預(yù)測(cè)光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種預(yù)測(cè)光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率的方法和系統(tǒng)。所述方法包括：計(jì)算在初始時(shí)刻光伏發(fā)電設(shè)備所在區(qū)域的天空中的云的初始透光率；通過表示所述區(qū)域的天空中的云的透光率的變化的方程，使用所述初始透光率計(jì)算在未來時(shí)刻所述區(qū)域的天空中的云的透光率，所述方程包括與云的平流運(yùn)動(dòng)有關(guān)的項(xiàng)和與云的源匯有關(guān)的項(xiàng)；以及根據(jù)在未來時(shí)刻所述區(qū)域的天空中的云的透光率，預(yù)測(cè)在未來時(shí)刻光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率。通過所述方法和系統(tǒng)，可以準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)未來較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率。
【專利說明】預(yù)測(cè)光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率的方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及光伏發(fā)電領(lǐng)域，并且更具體地涉及一種用于預(yù)測(cè)光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，光伏發(fā)電技術(shù)正在迅速發(fā)展。使用這種技術(shù)的光伏發(fā)電設(shè)備(例如太陽能電池)利用光伏效應(yīng)將太陽光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽浒l(fā)電功率取決于光伏發(fā)電設(shè)備接收到的太陽光量。在晴空(即，晴朗無云)條件下，可以根據(jù)光伏發(fā)電設(shè)備的地理位置而容易地預(yù)測(cè)未來時(shí)刻的發(fā)電功率。具體地，在晴空條件下，根據(jù)光伏發(fā)電設(shè)備的地理位置和要預(yù)測(cè)發(fā)電功率的時(shí)刻，可以計(jì)算出該時(shí)刻的太陽高度角，以便預(yù)測(cè)在該時(shí)刻入射到光伏發(fā)電設(shè)備的太陽光量，從而計(jì)算出在該時(shí)刻光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率。然而，當(dāng)天空中有云時(shí)，由于云的遮擋，到達(dá)光伏發(fā)電設(shè)備的太陽光量減少，使得光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率減小。由于天空中的云的大小、厚度和位置隨著時(shí)間不斷變化，光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率也不斷波動(dòng)。在云量突變的情況下，光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率甚至?xí)×易兓?。這給光伏發(fā)電設(shè)備乃至電網(wǎng)的安全運(yùn)營(yíng)和管理帶來一系列的問題。因此，希望能夠準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)未來時(shí)刻的光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率。
[0003]傳統(tǒng)上，使用物理模型預(yù)測(cè)法或圖像預(yù)測(cè)法來預(yù)測(cè)光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率。物理模型預(yù)測(cè)法使用諸如數(shù)值天氣預(yù)報(bào)(NWP)模型或輻射模型之類的物理模型，基于初始時(shí)刻的云分布來預(yù)測(cè)未來時(shí)刻的云分布，從而預(yù)測(cè)未來時(shí)刻的發(fā)電功率。然而，所述物理模型描述的初始時(shí)刻的云分布并不準(zhǔn)確。此外，盡管所述物理模型能夠較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)未來的溫度(T)、濕度(q)、氣壓(P)、以及風(fēng)速和風(fēng)向等基礎(chǔ)量，但是該物理模型本身沒有準(zhǔn)確地描述水的相態(tài)變化導(dǎo)致的云的變化(例如云的源匯)等，因此其對(duì)云變化過程的描述并不準(zhǔn)確。因此，物理模型預(yù)測(cè)法無法獲得準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)結(jié)果。