一种计算无辐射资料地区最佳倾角的研究

构建基于分布较广的常规气象台站的日照百分率数据来计算水平面太阳辐射的模型,拟合结果表明模型精度较高。在此基础上使用空间插值技术得到全国范围内水平面太阳辐射,使用MODIS反照率产品获取地形反射辐射,之后依据各向异性辐射模型计算光伏阵列面太阳辐射,循环寻优生成最佳倾角的全国空间连续分布图。这套计算方法与结果可为包括无辐射观测记录地区在内的光伏阵列最佳倾角的确定提供科学参考。     

利用我国气象卫星遥感资料估算黄河源区净辐射辐照度的研究

以黄河源区为研究区域,利用我国静止气象卫星(FY-2D)及极轨气象卫星(FY-3A)资料,估算黄河源区一天中不同时刻的净辐射辐照度的空间分布。在晴天条件下,利用计算的向下太阳辐射照度,结合卫星遥感资料估算的地表反照率,得出地表太阳辐射收支。利用卫星遥感估算地表发射率和地表温度资料,结合地面观测站的气象观测资料,得到大气向下的长波辐射和地面向上的长波辐射值。在阴天条件下,借助FY-2D云顶的反照率资料,根据太阳辐射在大气中的衰减过程,推求透射比系数,进而得出阴天条件下地表净短波辐射照度。     

影响地面太阳辐射及其谱分布的因子分析

针对目前全球变暗(明)的热点问题,利用一个高光谱分辨率的辐射传输模式,计算了全球42种大气下到达地面的太阳辐射通量及其在近红外、可见和紫外各光谱区间的比例,详细分析了大气内部因子(水汽和臭氧、云和气溶胶等)以及外部因子(太阳天顶角和地表反照率)对它们的影响.结果表明:中低云对地面太阳辐射通量及其谱分布有很大影响,高云的影响很小.水汽和臭氧的敏感性试验表明,水汽对地面近红外辐射的影响较大,而臭氧对可见和紫外辐射的影响较大.气溶胶对地面太阳辐射的影响仅次于大气的吸收作用,是不容忽视的.此外,太阳天顶角和地表反照率都会对地面太阳辐射通量及其谱分布产生重要影响.     

区域复杂地形晴日太阳辐射估算研究

为改进复杂地形区区域地表接收太阳入射辐射的算法,基于数字高程模型、气象数据与遥感数据,分直接辐射、来自天空的散射辐射及来自周围地形的反射辐射3部分对海河流域2001—2019年区域地表接收的晴日太阳辐射日总量进行估算与分析。经验证,模拟的晴日太阳入射辐射日通量与实测数据吻合度较高,相关系数约为0.9,区域不同地形接收的太阳入射辐射空间差异明显,结果在可接受精度范围内,此估算方法可为山区太阳能的合理利用提供科学基础。     

基于风云卫星数据的新疆太阳能资源潜力评价方法研究

利用风云二号(FY-2D)和风云三号(FY-3A)气象卫星上搭载的可见光辐射自旋扫描分析仪和中分辨率光谱成像仪等传感器数据,基于大气辐射传输原理建立地面太阳直射与散射辐射反演模型,并用来对新疆地区每小时的直射和散射太阳辐射能进行估算;再用地面气象观测站点数据对反演结果进行精度评价。结果表明,所提出的方法能较好地估算新疆地区高时间分辨率的地表太阳辐射,为该区域太阳能资源的利用提供基础数据支撑。     

利用多源遥感数据改进地面太阳直射辐射估算

通过夏冬两季不同时间分辨率的气溶胶和大气可降水数据对太阳直射辐射估算进行敏感性分析,结果表明,气溶胶产品对太阳辐射估算结果的敏感性更高。融合MODIS与FY-3A的两种气溶胶产品来优化新疆地区气溶胶数据,尤其是高反射的沙漠与戈壁地区的气溶胶信息得到较大改善;同时通过引入FY-2D云类型数据更好地刻画了不同类型云层对太阳辐射估算精度的影响,以便更准确地估算新疆地区的地面太阳直射辐射。以喀什和乌鲁木齐站的观测值为参照,验证结果表明优化后的估算比优化前精度有明显提高。     

