirradiance episodes are identified by comparing measured values with modeled values for clear-sky conditions, and the episodes are categorized based on duration and total intensity. At Finse, the highest overirradiance value, 1475W m−2 , was measured on June 2, 2023, on a day with snow cover. The results from Finse show that long episodes are more influenced by ground albedo than short episodes, and the intensity of the episodes increases with duration when snow cover is present. At Kjeller, the analysis shows that the number of recorded overirradiance episodes increases with higher time resolution. A total of 43,890 overirradiance episodes were categorized based on second-by-second data. When the second-by-second data was averaged to minute and hourly values, the number of overirradiance episodes decreased to 1,931 and 50 episodes, respectively. Averaging also made the dataset more comparable with the datasets from Finse, but detailed variations in the overirradiance effect became less visible.