圖像預(yù)測(cè)法使用根據(jù)衛(wèi)星云圖確定的初始云分布來預(yù)測(cè)未來時(shí)刻的云分布，該初始云分布是準(zhǔn)確的，但是這種方法假設(shè)云的運(yùn)動(dòng)是線性的并且在運(yùn)動(dòng)期間形態(tài)不變，而實(shí)際上，云會(huì)受到大氣風(fēng)場(chǎng)(云所在高度上的風(fēng)速和風(fēng)向)以及水的相態(tài)(水汽的飽和度)影響，會(huì)產(chǎn)生和消散(源和匯)，具有非常強(qiáng)的非線性特征。因此，圖像預(yù)測(cè)法也無法獲得準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)結(jié)果，而且也不能預(yù)測(cè)未來較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的發(fā)電功率，其有效預(yù)測(cè)時(shí)間僅在幾小時(shí)以內(nèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于以上問題而提出了本發(fā)明。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種預(yù)測(cè)光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率的方法和系統(tǒng)，其能夠準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)未來較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種預(yù)測(cè)光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率的方法，包括:計(jì)算在初始時(shí)刻光伏發(fā)電設(shè)備所在區(qū)域的天空中的云的初始透光率；通過表示所述區(qū)域的天空中的云的透光率的變化的方程，使用所述初始透光率計(jì)算在未來時(shí)刻所述區(qū)域的天空中的云的透光率，所述方程包括與云的平流運(yùn)動(dòng)有關(guān)的項(xiàng)和與云的源匯有關(guān)的項(xiàng)；以及根據(jù)在未來時(shí)刻所述區(qū)域的天空中的云的透光率，預(yù)測(cè)在未來時(shí)刻光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種預(yù)測(cè)光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率的系統(tǒng)，包括:第一計(jì)算裝置，被配置為計(jì)算在初始時(shí)刻光伏發(fā)電設(shè)備所在區(qū)域的天空中的云的初始透光率；第二計(jì)算裝置，被配置為通過表示所述區(qū)域的天空中的云的透光率的變化的方程，使用所述初始透光率計(jì)算在未來時(shí)刻所述區(qū)域的天空中的云的透光率，所述方程包括與云的平流運(yùn)動(dòng)有關(guān)的項(xiàng)和與云的源匯有關(guān)的項(xiàng)；以及預(yù)測(cè)裝置，被配置為根據(jù)在未來時(shí)刻所述區(qū)域的天空中的云的透光率，預(yù)測(cè)在未來時(shí)刻光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率。
[0007]在根據(jù)本發(fā)明上述方面的方法和系統(tǒng)中，所使用的初始透光率可以基于例如真實(shí)的衛(wèi)星云圖或通過地面云成像設(shè)備獲得的真實(shí)云圖來導(dǎo)出，因此是準(zhǔn)確的。此外，根據(jù)本發(fā)明上述方面的方法和系統(tǒng)使用包含與云的平流運(yùn)動(dòng)有關(guān)的項(xiàng)和與云的源匯有關(guān)的項(xiàng)的物理方程來預(yù)測(cè)云的透光率變化，使得在預(yù)測(cè)過程中考慮了云的變化的非線性特征，因此與傳統(tǒng)方法相比，具有更高的預(yù)測(cè)精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]通過結(jié)合附圖對(duì)本公開示例性實(shí)施方式進(jìn)行更詳細(xì)的描述，本公開的上述以及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將變得更加明顯，其中，在本公開示例性實(shí)施方式中，相同的參考標(biāo)號(hào)通常代表相同部件。
[0009]圖1示出了適于用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施方式的示例性計(jì)算機(jī)系統(tǒng)/服務(wù)器12的框圖。
[0010]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的預(yù)測(cè)光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率的方法的流程圖。
[0011]圖3示例性地示出了所拍攝的光伏發(fā)電設(shè)備所在的區(qū)域的衛(wèi)星云圖。
[0012]圖4是示意性地示出根據(jù)圖3所示的衛(wèi)星云圖獲得的透光率的球面分布圖。
[0013]圖5示意性地示出了通過將圖4所示的球面分布圖投影到所述區(qū)域的地圖上而獲得的透光率的平面分布圖。
