一種太陽能資源評估方法
2023-06-13 08:01:41
一種太陽能資源評估方法
【專利摘要】本發明涉及一種太陽能資源評估方法，所述方法包括(1)建立區域太陽能資源圖譜，得到區域內太陽能輻照度數據集S；(2)構建實測數據集Q；(3)構建數據子集，計算各個網格點的加權係數；(4)修正數值天氣預報模式生成的未來24h的輻照度數據集SP，建立太陽能資源實時分布圖。本發明考慮了對實測數據的篩選，能夠實現用儘可能少的站點來獲得較精確的區域太陽能資源分布，以節省設備安裝和數據存儲資源。本發明綜合採用線形相關和加權平均來計算修正係數，減小了計算量、提高了計算速度。本發明將實時監測數據與數值天氣預報結果相結合，使評估的結果更精確。
【專利說明】一種太陽能資源評估方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種評價能源的方法，具體講涉及一種評價太陽能源的方法。
【背景技術】
[0002] 在嚴峻的能源替代形勢和全球氣候變暖的壓力下，世界各國都把開發利用可持續 發展的清潔能源作為未來的能源發展戰略，其中太陽能以資源豐富、沒有地域界線、清潔等 獨特優點而成為人們關注的熱點之一，各國紛紛制定宏偉的太陽能光伏發電發展目標。
[0003] 我國幅員廣大，太陽能資源十分豐富。太陽能較豐富的區域佔國土面積的2/3以 上，年輻射量超過60億焦耳/平方米，每年地表吸收的太陽能大約相當於1. 7萬億噸標準 煤的能量，具有良好的太陽能利用條件。為了促進可再生能源的開發利用，我國制定了《中 華人民共和國可再生能源法》並於2006年1月1日起正式實施。2007年，國家又頒布了 《可再生能源中長期發展規劃》，提出力爭到2020年，使我國可再生能源消費量佔能源消費 總量比例達到15%。該規劃對風能、生物質能、太陽能、水能等可再生能源提出了具體的發 展目標。其中，太陽能發電的目標是，在2010年總容量達到30萬千瓦的基礎上，2020年達 至丨J 180萬千瓦。
[0004] 對太陽能資源實時監測和評估可為太陽能開發規劃和電網規劃提供可靠的依據， 在監測採集到確鑿的資源數據，評估區域的太陽能資源情況和分布特點的基礎上，結合土 地資源狀況和當地電網條件，即可有助於儘早發現太陽能資源開發利用中的問題與瓶頸， 以制定合理的開發利用規模與利用方案，從而確保太陽能資源開發利用的經濟性與實際可 操作性，確保太陽能光伏發電與電網的健康協調發展。太陽能資源觀測站可監測到更系統 的太陽能資源數據，時間尺度更短，數據更精確，將為光伏發電功率預測提供數據基礎。為 此需要提供一套實時監測及功率預測的太陽能資源的評估方法。
【發明內容】
[0005] 針對現有技術的不足，本發明提供一種太陽能資源評估方法，該方法可用於太陽 能光伏電站的規劃設計以及光伏電站運行和調度。該方法首先利用中尺度數值天氣預報模 式，結合歷史測量數據、衛星數據等實測數據計算得到的區域太陽能資源分布圖；然後綜合 考慮區域太陽能資源和測光站點分布情況，以及區域的地形地貌等特徵，選擇適用的實測 監測點。最後利用實時監測數據對區域的太陽能資源預報結果進行修正，得到實時變化的 太陽能資源分布。
[0006] 本發明的目的是採用下述技術方案實現的：
[0007] -種太陽能資源評估方法，其改進之處在於，所述方法包括
[0008] (1)建立區域太陽能資源圖譜，得到區域內太陽能輻照度數據集S ;
[0009] ⑵構建實測數據集Q ;
[0010] (3)構建數據子集，計算各個網格點的加權係數；
[0011] (4)修正數值天氣預報模式生成的未來24h的輻照度數據集SP，建立太陽能資源 實時分布圖。
[0012] 優選的，所述步驟（1)包括將全球背景場、區域地形數據和地表植被數據輸入中 尺度數值天氣預報模式，建立本地化數值天氣預報模式並選擇參數化方案，生成區域太陽 能輻照度分布圖，得到區域的太陽能輻照度數據集S。
[0013] 進一步地，所述參數化方案包括微物理參數化方案、長波輻射傳輸方案、短波輻射 傳輸方案、表面分層、陸面過程方案、邊界層方案和對流參數化方案。
