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基于WRF-Solar和VMD-BiGRU的超短期太阳辐射订正预报研究
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作者 段济开 陈香月 +3 位作者 王文鹏 常明恒 陈伯龙 左洪超 《太阳能学报》 北大核心 2025年第1期710-716,共7页
太阳辐射具有很强的非线性特征,给光伏发电并网带来诸多严重挑战。针对该问题,基于数值天气预报模式、机器学习和变分模态分解发展了一种订正预报方法:1)利用WRF-Solar模式对光伏站点的地表太阳辐射进行预报;2)采用变分模态分解(VMD)方... 太阳辐射具有很强的非线性特征,给光伏发电并网带来诸多严重挑战。针对该问题,基于数值天气预报模式、机器学习和变分模态分解发展了一种订正预报方法:1)利用WRF-Solar模式对光伏站点的地表太阳辐射进行预报;2)采用变分模态分解(VMD)方法对其与观测值的偏差进行分解;3)利用双向循环神经网络(BiGRU)对分解后的各分量进行训练和预报;4)对各分量的预报进行求和后结合WRF-Solar的预报结果得到地表太阳辐射的订正预报结果。试验结果表明,经过VMD-BiGRU模型订正后,相比于WRF-Solar的预报结果 MAE和RMSE的提升百分比分别为87.39%和87.29%,相关系数提高了0.25。 展开更多
关键词 wrf-solar模式 太阳辐射 机器学习 循环神经网络 变分模态分解
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耦合WRF-Solar及辐照度订正的光伏短期预测模型
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作者 李斌 丁一 +2 位作者 包哲 宋煜 李薇 《电力科学与技术学报》 北大核心 2025年第5期110-118,共9页
随着传统化石能源面临枯竭的问题日益加剧,使用太阳能进行光伏发电成为世界各国能源结构调整的重要方向,如何进一步提高光伏发电功率的预测精度成为亟待解决的问题。为提高光伏功率短期预测的准确性和可靠性,提出一种耦合太阳辐射预报... 随着传统化石能源面临枯竭的问题日益加剧,使用太阳能进行光伏发电成为世界各国能源结构调整的重要方向,如何进一步提高光伏发电功率的预测精度成为亟待解决的问题。为提高光伏功率短期预测的准确性和可靠性,提出一种耦合太阳辐射预报模式系统(weather research and forecasting model for solar energy,WRF-Solar)及辐照度订正的光伏短期预测模型,先使用WRF-Solar进行动力降尺度天气数值预报,得到包含辐照度等在内的未来气象因子,再利用随机森林对预报辐照度进行订正,在此基础上运用长短期神经网络、反向传播神经网络和逐步聚类分析建立光伏功率短期预测模型,利用某40 MW光伏电站的实际运行数据进行模型对比分析。结果表明,使用随机森林模型订正后的辐照度更接近真实值,平均绝对误差率下降了56.06个百分点;与另外2种模型预测结果对比发现,长短期神经网络模型预测效果最好,平均绝对百分比误差降低了4.13个百分点,说明组合模型能够进一步提高功率预测的精度。 展开更多
关键词 wrf-solar 辐照度订正 耦合预测 光伏发电
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Evaluation of the simulation performance of WRF-Solar for a summer month in China using ground observation network data
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作者 Xin Yue Xiao Tang +6 位作者 Bo Hu Keyi Chen Qizhong Wu Lei Kong Huangjian Wu Zifa Wang Jiang Zhu 《Atmospheric and Oceanic Science Letters》 2025年第4期7-14,共8页
Solar energy is a pivotal clean energy source in the transition to carbon neutrality from fossil fuels.However,the intermittent and stochastic characteristics of solar radiation pose challenges for accurate simulation... Solar energy is a pivotal clean energy source in the transition to carbon neutrality from fossil fuels.However,the intermittent and stochastic characteristics of solar radiation pose challenges for accurate simulation and prediction.Accurately simulating and predicting solar radiation and its variability are crucial for optimizing solar energy utilization.This study conducted simulation experiments using the WRF-Solar model from 25 June to 25 July 2022,to evaluate the accuracy and performance of the simulated solar radiation across China.The simulations covered the whole country with a grid spacing of 27 km and were compared with ground observation network data from the Chinese Ecosystem