[0014]圖6是示意性地示出云的變化模式的圖。
[0015]圖7是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的預(yù)測(cè)光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率的系統(tǒng)的框圖。
[0016]圖8示意性地示出了圖7所示的第一計(jì)算裝置的一種示例實(shí)現(xiàn)方式的框圖。【具體實(shí)施方式】
[0017]下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的優(yōu)選實(shí)施方式。雖然附圖中顯示了本公開的優(yōu)選實(shí)施方式，然而應(yīng)該理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施方式所限制。相反，提供這些實(shí)施方式是為了使本公開更加透徹和完整，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
[0018]所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員知道，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)為系統(tǒng)、方法或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本公開可以具體實(shí)現(xiàn)為以下形式，即:可以是完全的硬件、也可以是完全的軟件(包括固件、駐留軟件、微代碼等)，還可以是硬件和軟件結(jié)合的形式，本文一般稱為“電路”、“模塊”或“系統(tǒng)”。此外，在一些實(shí)施例中，本發(fā)明還可以實(shí)現(xiàn)為在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式，該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中包含計(jì)算機(jī)可讀的程序代碼。
[0019]可以采用一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀的介質(zhì)的任意組合。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是計(jì)算機(jī)可讀信號(hào)介質(zhì)或者計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)例如可以是一但不限于——電、磁、光、電磁、紅外線、或半導(dǎo)體的系統(tǒng)、裝置或器件，或者任意以上的組合。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的更具體的例子(非窮舉的列表)包括:具有一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線的電連接、便攜式計(jì)算機(jī)磁盤、硬盤、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、可擦式可編程只讀存儲(chǔ)器(EPR0M或閃存)、光纖、便攜式緊湊磁盤只讀存儲(chǔ)器(CD-ROM)、光存儲(chǔ)器件、磁存儲(chǔ)器件、或者上述的任意合適的組合。在本文件中，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)可以是任何包含或存儲(chǔ)程序的有形介質(zhì)，該程序可以被指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或者器件使用或者與其結(jié)合使用。
[0020]計(jì)算機(jī)可讀的信號(hào)介質(zhì)可以包括在基帶中或者作為載波一部分傳播的數(shù)據(jù)信號(hào)，其中承載了計(jì)算機(jī)可讀的程序代碼。這種傳播的數(shù)據(jù)信號(hào)可以采用多種形式，包括——但不限于——電磁信號(hào)、光信號(hào)或上述的任意合適的組合。計(jì)算機(jī)可讀的信號(hào)介質(zhì)還可以是計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)以外的任何計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以發(fā)送、傳播或者傳輸用于由指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或者器件使用或者與其結(jié)合使用的程序。
[0021]計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上包含的程序代碼可以用任何適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)傳輸，包括一但不限于一無線、電線、光纜、RF等等，或者上述的任意合適的組合。
