天津市太阳能光伏发电量预报技术研究

【摘要】：随着能源与环境问题的日益突出,太阳能作为一种无污染、可再生的清洁能源,其开发和利用逐渐引起了国际社会的广泛关注。太阳能光伏发电是太阳能资源利用的主要方式之一,准确的发电量预报对于合理高效的利用太阳能资源至关重要。而太阳辐射量预报是光伏发电预报的基础。本研究利用1961-2010年太阳辐射和同期地面常规气象观测资料,分析了天津市太阳辐射变化特征、辐射收支特征以及与气象要素之间关系；采用国家气象信息中心2000-2009年近10年地面总辐射资料进行了光伏并网电站太阳能资源评估；应用天津中尺度数值模式(TJ-WRF)的预报产品,提取相关的预报因子,建立了基于TJ-WRF预报产品的地面太阳辐射统计预报方程：并结合光电转化效率模型建立了地面太阳辐射量与发电量之间的量化关系。主要研究成果有： (1)由于人为气溶胶的排放,1961-1990年天津地面太阳辐射呈现下降趋势,进入20世纪90年代以后,地面太阳辐射变化趋于平缓；2010年9月-2011年8月,到达地面太阳辐射为152W/m2,地面反射太阳辐射29.45W/m2,由于大气温室气体和云存在,大气向下热辐射(大气逆辐射)为371W/m2,离开地面感热34.3W/m2,潜热29.2W/m2,地面长波辐射432W/m2,近地面能量收支近似为0。日照时数与地面辐射显著相关。 (2)天津地区近10年来逐月日峰值日照时数5、6月份最高,属于很适宜并网发电等级；4、7月份,属于适宜程度,3、8、9月份为较适宜并网发电程度。全年中有7个月份适宜并网发电,可利用程度较高。 (3)不同季节影响到达地面的太阳辐射因子不同,TJ-WRF对地面太阳辐射具备一定的模拟能力,预报值与实测值的相关系数较好；云量预报的准确度以及未考虑气溶胶的影响是导致模式误差的主要原因；建立TJ-WRF预报值与实测值的差值和气象要素模拟量之间的MOS订正方法订正效果最佳,对模式预报精度有明显改进。 (4)MOS订正后的太阳总辐射,比WRF模式本身提供的太阳辐射更为准确可靠,最终形成的精细化的气温预报、地面太阳辐射预报、标准化太阳能光伏发电指导预报可为区域太阳能光伏发电提供必要的技术支撑和服务。 【关键词】：天津 太阳辐射预报 TJ-WRF 光伏发电预报
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615;P422.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 第一章 引言8-14
• 1.1 研究目的及意义8-9
• 1.2 国内外研究进展9-11
• 1.3 研究内容及技术路线11-14
• 第二章 资料与方法14-20
• 2.1 资料来源14-15
• 2.1.1 观测数据14-15
• 2.1.2 WRF数据15
• 2.2 主要计算方法15-20
• 2.2.1 天文辐射计算方法15-16
• 2.2.2 峰值日照时数16
• 2.2.3 相关分析16
• 2.2.4 主成分分析16-17
• 2.2.5 逐步回归分析17-18
• 2.2.6 MOS订正18
• 2.2.7 光伏发电量预报18
• 2.2.8 误差计算18-20
• 第三章 天津地面太阳辐射特征分析20-26
• 3.1 历史变化和城乡差异20-21
• 3.2 城区四分量辐射特征和近地面能量收支21-22
• 3.3 地面太阳辐射与气象要素的相关关系22-23
• 3.4 天津市近10年光伏并网电站太阳能资源评估23-24
• 3.5 本章小结24-26
• 第四章 基于TJ-WRF模式的逐时太阳辐射统计订正26-44
• 4.1 TJ-WRF模式简介26-29
• 4.1.1 ADAS同化系统26-28
• 4.1.2 WRF模式动力框架28-29
• 4.2 本文主要参数化方案选择29-30
• 4.3 各季节TJ-WRF地面太阳辐射预报效果评估30-35
• 4.4 模式误差可能原因分析35-37
• 4.5 结果订正37-40
• 4.5.1 因子选取与处理方法37-38
• 4.5.2 逐步回归38-40
• 4.6 各季节TJ-WRF太阳辐射预报订正40-42
• 4.7 本章小结42-44
• 第五章 天津太阳能光伏发电量预报初探44-50
• 5.1 概况44
• 5.2 光伏发电量预报方程建立44-46
• 5.3 太阳能光伏发电指导预报示例46-48
• 5.4 本章小结48-50
• 第六章 结论与展望50-52
• 6.1 主要结论50
• 6.2 研究特色与创新点50-51
• 6.3 不足与展望51-52
• 参考文献52-56
• 个人简介56-58
• 致谢58

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