建模的入射太阳辐射城市恩贾梅纳Capderou(乍得)的方法

文摘

许多非洲国家乍得就像没有气象台目前测量太阳辐射全国。因此,理论模型被用来估计入射太阳辐射。这些模型都是建立在相关表单。我们的目标是提供一个模型,它允许两个表面的太阳能组件的决心(水平和倾斜)。这个模型允许我们决定,随着时间的推移,全球的组件,直接和散射太阳辐射在一段时间内,将涵盖不同的季节。计算是根据克莱因的日子一年的十二个月。全球每小时的结果,直接和散射辐射获得飞机从1月到12月都是满意的结果相比其他作者引用文献中,这给非常接近他们的最大和最小值。这些结果让我们来验证该模型的适用性气候除了沙漠气候。

1。介绍

太阳照射的时间分布的知识放在地上,整个气氛是必要的对当地大气变暖的建模以及能源生产系统的计划。太阳能是丰富的,免费的,和环保1];不可预知的周期性是唯一的缺点。实际上,太阳能是最重要的外太空的能量来源控制了大部分的大气现象,最终影响生产力的土地上(控制流的河流,交换大量的材料表面与大气之间的)。地面测量提供准确信息估计所需的太阳能组件的正确设计一个能量转换系统(2]。大气和太阳辐射的参数也发挥了非常重要的作用在气候监测,环境控制,和人类活动3]。他们可以通过直接测量4),遥感或模拟5),人工神经网络(6- - - - - -8),和卫星数据9,10]。这是缺乏信息的太阳能潜力乍得动机这一工作。因此有必要进行一项调查。许多研究开发经验,理论,分析和统计模型11]。这些模型是根据几个因素的相关性(纬度、大气紊乱,今年和季节性节奏),根据地方不同。不同的研究者提出了许多方法来估计太阳辐射在任何给定平面上;这些模型考虑原位天文气象参数(12,13]。(发布的工作14]5个模型用于估算太阳辐射在巴基斯坦南部地区,基于原位气象和地理参数。评价其疗效,作者平均预测误差和计算表明,模型的功效不同的地区。所做的工作(15)利用实证模型估计的太阳能组件在一个斜面11°(程度)。他们得出结论,只有刘乔丹的模型是最适合预测太阳辐射在一个斜面从他们选择的网站。在他们的工作,16]认为DYB(一天的年)高斯模型是有利的其他模型相比,每天太阳辐射;然后列举,这个模型是高度可变的气候条件研究区。因此,(17]发达Pro-Energy算法基于一系列按时间顺序的预测阳光在变量时间错误。Ref。18)测试了许多理论模型估计的太阳时潜力内罗毕(肯尼亚)十年,结果表明,对于大多数的测试模型,估计全球每日每月平均辐射,Akinoglu和埃杰维特模型的最佳估计。在裁判。19),作者评估12的太阳能辐射模型基于气象数据,获得来自中国21个气象站点。作者显示在他们的结果满足相关统计值小于0.01。

作者在文献[20.)包括七个统计担任模型计算水平全球水平面太阳辐射基于天文和气象数据来自7个站在乌拉圭。发布的工作参考。16]州McClear模型准确地估计全球辐射。等研究人员参考。21)使用线性回归模型来估计全球的月度和年度每小时的平均太阳辐射Troyes-Barberey城。然后,他们比较了模型与数据测量了三年,最后表明,回归模型用于估算全球辐射给出令人满意的结果,测量和计算值之间的误差几乎可以忽略不计。

一些实证模型链接的组件太阳辐射主要气象参数估计全球辐射,已在文献中许多工作的主题。因此,在这个工作中,裁判。22)开发了一个模型,允许估计全球水平面辐照的日照时间和相对湿度。Ref。23)开发了一个模型考虑六个天文和气象参数计算全球辐射。另一个模型是由裁判。24)估计全球辐射,但这是基于测量每日每月的平均水平,绝对湿度,日晒时间。Ref。25]表明,太阳辐射也可以通过校正系数估计没有应用气象参数对位置的经度变化从70年到125年。人工神经元网络最近吸引了很多关注,太阳能领域的预测。在此基础上,参考。26)使用两个函数来预测太阳辐射在一年细分一年分为四个季节。作者能够显示摘要和时滞网络大小性能在阴天和有效期间变量气象条件。

