一种不同气候地区光谱分布差异的量化方法
专利汇可以提供一种不同气候地区光谱分布差异的量化方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种不同 气候 地区 光谱 分布差异的量化方法，首先通过对ASTM E‑490AM0大气层上界的光谱分布数据进行一维线性插值处理，得到大气层上界任意 波长 的光谱辐照度，然后通过结合气温、地面 相对湿度 、臭 氧 光学 质量 、二氧化氮光学质量、 气溶胶 溶度、空气浓度参数气象数据计算某地某时刻的直射光谱分布数据，然后结合辐照计测量该时刻直射光谱与散射光谱的比值，以及该地的 云 量参数对光谱分布差异进行分析处理，求得以云量为指标的任意波长的直射光谱修正系数，从而减少光谱分布预测不确定性，达到较高 精度 的量化不同地区光谱分布差异目的。，下面是一种不同气候地区光谱分布差异的量化方法专利的具体信息内容。
1.一种不同气候地区光谱分布差异的量化方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)对ASTM E490 AM0大气层上界光谱分布进行一维线性插值处理，得到任意波长对应
的辐照E(λ)，λ为波长；
2)计算地面直射光谱分布；
3)通过辐照计测量直接辐照和散射辐照，得到直接辐照占总辐照的比例；
4)计算以云量为评价指标的光谱差异修正系数函数；包括以下步骤：
4-1)对光谱仪测得的光谱分布数据进行一维线性插值处理，得到所测任意波长的光谱
分布emea(λ)；
4-2)在云量H＝Q时，任意波长λ的光谱差异eeQ(λ)为：
eeQ(λ)＝eb(λ)-αemea(λ) (3)
其中，eb(λ)为地面直射光谱分布，α为直接辐照占总辐照的比例，Q为云量的具体值，其
值是0-10；
4-3)假设云量引起的光谱差异是关于云量H和波长λ的二元函数，定义光谱差异修正系
数函数F(H,λ)为：
4-4)引入边界条件，当H＝0时，由云量引起的光谱误差为：eeH＝0，将离散数据输入
MATLAB的曲面拟合工具箱中的多元线性回归处理和五次多项式拟合得到光谱差异修正系
数函数F(H,λ)的解析式为：
其中，p00，p10，p01，p20，p11，p02，p30，p21，p12，p03，p40，p31，p22，p13，p04，p50，p41，p32，p23，p14，p05为系数，各系数的取值为：
p00＝0.0866，p10＝-0.03091，p01＝0.07608，p20＝-0.002587，p11＝-0.02701，p02＝-
0.08756，p30＝0.01446，
p21＝-0.004073，p12＝-0.00367，p03＝-0.05656，p40＝-0.006386，p31＝0.01217，p22＝-
0.001495，p13＝-0.000276，
p04＝0.04503，p50＝-7.686e-15，p41＝-0.004913，p32＝0.0008028，p23＝8.292e-05，p14＝
0.004897，p05＝0.02493；
5)基于步骤4)的光谱差异修正系数函数计算不同地区因云量不同而引起的光谱分布
差异，光谱分布差异S(ΔH)计算如下：
S(ΔH)＝F(H1-H2,λ) (6)
其中，ΔH是不同地区的云量差值，H1，H2表示不同地区的云量。
2.根据权利要求1所述的一种不同气候地区光谱分布差异的量化方法，其特征在于，所
述地面直射光谱分布eb(λ)为：
eb(λ)＝E(λ)AR(λ,mR)Ao(λ,mo)An(λ,mn)Ag(λ,mg)Aa(λ,ma)Aw(λ,mw) (1)
其中，AR(λ,mR)为瑞利散射吸收系数，Ao(λ,mo)为臭氧吸收系数，An(λ,mn)为二氧化氮吸
收系数，Ag(λ,mg)为混合气体吸收系数，Aa(λ,ma)为气溶胶吸收系数，Aw(λ,mw)为水汽吸收系数，mR,mo,mn,ma,mg,mw分别是瑞利散射、臭氧、二氧化氮、气溶胶、混合气体、水汽的光学质量。
3.根据权利要求1所述的一种不同气候地区光谱分布差异的量化方法，其特征在于，所
述直接辐照占总辐照的比例α为：
α＝Ib/(Ib+Id) (2)
其中，Ib是辐照计测得的直接辐照，Id是辐照计测得的散射辐照。