Research Network.The results indicated that WRF-Solar can accurately capture the spatiotemporal patterns of global horizontal irradiance over China,but there is still an overestimation of solar radiation,and the model underestimates the total cloud cover.The root-mean-square error ranged from 92.83 to 188.13 W m^(-2) and the mean bias(MB)ranged from 21.05 to 56.22 W m^(-2).The simulation showed the smallest MB at Lhasa on the Qinghai–Tibet Plateau,while the largest MB was observed in Southeast China.To enhance the accuracy of solar radiation simulation,the authors compared the Fast All-sky Radiation Model for Solar with the Rapid Radiative Transfer Model for General Circulation Models and found that the former provides better simulation. 展开更多
关键词 wrf-solar Global horizontal irradiance Model evaluation Ground observation network China
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WRF-Solar模式对山东太阳总辐射的模拟效果检验 被引量:3
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作者 董旭光 陈艳春 孟祥新 《海洋气象学报》 2021年第4期36-51,共16页
利用专门为太阳能资源评估应用的WRF-Solar数值模式系统,结合MODIS气溶胶光学厚度(AOD550 nm)数据,设置了5种山东区域总辐射模拟方案,使用山东济南、福山、莒县3个太阳辐射站总辐射观测数据,对晴天、阴天、雨天以及四季代表月等逐时总... 利用专门为太阳能资源评估应用的WRF-Solar数值模式系统,结合MODIS气溶胶光学厚度(AOD550 nm)数据,设置了5种山东区域总辐射模拟方案,使用山东济南、福山、莒县3个太阳辐射站总辐射观测数据,对晴天、阴天、雨天以及四季代表月等逐时总辐射模拟结果进行了对比检验。结果表明:WRF-Solar数值模式对总辐射模拟能力在晴天和少云天最好,阴雨天较差,四季代表月中,天气过程较少的秋季和冬季模拟效果较好,春季次之,夏季相对较差;晴天和少云天、阴天和雨天以及不考虑天气过程的四季代表月所有日条件下,长、短波辐射方案分别采用RRTMG方案、new Goddard方案,积云对流参数化方案均采用Grell 3D集合方案,同时使用AOD550 nm的气溶胶数据的总辐射模拟能力最强;WRF-Solar模式中加入MODIS气溶胶光学厚度资料后,山东区域晴天总辐射模拟结果明显改善,秋季、冬季代表月亦明显改善,但阴天和雨天总辐射模拟结果改善不明显,低能见度日总辐射模拟结果有所改善。 展开更多
关键词 wrf-solar模式 总辐射 气溶胶 检验 山东
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基于WRF-Solar模式和SCA订正的短期辐照度预报研究 被引量:1
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作者 商永朋 郭军红 +3 位作者 宋煜 刘文娇 马文静 李薇 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期274-279,共6页
基于WRF-Solar模式输出的逐时气象因子,针对不同天气类型,结合逐步聚类分析方法(SCA)对逐时辐照度进行模拟和预报。结果显示,结合SCA订正方法大幅减少WRF-Solar的误差,在晴天和晴转多云(多云转晴)天气类型下模拟结果较好。在阴雨天气类... 基于WRF-Solar模式输出的逐时气象因子,针对不同天气类型,结合逐步聚类分析方法(SCA)对逐时辐照度进行模拟和预报。结果显示,结合SCA订正方法大幅减少WRF-Solar的误差,在晴天和晴转多云(多云转晴)天气类型下模拟结果较好。在阴雨天气类型下改进明显,相对误差和均方根误差从64.03%和78.02%降至24.71%和38.02%。结果表明,结合SCA订正方法能够降低WRF-Solar由于天气的随机性及突变性引起的误差,能很好地模拟出逐时辐照度的变化趋势。 展开更多
关键词 气象预报 逐步聚类分析方法 辐照度 wrf-solar 气象因子
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基于WRF模式的太阳辐射预报初步试验研究 被引量:12
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作者 何晓凤 周荣卫 +1 位作者 申彦波 石磊 《高原气象》 CSCD 北大核心 2015年第2期463-469,共7页
采用中尺度气象模式WRF(Weather Research Forecast)对北京地区的太阳辐射进行了4个典型月的逐时预报试验,用南郊观象台的辐射观测数据对预报结果进行了对比分析和初步订正试验。结果表明:在现有模式条件下,5 km分辨率的短波辐射预报结... 采用中尺度气象模式WRF(Weather Research Forecast)对北京地区的太阳辐射进行了4个典型月的逐时预报试验,用南郊观象台的辐射观测数据对预报结果进行了对比分析和初步订正试验。结果表明:在现有模式条件下,5 km分辨率的短波辐射预报结果和1 km分辨率预报结果无明显差别;WRF模式对太阳辐射的预报性能在晴天较好,多云天次之,在满云或阴雨天最差;通过误差分解发现,位相偏差、系统偏差及振幅偏差在各月对均方根误差的贡献有明显差异;针对模式预报结果的系统偏差和振幅偏差。经过简单的线性订正可以较明显地改进模式预报结果;双偏订正(DBC)法比线性回归(LR)法对预报误差的改进效果略明显;仅通过简单的线性订正,位相差很难消除,需要针对位相差研究新的订正方法。 展开更多
