一種太陽(yáng)能資源評(píng)估方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能資源評(píng)估方法，所述方法包括(1)建立區(qū)域太陽(yáng)能資源圖譜，得到區(qū)域內(nèi)太陽(yáng)能輻照度數(shù)據(jù)集S；(2)構(gòu)建實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)集Q；(3)構(gòu)建數(shù)據(jù)子集，計(jì)算各個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的加權(quán)系數(shù)；(4)修正數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式生成的未來(lái)24h的輻照度數(shù)據(jù)集SP，建立太陽(yáng)能資源實(shí)時(shí)分布圖。本發(fā)明考慮了對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的篩選，能夠?qū)崿F(xiàn)用盡可能少的站點(diǎn)來(lái)獲得較精確的區(qū)域太陽(yáng)能資源分布，以節(jié)省設(shè)備安裝和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)資源。本發(fā)明綜合采用線形相關(guān)和加權(quán)平均來(lái)計(jì)算修正系數(shù)，減小了計(jì)算量、提高了計(jì)算速度。本發(fā)明將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與數(shù)值天氣預(yù)報(bào)結(jié)果相結(jié)合，使評(píng)估的結(jié)果更精確。
【專利說(shuō)明】一種太陽(yáng)能資源評(píng)估方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種評(píng)價(jià)能源的方法，具體講涉及一種評(píng)價(jià)太陽(yáng)能源的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在嚴(yán)峻的能源替代形勢(shì)和全球氣候變暖的壓力下，世界各國(guó)都把開(kāi)發(fā)利用可持續(xù) 發(fā)展的清潔能源作為未來(lái)的能源發(fā)展戰(zhàn)略，其中太陽(yáng)能以資源豐富、沒(méi)有地域界線、清潔等 獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)而成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)之一，各國(guó)紛紛制定宏偉的太陽(yáng)能光伏發(fā)電發(fā)展目標(biāo)。
[0003] 我國(guó)幅員廣大，太陽(yáng)能資源十分豐富。太陽(yáng)能較豐富的區(qū)域占國(guó)土面積的2/3以 上，年輻射量超過(guò)60億焦耳/平方米，每年地表吸收的太陽(yáng)能大約相當(dāng)于1. 7萬(wàn)億噸標(biāo)準(zhǔn) 煤的能量，具有良好的太陽(yáng)能利用條件。為了促進(jìn)可再生能源的開(kāi)發(fā)利用，我國(guó)制定了《中 華人民共和國(guó)可再生能源法》并于2006年1月1日起正式實(shí)施。2007年，國(guó)家又頒布了 《可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》，提出力爭(zhēng)到2020年，使我國(guó)可再生能源消費(fèi)量占能源消費(fèi) 總量比例達(dá)到15%。該規(guī)劃對(duì)風(fēng)能、生物質(zhì)能、太陽(yáng)能、水能等可再生能源提出了具體的發(fā) 展目標(biāo)。其中，太陽(yáng)能發(fā)電的目標(biāo)是，在2010年總?cè)萘窟_(dá)到30萬(wàn)千瓦的基礎(chǔ)上，2020年達(dá) 至丨J 180萬(wàn)千瓦。
[0004] 對(duì)太陽(yáng)能資源實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和評(píng)估可為太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)規(guī)劃和電網(wǎng)規(guī)劃提供可靠的依據(jù)， 在監(jiān)測(cè)采集到確鑿的資源數(shù)據(jù)，評(píng)估區(qū)域的太陽(yáng)能資源情況和分布特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合土 地資源狀況和當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)條件，即可有助于盡早發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)能資源開(kāi)發(fā)利用中的問(wèn)題與瓶頸， 以制定合理的開(kāi)發(fā)利用規(guī)模與利用方案，從而確保太陽(yáng)能資源開(kāi)發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)性與實(shí)際可 操作性，確保太陽(yáng)能光伏發(fā)電與電網(wǎng)的健康協(xié)調(diào)發(fā)展。太陽(yáng)能資源觀測(cè)站可監(jiān)測(cè)到更系統(tǒng) 的太陽(yáng)能資源數(shù)據(jù)，時(shí)間尺度更短，數(shù)據(jù)更精確，將為光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。