[0022]可以以一種或多種程序設(shè)計(jì)語言或其組合來編寫用于執(zhí)行本發(fā)明操作的計(jì)算機(jī)程序代碼，所述程序設(shè)計(jì)語言包括面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言諸如Java、Smalltalk、C++，還包括常規(guī)的過程式程序設(shè)計(jì)語言-諸如”C”語言或類似的程序設(shè)計(jì)語言。程序代碼可以完全地在用戶計(jì)算機(jī)上執(zhí)行、部分地在用戶計(jì)算機(jī)上執(zhí)行、作為一個(gè)獨(dú)立的軟件包執(zhí)行、部分在用戶計(jì)算機(jī)上部分在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上執(zhí)行、或者完全在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)或服務(wù)器上執(zhí)行。在涉及遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的情形中，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)可以通過任意種類的網(wǎng)絡(luò)一包括局域網(wǎng)(LAN)或廣域網(wǎng)(WAN)-連接到用戶計(jì)算機(jī)，或者，可以連接到外部計(jì)算機(jī)(例如利用因特網(wǎng)服務(wù)提供商來通過因特網(wǎng)連接)。
[0023]下面將參照本發(fā)明實(shí)施例的方法、裝置(系統(tǒng))和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或框圖描述本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解，流程圖和/或框圖的每個(gè)方框以及流程圖和/或框圖中各方框的組合，都可以由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)。這些計(jì)算機(jī)程序指令可以提供給通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置的處理器，從而生產(chǎn)出一種機(jī)器，這些計(jì)算機(jī)程序指令通過計(jì)算機(jī)或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置執(zhí)行，產(chǎn)生了實(shí)現(xiàn)流程圖和/或框圖中的方框中規(guī)定的功能/操作的裝置。
[0024]也可以把這些計(jì)算機(jī)程序指令存儲(chǔ)在能使得計(jì)算機(jī)或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置以特定方式工作的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中，這樣，存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中的指令就產(chǎn)生出一個(gè)包括實(shí)現(xiàn)流程圖和/或框圖中的方框中規(guī)定的功能/操作的指令裝置(instructionmeans)的制造品(manufacture)。
[0025]也可以把計(jì)算機(jī)程序指令加載到計(jì)算機(jī)、其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置、或其它設(shè)備上，使得在計(jì)算機(jī)、其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置或其它設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟，以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的過程，從而使得在計(jì)算機(jī)或其它可編程裝置上執(zhí)行的指令能夠提供實(shí)現(xiàn)流程圖和/或框圖中的方框中規(guī)定的功能/操作的過程。[0026]圖1示出了適于用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施方式的示例性計(jì)算機(jī)系統(tǒng)/服務(wù)器12的框圖。圖1顯示的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)/服務(wù)器12僅僅是一個(gè)示例，不應(yīng)對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的功能和使用范圍帶來任何限制。
[0027]如圖1所示，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)/服務(wù)器12以通用計(jì)算設(shè)備的形式表現(xiàn)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)/服務(wù)器12的組件可以包括但不限于:一個(gè)或者多個(gè)處理器或者處理單元16，系統(tǒng)存儲(chǔ)器28，連接不同系統(tǒng)組件(包括系統(tǒng)存儲(chǔ)器28和處理單元16)的總線18。
