太陽(yáng)能光伏發(fā)電量預(yù)報(bào)方法研究

崔曉葉

摘 要：本文首先針對(duì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電預(yù)報(bào)的基本原理進(jìn)行簡(jiǎn)單闡述。其次，與實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)合，提出太陽(yáng)能光伏發(fā)電量預(yù)報(bào)的具體實(shí)施措施，對(duì)我國(guó)太陽(yáng)能光伏發(fā)電量預(yù)報(bào)方法的未來(lái)可持續(xù)發(fā)展而言，具有一定的推動(dòng)影響和作用。

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能；光伏發(fā)電量；預(yù)報(bào)方法

在現(xiàn)代社會(huì)快速發(fā)展的背景下，太陽(yáng)能資源被廣泛應(yīng)用到很多領(lǐng)域當(dāng)中，換句話說(shuō)，太陽(yáng)能資源已經(jīng)逐漸成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚闹匾茉粗?。太?yáng)能在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，太陽(yáng)能光伏發(fā)電可以說(shuō)是其中必不可少的一項(xiàng)重要技術(shù)，同時(shí)也是當(dāng)前國(guó)際社會(huì)在研究過(guò)程中的熱點(diǎn)問(wèn)題。我國(guó)太陽(yáng)能資源相對(duì)比較豐富，但是在太陽(yáng)能光伏發(fā)電預(yù)測(cè)技術(shù)的整體研究和發(fā)展過(guò)程中，仍然處于剛剛起步的階段。光伏發(fā)電系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，會(huì)受到很多條件因素的限制影響，其中包括天文、地理以及環(huán)境等，這些因素有很多都是客觀不可控制的因素條件。所以在這種狀態(tài)下，如果想要通過(guò)功率或者是發(fā)電量的有效輸出，那么不僅會(huì)導(dǎo)致其隨機(jī)過(guò)程出現(xiàn)嚴(yán)重的不平穩(wěn)狀態(tài)，而且還會(huì)對(duì)電網(wǎng)安全造成一定影響。

1.太陽(yáng)能光伏發(fā)電量預(yù)報(bào)的原理分析

現(xiàn)階段，太陽(yáng)能已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)代人日常生活當(dāng)中非常重要的能源之一，特別是在很多行業(yè)中被廣泛應(yīng)用。太陽(yáng)能的存在不僅有利于幫助人們緩解一些不可再生能源的理由，而且還能夠起到環(huán)保的根本目的。太陽(yáng)能光伏發(fā)電可以說(shuō)是太陽(yáng)能在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中非常重要的一部分，也是其中非常重要的表現(xiàn)方式。在針對(duì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電量預(yù)報(bào)進(jìn)行研究時(shí)，大多數(shù)研究學(xué)者都會(huì)將重點(diǎn)內(nèi)容放在太陽(yáng)能輻射強(qiáng)度的預(yù)報(bào)研究當(dāng)中。太陽(yáng)能輻射的逐日或者是逐時(shí)所產(chǎn)生出的所有觀測(cè)數(shù)據(jù)，在實(shí)踐中已經(jīng)逐漸相互組合成了隨機(jī)比較強(qiáng)的時(shí)間序列。但是值得注意的是，在太陽(yáng)輻射序列的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，自身的內(nèi)部仍然會(huì)由于一些不確定因素的影響，導(dǎo)致其出現(xiàn)一些不符合規(guī)律要求的特性。針對(duì)這一現(xiàn)象，在具體操作中只有對(duì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電的實(shí)際特點(diǎn)、變化規(guī)律進(jìn)行深入了解和全方位分析，才能夠構(gòu)建出符合實(shí)際要求的預(yù)報(bào)模型以及利用相對(duì)應(yīng)的方法實(shí)現(xiàn)有效的預(yù)報(bào)[1]。

太陽(yáng)輻射一般情況下，可以分為直接太陽(yáng)輻射和散射太陽(yáng)輻射。首先，直接太陽(yáng)輻射是指直接通過(guò)太陽(yáng)輻射，將太陽(yáng)光直接通過(guò)大氣的作用而到達(dá)地面，這一過(guò)程所產(chǎn)生的輻射可以將其稱之為直接太陽(yáng)輻射。其次，散射太陽(yáng)輻射基本上是指一些被大氣當(dāng)中的微塵、分子等逐漸吸收之后，才會(huì)到達(dá)地面的輻射，通過(guò)這種渠道的輻射可以將其看作是散射太陽(yáng)輻射。散射太陽(yáng)輻射與直接太陽(yáng)輻射相互之間的總和就可以稱之為總輻射。太陽(yáng)總輻射的強(qiáng)度會(huì)受到很多因素條件的影響和限制，其中包括電氣質(zhì)量、透明度以及海拔等，這些客觀因素都會(huì)不同程度對(duì)其產(chǎn)生影響。太陽(yáng)能光伏發(fā)電預(yù)報(bào)在實(shí)際操作過(guò)程中，其主要是根據(jù)太陽(yáng)輻射的基本原理，在這一基礎(chǔ)上，可以通過(guò)歷史氣象資料、光伏發(fā)電量的基本資料等。將這些資料進(jìn)行有效整合，同時(shí)通過(guò)回歸模型的構(gòu)建和利用，與一些人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星遙感技術(shù)等先進(jìn)新型的技術(shù)進(jìn)行結(jié)合[2]。這樣不僅能夠從根本上保證太陽(yáng)能光伏發(fā)電量的預(yù)報(bào)模型建立完成，而且還能夠保證最終的預(yù)報(bào)效果。