為 此需要提供一套實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及功率預(yù)測(cè)的太陽(yáng)能資源的評(píng)估方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種太陽(yáng)能資源評(píng)估方法，該方法可用于太陽(yáng) 能光伏電站的規(guī)劃設(shè)計(jì)以及光伏電站運(yùn)行和調(diào)度。該方法首先利用中尺度數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模 式，結(jié)合歷史測(cè)量數(shù)據(jù)、衛(wèi)星數(shù)據(jù)等實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算得到的區(qū)域太陽(yáng)能資源分布圖；然后綜合 考慮區(qū)域太陽(yáng)能資源和測(cè)光站點(diǎn)分布情況，以及區(qū)域的地形地貌等特征，選擇適用的實(shí)測(cè) 監(jiān)測(cè)點(diǎn)。最后利用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)區(qū)域的太陽(yáng)能資源預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行修正，得到實(shí)時(shí)變化的 太陽(yáng)能資源分布。
[0006] 本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] -種太陽(yáng)能資源評(píng)估方法，其改進(jìn)之處在于，所述方法包括
[0008] (1)建立區(qū)域太陽(yáng)能資源圖譜，得到區(qū)域內(nèi)太陽(yáng)能輻照度數(shù)據(jù)集S ;
[0009] ⑵構(gòu)建實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)集Q ;
[0010] (3)構(gòu)建數(shù)據(jù)子集，計(jì)算各個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的加權(quán)系數(shù)；
[0011] (4)修正數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式生成的未來(lái)24h的輻照度數(shù)據(jù)集SP，建立太陽(yáng)能資源 實(shí)時(shí)分布圖。
[0012] 優(yōu)選的，所述步驟（1)包括將全球背景場(chǎng)、區(qū)域地形數(shù)據(jù)和地表植被數(shù)據(jù)輸入中 尺度數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式，建立本地化數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式并選擇參數(shù)化方案，生成區(qū)域太陽(yáng) 能輻照度分布圖，得到區(qū)域的太陽(yáng)能輻照度數(shù)據(jù)集S。
[0013] 進(jìn)一步地，所述參數(shù)化方案包括微物理參數(shù)化方案、長(zhǎng)波輻射傳輸方案、短波輻射 傳輸方案、表面分層、陸面過(guò)程方案、邊界層方案和對(duì)流參數(shù)化方案。
[0014] 優(yōu)選的，所述步驟（2)包括數(shù)據(jù)預(yù)處理和數(shù)據(jù)篩選。
[0015] 進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理包括
[0016] a、篩選收集的測(cè)光數(shù)據(jù)；
[0017] b、剔除或修正不合理數(shù)據(jù)，得到測(cè)光數(shù)據(jù)集P。
[0018] 進(jìn)一步地，所述步驟b包括
[0019] 6. 1)刪除錯(cuò)誤或異常值；
[0020] 6. 2)按下式修正有時(shí)移存在的時(shí)間：
[0021]

【權(quán)利要求】
1. 一種太陽(yáng)能資源評(píng)估方法，其特征在于，所述方法包括 (1) 建立區(qū)域太陽(yáng)能資源圖譜，得到區(qū)域內(nèi)太陽(yáng)能輻照度數(shù)據(jù)集S ; (2) 構(gòu)建實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)集Q ; (3) 構(gòu)建數(shù)據(jù)子集，計(jì)算各個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的加權(quán)系數(shù)； (4) 修正數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式生成的未來(lái)24h的輻照度數(shù)據(jù)集SP，建立太陽(yáng)能資源實(shí)時(shí) 分布圖。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能資源評(píng)估方法，其特征在于，所述步驟（1)包括將全 球背景場(chǎng)、區(qū)域地形數(shù)據(jù)和地表植被數(shù)據(jù)輸入中尺度數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式，建立本地化數(shù)值 天氣預(yù)報(bào)模式并選擇參數(shù)化方案，生成區(qū)域太陽(yáng)能輻照度分布圖，得到區(qū)域的太陽(yáng)能輻照 度數(shù)據(jù)集S。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種太陽(yáng)能資源評(píng)估方法，其特征在于，所述參數(shù)化方案包括 微物理參數(shù)化方案、長(zhǎng)波福射傳輸方案、短波福射傳輸方案、表面分層、陸面過(guò)程方案、邊界 層方案和對(duì)流參數(shù)化方案。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能資源評(píng)估方法，其特征在于，所述步驟（2)包括數(shù)據(jù) 預(yù)處理和數(shù)據(jù)篩選。
