基于风云气象卫星的建筑物屋顶太阳能辐射分析

论文摘要

二十一世纪,能源与环境双重问题促使人类不断调整能源结构,寻找可持续发展的新型清洁能源。太阳能以其可持续性、清洁性、安全性等诸多优点,逐渐得到各行各界认可。城市空间有限,地表寸土寸金,作为城市主体的建筑物群体,其表面(屋顶及立面)成为人类以光热或光电等不同形式利用太阳能的有效空间。因此,准确估算区域尺度建筑物屋顶太阳辐射量成为城市太阳能利用的重要研究内容。太阳辐射传输过程中,除需要考虑地球要素,地形特征,大气衰减三大要素外,云的影响也不容忽视。因此,本文首先选取风云2G气象卫星济南市历城区2018年4月22、23、24日不同天气状况气象数据,利用地理探测器进行不同云影响因子对直接太阳辐射的相关性分析,具体包括云总量、云顶高度、云顶温度、云顶气压、云分类、云相态等。通过多因子交互作用探测方法,结合实际情况,确定云总量为本文云对太阳辐射影响的主要参数。其次,文章利用2017年山东建筑大学机载激光雷达数据,批量提取得到的建筑物三维信息作为太阳辐射模型的起算数据,利用ArcGIS经典晴天模型、短波辐射模型、考虑云因素的太阳辐射模型进行对比分析,得出以下结论:(1)通过多种太阳辐射模型实验结果与风云气象卫星获取的地表太阳辐射量对比,可看出考虑云因素的太阳辐射模型与实际情况拟合最好。该模型可以较为准确的模拟云层覆盖情况下建筑物屋顶可接收太阳辐射量。而晴天天气情况下,基于ArcGIS平台的经典晴天模型可以较准确的模拟可接收太阳辐射量。(2)利用考虑云因素的太阳辐射模型对研究区域进行太阳辐射模拟实验,可以得出:北方中纬度地区四、五月份多云、阴雨天可接收太阳辐射量呈现多峰值现象,晴天天气一天之中最高太阳辐射可达到1.21Kwh/m~2;多云天气一天之中最高太阳辐射可达0.53Kwh/m~2;阴雨天最高太阳辐射仅有0.36Kwh/m~2。(3)考虑云因素的太阳辐射模型由于输入参数的限制,对某时段、某天的太阳辐射分析是方便且准确的。对于月度、季节、年度的太阳辐射分析该模型存在不足,此时ArcGIS平台经典晴天模型的优势得以体现。通过ArcGIS平台对研究区域进行年度太阳辐射分析得出:在理想晴天状态下济南市历城区年均太阳辐射量可达到1.16x10~3Kwh/m~2。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
•   1.1 研究背景与研究意义
•     1.1.1 研究背景
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 国外研究现状
•     1.2.2 国内研究现状
•   1.3 论文主要研究内容与结构安排
•     1.3.1 论文研究内容
•     1.3.2 论文结构安排
• 第2章 太阳辐射估算原理
•   2.1 太阳辐射简介
•   2.2 太阳辐射计算的经验模式
•   2.3 Arc GIS平台的经典晴天太阳辐射模型
•     2.3.1 直接太阳辐射
•     2.3.2 散射太阳辐射
•     2.3.3 总辐射量的计算
•   2.4 基于短波辐射原理的SHORTWAVE-C太阳辐射模型
•   2.5 考虑云影响的Iqbal模型
• 第3章 云对太阳辐射的影响
•   3.1 云的种类
•     3.1.1 高云族
•     3.1.2 中云族
•     3.1.3 低云族
•     3.1.4 直展云族
•   3.2 云对太阳辐射的影响
•   3.3 风云气象卫星云影响因子相关性分析
• 第4章 太阳辐射实验分析
•   4.1 实验数据
•   4.2 基础数据处理
•     4.2.1 点云数据处理
•     4.2.2 风云气象卫星数据提取
•   4.3 实验分析
•     4.3.1 各模型太阳辐射实验分析
•     4.3.2 基于SHORTWAVE-C模型的太阳辐射估算
• 第5章 总结与展望
•   5.1 总结
•   5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 亓伟

导师: 孙英君,崔信国

关键词: 风云气象卫星,屋顶面,太阳辐射,云总量,对比分析

来源: 山东建筑大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 气象学,建筑科学与工程

单位: 山东建筑大学

分类号: TU113.3;P412.27

总页数: 48

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