[0028]總線18表示幾類總線結(jié)構(gòu)中的一種或多種，包括存儲(chǔ)器總線或者存儲(chǔ)器控制器，外圍總線，圖形加速端口，處理器或者使用多種總線結(jié)構(gòu)中的任意總線結(jié)構(gòu)的局域總線。舉例來說，這些體系結(jié)構(gòu)包括但不限于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)(ISA)總線，微通道體系結(jié)構(gòu)(MAC)總線，增強(qiáng)型ISA總線、視頻電子標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(VESA)局域總線以及外圍組件互連(PCI)總線。
[0029]計(jì)算機(jī)系統(tǒng)/服務(wù)器12典型地包括多種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可讀介質(zhì)。這些介質(zhì)可以是任何能夠被計(jì)算機(jī)系統(tǒng)/服務(wù)器12訪問的可用介質(zhì)，包括易失性和非易失性介質(zhì)，可移動(dòng)的和不可移動(dòng)的介質(zhì)。
[0030]系統(tǒng)存儲(chǔ)器28可以包括易失性存儲(chǔ)器形式的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可讀介質(zhì)，例如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)30和/或高速緩存存儲(chǔ)器32。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)/服務(wù)器12可以進(jìn)一步包括其它可移動(dòng)/不可移動(dòng)的、易失性/非易失性計(jì)算機(jī)系統(tǒng)存儲(chǔ)介質(zhì)。僅作為舉例，存儲(chǔ)系統(tǒng)34可以用于讀寫不可移動(dòng)的、非易失性磁介質(zhì)(圖1未顯示，通常稱為“硬盤驅(qū)動(dòng)器”)。盡管圖1中未示出，可以提供用于對(duì)可移動(dòng)非易失性磁盤(例如“軟盤”)讀寫的磁盤驅(qū)動(dòng)器，以及對(duì)可移動(dòng)非易失性光盤(例如⑶-ROM，DVD-ROM或者其它光介質(zhì))讀寫的光盤驅(qū)動(dòng)器。在這些情況下，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器可以通過一個(gè)或者多個(gè)數(shù)據(jù)介質(zhì)接口與總線18相連。存儲(chǔ)器28可以包括至少一個(gè)程序產(chǎn)品，該程序產(chǎn)品具有一組(例如至少一個(gè))程序模塊，這些程序模塊被配置以執(zhí)行本發(fā)明各實(shí)施例的功能。
[0031]具有一組(至少一個(gè))程序模塊42的程序/實(shí)用工具40，可以存儲(chǔ)在例如存儲(chǔ)器28中，這樣的程序模塊42包括——但不限于——操作系統(tǒng)、一個(gè)或者多個(gè)應(yīng)用程序、其它程序模塊以及程序數(shù)據(jù)，這些示例中的每一個(gè)或某種組合中可能包括網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的實(shí)現(xiàn)。程序模塊42通常執(zhí)行本發(fā)明所描述的實(shí)施例中的功能和/或方法。
[0032]計(jì)算機(jī)系統(tǒng)/服務(wù)器12也可以與一個(gè)或多個(gè)外部設(shè)備14 (例如鍵盤、指向設(shè)備、顯示器24等)通信，還可與一個(gè)或者多個(gè)使得用戶能與該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)/服務(wù)器12交互的設(shè)備通信，和/或與使得該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)/服務(wù)器12能與一個(gè)或多個(gè)其它計(jì)算設(shè)備進(jìn)行通信的任何設(shè)備(例如網(wǎng)卡，調(diào)制解調(diào)器等等)通信。這種通信可以通過輸入/輸出(I/O)接口 22進(jìn)行。并且，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)/服務(wù)器12還可以通過網(wǎng)絡(luò)適配器20與一個(gè)或者多個(gè)網(wǎng)絡(luò)(例如局域網(wǎng)(LAN)，廣域網(wǎng)(WAN)和/或公共網(wǎng)絡(luò)，例如因特網(wǎng))通信。如圖所示，網(wǎng)絡(luò)適配器20通過總線18與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)/服務(wù)器12的其它模塊通信。應(yīng)當(dāng)明白，盡管圖中未示出，可以結(jié)合計(jì)算機(jī)系統(tǒng)/服務(wù)器12使用其它硬件和/或軟件模塊，包括但不限于:微代碼、設(shè)備驅(qū)動(dòng)器、冗余處理單元、外部磁盤驅(qū)動(dòng)陣列、RAID系統(tǒng)、磁帶驅(qū)動(dòng)器以及數(shù)據(jù)備份存儲(chǔ)系統(tǒng)等。