关键词 WRF模式 太阳辐射 误差分解 线性订正
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WRF模式模拟的地表短波辐射与实况对比分析 被引量:23
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作者 王明欢 赖安伟 +3 位作者 陈正洪 白永清 成驰 李芬 《气象》 CSCD 北大核心 2012年第5期585-592,共8页
利用中尺度数值模式WRFV3对2009年1、4、8和10月进行了约4个月的逐日(0~36小时)到达地表短波辐射模拟,将输出结果转换成逐小时太阳总辐射,并以武汉站为例,与地表实测逐小时总辐射值进行对比分析。结果表明:(1)模拟结果与观测结果有较... 利用中尺度数值模式WRFV3对2009年1、4、8和10月进行了约4个月的逐日(0~36小时)到达地表短波辐射模拟,将输出结果转换成逐小时太阳总辐射,并以武汉站为例,与地表实测逐小时总辐射值进行对比分析。结果表明:(1)模拟结果与观测结果有较好的对应关系,4个月的日间模拟和观测值的相关系数均在0.8以上,均通过了置信度0.01的显著性检验。(2)日间各时刻模拟值与实况相比,平均预报误差早晚小,中午大;平均绝对误差变化趋势与平均预报误差相同,平均绝对百分比误差则一般早晚大,09—15时较小且变化幅度小,可信度高于其他时刻。(3)WRFV3模式对太阳总辐射,在各种气象条件下均有一定预报能力,尤其以晴天表现最佳。距直接使用模式输出的地表短波辐射结果作为光伏发电系统初值用于发电量预报还有一些误差,可以尝试采用误差订正等方法修订,提高数值预报结果的可用性。 展开更多
关键词 地表短波辐射 太阳总辐射 WRF模式 太阳能
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光伏电站发电量的预报试验分析 被引量:5
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作者 薛德强 刘焕彬 +2 位作者 董旭光 孟祥新 夏征勇 《可再生能源》 CAS 北大核心 2013年第11期13-17,共5页
基于WRF气象模式对济南地面太阳总辐射进行短期逐时预报试验,结果显示:日太阳总辐射预报以晴天的预报效果最好,晴天、少云、多云、阴天等不同天气状况下,平均绝对百分比误差分别为14.1%,15.9%,31.1%,66.9%;太阳辐射的逐时预报,在中午前... 基于WRF气象模式对济南地面太阳总辐射进行短期逐时预报试验,结果显示:日太阳总辐射预报以晴天的预报效果最好,晴天、少云、多云、阴天等不同天气状况下,平均绝对百分比误差分别为14.1%,15.9%,31.1%,66.9%;太阳辐射的逐时预报,在中午前后时段的相对误差最小,早晚时段的相对误差较大,可达50%以上。用模式输出气温、露点温度、比湿、辐射量、云量及上一时次观测辐射量作为预报因子,对下一时次辐射量做MOS短时预报的效果明显提高。用日太阳总短波辐射量和日平均气温建立的月光伏单元日发电量预报模型,其晴天预报效果较好。 展开更多
关键词 WRF模式 太阳总辐射 光伏单元 日发电量 预报试验
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TJ-WRF逐时地面太阳辐射的预报订正 被引量:11
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作者 黄鹤 王佳 +2 位作者 刘爱霞 刘寿东 冯帅 《高原气象》 CSCD 北大核心 2015年第5期1445-1451,共7页
利用中尺度数值模式TJ-WRF对2012年1月9日至2月29日逐时地面太阳辐射通量进行了模拟,评估了模式预报效果并对其进行统计订正。结果表明,TJ-WRF模式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为0.83 1,其中,晴天预报效... 利用中尺度数值模式TJ-WRF对2012年1月9日至2月29日逐时地面太阳辐射通量进行了模拟,评估了模式预报效果并对其进行统计订正。结果表明,TJ-WRF模式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为0.83 1,其中,晴天预报效果最好,相关系数高达0.978;云量预报的准确度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关系实现对地面辐射预报的订正效果最佳,订正后相对均方根误差降到24.75%,平均绝对百分比误差为19.34%。 展开更多
关键词 太阳辐射 TJ-WRF模式 误差分析 统计订正
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基于卫星资料同化和LAPS-WRF模式系统的云天太阳辐射数值模拟改进方法 被引量:18
10
作者 程兴宏 刘瑞霞 +4 位作者 申彦波 朱蓉 彭继达 杨振斌 徐洪雄 《大气科学》 CSCD 北大核心 2014年第3期577-589,共13页
