[发明专利]一种基于太阳辐射气候特征识别的南墙辐射预测方法

说明书

本发明涉及一种基于太阳辐射气候特征识别的南墙辐射预测方法，包括以下步骤：1)获取当地历史数据；2)定义天气类型指数SCF，并基于天气类型指数SCF对历史数据划分天气类型；3)将当地实测数据按照天气类型指数SCF归类，并根据不同的天气类型选择对应的预测模型进行辐射预测。与现有技术相比，本发明具有考虑天气类型分类预测、提升预测模型精度、天气类型分类简单准确、小时尺度预测等优点。

技术领域

本发明涉及光伏发电评估与预测领域，尤其是涉及一种基于太阳辐射气候特征识别的南墙辐射预测方法。

背景技术

2019年第24届世界能源大会中提到，中国将继续推进能源结构改革，始终坚持绿色低碳的战略方向，着力提高清洁能源消费比重，逐步实现对现有主体能源即化石能源的替代,传统化石燃料的燃烧是温室气体的主要来源，而可再生能源的开发应用为减少温室气体排放提供了可行的方案。在电力绿色发展的时代大潮下，我国电力行业立足风能、太阳能资源较为丰富的能源资源特点，大力推动可再生能源多元化发展，形成了风电、光伏发电、水电、可再生能源共同发展的道路。其中，太阳能资源具有极大的开发潜力，因而受到越来越多的重视。根据国家能源局统计， 2020年第一季度，全国新增光伏发电装机395万千瓦，其中集中式光伏新增装机 223万千瓦，分布式光伏新增装机172万千瓦。第一季度光伏发电量528亿千瓦时，同比增长19.9％；全国光伏利用小时数248小时，同比增长8小时。

目前，国内外学者对建筑屋顶太阳辐照情况的研究较多，而关于竖直墙面上的相关研究较少。从太阳能利用的特点以及目前的开发前景来看，竖直墙面受光面积占绝对优势。文献(李芬,胡超,马年骏,陈正洪,吕文华,杨兴武.京沪汉地区墙面月平均太阳总辐射的预测模型对比[J].可再生能源,2016,34(03):324-331.)利用京、沪、汉地区水平面辐射观测值，分析了不同地区、不同模型的预测结果。发现晴天条件下同性模型的预测精度低，各向异性模型的预测精度高；Liu同性模型更适合用于预测北京地区垂直墙面的总辐射；由于北京地区空气质量差而导致各向异性模型的预测结果趋向于各向同性模型的预测结果。文献(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)发现在±90°范围内，每个月垂直面上总太阳辐射的峰值出现在不同的方位角。文献(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.)发现即使是在朝北的立面上，建筑光伏一体化(BIPV)设施也具有经济可行性。文献(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.)对各向同性和各向异性计算模型进行了比较，分别比较了南，西，北和东的垂直面上每小时超过55,000个小时的辐射数据，结果分析表明，各种模型的预测之间没有重大差异。文献(陈晓,罗会龙.昆明地区南墙面上小时太阳辐射量的计算[J].科学技术与工程,2011,11(13):3063-3065.)建立了南墙面上太阳辐射的计算模型，计算了南墙面上的太阳辐射量随时间的变化关系。

但是，现有的南墙(正南朝向垂直墙面)辐射预测方法有以下缺点：

1、现有的南墙辐射预测方法大多数为月平均日尺度和月代表日小时尺度，对小时尺度进行预测的研究较少。