CN104090310A - 一种藏南地区日照辐射值和日照时数关系的拟合方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种藏南地区日照辐射值和日照时数关系的拟合方法，对藏南地区进行太阳日照时间与辐射值的测量，并对其中的拟合关系进行研究，以提供一种对该地区无太阳辐射实测资料时的太阳能资源正确评估的方法。本发明对藏南地区的太阳能开发具有重要的应用价值。

Description

一种藏南地区日照辐射值和日照时数关系的拟合方法
技术领域
本发明涉及气象探测领域，尤其涉及一种藏南地区日照辐射值和日照时数关系的拟合方法。
背景技术
在太阳光热发电工程系统设计中，太阳辐射量尤其是直接辐射量是系统设计的关键参数。太阳直接辐射是太阳总辐射的重要组成部分。从观测或测量角度来讲，太阳直接辐射通常包括垂直太阳表面(视角约0.5°) 的辐射和太阳周围很窄的环形天空的散射辐射（环日散射）。对太阳直接辐射强度或者说辐照度的测量在气象探测、太阳能利用以及其它与太阳辐射相关的领域中有重要的价值。 
青藏高原是约占中国陆地面积的四分之一,平均海拔在4000 m2 以上,是世界上最高、地形最复杂的高原,被称之为地球上的“第三极”。青藏高原空气稀薄，透明度高，含杂质和水汽少、干净清洁、云量少、阳光通过大气层能量损失少、日照时间长、日照百分率高，是世界上太阳能资源最丰富的地区之一。研究表明青藏高原与平原地区的辐射有很大的不同。目前青藏高原上的气象台站稀少，能够获得的辐射资料有限，而太阳辐射数据是评估该区域的太阳能资源重要资料，对青藏高原不同地区太阳辐射特征需要进行不同的观测和研究。
藏南地区四周边缘高突，中间呈低洼湖泊，是高原温带半旱季风气候区，光照充足，辐射强，十分适合我国太阳能的开发。目前。太阳能资源评估参数计算主要由总辐射、散射辐射和直接辐射等太阳辐射要素为基础，然而在我国只有一级气象站才对太阳辐射要素进行观测，藏南地区大部分地区没有进行太阳辐射观测，缺乏太阳能资源评估必要的数据。
发明内容
本发明的目的是对藏南地区进行太阳日照时间与辐射值的测量，并对其中的拟合关系进行研究，以提供一种对该地区无太阳辐射实测资料时的太阳能资源正确评估的方法。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种藏南地区日照辐射值和日照时数关系的拟合方法，包括如下步骤：
步骤1：将一段时间分为N个时间段，每个时间段的持续时间为t,利用日照感应设备获取每个时间段的日照时间；
步骤2：在每个持续时间为t的时间段内，利用辐射观测设备测得日照辐射值，所述日照辐射值包括总辐射值和/或散射辐射值和/或直接辐射值；
步骤3：根据所述时间段及每个时间段t的持续时间计算日照时间的各个月的月总量或者各个日的日总量、总辐射值和/或散射辐射值和/或直接辐射值各个月的月总量或者各个日的日总量；
步骤4：利用数理方法对N个时间段内的日照时间月总量h及直接辐射值月总量RD进行拟合，拟合关系式表示如下：
；
和/或
对N个时间段内各个日的日照时间日总量h及直接辐射值日总量RD进行拟合，拟合关系式表示如下：
。
进一步的，在步骤4中还可根据散射辐射月总量Rd和直接辐射月总量RD进行拟合，拟合关系式表示如下：
                   ； 
进一步的，根据散射辐射月总量Rd、直接辐射月总量RD，得到日照月总辐射总量Rg与Rd、RD的关系式为：
                   ；
其中sinHA为太阳高度角。
本发明具有如下优点：
    本发明得到了藏南地区日照时间、总辐射值、散射辐射值、直接辐射值各个月的月总量或者各个日的日总量的变化规律，并对日照时间及直接辐射值的关系进行了拟合，对藏南地区太阳能资源的开发提供了重要的模型，使该地区的太阳能发电工程系统设计具有应用价值。
    本发明的测试方法简单、成本较低，具有良好的应用前景。
具体实施方式
本发明所述一种藏南地区日照辐射值和日照时数关系的拟合方法，包括如下步骤：
步骤1：将一段时间分为N个时间段，每个时间段的持续时间为t,利用日照感应设备获取每个时间段的日照时间；
步骤2：在每个持续时间为t的时间段内，利用辐射观测设备测得日照辐射值，所述日照辐射值包括总辐射值和/或散射辐射值和/或直接辐射值；
步骤3：根据所述时间段及每个时间段t的持续时间计算日照时间的各个月的月总量或者各个日的日总量、总辐射值和/或散射辐射值和/或直接辐射值各个月的月总量或者各个日的日总量；
上文中，一段时间可以为一年或者其他，优选为一年，以便清楚的了解藏南地区四季日照时间及辐射值的变化，太阳能资源评估更具科学性。每个时间段的持续时间为t，该t越小越好，如0.5秒，形成类似积分的情况，以便更准确的得到辐射值和日照时间。按照上述方法可以得到日照时数日总量365个、日照时数月总量12个、总辐射值和/或散射辐射值和/或直接辐射值日总量365个、总辐射值和/或散射辐射值和/或直接辐射值月总量12个。
本发明的观测设备优选采用英国SPN1辐射表和华创辐射观测仪。其中，英国SPN1辐射表观测设备使用专门设计的遮光罩，即可测得总辐射和散射辐射，进而计算得到垂直太阳入射光的直接辐射；华创辐射观测仪包括直接辐射传感器（TBS-2-B-I）、总辐射传感器（TBQ-2-B-I）、散射辐射传感器（TBQ-2-B-I）获得总辐射、散射辐射、直接辐射和日照时数值。
步骤4：利用数理方法对N个时间段内的日照时间月总量h及直接辐射值月总量RD进行拟合，拟合关系式表示如下：
；
和/或
对N个时间段内各个日的日照时间日总量h及直接辐射值日总量RD进行拟合，拟合关系式表示如下：
。
进一步的，在步骤4中还可根据散射辐射月总量Rd和直接辐射月总量RD进行拟合，拟合关系式表示如下：
                   ； 
进一步的，根据散射辐射月总量Rd、直接辐射月总量RD，得到日照月总辐射总量Rg与Rd、RD的关系式为：
                   ；
其中sinHA为太阳高度角。
本发明具有如下优点：
    本发明得到了藏南地区日照时间、总辐射值、散射辐射值、直接辐射值各个月的月总量或者各个日的日总量的数值变化，并对日照时间及直接辐射值的关系进行了拟合，对藏南地区太阳能资源的开发提供了重要的模型，使该地区的太阳能发电工程系统设计具有应用价值。
    本发明的测试方法简单、成本较低，具有良好的应用前景。                  

