elib
DLR-Header
DLR-Logo -> http://www.dlr.de
DLR Portal Home | Impressum | Datenschutz | Kontakt | English
Schriftgröße: [-] Text [+]

Real-Time Uncertainty Specification of All Sky Imager Derived Irradiance Nowcasts

Nouri, Bijan und Wilbert, Stefan und Kuhn, Pascal Moritz und Hanrieder, Natalie und Schroedter-Homscheidt, Marion und Kazantzidis, A. und Zarzalejo, L.F. und Blanc, Philippe und Kumar, Sharad und Goswami, Neeraj und Shankar, Ravi und Affolter, Roman und Pitz-Paal, Robert (2019) Real-Time Uncertainty Specification of All Sky Imager Derived Irradiance Nowcasts. Remote Sensing, 11 (1059). Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/rs11091059. ISSN 2072-4292.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
7MB

Offizielle URL: https://doi.org/10.3390/rs11091059

Kurzfassung

The incoming downward shortwave solar irradiance is harvested to an increasing extent by solar power plants. However, the variable nature of this energy source poses an operational challenge for solar power plants and electrical grids. Intra hour solar irradiance nowcasts with a high temporal and spatial resolution could be used to tackle this challenge. All sky imager (ASI) based nowcasting systems fulfill the requirements in terms of temporal and spatial resolution. However, ASI nowcasts can only be used if the required accuracies for applications in solar power plants and electrical grids are fulfilled. Scalar error metrics, such as mean absolute deviation, root mean square deviation, and skill score are commonly used to estimate the accuracy of nowcasting systems. However, these overall error metrics represented by a single number per metric are neither suitable to determine the real time accuracy of a nowcasting system in the actual weather situation, nor suitable to describe any spatially resolved nowcast accuracy. The performance of ASI-based nowcasting systems is strongly related to the prevailing weather conditions. Depending on weather conditions, large discrepancies between the overall and current system uncertainties are conceivable. Furthermore, the nowcast accuracy varies strongly within the irradiance map as higher errors may occur at transient zones Close to cloud shadow edges. In this paper, we present a novel approach for the spatially resolved real-time uncertainty specification of ASI-based nowcasting systems. The current irradiance conditions are classified in one of eight distinct temporal direct normal irradiance (DNI) variability classes. For each class and lead-time, an upper and lower uncertainty value is derived from historical data, which describes a coverage probability of 68.3%. This database of uncertainty values is based on deviations of the irradiance maps, compared to three reference pyrheliometers in Tabernas, Andalucia over two years (2016 and 2017). Increased uncertainties due to transient effects are considered by detecting transient zones close to cloud shadow edges within the DNI map. The width of the transient zones is estimated by the current average cloud height, cloud speed, lead-time, and Sun position. The final spatially resolved uncertainties are validated with three reference pyrheliometers, using a data set consisting of the entire year 2018. Furthermore, we developed a procedure based on the DNI temporal variability classes to estimate the expected average uncertainties of the nowcasting System at any geographical location. The novel method can also be applied for global tilted or horizontal irradiance and is assumed to improve the applicability of the ASI nowcasts.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/130790/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Real-Time Uncertainty Specification of All Sky Imager Derived Irradiance Nowcasts
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Nouri, BijanBijan.Nouri (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9891-1974NICHT SPEZIFIZIERT
Wilbert, StefanStefan.Wilbert (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3573-3004NICHT SPEZIFIZIERT
Kuhn, Pascal MoritzPascal.Kuhn (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9978-5706NICHT SPEZIFIZIERT
Hanrieder, NatalieNatalie.Hanrieder (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9671-351X141971487
Schroedter-Homscheidt, Marionmarion.schroedter-homscheidt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1854-903XNICHT SPEZIFIZIERT
Kazantzidis, A.Lab. of Atm. Physics, Uni Patras, GreeceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zarzalejo, L.F.CIEMATNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Blanc, PhilippeMines ParisTechNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kumar, SharadNETRA, NTPC LtdNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Goswami, NeerajNETRA, NTPC LtdNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Shankar, RaviNETRA, NTPC LtdNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Affolter, RomanCSP ServicesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pitz-Paal, RobertRobert.Pitz-Paal (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3542-3391NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Mai 2019
Erschienen in:Remote Sensing
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:11
DOI:10.3390/rs11091059
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
Name der Reihe:MDPI
ISSN:2072-4292
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Nowcasting; uncertainty; all sky imager; cloud camera; solar irradiance; irradiance map; DNI; DNI variability classification; cloud modeling
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Erneuerbare Energie
HGF - Programmthema:Konzentrierende solarthermische Technologien
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SW - Solar- und Windenergie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Einfluss von Wüstenbedingungen (alt), E - Systemanalyse und Technikbewertung (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Solarforschung > Qualifizierung
Institut für Vernetzte Energiesysteme > Energiesystemanalyse
Hinterlegt von: Kruschinski, Anja
Hinterlegt am:20 Nov 2019 15:19
Letzte Änderung:31 Okt 2023 14:41

Nur für Mitarbeiter des Archivs: Kontrollseite des Eintrags

Blättern
Suchen
Hilfe & Kontakt
Informationen
electronic library verwendet EPrints 3.3.12
Gestaltung Webseite und Datenbank: Copyright © Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Alle Rechte vorbehalten.