太阳辐射量建模

方法 - 太阳辐射量建模

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太阳辐射量到达地表需要经过很长的一段旅程。所以，在建模太阳辐射量时，地球外层太阳辐射与地球大气、表面和物体之间的相互作用都应该考虑进去。

既不反射也不散射、直接到达地表的辐射分量被称为直接辐射量；也就是产生阴影的辐射分量。被大气层散射、且直接到达地表的辐射分量被称为散射辐射量。小部分被地表反射、直接到达倾斜平面的辐射量被称为散射辐射量。这三种辐射分量共同构成了全球辐射量。

在太阳能应用领域里，通常运用以下惯例用语：

法向直接辐射量（DNI）：表示太阳圆面和离太阳最近的区域（以太阳为中心5度的太阳圆面）放射出来的直射太阳辐射。DNI组件参与了上升热气流（集聚太阳能，CSP）和光伏集聚技术（集聚光伏，CPV）
水平面总辐射量/照度（GHI）：水平面上接收到的直射和散射辐射总数。GHI是对比气象空间的参照辐射；同时也是倾斜平面上计算辐射的必要参数
倾斜表面总辐射量/照度（GTI），即为在固定或随着太阳而变化的倾斜度、偏振度的表面所接收到的辐射总值。这一辐射总值包括了散射辐射、直射辐射和反射辐射。在光伏（PV）的运用中，GTI有时会受到遮挡物的影响。

Solargis运用了最顶尖的太阳能辐照模型和最新输入数据（包括卫星和大气数据），且这些数据均经过系统的质量管理和充分验证。这些模型和输入数据经过了区域校准，保证了其完整可靠性，在广泛范围的地理环境里都能因地制宜。

此过程基于坚实的理论基础，且得出稳定一致的结果。过去采用的老式方法信息不够全面，所以达不到最新模型的准确度。即使这种模型原理相同，实施过程中的差异也会导致不同的输出结果。

卫星辐照模型可以在不安装地面传感器的前提下预估某地太阳辐射量水平（历史、近期和未来水平。模型包括严谨的物理模型和纯粹的经验模型。

科学书章：半经验卫星模型

对于历史和近期数据，Solargis采用了一个半经验太阳辐射量模型，且采用了卫星数据和最优算法来识别云特性。此外，计算方案中还考虑了多数太阳辐射量的大气衰减过程，也采用了一些输入的物理参数。所以，此计算方案可充分模拟实际状况。

另一方面，Solargis计算方案中采用了运行中的数值气候模型（NWP）输出来预测数据；在后处理阶段，采用了卫星模型中的计算信息来提高预测准确度。

从Solargis卫星到辐照度模型中获取太阳辐射量的过程可分为以下三步：

首先，通过晴空模型计算晴空辐照度（对晴朗无云时到达地面的辐照度进行设定）。
其次，用卫星数据通过计算云指数量化云层的削弱效应。最后，通过结合晴空辐照度和云指数得出全天辐照度。此步骤可以得出法向直接辐照度和水平面总辐照度。
再次，得出的法向直接辐照度和水平面总辐照度可以用于计算散射辐照度和倾斜平面总辐照度。卫星模型得到的数据通常会做进一步处理，使得辐照度满足具体应用的需求（如倾斜平面或导轨面的辐照度），并/或校准因周边地形或物品遮挡对辐照度产生的影响。