一种对光伏电站接收辐射进行预测的方法及装置的制造方法_3

文档序号:9547633阅读:来源:国知局
因子的一些单体回波,根据积云、层云等的dBZ特征,推算出具有云团特征回波单 体的中心CdP C 2。可以根据VIL产品中的垂直液态含水量的变化,计算出CdP C 2在不同 时刻所在的VIL格点区域,根据其在VIL的格点和经炜度的换算关系,可计算出CdP C 2对 那些格点区域所覆盖面积的地理空间产生了遮挡影响。
[0073] 如附图4,假设某一云团单体在C(x, y, nd, md),其中X,y是起始点坐标,如t时刻 云团单体(^的X = -2d,y = 0,n = 2,m = 2,同样可以计算出t-Ι时刻云团单体C t i和t+1 时刻云团单体Ct+1,而t-1、t、t+1的时间间隔由雷达的体扫频率决定,设该型雷达当前设置 的体扫时间为t ts,则t时刻云团单体的运动向量为
[0076] 因此可计算出t+Ι时刻云团单体的V:和V/,进而可推算出VIL中的格数和地理空 间的垂直液态含水量的变化。
[0077] 上述格点与经炜度之间的换算关系为:
[0078] 如图5所示,设是某型号雷达站的位置,其经炜度为(Lon LatradJ,B点 是光伏电站的位置,其经炜度为(LonB,LatB)。设雷达的扫描半径为R,VIL产品的每个格区 dXd,A(m,η)是光伏电站在VIL格中的映射点,其中m和η为X方向和Y方向的格数,R^th 为地球的近似半径。以0度经线为基准,东经取经度正值,西经取经度负值。假设光伏电站 B和多普勒雷达站0rad"与地球心夹角为Θ,两点弦长为D,1为0rad"与A水平距离,α为
之间的夹角,则根据三角推荐,可计算,
[0079] cos Θ = sin (Latradar) *sin (LatB) *cos (Lonradar-LonB) +cos (Latradar) *cos (LatB);
[0083] 其中,设定地球为标准圆球体,其半径R_th~6371. 004km。
[0084] 通过以上计算,可以得到1,从而将B点转换到VIL对应的A点,因此,就可知道A 点的m,η所在VIL中的格点区域,进而计算出A在VIL中的垂直液态含水量(kg/m 2)。接 着,再根据阈值换算出VIL中云团所对应的阈值,所以云团回波的顶高、云团回波的底高也 就计算出来了,最终得到云团单体的云高和云厚。
[0085] 具体地,根据光伏电站的实测监测数据、天气型理论辐射数据、所述回波单体含水 量以及所述云高和云厚数据,对所述云团单体遮挡下所述光伏电站收到的辐射进行预测包 括:
[0086] 根据大气层理论辐射计算大气层外切面接收到的太阳辐射;
[0087] 预先根据所述光伏电站的实测监测数据、所述大气层外切面接收到的太阳辐射、 雷达导出的VIL数据以及通过所述VIL数据计算出的云高和云厚数据,按照不同季节,建立 VIL云类-辐射衰减等级对照表,所述VIL云类-辐射衰减等级的计算方法为:
[0088]
[0089] 其中,S为辐射等级衰减因子,dBZ为回波反射强度,Iiaife为大气层外切面接收到的 太阳辐射,Ikm为实测监测数据,λ为季节矫正因子,Mm为垂直累积液态含水量,H 为 对应类的云底高度;
[0090] 通过Iiaife、ΙΚΜ以及S计算所述光伏电站在预设时间的福射预测值。
[0091] 大气层外切平面的瞬时太阳辐射强度只与大气上界的太阳辐射强度和太阳辐射 方向有关,这些都可以通过天文学有关公式精确计算得到。近地面瞬时太阳辐射强度与大 气层外切平面的瞬时太阳辐射强度之间的关系式,就可以实时推算出近地面的太阳辐射强 度。在同一个地方,同为晴空天气情况下,可以通过历史数据统计而得到前几天的关系式, 以历史辐射数据为基础,采用优选的统计方法对晴空辐射进行建模,加以实时辐射数据校 正,就可以实现对光伏电站未来2小时晴空辐射的预测。
[0092] 基于太阳常数(Is1367W/m2),不同时间到达大气层上界的太阳辐射强度,可通 过实际日地距离对太阳常数的修正,
[0094] 其中,I。为大气层顶的太阳辐射强度,N为积日(当前日在一年中的序号)。
[0095] 大气层外切面接收到的太阳辐射I,太阳辐射的强度和辐射传输方向都有关系,如 下,
[0098] 上式,Θ为太阳天顶角,δ为太阳赤炜角,@光伏电站的炜度,τ为太阳时角。
[0101] S和F分别表示真太阳时的小时数和分钟数,它们与北京时间的转换方式为,
[0102] 真太阳时=北京时间

[0104] 其中,E为地球绕太阳公转时运动和转速变化所产生的时间差。这样就可以计算 出大气层外切面接收到的太阳辐射。
[0105] 基于天气型理论辐射计算方法、光伏电站气象监测数据、多普勒雷达回波强度数 据和PUP导出产品VIL数据,可以建立光伏电站辐射预测模型。天气型理论辐射计算方法 实现太阳辐射基础预测数据的准备,光伏电站气象监测数据实现云遮挡关系计算和对预测 数据进行矫正,而多普勒雷达数据和导出产品VIL实现对积云、层云、层积云的云高和云厚 的计算。
[0106] 首先,对历史的多普勒雷达导出产品VIL数据按积云、层云、层积云进行统计分 类,再对三类云单体按照云底高度和云厚进行划分,并光伏电站气象监测历史数据中提取 出不同云类、不同云高、不同云厚时间段的光伏辐射数据。按照春夏秋冬四个季节,生成一 表VIL云类-辐射衰减等级对照表,VIL云类-辐射衰减等级计算方法如下,
[0108] 其中,S为辐射等级衰减因子,dBZ回波反射强度,Iiaife等于大气层外切面接收到的 太阳辐射,I km为实测监测数据,λ为季节矫正因子,11垂直累积液态含水量,H 为对 应类的云底高度。
[0109] 此外,本发明还可以通过历史数据对预测到的辐射数据进行误差校正。
[0110] 综上,光伏电站未来一段时间辐射预测Is* (t)为,
[0111] I预测(t) = I理论(t) *S* ω (t_l)
[0112] 其中,ω为误差矫正因子,其值等于t_l的误差与平均误差之比。
[0113] 本发明实施例基于多普勒雷达数据产品,特别是对VIL (垂直累积液态含水)的应 用,着重对光伏辐射衰减影响较大的三大类云(积云、层云、层积云)的提取和分析,计算出 对应云团单体的云高和云厚,结合光伏电站的实测监测数据,建立辐射衰减评估模型。通过 在西北地区CINRAD-CC多普勒雷达的实际应用,其对积云的提取分析效果要优于以往的笼 统云团辐射衰减的方法,通过对VIL分析,实现了对云团、水汽等气象结构的波顶和波底高 度的较为精确的量化,在针对三类云状的辐射衰减预测方面,效果很好。
[0114] 本发明所提供的对光伏电站接收辐射进行预测的装置的一种【具体实施方式】的结 构框图如图6所示,该装置包括:
[0115] 获取模块100,用于获取雷达扫描区域内的回波单体含水量;
[0116] 第一计算模块200,用于根据所述回波单体含水量的空间分布,计算所述扫描区域 内对应云团单体的云高和云厚数据;
[0117] 第二计算模块300,用于通过雷达扫描的单体回波强度数据计算所述云团单体的 运
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