太阳能光伏发电已成为仅次于水电和风能的第三大可再生能源,光伏发电受云量时空变化的影响较大,因此准确模拟云天太阳辐射的时空变化对电网安全运行至关重要。围绕如何减小中尺度气象模式的云初始场误差,进而改进云天的太阳辐射模拟这... 太阳能光伏发电已成为仅次于水电和风能的第三大可再生能源,光伏发电受云量时空变化的影响较大,因此准确模拟云天太阳辐射的时空变化对电网安全运行至关重要。围绕如何减小中尺度气象模式的云初始场误差,进而改进云天的太阳辐射模拟这一关键科学问题,本文通过研究基于卫星资料同化的LAPS(Local Analysis Prediction System)多时间层三维云分析同化方法,改进三维云结构,并将LAPS模式输出结果作为WRF(Weather Research and Forecasting)模式的初始场,模拟了2008年1月及夏季(6~8月)北京地区的总云量和总辐射的时空分布,重点分析了多云和有降水天气过程总辐射的模拟改进效果及其原因。结果表明,同化前后的总云量模拟值与观测值的时间变化趋势基本一致,但大部分时次总云量的模拟值低于观测值;大部分多云及降水时段同化后总云量模拟值较接近于实测值。1月晴天、多云天以及夏季晴天同化前后总辐射模拟值与实测值的时间变化趋势较一致,但同化前后两者的相关性差异不明显;晴天条件下同化前后总辐射模拟值均低于实测值,1月多云条件下多数时段同化后总辐射模拟误差减小不明显,与总云量的改进效果不显著有关。夏季多云、有降水及6月典型降水三种天气条件下同化前后总辐射模拟值与观测值的相关性稍差,同化后两者的相关性较同化前有所改进,尤其是6月典型降水过程改进效果较明显;同化前总辐射模拟误差较大,而同化后误差显著减小,尤其是6月典型降水过程同化后均方根误差和平均相对误差较同化前分别减小了102.6 W m^(-2)和355.9%,最大相对误差减小更显著;同化后总辐射模拟误差小于同化前的比例高达75%,即大部分时刻同化后模拟误差小于同化前。多云和有降水天气过程总辐射模拟效果的显著改进与总云量的改进密切相关,即同化后总云量模拟值增加,云的反射和散射作用增强,导致模拟总辐射减小,即更接近于实测总辐射值。研究结果对于多云和降水天气条件下太阳辐射的模拟效果改进、太阳能资源客观评估以及光伏电站的发电量预测具有一定的科学和实际应用价值。 展开更多
关键词 卫星资料同化 太阳辐射 光伏发电 太阳能 LAPS—WRF模式系统
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基于WRF模式模拟上海地区月太阳总辐射的研究 被引量:4
11
作者 贺芳芳 李震坤 《可再生能源》 CAS 北大核心 2015年第3期340-345,共6页
利用WRF模式对上海地区2012年7月~2013年6月的逐月太阳总辐射量进行了模拟计算;分析了太阳能总辐射观测值和模式模拟值的统计关系;建立了模拟结果的统计订正模型,并将模拟区域各格点的模拟结果输入统计订正模型,得到各格点最终月太阳能... 利用WRF模式对上海地区2012年7月~2013年6月的逐月太阳总辐射量进行了模拟计算;分析了太阳能总辐射观测值和模式模拟值的统计关系;建立了模拟结果的统计订正模型,并将模拟区域各格点的模拟结果输入统计订正模型,得到各格点最终月太阳能总辐射值;用NCL软件将各月各格点上的值绘制成基于WRF模式计算的上海地区月太阳总辐射分布图。比较气候学计算和WRF模式计算出的月太能总辐射分布显示,各月的太阳总辐射值范围比较一致,这表明动力模式的模拟结果已取得初步成功,只是气候学计算的太阳总辐射最大值与最小值之差比模式计算的大。但是,用两种计算方法绘制出的月太阳总辐射高值中心与低值中心不太一致,须要进一步地研究改进。 展开更多
关键词 太阳总辐射 WRF模式 模拟计算 统计订正
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两种不同初始场对太阳辐射模拟效果的影响 被引量:12
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作者 彭继达 程兴宏 +2 位作者 孙治安 申彦波 梁宏 《高原气象》 CSCD 北大核心 2014年第5期1352-1362,共11页
利用2010年1,4,7和10月ECMWF和NCEP再分析资料作为初始场和边界条件,应用辐射模式系统WRF-SES2模拟了北京观象台的总辐射、散射辐射和直接辐射,并与观测值进行对比,重点分析了模式初始场云量差异对辐射模拟的影响。结果表明:(1)1,4,7和1... 利用2010年1,4,7和10月ECMWF和NCEP再分析资料作为初始场和边界条件,应用辐射模式系统WRF-SES2模拟了北京观象台的总辐射、散射辐射和直接辐射,并与观测值进行对比,重点分析了模式初始场云量差异对辐射模拟的影响。结果表明:(1)1,4,7和10月多数时段总辐射模拟值较观测值偏大,散射辐射模拟值较观测值偏小,总云量模拟值小于观测值,直接辐射误差分布范围较总辐射、散射辐射大。(2)多数时段采用ECMWF再分析资料作为初边值条件模拟(简称EC方案)的总辐射、直接辐射、散射辐射误差小于NCEP资料作为初边值条件模拟(简称NCEP方案)的误差,即EC方案模拟太阳短波辐射效果优于NCEP方案,这可能与ECMWF再分析资料中的云微物理量误差相对较小有关。(3)1月和4月总辐射模拟效果较好,平均绝对误差最小,其中1月两种方案误差分布范围最小,且介于-50~200 W·m-2之间,10月次之,7月稍差;1,4月和10月两种方案模拟误差较接近,而7月EC方案模拟的总辐射误差小于NCEP方案。(4)1月直接辐射模拟效果较好,4月和10月次之,7月稍差;除4月外,其他3个月EC方案模拟的直接辐射误差小于NCEP方案。(5)1月和10月散射辐射模拟效果较好,4月和7月稍差;4个月EC方案模拟的散射辐射误差小于NCEP方案。(6)EC和NCEP方案对总辐射、直接辐射和散射辐射的模拟准确率受初始场中云量模拟效果的影响较大,当总云量模拟误差较小时,总辐射的模拟误差亦相对较小。(7)在多云和有降水天气过程时,EC和NCEP方案模拟的太阳辐射误差较大,需要通过资料同化方法改进模式初始场,并对模拟结果做进一步订正。 展开更多
关键词 云初始场差异 WRF-SES2辐射模式系统 太阳辐射 总云量
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3种全球预报背景场对中国太阳辐射预报的性能评估 被引量:5
13
作者 何晓凤 袁春红 杨振斌 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期897-904,共8页
基于3种全球模式预报产品,应用WRF模式开展全国范围10 km水平分辨率的逐时太阳辐射预报实验及多模式集成预报尝试,并采用总辐射观测资料对3种预报结果和集成预报结果进行检验评估,探讨3种全球预报产品作为WRF模式初始场开展太阳辐射预... 基于3种全球模式预报产品,应用WRF模式开展全国范围10 km水平分辨率的逐时太阳辐射预报实验及多模式集成预报尝试,并采用总辐射观测资料对3种预报结果和集成预报结果进行检验评估,探讨3种全球预报产品作为WRF模式初始场开展太阳辐射预报的性能差异和多模式集合预报的效果。结果表明:3种全球预报场为WRF初始场和集成预报的总辐射日辐照量差异不大;4个典型月均为集合预报的逐小时辐射预报效果最优;在难预测或易预测区域,均为集成预报性能最优;T639_WRF和ECMWF_WRF的优势主要体现在我国西部,而在中东部及华南地区GFS_WRF的优势较明显。 展开更多