[0033]下面，將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于預(yù)測(cè)光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率的方法和系統(tǒng)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述光伏發(fā)電設(shè)備可以是光伏發(fā)電板(太陽能電池板)，也可以是能夠接收太陽光能并且將其轉(zhuǎn)換為電能的其他類型的光伏發(fā)電設(shè)備。
[0034]簡(jiǎn)單地說，如上文所述，在某個(gè)時(shí)刻光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率取決于在該時(shí)刻入射到該光伏發(fā)電設(shè)備上的太陽光量，而入射到該光伏發(fā)電設(shè)備上的太陽光量可以通過將在晴空條件下入射到該光伏發(fā)電設(shè)備的太陽光量乘以該時(shí)刻的天空中的云的透光率來獲得，所述透光率表示入射的太陽光透射過云的比率，其反映了云對(duì)太陽光的遮擋程度。由于可以根據(jù)光伏發(fā)電設(shè)備的地理位置容易地計(jì)算出在晴空條件下入射到該光伏發(fā)電設(shè)備的太陽光量，因此，可以通過預(yù)測(cè)未來時(shí)刻的天空中的云的透光率，來預(yù)測(cè)未來時(shí)刻光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率。
[0035]下面，參照?qǐng)D2來詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于預(yù)測(cè)光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率的方法。該方法通過預(yù)測(cè)未來時(shí)刻的天空中的云的透光率，來預(yù)測(cè)未來時(shí)刻光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率。
[0036]如圖2所示，在步驟S201中，計(jì)算在初始時(shí)刻光伏發(fā)電設(shè)備所在區(qū)域的天空中的云的透光率，即初始透光率。
[0037]具體地，天空中的云的位置和形態(tài)隨著時(shí)間不斷地變化，并且與周圍的大氣狀態(tài)密切相關(guān)。例如，當(dāng)天空中出現(xiàn)風(fēng)時(shí)，風(fēng)會(huì)使云從一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置。此外，隨著天空中水汽的聚集/散開，云的形態(tài)也會(huì)發(fā)生變化。例如，當(dāng)水汽從周圍天空聚集時(shí)，云會(huì)產(chǎn)生、變厚、變大。當(dāng)水汽向周圍天空擴(kuò)散時(shí)，云會(huì)變薄、變小、甚至消失。因此，在進(jìn)行未來時(shí)刻的天空中的云的透光率的預(yù)測(cè)時(shí)，不僅需要考慮光伏發(fā)電設(shè)備所在的地理位置處的天空中的云的情況，還需要考慮周圍天空中的云的情況。為此，在本發(fā)明的實(shí)施例中，選擇包含光伏發(fā)電設(shè)備所在的地理位置的預(yù)定大小的區(qū)域，并且使用該區(qū)域來進(jìn)行透光率和發(fā)電功率的預(yù)測(cè)。所述區(qū)域的大小可以根據(jù)需要而靈活地選擇，例如，可以將所述區(qū)域選擇為200kmX 200km的正方形區(qū)域。
[0038]可以基于所述區(qū)域的云圖來計(jì)算所述區(qū)域的天空中的云的初始透光率。具體地，可以在初始時(shí)刻通過氣象衛(wèi)星或地面云成像設(shè)備拍攝所述區(qū)域的云圖，例如可見光云圖或紅外云圖，然后基于該云圖來計(jì)算云的初始透光率。圖3示例性地示出了所拍攝的光伏發(fā)電設(shè)備所在區(qū)域的衛(wèi)星云圖。由于所述云圖反映的是所述區(qū)域的天空中的真實(shí)云分布，因此根據(jù)所述云圖計(jì)算的初始透光率是準(zhǔn)確的。可以使用本領(lǐng)域公知的任何方法來基于所述云圖計(jì)算所述區(qū)域的天空中的云的透光率，下面簡(jiǎn)單地介紹一種示例性方法。
[0039]在該示例性方法中，首先，可以對(duì)所拍攝的云圖進(jìn)行圖像識(shí)別，以便從該云圖中識(shí)別出存在于所述區(qū)域的天空中的云。由于在云圖上有云的點(diǎn)和沒有云的點(diǎn)具有不同的灰度，因此，可以根據(jù)云圖上各個(gè)點(diǎn)的灰度值，從云圖中識(shí)別云。
[0040]然后，可以基于云圖的灰度值，確定該區(qū)域的天空中的云的透光率。例如，可以將天空中的云分類，然后根據(jù)云的類別和云圖中的云的灰度值來確定云的透光率，其中，云的類別例如包括距地面高度較低的積云和距地面高度較高的層云等?；蛘撸梢愿鶕?jù)云圖中的云的的灰度值直接確定云的透光率。如本領(lǐng)域所公知的，在云圖中的云的灰度值與其透光率之間存在固定的關(guān)系，可以根據(jù)該關(guān)系來從云圖中的云的灰度值確定云的透光率。也可以使用本領(lǐng)域公知的其他方法來基于云圖的灰度值確定云的透光率。由于云的透光率是基于作為球面圖的云圖確定的，因此所確定的云的透光率也呈球面分布。云圖上沒有云的點(diǎn)的透光率可以視為100%。由此，可以獲得云圖上各個(gè)點(diǎn)的透光率。圖4示意性地示出了根據(jù)圖3所示的衛(wèi)星云圖確定的透光率的球面分布圖。