4.根据权利要求1所述的一种不同气候地区光谱分布差异的量化方法，其特征在于，所
述步骤4)中，云量表征某地区云层对天空遮盖的程度，其值的取值范围是0到10，指云块占
据天空的面积。
一种不同气候地区光谱分布差异的量化方法
技术领域
背景技术
地点的年辐照总量、电站功率等，而较少考虑当地气候因素。气候因素的变化对光伏电站的
电力输出产生影响，影响电站的稳定性。所有的气候因素中，云层在大气层的对流层中，所
有的天气现象如:风、雨、雷、雹，都是由云产生，其变化是随机的。在光谱的研究中，只是对
一天中大气层中较为稳定的成分直射吸收影响和散射吸收影响，如臭氧、二氧化氮、气溶
胶、水汽等，而未对阳光经过云层后光谱差异做出研究。无法精确考虑云层的对光伏电站的
设计的具体影响。
发明内容
收系数，mR,mo,mn,ma,mg,mw分别是瑞利散射、臭氧、二氧化氮、气溶胶、混合气体、水汽的光学
质量；
数函数F(H,λ)的解析式为：
0.006386，p31＝0.01217，p22＝-0.001495，p13＝-0.000276，p04＝0.04503，p50＝-7.686e-
15，p41＝-0.004913，p32＝0.0008028，p23＝8.292e-05，p14＝0.004897，p05＝0.02493。
具体实施方式
后对ASTM E490AM0大气层上界的光谱分布数据进行一维线性插值处理，再根据当地的气象
数据中的气温、地面相对湿度、臭氧光学质量、二氧化氮光学质量、气溶胶溶度、水汽光学质
量、空气浓度参数计算出当地地面理论光谱分布，最后提取直射光谱分布，结合云量数据进
行处理，求得不同波长光谱修正系数，其计算流程如图1所示，包括以下步骤：
大气层上界光谱分布进行一维线性插值处理，可得到任意波长对应的辐照E(λ)，λ为波长；
氧化氮吸收系数An(λ,mn)、混合气体吸收系数Ag(λ,mg)、气溶胶吸收系数Aa(λ,ma)、水汽吸收
系数Aw(λ,mw)或者称为不同大气成分的透过率，透过率是指入射光到达介质表面和透射介
质后的辐射能与总辐射能的比值；mR,mo,mn,ma,mg,mw分别是瑞利散射、臭氧、二氧化氮、气溶
胶、混合气体、水汽的光学质量。上述吸收系数均可以通过SMARTS2模型软件计算得到，计算
方法为，根据当地的气象数据，计算出各质量值，再根据模型软件内置的dat文件内的不同
成分对不同波长的数据计算出整个可选波长的吸收系数，最后反应到理论计算的光谱分布
不同。
表面的辐照度，其主要考虑大气成分对辐照度的衰减作用；散射作用根据空气中微粒的大
小分为瑞利散射和Mie散射作用，小的气体分子产生瑞利散射，较大的气溶胶微粒产生Mie
散射。
份，晴空无云或被云遮蔽不到0.5份时，云量为“0”；云遮盖天空一半时，云量为“5”。云量多
时，应估计露出的青天，再推算出云量。云量少时，则直接估计云所遮蔽天空的份数，如云块
占全部天空的1/10时，云量为“1”；云块占天空2/10时，云量为“3”，其余类推。
λ的光谱差异，但是光伏电站的系统设计角度看，这也是满足要求的，因为不同材料的组件
有着与之对应的光谱响应，它们都不是全波长的。又因为云量距离地面较低，假定为其对直
射辐照的影响和散射辐照的影响相似，故只分析云量对直接辐照的影响，其相应的光谱分
布差异eeQ(λ)为：
仪的量程为依据，从图中可以看出云量对各波长的影响不同，而在不同的云量影响下，对各
个波长的影响也应该是不相同的，因此可以假设云量引起的光谱差异是关于云量H和波长λ
的二元函数，所以定义光谱差异修正系数函数为F(H,λ)：
归处理和五次多项式拟合得到光谱差异修正系数函数曲面如图4所示，可以看出不同云量
对光谱分布差异的影响是不同的，经过曲面拟合后函数F(H,λ)的解析式为：
p21 p12 p03 p40 p31 p22 p13
-0.004073 -0.00367 -0.05656 -0.006386 0.01217 -0.001495 -0.000276
p04 p50 p41 p32 p23 p14 p05
0.04503 -7.686e-15 -0.004913 0.0008028 8.292e-05 0.004897 0.02493
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