关键词 太阳辐射 数值预报 WRF模式 多模式集成预报 预报效果
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基于在线大气化学模式太阳能预报的改进 被引量:1
14
作者 蔡子颖 刘敬乐 +1 位作者 黄鹤 刘爱霞 《生态环境学报》 CSCD 北大核心 2016年第9期1471-1475,共5页
基于在线大气化学模式WRF/chem,考虑气溶胶直接辐射效应,模拟2015年1月1日—12月31日天津地区地面太阳辐射通量,并与未考虑气溶胶辐射效应的同参数中尺度气象模式WRF进行对比,分析在雾霾频发的天津地区,增加气溶胶直接辐射效应后对太阳... 基于在线大气化学模式WRF/chem,考虑气溶胶直接辐射效应,模拟2015年1月1日—12月31日天津地区地面太阳辐射通量,并与未考虑气溶胶辐射效应的同参数中尺度气象模式WRF进行对比,分析在雾霾频发的天津地区,增加气溶胶直接辐射效应后对太阳能预报的改进效果。结果表明,在雾霾频发的天津地区,气溶胶对地面太阳辐射预测的影响不可忽略,以2015年计算,全年影响均值27.42 W·m^(-2),即全年太阳辐射辐照量下降864 MJ·m^(-2);在太阳能预报重点关注的9:00—16:00,影响值约为73.3 W·m^(-2)。由于气溶胶的作用,全年有6.3%的时日太阳辐射被削减50%,19%的时日太阳辐射被削减超过30%,尤其是在雾霾频发的11月—次年2月,约有18%~25%的太阳辐射+6被大气中气溶胶吸收和散射而未能到达地面。大气化学模式WRF/chem由于考虑了气溶胶直接辐射效应,可以显著地改善地面太阳辐射的预报性能,降低模式预报的正偏差,其均值偏差由44.74 W·m^(-2)降低到16.09 W·m^(-2),相关系数由0.88提高到0.92,相对均方根误差由36.6%降低到23.2%,相对误差由27.8%下降到15%。在雾霾影响较为严重的区域,基于在线大气化学模式开展的太阳能预报效果优于中尺度天气模式预报。 展开更多
关键词 WRF/CHEM 太阳能预报 气溶胶直接辐射效应 天津
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南京地区太阳能屋顶缓解夏季高温的模拟研究 被引量:4
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作者 张艳晴 刘寿东 +3 位作者 王咏薇 郭良辰 王豫 马美娟 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期358-370,共13页
太阳能屋顶的安装预计能在一定程度上缓解城市化带来的能源危机及对城市热环境的破坏。利用耦合了城市单层冠层方案(UCM)的WRF模式,以南京2010年7月27日至8月5日夏季晴天微风天气为背景,模拟了不同发电效率的太阳能屋顶的安装对城市高... 太阳能屋顶的安装预计能在一定程度上缓解城市化带来的能源危机及对城市热环境的破坏。利用耦合了城市单层冠层方案(UCM)的WRF模式,以南京2010年7月27日至8月5日夏季晴天微风天气为背景,模拟了不同发电效率的太阳能屋顶的安装对城市高温的缓解效应。结果表明:(1)太阳能屋顶可以通过削弱到达城市表面的太阳辐射使城市2 m高气温降低,随着发电效率的提高,降温效果更明显,且白天降温效果明显优于夜间;白天2 m高气温最大降低0.4—1.3℃,夜间降低0.2—0.5℃。(2)太阳能屋顶可使边界层内气温降低,白天在边界层400 m以下降温显著,夜间在边界层高度200 m以下降温显著;白天边界层内最大降温出现在中午前后,降温0.1—0.8℃,夜间边界层内最大降温0.5℃。(3)发电效率为40%时,模拟期间的发电量为18.1×109 kW·h。 展开更多
关键词 太阳能屋顶 WRF模式 南京 夏季高温
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基于WRF-SOLRA数值模式的太阳总辐射预报性能分析 被引量:8
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作者 吴焕波 石岚 《内蒙古大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2019年第2期154-161,共8页
基于分布于内蒙古具有区域代表性的8个辐射站观测资料,分析不同区域、时间段和天气条件下WRF-SOLRA数值预报模式对太阳总辐射的预报性能,并对预报结果进行订正.结果表明:WRF-SOLRA数值模式的太阳总辐射预报与实况的趋势基本一致,且太阳... 基于分布于内蒙古具有区域代表性的8个辐射站观测资料,分析不同区域、时间段和天气条件下WRF-SOLRA数值预报模式对太阳总辐射的预报性能,并对预报结果进行订正.结果表明:WRF-SOLRA数值模式的太阳总辐射预报与实况的趋势基本一致,且太阳总辐射的预报误差、趋势具有显著的时空分布特征.误差日分布由东至西呈现上午为正-中午为负-下午为正、全时段为负和上午为正-下午为负的特征;所有站午间误差大,预报偏移幅度小,而傍晚时段与之相反.同时,随着云量、气温和PM2.5、PM10浓度的增加,均方根误差均呈增大趋势,模式预报性能降低,而平均风速、平均气压和能见度增加,预报性能转好.通过检验分析,针对性的对太阳能总辐射数值预报进行了应用订正,订正后预报与观测的相位差由0~2h减为0~1h内、预报均方根误差由36.29~117.38W/m2减为36.19~91.00W/m^2,达到了服务光伏电场功率预测的目标. 展开更多
关键词 WRF-SOLRA数值模式 太阳总辐射 预报性能检验 订正 均方根误差 平均绝对误差百分率
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Improvement of Coding for Solar Radiation Forecasting in Dili Timor Leste—A WRF Case Study 被引量:1