[0014] 優選的，所述步驟（2)包括數據預處理和數據篩選。
[0015] 進一步地，所述數據預處理包括
[0016] a、篩選收集的測光數據；
[0017] b、剔除或修正不合理數據，得到測光數據集P。
[0018] 進一步地，所述步驟b包括
[0019] 6. 1)刪除錯誤或異常值；
[0020] 6. 2)按下式修正有時移存在的時間：
[0021]
【權利要求】
1. 一種太陽能資源評估方法，其特徵在於，所述方法包括 (1) 建立區域太陽能資源圖譜，得到區域內太陽能輻照度數據集S ; (2) 構建實測數據集Q ; (3) 構建數據子集，計算各個網格點的加權係數； (4) 修正數值天氣預報模式生成的未來24h的輻照度數據集SP，建立太陽能資源實時 分布圖。
2. 如權利要求1所述的一種太陽能資源評估方法，其特徵在於，所述步驟（1)包括將全 球背景場、區域地形數據和地表植被數據輸入中尺度數值天氣預報模式，建立本地化數值 天氣預報模式並選擇參數化方案，生成區域太陽能輻照度分布圖，得到區域的太陽能輻照 度數據集S。
3. 如權利要求2所述的一種太陽能資源評估方法，其特徵在於，所述參數化方案包括 微物理參數化方案、長波福射傳輸方案、短波福射傳輸方案、表面分層、陸面過程方案、邊界 層方案和對流參數化方案。
4. 如權利要求1所述的一種太陽能資源評估方法，其特徵在於，所述步驟（2)包括數據 預處理和數據篩選。
5. 如權利要求4所述的一種太陽能資源評估方法，其特徵在於，所述數據預處理包括 a、 篩選收集的測光數據； b、 剔除或修正不合理數據，得到測光數據集P。
6. 如權利要求5所述的一種太陽能資源評估方法，其特徵在於，所述步驟b包括 6. 1)刪除錯誤或異常值； 6. 2)按下式修正有時移存在的時間：
其中，P(t)為t時刻的測光數據，m為時移長度。
7. 如權利要求4所述的一種太陽能資源評估方法，其特徵在於，所述數據篩選包括下 述步驟； 7. 1)計算實測數據之間的相關性：
式中rxy為相關性係數，X、y為測光數據序列，Γ和J分別為序列X和y的算術平均值； 7. 2)數據篩選 rxy彡0. 9,且兩個測光數據點的距離小於10km時，則從測光數據集P中剔出數據完整 率較低，或與其他數據序列相關性較高的數據序列； 7. 3)生成實測數據集Q 對數據集P中數據序列進行篩選，剔出冗餘數據序列，得到實測數據集Q。
8. 如權利要求1所述的一種太陽能資源評估方法，其特徵在於，所述步驟（3)包括 8. 1)從步驟（1)得到的太陽能輻照度數據集S中提取與步驟（2)中實測數據集Q中監 測位置坐標所在網格的數據子集S'，且S'中的數據序列的時間區間與Q集中對應數據相 同； 8. 2)按下式求取Q與S'的線形相關係數A和偏移係數B，
其中，
η為實測數據集Q中數據序列的個數； 8. 3)按下式計算區域中第m個網格點的加權係數，計算方法如下：
其中h = 1/%，h是網格m的中心到各個實測數據位置的距離； 8.4)按步驟8. 3)計算區域網格點的加權係數。
9. 如權利要求1所述的一種太陽能資源評估方法，其特徵在於，所述步驟（4)包括 9. 1)通過數值天氣預報模式生成區域各個網格點未來24h的輻照度數據SP ; 9.2) 修正SP(t)，得到t時刻的太陽能資源分布SP' (t)。第m個網格點的t時刻的輻 照度為：
9.3) 繪製區域的輻照度分布圖。
【文檔編號】G06Q50/06GK104156776SQ201410163998
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年4月23日 優先權日:2014年4月23日
【發明者】王曉蓉, 胡菊, 劉純, 王偉勝, 馮雙磊, 王勃, 靳雙龍, 馬振強, 楊紅英, 趙豔青, 姜文玲, 王錚, 盧靜, 張菲, 車建峰, 項麗 申請人:國家電網公司, 中國電力科學研究院, 中電普瑞張北風電研究檢測有限公司, 國網寧夏電力公司