太阳能资源的知识是一个重大的挑战在乍得的不可用气象站测量,以确保在乍得气象信息的收集和推广。就必须找到替代的决心太阳气候恩贾梅纳位于城市的萨赫勒地区的地区地理坐标表1。这里提倡的方法是找到一种适应模型兼容我们的地区;这个模型允许我们做数值模拟太阳能资源评估颞城市恩贾梅纳的入射太阳辐射组件(萨赫勒地区的气候)。为了开展这个调查,我们选择最合适的天月推荐由s . a·克莱因在桌子上2每天,我们计算了相应的相对日晒。选择的模型来估计入射辐射是Capderou,这是广泛应用于阿尔及利亚(沙漠气候)27,28]。这个模型链接太阳辐射组件主要气象参数,如中暑,和天文参数,如最大日光持续时间、太阳赤纬,earth-to-sun距离变化,太阳辐射在大气的限制。

2。站点的位置

恩贾梅纳的区域位于萨赫勒地区的气候的总面积公里²。平均每小时正常直接组件的值可以在任何计划不同来千瓦时/ m²有利的月,从2.5到3千瓦时/ m²不利的月的一项研究显示了在分析估计的直接太阳辐射的裁判。29日]。表1介绍了恩贾梅纳镇的地理坐标。

方便的选择是根据克莱因的一年的日子30.]。

3所示。计算不同组件的正常的直接太阳辐射

入射太阳能的计算取决于太阳向量的几何位置的表面。计算过程首先估算太阳的位置在空间和计算太阳的方位角度和高度。这些角度是用来计算研究表面的入射角度。

3.1。计算太阳赤纬

这是由太阳的方向角与赤道平面;它在这一年里变化−23.45°至+ 23.45°。这种倾向季节效应的存在,也是最长的原因或短时间内光的季节,在一年中的任何一天计算。

3.2。水平坐标

太阳所在的水平面高度的两个角度,高度,和太阳的方位。

3.3。时角的计算

这是角由太阳赤道平面上的投影在给定的时刻,太阳在同一平面上的投影在真正的中午。太阳时角的增加大约360°小时(每小时大约15°);早上测量消极和积极的下午。 与

3.4。计算太阳的高度

太阳的高度角是由太阳的方向的投影的水平面。高度的发展在一天的每一时刻根据以下表达式:

3.5。在任何平面计算的入射角

这是太阳的方向之间的角度和飞机的正常。这个角是由入射光的知识cos在圆柱坐标方向和正常。

4所示。太阳能地面辐射事件的变化

太阳辐射的一部分太阳能发出的电磁能量通过地球的大气层;后者变弱吸收辐射的一部分,反射,或扩散粒子悬浮,水汽、臭氧含量,和太阳能几何的大气压力。因此,一般而言,全球太阳能辐射的组件被定义为的和这些不同组件的组件直接太阳辐射、散射辐射的组件,该组件的反射辐射。

4.1。Capderou模型

Capderou模型是基于大气紊乱平衡由于吸收和扩散引起的大气的成分,可云所表达的因素来确定组件表面的太阳辐射。这个因素可以从经验公式获得由Capderou太阳能阿特拉斯的1987年阿尔及利亚的一个晴朗的天空。

4.2。计算大气因素的联系

大气是空气的层,主要包括O₂阿,₃H₂啊,和₂围绕地球。表面太阳辐射沿其路径被修改的结果与大气相互作用的组件。这个扰动因子特征的大气扰动由于水蒸气,雾,烟雾,灰尘或略遮住了天空。这个因素可以考虑大气传输函数的高度点和浊度系数,相关网站的特定的小气候造成它的发展。这个因素是气体吸收障碍的总和,气溶胶扩散障碍,和气溶胶散射障碍。