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作者 Jose Manuel Soares de Araujo 《Journal of Power and Energy Engineering》 2021年第2期7-20,共14页
This paper investigates the accuracy of weather research and forecasting by improving coding for solar radiation forecasting for location in Dili Timor Leste. Weather Research and Forecasting (WRF) model version 3.9.1... This paper investigates the accuracy of weather research and forecasting by improving coding for solar radiation forecasting for location in Dili Timor Leste. Weather Research and Forecasting (WRF) model version 3.9.1 is used in this study for improvement purposes. The shortwave coding of WRF is used to improve in order to decrease error simulation. The importance of improving WRF coding at a specific region will reduce the bias and root mean square root when comparing to the observed data. This study uses high resolution based on the WRF modeling to stabilize the performance of forecasting. The decrease in error performance will be expected to enhance the value of renewable energy. The results show the root mean square error of the WRF default is 233 W/m<sup>2</sup> higher compared to 205 W/m<sup>2</sup> from the WRF improvement model. In addition, the Mean Bias Error (MBE) of the WRF default is obtained value 0.06 higher than 0.03 from the WRF improvement in rainy days. Meanwhile, on sunny days, the performance Root Mean Square Error (RMSE) of WRF default is 327 W/m<sup>2</sup> higher than 223 W/m<sup>2</sup> from the WRF improvement. The MBE of WRF improvement obtained 0.13 lower compared to 0.21 of WRF default coding. Finally, this study concludes that improving the shortwave code under the WRF model can decrease the error performance of the WRF simulation for local weather forecasting</span></span><span style="font-family:Verdana;">. 展开更多
关键词 Shortwave Radiation Solar Radiation Timor Leste WRF Code Improvement
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Combination of WRF Model and LSTM Network for Solar Radiation Forecasting—Timor Leste Case Study
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作者 Jose Manuel Soares de Araujo 《Computational Water, Energy, and Environmental Engineering》 2020年第4期108-144,共37页
A study of a combination of Weather Research and Forecasting (WRF) model and Long Short Term Memory (LSTM) network for location in Dili Timor Leste is introduced in this paper. One calendar year’s results of solar ra... A study of a combination of Weather Research and Forecasting (WRF) model and Long Short Term Memory (LSTM) network for location in Dili Timor Leste is introduced in this paper. One calendar year’s results of solar radiation from January to December 2014 are used as input data to estimate future forecasting of solar radiation using the