基于随机森林方法的中国地表短波辐射估算

利用中国气象局的辐射观测资料和气象观测资料,基于随机森林方法构建地表短波辐射估算模型,估算模型的相关系数为0.99,绝对偏差为0.01 W/m^2,均方根误差为8.88 W/m^2。利用估算模型构建中国1958~2015年长时间序列地表短波辐射数据集,通过与已有数据集的精度对比,发现所构建的地表短波辐射数据集精度更高。     

干旱地区不同下垫面的辐射收支

利用2000年6月2001年5月在干旱地区敦煌和高原北部的五道梁所获取的太阳辐射观测资料，分析研究了干旱地区不同下垫面的加辐射收支特点。结果表明：虽然两地地理位置和海拔高度不同，但由于两地下垫面条件的差异，使得太阳短波辐射特别是地表吸收辐射在夏季大致相近，冬季则是敦煌小于五道梁；长波辐射(地面向上长波辐射和大气逆辐射)郭煌明显大于五道梁；地表净辐射夏季五道梁比敦煌为大，冬季则两地相近。     

南京地区不同季节水泥下垫面辐射特征的对比分析

利用2005年夏季与2006年冬季在南京进行的城市边界层外场观测资料,初步分析了水泥下垫面的辐射特性.结果表明:①由于城市上空大气透明度小于郊区,因此太阳总日射辐照度的夏季观测值表现为城区观测值比郊区小约8%;②水泥地表的反照率明显大于草地,而且随着太阳高度角的季节变化,水泥地表反照率也略有差异,夏季平均值为0.34,冬季为0.31;③夏、冬两季水泥下垫面净辐照度白天差异较大,通常约有100W·m-2,但峰值差异较小;在夜间净辐照度均为负值,且夏季观测值略大于冬季观测值,表明夏季夜间净辐照度对地表和大气的冷却作用小于冬季.     

西北干旱区戈壁下垫面陆面过程特征的模拟研究

利用公共陆面模式Co LM(community land model),检验其在西北干旱区敦煌戈壁陆面过程特征的模拟能力。通过2008年敦煌夏季典型晴天观测资料驱动模式,对模式在敦煌戈壁地区的适应性进行研究,通过和该站点同期实测资料对比发现:公共陆面模式(Co LM)基本能较好地模拟极端干旱区,如对敦煌戈壁下垫面的地表能量通量,及对于物理量的日变化趋势模拟得均比较准确,与观测值的相关系数较高。不足之处是对于感热的模拟,白天的模拟峰值偏大,而在夜间负感热的峰值也存在偏大现象。利用辐射资料计算出该下垫面反照率为0.25,修改模式中反照率的设定后,从模拟结果来看Co LM的模拟能力有一定改进。     

基于数字高程模型的漳浦样区太阳天文日辐射模拟

以地形特征、经纬度位置等作为影响太阳辐射空间分布差异的变量,以漳浦样区为研究区域,在地理信息系统支持下建立样区DEM和太阳天文日辐射值计算模型,探求小区域尺度上地形对太阳天文日辐射空间分布的影响。结果表明:地形对漳浦样区太阳天文日辐射空间分布的影响相当显著,基本上是山谷小、山脊大、阴坡小、阳坡大,高辐射量值主要出现在阳坡。该方法可以快速地获取较为精确的小区域太阳天文日辐射空间分布值,但由于该模型没有考虑云的影响和DEM精度,计算值与实际太阳辐射存在一定偏差,今后研究的方向是以遥感影像为数据源考虑地面状况和云的影响,以期提高模拟精度。     

