[发明专利]一种考虑天气状态变化和云层遮挡的太阳辐照度建模方法

摘要

本发明公开了一种考虑天气状态变化和云层遮挡的太阳辐照度建模方法，该建模方法在晴空辐照度和天气变化的基础上考虑云层遮挡变化对太阳辐照度存在的影响；基于实际观测的大气云量数据，定义了一种云遮系数和云遮系数波动范围的概念并给出其详细的计算方法，该方法不同于现有技术中仅单一考虑天气或者云层对太阳辐照度的影响，而是从天气的角度出发，分析不同天气条件下的云遮系数范围，将天气和云层遮挡两类因素有机的结合起来，并提出了详细的步骤，准确反映了综合考虑天气变化和云层遮挡所引起的太阳辐照度波动性变化，得到了趋于实际的全年太阳辐照度时序模型。

主权项

1.一种考虑天气状态变化和云层遮挡的太阳辐照度建模方法，其特征在于，该建模方法包括如下步骤：步骤101：根据当地地理坐标、海拔高度和天数，通过计算得到该地区的平太阳时、真太阳时、太阳赤角、日出日落时角、太阳高度角、太阳入射角和大气质量；步骤102：计算太阳光进入大气层之外的辐射强度，根据步骤101得到的数据计算太阳光穿过大气时的直射辐射透明度系数和散射透明度系数，进而得到太阳直射辐射强度和散射辐射强度，两者的和即为某地某时平面上的总太阳辐射强度，并把此辐照度定义为晴空辐照度；通过计算一年中每天每时刻的晴空辐照度，便得到了能够反映日出日落变化的全年的晴空太阳辐照度时序序列；步骤103：把天气类型分为晴天、多云、阴天、雨天，建立四种天气类型转移模型；获取该地区一年内的历史天气状况，进行统计分析得到天气转移概率矩阵，根据第一天的四种天气类型分别发生的概率与天气转移概率矩阵相乘即得到第二天的四种天气类型的发生概率，再与天气转移概率矩阵相乘即为第三天的天气发生概率，以此类推可以预测出全年每一天的四种天气发生的概率，然后进行随机抽样便得到每天的天气类型；步骤104：根据步骤103得到的天气类型，在当天的晴空太阳辐照度时序序列上乘以一个比例系数即为考虑天气因素的太阳辐照度的时序序列；步骤105：获取该地区一年内的历史大气云量数据，以15min为间隔对前后相邻时刻云量进行比较，其波动的规律通过云遮系数体现出来，然后对全年每天求出来的所有云遮系数按照当天的天气类型进行划分成四类，再对各类中云遮系数的正值与负值分别取平均值，把负值的平均值和正值的平均值之间的区间定义为云遮系数波动范围；步骤106：针对不同的天气类型，在云遮系数波动范围内进行随机抽样，每间隔15min抽样得到一个云遮系数，将该时刻的云遮系数与上一时刻的太阳辐照度相乘再加上该时刻的晴空太阳辐照度，即为该时刻考虑天气因素和云层遮挡引起的波动变化的太阳辐照度，进而就得到当天的太阳辐照度时序序列；步骤107：天数加一，继续循环步骤101至步骤106，直到得到全年365天的太阳辐照度时序序列，即得该地区全年太阳辐照度时序模型。