[發明專利]一種基于太陽輻射氣候特征識別的南墻輻射預測方法

在審

• 申請號: 202010499706.2
• 申請日: 2020-06-04
• 公開（公告）號: CN111815020A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 李芬;王仁奎;林逸倫;周爾暢;孫改平;毛玲;楊興武;薛花
• 申請（專利權）人: 上海電力大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06;G06K9/62
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

本發明涉及一種基于太陽輻射氣候特征識別的南墻輻射預測方法，包括以下步驟：1)獲取當地歷史數據；2)定義天氣類型指數SCF，并基于天氣類型指數SCF對歷史數據劃分天氣類型；3)將當地實測數據按照天氣類型指數SCF歸類，并根據不同的天氣類型選擇對應的預測模型進行輻射預測。與現有技術相比，本發明具有考慮天氣類型分類預測、提升預測模型精度、天氣類型分類簡單準確、小時尺度預測等優點。

技術領域

本發明涉及光伏發電評估與預測領域，尤其是涉及一種基于太陽輻射氣候特征識別的南墻輻射預測方法。

背景技術

2019年第24屆世界能源大會中提到，中國將繼續推進能源結構改革，始終堅持綠色低碳的戰略方向，著力提高清潔能源消費比重，逐步實現對現有主體能源即化石能源的替代,傳統化石燃料的燃燒是溫室氣體的主要來源，而可再生能源的開發應用為減少溫室氣體排放提供了可行的方案。在電力綠色發展的時代大潮下，我國電力行業立足風能、太陽能資源較為豐富的能源資源特點，大力推動可再生能源多元化發展，形成了風電、光伏發電、水電、可再生能源共同發展的道路。其中，太陽能資源具有極大的開發潛力，因而受到越來越多的重視。根據國家能源局統計， 2020年第一季度，全國新增光伏發電裝機395萬千瓦，其中集中式光伏新增裝機 223萬千瓦，分布式光伏新增裝機172萬千瓦。第一季度光伏發電量528億千瓦時，同比增長19.9％；全國光伏利用小時數248小時，同比增長8小時。

目前，國內外學者對建筑屋頂太陽輻照情況的研究較多，而關于豎直墻面上的相關研究較少。從太陽能利用的特點以及目前的開發前景來看，豎直墻面受光面積占絕對優勢。文獻(李芬,胡超,馬年駿,陳正洪,呂文華,楊興武.京滬漢地區墻面月平均太陽總輻射的預測模型對比[J].可再生能源,2016,34(03):324-331.)利用京、滬、漢地區水平面輻射觀測值，分析了不同地區、不同模型的預測結果。發現晴天條件下同性模型的預測精度低，各向異性模型的預測精度高；Liu同性模型更適合用于預測北京地區垂直墻面的總輻射；由于北京地區空氣質量差而導致各向異性模型的預測結果趨向于各向同性模型的預測結果。文獻(Long,Zhen；Li,Huashan；Bu, Xianbiao；Ma,Weibin；Zhao,Liang.Solar radiationon vertical surfaces for building application in different climate zonesacross China[J].Renewable and Sustainable Energy,2013)發現在±90°范圍內，每個月垂直面上總太陽輻射的峰值出現在不同的方位角。文獻(M.Díez-Mediavilla,M.C.Rodríguez-Amigo,M.I.Dieste-Velasco, et al.The PV potential of verticalAclassic approach using experimental data from Burgos,Spain.2019,177:192-199.)發現即使是在朝北的立面上，建筑光伏一體化(BIPV)設施也具有經濟可行性。文獻(M.Cucumo,A.De Rosa,V.Ferraro,et al.Experimental testing of models for theestimation of hourly solar radiation on vertical surfaces at Arcavacata diRende.2006,81(5):692-695.)對各向同性和各向異性計算模型進行了比較，分別比較了南，西，北和東的垂直面上每小時超過55,000個小時的輻射數據，結果分析表明，各種模型的預測之間沒有重大差異。文獻(陳曉,羅會龍.昆明地區南墻面上小時太陽輻射量的計算[J].科學技術與工程,2011,11(13):3063-3065.)建立了南墻面上太陽輻射的計算模型，計算了南墻面上的太陽輻射量隨時間的變化關系。

但是，現有的南墻(正南朝向垂直墻面)輻射預測方法有以下缺點：

1、現有的南墻輻射預測方法大多數為月平均日尺度和月代表日小時尺度，對小時尺度進行預測的研究較少。