基于SMOPS降尺度的蒸发比估算研究

针对研究区土壤湿度观测资料匮乏、无法准确估算区域蒸发比的问题,提出一种完全基于遥感数据的陆面蒸发比模拟估算方法,选取美国南大平原地区2019年52个晴天的MODIS和SMOPS数据,利用特征空间框架下的地表能量平衡原理计算了M_(MTVDI),同时对SMOPS数据进行了粗分辨率的像元降尺度,最终得到1km分辨率下的土壤水分和蒸发比,并与站点数据进行了对比验证。结果表明,该方法可有效模拟出蒸发比的空间分布,并解释了蒸发比与其他影响因素之间的关系。     

河北省起伏地形下高分辨率地外太阳辐射空间分布

基于起伏地形下地外太阳辐射的计算模型,综合考虑天文关系和地理、地形因素,利用河北省1:5万地理信息数据计算出100m×100m分辨率逐日地外太阳辐射的空间分布,进而分析了逐月、各季和全年的地外太阳辐射空间分布特征。结果表明:河北省年地外太阳辐射分布受太阳高度角和地形影响明显,由北向南整体呈递增趋势;实际地形下四季地外太阳辐射的大小排序为夏季>春季>秋季>冬季;冬季地外太阳辐射受地理、地形因子影响最明显,尤其表现在山区,向阳山坡(偏南坡)可为背阴山坡(偏北坡)的2～3倍,极端地外太阳辐射的差异达10倍以上,夏季地外太阳辐射受地形影响最小,极端地外太阳辐射差异只有1.5倍。     

太阳辐射直散分离模型的改进及应用

获取太阳散射辐射是太阳能资源评估和并网光伏系统设计的必备条件,鉴于近年来地表太阳辐射特征发生了显著变化,先前的太阳辐射直散分离模型已无法真实反映太阳辐射的变化规律,提出一种散射比（Hd/H）的估算方法。以北京市、上海市和武汉市为例,先根据三地10年实测辐射数据对Erbs模型进行本地化修正,再引入日照百分率（n/N）建立了拟合效果较好的Hd/H回归方程,然后用三地2011年逐月太阳辐射和日照时数等实测数据校验模型的准确性,对4种直散分离模型进行了误差分析。结果表明,采用双变量模型估算精度更高,大部分月份的相对误差均在10％以下。新建模型符合当地实际的辐射特征,对光伏系统的设计具有指导和借鉴参考意义。     

基于系统辨识的地表太阳辐射Box-Jenkins模型的建立

利用天文辐射作为输入数据,采用系统辨识的方法得到地表太阳辐射的BJ(Box-Jenkins)模型,并通过残差分析和零极点检验。该方法可用于预测5～15min时间间隔的地表太阳辐射,为太阳能电站的功率输出预测提供太阳能辐射数据。     

新疆太阳能资源统计计算方法

新疆属干旱的内陆性气候区,影响新疆太阳辐射的主要因素是大气透明度、汽溶胶和尘暴,采用H′=H(a+bS1)是计算太阳辐射的较好方法。采用理想大气辐射H为计算基础,结合a,b及S1,能够较为准确和可靠地计算H′。由日射台站数据计算的回归系数a和b,能够说明H′和S1的相关关系。相关系数γ越接近于±1,说明H′/Qi值与S1之间线性相关关系越好。计算表明:新疆多数地区在多数时段内,回归方程的相关性较好,γ的绝对值为0.8～0.98。通过对有日射观测资料地区的太阳辐射计算方法和回归方程的研究,得到到达地表太阳辐射量与当地气候的关系,进而推算全疆无实测日射地区的太阳能资源。     