5. 如權(quán)利要求4所述的一種太陽(yáng)能資源評(píng)估方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理包括 a、 篩選收集的測(cè)光數(shù)據(jù)； b、 剔除或修正不合理數(shù)據(jù)，得到測(cè)光數(shù)據(jù)集P。
6. 如權(quán)利要求5所述的一種太陽(yáng)能資源評(píng)估方法，其特征在于，所述步驟b包括 6. 1)刪除錯(cuò)誤或異常值； 6. 2)按下式修正有時(shí)移存在的時(shí)間：
其中，P(t)為t時(shí)刻的測(cè)光數(shù)據(jù)，m為時(shí)移長(zhǎng)度。
7. 如權(quán)利要求4所述的一種太陽(yáng)能資源評(píng)估方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)篩選包括下 述步驟； 7. 1)計(jì)算實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性：
式中rxy為相關(guān)性系數(shù)，X、y為測(cè)光數(shù)據(jù)序列，Γ和J分別為序列X和y的算術(shù)平均值； 7. 2)數(shù)據(jù)篩選 rxy彡0. 9,且兩個(gè)測(cè)光數(shù)據(jù)點(diǎn)的距離小于10km時(shí)，則從測(cè)光數(shù)據(jù)集P中剔出數(shù)據(jù)完整 率較低，或與其他數(shù)據(jù)序列相關(guān)性較高的數(shù)據(jù)序列； 7. 3)生成實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)集Q 對(duì)數(shù)據(jù)集P中數(shù)據(jù)序列進(jìn)行篩選，剔出冗余數(shù)據(jù)序列，得到實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)集Q。
8. 如權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能資源評(píng)估方法，其特征在于，所述步驟（3)包括 8. 1)從步驟（1)得到的太陽(yáng)能輻照度數(shù)據(jù)集S中提取與步驟（2)中實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)集Q中監(jiān) 測(cè)位置坐標(biāo)所在網(wǎng)格的數(shù)據(jù)子集S'，且S'中的數(shù)據(jù)序列的時(shí)間區(qū)間與Q集中對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)相 同； 8. 2)按下式求取Q與S'的線形相關(guān)系數(shù)A和偏移系數(shù)B，
其中，
η為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)集Q中數(shù)據(jù)序列的個(gè)數(shù)； 8. 3)按下式計(jì)算區(qū)域中第m個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的加權(quán)系數(shù)，計(jì)算方法如下：
其中h = 1/%，h是網(wǎng)格m的中心到各個(gè)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)位置的距離； 8.4)按步驟8. 3)計(jì)算區(qū)域網(wǎng)格點(diǎn)的加權(quán)系數(shù)。
9. 如權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能資源評(píng)估方法，其特征在于，所述步驟（4)包括 9. 1)通過(guò)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式生成區(qū)域各個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)未來(lái)24h的輻照度數(shù)據(jù)SP ; 9.2) 修正SP(t)，得到t時(shí)刻的太陽(yáng)能資源分布SP' (t)。第m個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的t時(shí)刻的輻 照度為：
9.3) 繪制區(qū)域的輻照度分布圖。
【文檔編號(hào)】G06Q50/06GK104156776SQ201410163998
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】王曉蓉, 胡菊, 劉純, 王偉勝, 馮雙磊, 王勃, 靳雙龍, 馬振強(qiáng), 楊紅英, 趙艷青, 姜文玲, 王錚, 盧靜, 張菲, 車建峰, 項(xiàng)麗 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 中國(guó)電力科學(xué)研究院, 中電普瑞張北風(fēng)電研究檢測(cè)有限公司, 國(guó)網(wǎng)寧夏電力公司