[0041]最后，可以將基于云圖確定的云的透光率投影到光伏發(fā)電設(shè)備所在區(qū)域的地圖上，并且使用投影后的云的透光率作為所述初始透光率。可以使用本領(lǐng)域公知的方法來進(jìn)行這一投影，在這里不再贅述。通過這一投影，可以將透光率的球面分布轉(zhuǎn)換為該區(qū)域的天空中的云的透光率的平面分布。圖5示意性地示出了通過將圖4所示的球面分布圖投影到所述區(qū)域的地圖上而獲得的所述區(qū)域的天空中的云的透光率的平面分布圖。
[0042]返回圖2，在步驟S202中，通過表示所述區(qū)域的天空中的云的透光率的變化的方程，使用所述初始透光率計(jì)算在未來時(shí)刻所述區(qū)域的天空中的云的透光率，所述方程包括與云的平流運(yùn)動(dòng)有關(guān)的項(xiàng)和與云的源匯有關(guān)的項(xiàng)。所述與云的平流運(yùn)動(dòng)有關(guān)的項(xiàng)可以表示由于風(fēng)導(dǎo)致的云的透光率的變化，而所述與云的源匯有關(guān)的項(xiàng)可以表示由于云水量的變化導(dǎo)致的云的透光率的變化。
[0043]具體地，如上文所述，天空中的云的位置和形態(tài)隨著時(shí)間不斷地變化。例如，當(dāng)天空中有風(fēng)時(shí)，云進(jìn)行平流運(yùn)動(dòng)，從而在天空中從一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置。此外，隨著大氣中水汽條件的變化，可能發(fā)生云的產(chǎn)生(源)和消散(匯)。圖6示意性地示出了云的變化模式，其中，中央的方塊表示光伏發(fā)電設(shè)備所在的位置，細(xì)箭頭的方向表示風(fēng)向，細(xì)箭頭的長(zhǎng)度表示風(fēng)速，“ + ”表示云的生成(源表示云的消散(匯)。如圖6所示，在光伏發(fā)電設(shè)備所在區(qū)域的天空中，云的平流運(yùn)動(dòng)和云的源匯并存，呈現(xiàn)出非常強(qiáng)的非線性特征。
[0044]與光伏發(fā)電設(shè)備所在的區(qū)域的天空中的云的非線性變化相對(duì)應(yīng)，云的透光率也非線性變化。在本 發(fā)明的實(shí)施例中，為了準(zhǔn)確描述這種非線性變化，使用考慮了云的平流運(yùn)動(dòng)和云的源匯的物理方程來表示所述區(qū)域的天空中的云的透光率隨時(shí)間的變化，并且在該物理方程中，可以進(jìn)一步使用通過數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模型預(yù)報(bào)的溫度、氣壓和溫度等變量。具體地，將云的透光率隨時(shí)間的變化率表示為云的平流運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的透光率變化率和云的源匯導(dǎo)致的透光率變化率之和，其中，云的平流運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的云的透光率變化率取決于水平風(fēng)向和水平風(fēng)速，云的源匯導(dǎo)致的云的透光率變化率取決于云水量的變化率。
[0045]下面將詳細(xì)描述建立該物理方程的方法。為便于描述，將透光率表示為A。，假設(shè)初始時(shí)刻為h，并且要預(yù)測(cè)未來時(shí)刻tn (η>1)的云的透光率。
[0046]首先，在光伏發(fā)電設(shè)備所在區(qū)域的地圖上(B卩，在上述平面分布圖上)建立二維坐標(biāo)系。例如，可以以光伏發(fā)電設(shè)備所在的位置為原點(diǎn)，建立xy坐標(biāo)系，如圖5所示。
[0047]接下來，建立與云的平流運(yùn)動(dòng)有關(guān)的項(xiàng)。如上文所述，云的平流運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的云的透光率變化率取決于水平風(fēng)向和水平風(fēng)速。由于天空中的任何水平風(fēng)都可以分解為X方向分量和I方向分量，因此，可以將在時(shí)刻tn在點(diǎn)(X，y)處的、由于平流運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的云的透光率變化率表示為:
[0048]
【權(quán)利要求】