LSTM network for three months period. The WRF model version 3.9.1 is used to simulate one year’s solar radiation in horizontal resolution low scale for nesting domain 1</span><span style="font-family:""> </span><span style="font-family:Verdana;">×</span><span style="font-family:""> </span><span style="font-family:Verdana;">1 km. It is done by applying 6-hourly interval 1</span><span style="font-family:Verdana;">&ordm;</span><span style="font-family:""> </span><span style="font-family:""><span style="font-family:Verdana;">×</span><span style="font-family:Verdana;"> 1</span></span><span style="font-family:Verdana;">&ordm;</span><span style="font-family:""><span style="font-family:Verdana;"> NCEP FNL analysis data used as Global Forecast System (GFS). LSTM network is applied for forecasting in numerous learning problems for solar radiation forecasting. LSTM network uses two-layer LSTM architecture of 512 hidden neurons coupled with a dense output layer with linear as the model activation to predict with time steps are configured to 50 and the number of features is 1. The maximum epoch is set to 325 with batch size 300 and the validation split is 0.09. The results demonstrate that the combination of these two methods can successfully predict solar radiation where four error metrics of mean bias error (MBE), root mean square error (RMSE), normalized MBE (nMBE), and normalized RMSE (nRMSE) perform small error distribution and percentage in three months prediction where the error percentage is obtained below the 20% for nMBE and nRMSE. Meanwhile, the error distribution of RMSE is obtained below 200 W/m</span><sup><span style="font-family:Verdana;">2</span></sup><span style="font-family:Verdana;"> and maximum bias error is 0.07. Finally, the values of MBE, RMSE, nMBE, and nRMSE conclude that the good performance of the combination of two methods in this study can be applied to simulate any other weather variable for local necessary. 展开更多
关键词 COMBINATION LSTM Solar Radiation WRF Timor Leste
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A Case Study: Performance Comparison of Solar Power Generation between GridLAB-D and SAM in Dili Timor Leste
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作者 Jose Manuel Soares de Araujo 《Journal of Power and Energy Engineering》 2020年第8期1-22,共22页
Study of comparison of solar power generation between the GridLAB-D tool and System Advisor Model (SAM) in Dili, Timor Leste is presented in this paper. Weather Research and Forecasting (WRF) model is used to simulate... Study of comparison of solar power generation between the GridLAB-D tool and System Advisor Model (SAM) in Dili, Timor Leste is presented in this paper. Weather Research and Forecasting (WRF) model is used to simulate solar