Claims (3)

1.一种藏南地区日照辐射值和日照时数关系的拟合方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：将一段时间分为N个时间段，每个时间段的持续时间为t,利用日照感应设备获取每个时间段的日照时间；
步骤2：在每个持续时间为t的时间段内，利用辐射观测设备测得日照辐射值，所述日照辐射值包括总辐射值和/或散射辐射值和/或直接辐射值；
步骤3：根据所述时间段及每个时间段t的持续时间计算日照时间的各个月的月总量或者各个日的日总量、总辐射值和/或散射辐射值和/或直接辐射值各个月的月总量或者各个日的日总量；
步骤4：对N个时间段内各个月的日照时间月总量h及直接辐射值月总量RD进行拟合，拟合关系式表示如下：
;
和/或
对各个日的日照时间日总量h及直接辐射值日总量RD进行拟合，拟合关系式表示如下：
。
2.如权利要求1所述的藏南地区太阳辐射值和日照时数关系的拟合方法，其特征在于，在步骤4中还可根据对N个时间段内散射辐射月总量Rd和直接辐射月总量RD进行拟合，拟合关系式表示如下：
                   。
3.如权利要求2所述的直接辐射量和日照时数关系的拟合方法，特征在于，根据对N个时间段内散射辐射月总量Rd、直接辐射月总量RD，总辐射月总量Rg可由Rg与Rd、RD的关系式得出，关系式为：
                   ；
其中sinHA为太阳高度角。
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