中国近海太阳能资源特征分析及储量评估

利用ERA5再分析资料研究中国近海太阳能年际、季节、月尺度和不同海区的时空分布特征,评估太阳能资源丰富程度,并对太阳能资源总量进行估算。结果表明：多年平均海上太阳总辐射范围为4886～7611 MJ/m²,年均辐射为6429 MJ/m²;太阳辐射随春、夏、秋、冬季节的变化而逐渐减小,分别为1894、1827、1462、1287 MJ/m²,春季最大、冬季最小,春夏季基本持平;月均总辐射在春季5月份最大,为650 MJ/m²,在冬季12月份最小,为377 MJ/m²。从空间上来看,渤海、黄海、东海太阳总辐射相近,年均辐射分别为5625、5581、5622 MJ/m²,南海中西部和中东部年均辐射量最大,并呈现出向南北两端递减的趋势,年均辐射为6843 MJ/m²,较渤、黄、东3个海区辐射平均值高出22%。经估算,中国近海太阳能资源年总量约为14×10⁹GWh,水深H<10、30、50 m的海域太阳能资源年总量分...     

WRF模式对东北半干旱区夏季辐射收支与能量平衡的模拟研究

利用WRF(Weather research and forecasting)中尺度气象模式结合MODIS资料反演的植被覆盖度,并同化东北半干旱区近地面气象要素,对夏季东北半干旱区的辐射和能量传输过程进行模拟,并用2009年通榆站6~8月份的通量观测资料进行验证。结果表明:通榆站模拟的向上/向下短波、向上/向下长波辐射与观测值吻合较好,相关系数分别为:0.86、0.85、0.73和0.88,偏差Bias均在36.7 W/m2以下,潜热、感热和地表热通量密度观测日积分值分别占净辐射的28.8%、53.4%和3.4%。WRF模式也能较好地模拟出东北半干旱区夏季地表辐射与能量分量的区域分布特征。     

藏北高原典型草甸下垫面与HEIFE沙漠区辐射平衡气候学特征对比分析

利用中日合作“全球能量与水分平衡试验一青藏高原季风试验(GAME—Tibet)”和中日合作“黑河地区地一气相互作用野外观测实验研究(HEIFE)”IOP、FOP资料,计算分析了藏北高原典型草甸下垫面安多站和HEIFE沙漠站的辐射平衡各相关特征量时频变化的气候学特征。结果表明：无论是高原安多站还是黑河沙漠站,夏季均出现超太阳常数现象(只是安多更为明显);总辐射、大气逆辐射、地表长波辐射、地表有效辐射和地表辐射平衡等的日变化(晴天)无论是安多站还是沙漠站均表现为早晚出现最小值而正午附近(地方时)达到最大值,而地表反照率的日变化(晴天)相反表现为早晚大而正午附近小的规律;上述各分量均表现有程度不等的季节变化规律：总辐射、大气逆辐射、地表长波辐射和地表辐射平衡均表现为夏半年增大达到最大值百而冬半年降低量出现最小值;另外,大气长波辐射、地表有效辐射和地表反照率在沙漠站的年际变化的振幅较安多站更为显著和有规律。     

葵花-8卫星辐射数据的精度评估及其在光伏电站的应用研究北大核心CSCD

为验证葵花-8卫星辐射数据的质量,文章利用9个中国气象局标准气象站的辐射计观测数据,分别对葵花-8卫星的逐时太阳辐照度、日总太阳辐射量及典型月的日累积太阳辐射量进行了比较。首先,基于晴空因子参数,将卫星和气象站观测数据按照天气类型,分为晴天、多云和阴雨天3类数据,对不同的天气分组数据,分别计算卫星和气象站观测数据的相关系数和平均偏差的分布特性。对比结果表明,9个站点的卫星和气象站的日总辐射数据的平均相关系数为0.98,平均偏差为29.3 W/m^(2)。葵花-8卫星数据和气象站观测数据的相关性较高,平均偏差较低,因此卫星辐射数据可以近似代替地面辐射计,应用于光伏电站的发电量分析、智能运维等场景。通过对4个光伏电站的辐射计数据和卫星辐射数据进行对比,发现个别电站的辐射计数据和卫星辐射数据存在很大的系统偏差,说明电站的辐射计数据可能存在问题。卫星辐射数据可以辅助光伏电站进行辐射计故障的主动筛查,为光伏电站的智能运维提供了数据依据。