在地球資源日益枯竭、生態(tài)環(huán)境持續(xù)惡化的今天,獲取新型能源已經(jīng)變得十分迫切。太陽能作為一種自然資源,以其豐富的儲(chǔ)量且清潔無污染的特性顯示出了其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。但太陽能的發(fā)電量受太陽輻射、溫度、天氣等因素影響,其中天氣是最不可控的因素,天陰或者云層較厚時(shí),太陽能并網(wǎng)發(fā)電就會(huì)變得具有不可預(yù)測(cè)性,這正是太陽能利用方面的一個(gè)重要障礙。

云量對(duì)太陽不同時(shí)間點(diǎn)的輻照度準(zhǔn)確預(yù)測(cè)造成了不小的困擾。當(dāng)云層掠過上空時(shí),光伏設(shè)備系統(tǒng)產(chǎn)生的太陽能會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)。世界各地的太陽能生產(chǎn)商希望根據(jù)電力供應(yīng)的多寡來調(diào)整電力使用量。想要做到這一點(diǎn),可能就需要詳細(xì)了解陽光輻射量的變化情況。因此,預(yù)測(cè)太陽輻照度[到達(dá)給定表面的太陽輻射量,以瓦特每平方米(W/m2)計(jì)量]可能是更好地管控太陽能發(fā)電的策略。

人們希望太陽能能夠像風(fēng)能一樣具有可預(yù)測(cè)性,早在2010年就有美國國家大氣研究中心(NCAR)的科學(xué)家提出希望預(yù)測(cè)云蓋的生成,以及云蓋對(duì)太陽能利用的影響。盡管近幾年來,前預(yù)測(cè)變得更加準(zhǔn)確,但仍缺乏統(tǒng)一的驗(yàn)證程序,評(píng)估比較一種預(yù)測(cè)與另一種預(yù)測(cè)的是很困難的。

而近日,美國“優(yōu)睿科”網(wǎng)站6月28日消息稱,瑞典烏普薩拉大學(xué)的科學(xué)家開發(fā)出一種預(yù)測(cè)太陽輻照度變化的數(shù)學(xué)模型,將有助于促進(jìn)更有效地利用太陽能發(fā)電。在各種數(shù)據(jù)模型的測(cè)試中,該模型被證明該模型能夠做出高度可靠的預(yù)測(cè),并且在某些方面表現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢(shì)。相關(guān)研究該結(jié)果現(xiàn)也已發(fā)表在《太陽能》雜志上。

“馬爾可夫鏈混合”(MCM)模型能夠依據(jù)特定的太陽輻射水平預(yù)測(cè)下一分鐘,幾小時(shí)或一天會(huì)發(fā)生什么。這個(gè)模型設(shè)計(jì)簡單,易于訓(xùn)練和使用,關(guān)鍵是能夠提供準(zhǔn)確的太陽輻照度預(yù)測(cè)結(jié)果。這個(gè)根據(jù)模型能夠?qū)Ω鞣N過程和模式進(jìn)行識(shí)別和概率預(yù)測(cè)。MCM分布模型將太陽輻照度劃分為多個(gè)級(jí)別,并可以計(jì)算出此后時(shí)間段中出現(xiàn)各種日照強(qiáng)度的概率。在此基礎(chǔ)上,科學(xué)家就有可能預(yù)測(cè)出何時(shí)以及哪些照度水平的陽光會(huì)傾向于產(chǎn)生變化,進(jìn)而將預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,以檢驗(yàn)前者與實(shí)際情況的吻合程度。

之前,研究人員對(duì)這個(gè)模型進(jìn)行了測(cè)試,在其中一項(xiàng)研究中,他們對(duì)該模型和5個(gè)已建立的基準(zhǔn)模型(專門用于比較和評(píng)價(jià)新模型的相對(duì)性能)進(jìn)行了測(cè)試,新MCM模型的預(yù)測(cè)結(jié)果最為可靠,且近未來預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性尤為突出。烏普薩拉大學(xué)的研究人員希望與其他科學(xué)家和公司合作,運(yùn)用其他方式對(duì)此模型進(jìn)行進(jìn)一步的測(cè)試,比如電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。基于對(duì)當(dāng)?shù)靥柲馨l(fā)電條件的預(yù)測(cè)結(jié)果,通過調(diào)整電量來提高存儲(chǔ)系統(tǒng)的效益。

業(yè)內(nèi)人士表示,精準(zhǔn)的太陽能預(yù)測(cè)可以使電站與電網(wǎng)營運(yùn)商間進(jìn)行更有效的能源組合,根據(jù)當(dāng)前的市場行情進(jìn)行決策優(yōu)化,使光伏電站的收益最大化,為能源交易提供可靠的預(yù)測(cè)。