[發(fā)明專利]一種基于天氣類型有效識(shí)別的斜面輻射預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010393401.3
• 申請日: 2020-05-11
• 公開（公告）號: CN111596384B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李芬;童力;林逸倫;薛花;王育飛;林順富;毛玲;趙晉斌;江航;周金輝;邵先軍
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)浙江省電力有限公司電力科學(xué)研究院;上海電力大學(xué)
• 主分類號: G01W1/10
• 分類號: G01W1/10;G06K9/62
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務(wù)所(普通合伙) 33206
• 代理人: 張建青

本發(fā)明公開了一種基于天氣類型有效識(shí)別的斜面輻射預(yù)測方法。本發(fā)明的方法采用的步驟如下：S1：獲取氣象和輻射的歷史數(shù)據(jù)；S2：計(jì)算直射比和修正清晰度指數(shù)，計(jì)算天氣類型指數(shù)SCF和太陽高度角；S3：判斷太陽高度角是否大于10度，如太陽高度角大于10度進(jìn)入下一步，否則返回上一步；S4：分類天氣，即對天氣類型指數(shù)SCF使用K?means聚類算法分類；S5：獲取實(shí)測的數(shù)據(jù)，計(jì)算天氣類型指數(shù)SCF并判斷所屬的天氣類型；S6：根據(jù)不同天氣類型，選用不同的直散分離模型。本發(fā)明通過計(jì)算避開了單一模型在特定天氣類型下的精度降低現(xiàn)象，并且選擇了各個(gè)模型最適合的天氣條件，從而顯著提升了預(yù)測模型的精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光伏系統(tǒng)領(lǐng)域，具體地說是一種基于天氣類型有效識(shí)別的斜面輻射預(yù)測方法。

背景技術(shù)

溫室氣體的主要來源是傳統(tǒng)的化石燃料，而可再生能源的開發(fā)應(yīng)用為減少溫室氣體排放提供了可行的方案。其中，太陽能資源具有極大的開發(fā)潛力，因而受到越來越多的重視。目前，太陽能資源開發(fā)技術(shù)中又以光伏發(fā)電技術(shù)最為成熟。根據(jù)歐洲光伏產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的2019-2023光伏回顧與展望報(bào)告預(yù)測，2020年光伏新增裝機(jī)將實(shí)現(xiàn)26％的增長，達(dá)到20-21GW；2021年光伏新增裝機(jī)將達(dá)到21.9GW，接近年度光伏裝機(jī)容量的歷史最高值。根據(jù)國家能源局的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至2019年底，全國光伏發(fā)電總裝機(jī)容量約為1.9億千瓦時(shí)，2019年前三季度全國光伏發(fā)電量1715億千瓦時(shí)，同比增長28％。

入射總輻射直接決定了光伏陣列的輸出功率。而入射總輻射主要由三部分組成，分別為直接輻射、散射輻射和反射輻射。為了最大化接收的能量，北半球的光伏陣列通常選擇朝南傾斜放置(最佳傾角)。而氣象站中測得的輻射數(shù)據(jù)一般是水平面上的，這就需要模型將輻射數(shù)據(jù)從水平面轉(zhuǎn)化為傾斜面。

文獻(xiàn)：S Armstrong,W G Hurley.A new methodology to optimise solarenergy extraction under cloudy conditions[J].Renewable Energy,2010,35:780-787。其針對陰天條件下散射輻射占比較多這一特點(diǎn)引入了日照百分率(即日照時(shí)數(shù)與可照時(shí)數(shù)之比)和總云量這兩個(gè)參數(shù)，通過對歷史數(shù)據(jù)的計(jì)算，得到不同天氣類型的平均占比，從而計(jì)算輻射量，但是計(jì)算值較實(shí)際值偏低。

文獻(xiàn)：Demain C,Journée M,Bertrand C,et al.Evaluation of differentmodels to estimate the global solar radiation on inclined surfaces[J].Renewable Energy,2013,50:710-721。其引入了修正清晰度指數(shù)這一概念，降低了太陽高度角對清晰度指數(shù)的影響。通過將修正清晰度指數(shù)分段劃分天氣，挑選出該分段內(nèi)精度最高的斜面輻射模型，并進(jìn)行組合預(yù)測，結(jié)果表明該組合模型精度較單一模型有明顯提高。

文獻(xiàn)：李芬,胡超,馬年駿等人.不同天氣類型下計(jì)及PM2.5的直散分離模型研究[J].太陽能學(xué)報(bào),2017,38(12):3339-3347。其將PM2.5，清晰度指數(shù)和日照百分率這三個(gè)參數(shù)組合，建立了預(yù)測北京地區(qū)直散分離的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，并測試了不同天氣情況下的最優(yōu)參數(shù)組合。

文獻(xiàn)：Li F,Li C,Shi J,et al.An evaluation index system forphotovoltaic systems statistical characteristics under hazy weatherconditions in central China[J].IET Renewable Power Generation,2017,11(14):1794-1803.其比較了五種斜面輻射模型，發(fā)現(xiàn)LiuJordan模型最適合武漢地區(qū)。

我國氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地面氣象觀測規(guī)范及業(yè)務(wù)運(yùn)行氣象預(yù)報(bào)中，通常使用單一指標(biāo)，如總云量或是日照時(shí)數(shù)等劃分天氣。而總云量的觀測主要依賴于人工觀察，存在人為誤差，且采用單一指標(biāo)，天氣類型劃分的準(zhǔn)確性有所欠缺。