1.一種預(yù)測(cè)光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率的方法，包括: 計(jì)算在初始時(shí)刻光伏發(fā)電設(shè)備所在區(qū)域的天空中的云的初始透光率； 通過表示所述區(qū)域的天空中的云的透光率的變化的方程，使用所述初始透光率計(jì)算在未來時(shí)刻所述區(qū)域的天空中的云的透光率，所述方程包括與云的平流運(yùn)動(dòng)有關(guān)的項(xiàng)和與云的源匯有關(guān)的項(xiàng)；以及 根據(jù)在未來時(shí)刻所述區(qū)域的天空中的云的透光率，預(yù)測(cè)在未來時(shí)刻光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述計(jì)算在初始時(shí)刻光伏發(fā)電設(shè)備所在區(qū)域的天空中的云的初始透光率包括: 基于在初始時(shí)刻的所述區(qū)域的云圖，識(shí)別所述區(qū)域的天空中的云； 基于云圖的灰度值，確定該區(qū)域的天空中的云的透光率；以及將所確定的云的透光率投影到該區(qū)域的地圖上，并且使用投影后的云的透光率作為所述初始透光率。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述與云的平流運(yùn)動(dòng)的有關(guān)的項(xiàng)表示由于風(fēng)導(dǎo)致的云的透光率的變化。
4.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其中，所述與云的源匯有關(guān)的項(xiàng)表示由于云水量的變化導(dǎo)致的云的透光率的變化。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述方程為: ()A.(14.(14.= —υ128/, H, Cj ?ι dx dy 其中，A。表示云的透光率，t表示時(shí)間，u表示在該區(qū)域的地圖上建立的x-y坐標(biāo)系中的X方向的風(fēng)速，V表示所述坐標(biāo)系中的I方向的風(fēng)速，L表示云的厚度，W表示垂直風(fēng)速，G表示應(yīng)用于W的高度權(quán)重系數(shù)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述根據(jù)在未來時(shí)刻所述區(qū)域的天空中的云的透光率，預(yù)測(cè)在未來時(shí)刻光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率包括:通過將在未來時(shí)刻所述區(qū)域中、所述光伏發(fā)電設(shè)備所在的地理位置處的天空中的云的透光率乘以在未來時(shí)刻光伏發(fā)電設(shè)備的晴空發(fā)電功率，來預(yù)測(cè)在未來時(shí)刻光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率。
7.一種預(yù)測(cè)光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率的系統(tǒng)，包括: 第一計(jì)算裝置，被配置為計(jì)算在初始時(shí)刻光伏發(fā)電設(shè)備所在區(qū)域的天空中的云的初始透光率； 第二計(jì)算裝置，被配置為通過表示所述區(qū)域的天空中的云的透光率的變化的方程，使用所述初始透光率計(jì)算在未來時(shí)刻所述區(qū)域的天空中的云的透光率，所述方程包括與云的平流運(yùn)動(dòng)有關(guān)的項(xiàng)和與云的源匯有關(guān)的項(xiàng)；以及 預(yù)測(cè)裝置，被配置為根據(jù)在未來時(shí)刻所述區(qū)域的天空中的云的透光率，預(yù)測(cè)在未來時(shí)刻光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述第一計(jì)算裝置包括: 識(shí)別單元，被配置為基于在初始時(shí)刻的所述區(qū)域的云圖，識(shí)別所述區(qū)域的天空中的云; 確定單元，被配置為基于云圖的灰度值，確定該區(qū)域的天空中的云的透光率；以及投影單元，被配置為將所確定的云的透光率投影到該區(qū)域的地圖上，并且使用投影后的云的透光率作為所述初始透光率。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述與云的平流運(yùn)動(dòng)的有關(guān)的項(xiàng)表示由于風(fēng)導(dǎo)致的云的透光率的變化。
10.如權(quán)利要求8或9所述的系統(tǒng)，其中，所述與云的源匯有關(guān)的項(xiàng)表示由于云的源匯導(dǎo)致的透光率的變化。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述方程為:
12.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述預(yù)測(cè)裝置通過將在未來時(shí)刻所述區(qū)域中、所述光伏發(fā)電設(shè)備所在的地理位置處的天空中的云的透光率乘以在未來時(shí)刻光伏發(fā)電設(shè)備的晴空發(fā)電功率，來預(yù)測(cè)在未來時(shí)刻光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率。
【文檔編號(hào)】G06Q10/04GK103971167SQ201310037419
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月31日
【發(fā)明者】張盟, 芮曉光, 白鑫鑫, 杜輝, 王海峰, 尹文君, 董進(jìn) 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司