[发明专利]基于风云4号卫星云图的地表太阳总辐射超短期预报方法

说明书

本发明涉及一种基于风云4号卫星云图的地表太阳总辐射超短期预报方法，该方法包括以下步骤：⑴确定预报地区的经纬度信息；⑵在晴空模型下输入所述经纬度信息，即得该地区晴天地表太阳总辐射数值；⑶利用风云4号卫星云图结合针对预报地区改进的Heliosat‑2模型计算云对于太阳总辐射的衰减系数，又称晴空指数CSI，进而得到所有天气条件下的地表太阳总辐射数值；⑷利用粒子图像测速MPIV算法的matlab数学软件工具箱预报未来0~4h时刻云移动的速度流场CMV；⑸根据所述未来0~4h时刻云移动的速度流场CMV得到预报地区未来时刻的晴空指数CSI_未来，该CSI_未来与所述相乘，即得未来0‑4h时刻的地表太阳总辐射数值。本发明可以提高预报结果准确度。

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，尤其涉及基于风云4号卫星云图的地表太阳总辐射超短期预报方法。

背景技术

2019年，尽管中国光伏并网新装机容量同比再次下降，但新增光伏并网容量和累计光伏并网容量仍居世界首位。然而，由于光伏发电的间歇性和不确定性，将大量光伏发电并入电力系统是一个挑战。例如，西北地区的弃光率较高，消纳面临挑战。因此，如果不能准确地预测太阳能发量，将会严重限制其在电网中的应用。

一个好的光伏功率超短期预报模型可以降低太阳能利用的不可控性，提供光伏发电功率在高频范围内的变化信息，可用于微电网的暂态分析和控制策略研究，可以大大降低光伏发电的运行维护成本，具有很大的经济效益和社会效益。太阳辐射预报是光伏发电量预报的第一步，也是光伏发电量预报中最重要的环节。

对于云的观测方法除了卫星，还可以使用全天空成像仪（TSI）观测云，但是全天空成像仪是非常昂贵的，且观测时容易受到灰尘的影响。相比之下，卫星云图可以免费下载，成本较低。因此，建立基于卫星云图的太阳辐射超短期预报方法，对于增加光伏发电的市场竞争力、推动新能源的发展具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提高预报结果准确度的基于风云4号卫星云图的地表太阳总辐射超短期预报方法。

为解决上述问题，本发明所述的基于风云4号卫星云图的地表太阳总辐射超短期预报方法，包括以下步骤：

⑴确定预报地区的经纬度信息；

⑵在晴空模型（McClear）下输入所述经纬度信息，即得该地区晴天地表太阳总辐射数值；

⑶利用风云4号卫星云图结合针对预报地区改进的Heliosat-2模型计算云对于太阳总辐射的衰减系数，又称晴空指数CSI，进而按下式计算得到所有天气条件下的地表太阳总辐射数值；

式中：是所有天气条件下的地表太阳总辐射数值，单位：W/m²；

是晴空指数，无量纲，该系数表示云的存在导致太阳辐射的总衰减；

是晴天地表太阳总辐射数值，单位：W/m²；

⑷利用粒子图像测速MPIV算法的matlab数学软件工具箱预报未来0~4h时刻云移动的速度流场CMV；

⑸根据所述未来0~4h时刻云移动的速度流场CMV得到预报地区未来时刻的晴空指数CSI_未来，该CSI_未来与所述相乘，即得未来0-4h时刻的地表太阳总辐射数值。