天津市太陽(yáng)能光伏發(fā)電量預(yù)報(bào)技術(shù)研究

【摘要】：隨著能源與環(huán)境問(wèn)題的日益突出,太陽(yáng)能作為一種無(wú)污染、可再生的清潔能源,其開(kāi)發(fā)和利用逐漸引起了國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注。太陽(yáng)能光伏發(fā)電是太陽(yáng)能資源利用的主要方式之一,準(zhǔn)確的發(fā)電量預(yù)報(bào)對(duì)于合理高效的利用太陽(yáng)能資源至關(guān)重要。而太陽(yáng)輻射量預(yù)報(bào)是光伏發(fā)電預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)。本研究利用1961-2010年太陽(yáng)輻射和同期地面常規(guī)氣象觀測(cè)資料,分析了天津市太陽(yáng)輻射變化特征、輻射收支特征以及與氣象要素之間關(guān)系；采用國(guó)家氣象信息中心2000-2009年近10年地面總輻射資料進(jìn)行了光伏并網(wǎng)電站太陽(yáng)能資源評(píng)估；應(yīng)用天津中尺度數(shù)值模式(TJ-WRF)的預(yù)報(bào)產(chǎn)品,提取相關(guān)的預(yù)報(bào)因子,建立了基于TJ-WRF預(yù)報(bào)產(chǎn)品的地面太陽(yáng)輻射統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)方程：并結(jié)合光電轉(zhuǎn)化效率模型建立了地面太陽(yáng)輻射量與發(fā)電量之間的量化關(guān)系。主要研究成果有： (1)由于人為氣溶膠的排放,1961-1990年天津地面太陽(yáng)輻射呈現(xiàn)下降趨勢(shì),進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后,地面太陽(yáng)輻射變化趨于平緩；2010年9月-2011年8月,到達(dá)地面太陽(yáng)輻射為152W/m2,地面反射太陽(yáng)輻射29.45W/m2,由于大氣溫室氣體和云存在,大氣向下熱輻射(大氣逆輻射)為371W/m2,離開(kāi)地面感熱34.3W/m2,潛熱29.2W/m2,地面長(zhǎng)波輻射432W/m2,近地面能量收支近似為0。日照時(shí)數(shù)與地面輻射顯著相關(guān)。 (2)天津地區(qū)近10年來(lái)逐月日峰值日照時(shí)數(shù)5、6月份最高,屬于很適宜并網(wǎng)發(fā)電等級(jí)；4、7月份,屬于適宜程度,3、8、9月份為較適宜并網(wǎng)發(fā)電程度。全年中有7個(gè)月份適宜并網(wǎng)發(fā)電,可利用程度較高。 (3)不同季節(jié)影響到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射因子不同,TJ-WRF對(duì)地面太陽(yáng)輻射具備一定的模擬能力,預(yù)報(bào)值與實(shí)測(cè)值的相關(guān)系數(shù)較好；云量預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度以及未考慮氣溶膠的影響是導(dǎo)致模式誤差的主要原因；建立TJ-WRF預(yù)報(bào)值與實(shí)測(cè)值的差值和氣象要素模擬量之間的MOS訂正方法訂正效果最佳,對(duì)模式預(yù)報(bào)精度有明顯改進(jìn)。 (4)MOS訂正后的太陽(yáng)總輻射,比WRF模式本身提供的太陽(yáng)輻射更為準(zhǔn)確可靠,最終形成的精細(xì)化的氣溫預(yù)報(bào)、地面太陽(yáng)輻射預(yù)報(bào)、標(biāo)準(zhǔn)化太陽(yáng)能光伏發(fā)電指導(dǎo)預(yù)報(bào)可為區(qū)域太陽(yáng)能光伏發(fā)電提供必要的技術(shù)支撐和服務(wù)。 【關(guān)鍵詞】：天津 太陽(yáng)輻射預(yù)報(bào) TJ-WRF 光伏發(fā)電預(yù)報(bào)
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TM615;P422.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 第一章 引言8-14
• 1.1 研究目的及意義8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展9-11
• 1.3 研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線11-14
• 第二章 資料與方法14-20
• 2.1 資料來(lái)源14-15
• 2.1.1 觀測(cè)數(shù)據(jù)14-15
• 2.1.2 WRF數(shù)據(jù)15
• 2.2 主要計(jì)算方法15-20
• 2.2.1 天文輻射計(jì)算方法15-16
• 2.2.2 峰值日照時(shí)數(shù)16
• 2.2.3 相關(guān)分析16
• 2.2.4 主成分分析16-17
• 2.2.5 逐步回歸分析17-18
• 2.2.6 MOS訂正18
• 2.2.7 光伏發(fā)電量預(yù)報(bào)18
• 2.2.8 誤差計(jì)算18-20
• 第三章 天津地面太陽(yáng)輻射特征分析20-26
• 3.1 歷史變化和城鄉(xiāng)差異20-21
• 3.2 城區(qū)四分量輻射特征和近地面能量收支21-22
• 3.3 地面太陽(yáng)輻射與氣象要素的相關(guān)關(guān)系22-23
• 3.4 天津市近10年光伏并網(wǎng)電站太陽(yáng)能資源評(píng)估23-24
• 3.5 本章小結(jié)24-26
• 第四章 基于TJ-WRF模式的逐時(shí)太陽(yáng)輻射統(tǒng)計(jì)訂正26-44
• 4.1 TJ-WRF模式簡(jiǎn)介26-29
• 4.1.1 ADAS同化系統(tǒng)26-28
• 4.1.2 WRF模式動(dòng)力框架28-29
• 4.2 本文主要參數(shù)化方案選擇29-30
• 4.3 各季節(jié)TJ-WRF地面太陽(yáng)輻射預(yù)報(bào)效果評(píng)估30-35
• 4.4 模式誤差可能原因分析35-37
• 4.5 結(jié)果訂正37-40
• 4.5.1 因子選取與處理方法37-38
• 4.5.2 逐步回歸38-40
• 4.6 各季節(jié)TJ-WRF太陽(yáng)輻射預(yù)報(bào)訂正40-42
• 4.7 本章小結(jié)42-44
• 第五章 天津太陽(yáng)能光伏發(fā)電量預(yù)報(bào)初探44-50
• 5.1 概況44
• 5.2 光伏發(fā)電量預(yù)報(bào)方程建立44-46
• 5.3 太陽(yáng)能光伏發(fā)電指導(dǎo)預(yù)報(bào)示例46-48
• 5.4 本章小結(jié)48-50
• 第六章 結(jié)論與展望50-52
• 6.1 主要結(jié)論50
• 6.2 研究特色與創(chuàng)新點(diǎn)50-51
• 6.3 不足與展望51-52
• 參考文獻(xiàn)52-56
• 個(gè)人簡(jiǎn)介56-58
• 致謝58

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