2.太陽(yáng)能光伏發(fā)電量預(yù)報(bào)的具體實(shí)施方法

2.1第一類預(yù)報(bào)方法

第一類預(yù)報(bào)方法在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，其在針對(duì)自己的模型進(jìn)行構(gòu)建時(shí)，并不需要對(duì)太陽(yáng)輻射變化物理過(guò)程給予過(guò)多的考慮和分析。在太陽(yáng)能光伏發(fā)電量預(yù)報(bào)過(guò)程中，可以直接通過(guò)對(duì)一些歷史觀測(cè)數(shù)據(jù)資料的有效整合和分析處理，以歷史發(fā)電量作為基礎(chǔ)，這樣有利于直接對(duì)未來(lái)發(fā)電量進(jìn)行科學(xué)合理的判斷和分析。大多數(shù)情況下，在這種狀態(tài)下都會(huì)直接利用回歸模型對(duì)其進(jìn)行處理，或者是通過(guò)一些神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等各種不同類型的數(shù)學(xué)方法對(duì)其進(jìn)行操作。除此之外，還需要在實(shí)踐中構(gòu)建出符合實(shí)際要求的光伏發(fā)電系統(tǒng)，并且與氣象要素之間具有一定的相關(guān)性聯(lián)系，這種統(tǒng)計(jì)模型在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)發(fā)電量科學(xué)合理的預(yù)測(cè)和分析。這種方法的模型在構(gòu)造以及具體應(yīng)用過(guò)程中，相對(duì)比較簡(jiǎn)單，但是值得注意的是，這種方法只適合被應(yīng)用在一些發(fā)電量變化并不是很大的平穩(wěn)時(shí)間序列當(dāng)中[3]。也就是如果想要將其應(yīng)用在一些發(fā)電量變化比較大的時(shí)間序列當(dāng)中時(shí)，那么會(huì)產(chǎn)生比較大的誤差現(xiàn)象。

2.2回歸模型預(yù)報(bào)

回歸模型預(yù)報(bào)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，其主要是根據(jù)一些遺留下來(lái)的歷史資料，找出天氣變化與太陽(yáng)輻射相互之間的關(guān)系，以及其中存在的一些變化規(guī)律。通過(guò)這些數(shù)據(jù)和資料的整合，可以構(gòu)建出科學(xué)合理的數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)分析，同時(shí)還能夠?qū)ξ磥?lái)太陽(yáng)輻射的整體變化情況起到良好的預(yù)報(bào)效果。這種方法在應(yīng)用時(shí)最大的特點(diǎn)之一就是能夠直接將預(yù)報(bào)目標(biāo)所涉及到的因素看作是變量基礎(chǔ)，同時(shí)將預(yù)報(bào)目標(biāo)作為一種常量因素。這樣不僅可以直接利用給定的多組變量和常量資料，而且還能夠?qū)Ω鞣N變量相互之間的關(guān)系進(jìn)行深入分析和研究。除此之外，利用得到的一些回歸方程可以對(duì)變量與常量相互之間的關(guān)系進(jìn)行分析，這樣有利于實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)輻射預(yù)報(bào)的根本目的。通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果可以看出，變量的誤差相對(duì)比較大，特別是在正午的時(shí)候，在這一時(shí)期的誤差最明顯[4]?；貧w模型預(yù)報(bào)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，對(duì)于一些非線時(shí)間序列的太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)果預(yù)測(cè)時(shí)，其整體預(yù)報(bào)結(jié)果并不是很理想。

2.3人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，主要是通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建立與發(fā)電量、太陽(yáng)總輻射以及板溫函數(shù)相關(guān)的模型，并且將該模型落實(shí)到實(shí)處，真正實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能光伏發(fā)電量的預(yù)報(bào)。通過(guò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)這種方法的利用，能夠?qū)崿F(xiàn)與歷史數(shù)據(jù)相互之間的有效結(jié)合。當(dāng)前，在現(xiàn)階段針對(duì)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究時(shí)，最多的就是應(yīng)用誤差反向傳播的計(jì)算方法，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)一些短期的有效預(yù)期。這種計(jì)算方法在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，其主要應(yīng)用思路就是將一些歷史數(shù)據(jù)或者是能夠?qū)μ?yáng)輻射產(chǎn)生比較大影響的因素進(jìn)行綜合分析，并且將這些因素看作是輸入量，并且將這些因素輸入到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中。在輸入之后，可以經(jīng)過(guò)輸入層、隱含層以及輸出層各個(gè)層級(jí)的運(yùn)作，將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，最終生成相對(duì)應(yīng)的輸出量。在這一基礎(chǔ)上，可以將誤差看作是基本的目標(biāo)函數(shù)，這樣有利于對(duì)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值進(jìn)行科學(xué)合理的修復(fù)，同時(shí)還能夠在實(shí)踐中對(duì)其進(jìn)行不斷完善和優(yōu)化。如果傳統(tǒng)方法在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，無(wú)法滿足實(shí)際要求，那么可以直接通過(guò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的利用來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)報(bào)。但是這種方法在應(yīng)用時(shí)，需要在歷史氣象數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，才能夠完成有效的預(yù)報(bào)，而發(fā)電量需要依靠太陽(yáng)總輻射的預(yù)報(bào)作為依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。

3.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，太陽(yáng)能光伏發(fā)電量預(yù)報(bào)方法在實(shí)踐中科學(xué)合理的使用，不僅能夠從根本上保證對(duì)其起到良好的預(yù)報(bào)效果，而且還能夠推動(dòng)太陽(yáng)能光伏發(fā)電的整體發(fā)展。同時(shí)，在現(xiàn)有的研究成果上，可以結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)其進(jìn)行不斷完善和優(yōu)化，這樣不僅有利于找出對(duì)太陽(yáng)輻射產(chǎn)生影響的關(guān)鍵因素，而且還能夠保證預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性和有效性。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：英利能源（中國(guó)）有限公司）