radiation for one calendar year from January to December 2014 using six-hourly interval 1° × 1° NCEP FNL analysis data. The one calendar year results from the WRF model will be used as input data for GridLAB-D and SAM to estimate the solar power generation. GridLAB-D is an open-source and analysis tool designed to operate the distribution power systems with a high-performance algorithm. System Advisor Model version SAM 2017.9.5 is used to estimate solar power performance with Photovoltaics (PVWatts)-<span style="font-family:;" "=""> <span style="font-family:;" "="">Commercial Distributed model. This model is designed to analyze the performance and the financing of renewable energy for electricity generation. The results show the lowest solar radiation is 512 W/m<sup>2</sup> obtained in June with an average monthly power of 20.6 kW and 30.55 kW generated from the SAM model and the GridLAB-D simulator, respectively. Meanwhile, the highest solar radiation is 1100 W/m<sup>2</sup>, 1112 W/m<sup>2</sup>, 1046 W/m<sup>2</sup>, and 1077 W/m<sup>2</sup> obtained in October, November, December, and January with an average monthly power of 55.72 kW, 62.44 kW, 56.65 kW, and 56.97 kW from the SAM model, in the other hand, 48.89 kW, 51.31 kW, 55.51 kW, and 57.18 kW generated by the GridLAB-D. Finally, the results show that the performance of the GridLAB-D and the SAM model was quite good because both model precisely presented values are almost closest to each other. This study proposes that the results of solar output power from both methods, GridLAB-D and SAM can be used to design grid-connected or stand-alone electric power projects to increase the quality of electricity generation in Dili, Timor Leste.</span></span> 展开更多
关键词 GridLAB-D System Advisor Model Solar Power Generation Timor Leste WRF
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地表太阳辐射参数化改进在高原山区WRF模式降水模拟中的应用 被引量:2
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作者 覃建明 刘家辉 +1 位作者 乔泽宇 倪广恒 《清华大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期1935-1945,共11页
区域气候模式对高原降水模拟存在系统性高估。该文从热力学角度考虑了局地(小尺度)地形对陆气过程的影响,以提高区域气候模式高原降水模拟能力。通过在天气研究与预报(weather research and forecasting,WRF)模式陆面过程模块耦合地形... 区域气候模式对高原降水模拟存在系统性高估。该文从热力学角度考虑了局地(小尺度)地形对陆气过程的影响,以提高区域气候模式高原降水模拟能力。通过在天气研究与预报(weather research and forecasting,WRF)模式陆面过程模块耦合地形热力效应方案,将二维地形太阳辐射方案改进为三维地形太阳辐射方案,根据山区太阳辐射理论对太阳辐射直射、辐射散射、地形反射过程进行改进,得到改进方案;基于改进方案在亚东河谷开展高分辨率WRF模式降水模拟研究。结果表明:采用改进方案模拟的太阳辐射、降水结果与实测结果更接近,能够降低河谷降水高估的现象。改进方案能够体现出更多地形变化对地表辐射分布的影响:日间,山体坡面由于接收更多辐射得到加热(0.09~0.20℃),产生上升气流,在坡面形成更强上坡风(0.02~0.08 m/s),将河谷水汽携带到坡面以上,水汽在坡面以上区域爬升并形成降水,导致河谷区域降水减少(-4.54~-3.34 mm)、坡面以上区域降水增多(0.59~2.82 mm)。该研究对提高区域气候模式对山区降水的模拟效果具有重要意义。 展开更多
关键词 高海拔山区 复杂地形 参数化方案 太阳辐射 天气研究与预报(WRF)模式
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