4.2.1。准备由于气体的吸收障碍

这个因素可以被定义为大气紊乱,只取决于大气的geoastronomical参数和大气的固定成分:臭氧和水蒸气决心从以下方程: 在哪里

4.2.2。由于气体吸收(O浊度₂、有限公司₂阿,₃瑞利)和分子扩散

给出了该参数的计算

4.2.3。气溶胶扩散障碍计算

确定气溶胶扩散障碍

链接问题计算的因素是大气的和这三个组件:

4.2.4。计算直接照射在一个水平面,晴朗的天空

直接太阳辐射组件代表直接触及表面的太阳能通量。这取决于太阳的高度和角度的太阳墙的接触时刻考虑,但在进入地球大气层之前,这是由干燥的空气和清洁的混合物(气),水汽和气溶胶,后者变弱。以下方程下面是用来计算的直接太阳辐射事件在任何飞机在地面31日]: 在哪里

4.2.5。计算散射照射在一个水平面,晴朗的天空

散射辐射来自多个衍射和反射从其他方向。这个分数的散射辐射每时每刻取决于气象和天文现象表达的 在哪里

4.2.6。计算全球辐射水平计划晴朗的天空

全球辐射水平平面的和由两个组件在同一水平面

5。太阳辐射在一个斜面

对于任何斜面倾角与水平面和方位角,从南方向,计算辐射等于正常的飞机上的产品辐射和入射角的余弦值 。

5.1。直接照射在一个晴朗的天空

对于一个斜面在地面上,用数学表达是直接照射 在哪里

5.2。计算散射辐照在晴朗的天空斜面

计算散射辐射,我们将使用下面描述的方程: 在哪里 (我)均匀的各向同性组件对应于一个天空亮度: (2)组件的圆地平线来自一个地平线的高度6°;似乎与气溶胶在大气低层的积累: 在哪里

5.3。天空散射辐射的

5.4。分散土辐照

在哪里

5.5。背散射

5.6。计算散射辐照事件在一个斜面

扩散组件收到一个斜面分为三个组件,苍茫的天空,地面,扩散和背散射的扩散

5.7。计算全球辐射的事件在一个斜面

全球太阳辐射计算扩散和直接的和太阳辐射对入射角。

6。结果

模型的理论结果因此提出了描述数据1(一)- - - - - -1(左)据水平面克莱因的日子,和数字2(一个)- - - - - -2(左)斜面的恩贾梅纳的代表城市的阳光。每个小组代表的日变化在飞机上偶然灯饰的时间分布;为了区分曲线,我们选择全球蓝色的,直接用绿色和红色的扩散。我们指出,振幅变化是强大的3个月,4月,5月的旱季。还指出,最小值在7月和8月,雨季特征。所有曲线有相同的步伐,全球达成的最大价值,直接和扩散的水平面优惠月超过Wh / m²总900 Wh / m²直接和200 Wh / m²扩散。相同的观测为斜面。尽管乍得没有太阳辐射测量站,最好太阳辐射事件模型在传感器估计太阳辐射原位。验证一个估计太阳辐射到地面的各种组件,有必要比较计算值与测量值。在这个调查中,它并不是这样的,因为我们没有这些数据,但我们将我们的理论结果与参考文献的结果。(28,32,33在阿尔及利亚)使用相同的模型。在他们的工作,他们比较了理论结果与实验观察到的误差相对较小(约 )。我们也比较我们的结果与文献[29日几乎是相同的。

这项工作使我们比较我们的理论模型应用到我们的网站的结果与上述作者(理论及实验)。我们注意到我们的结果几乎是类似一起观察了每个月的最小振幅和最大震级。因此,它可以从这个推断Capderou模型还可以应用在半荒漠(萨赫勒地区的)气候预测太阳辐射事件在一个晴朗的天空,给明显的结果。我们的工作,就像其他作家的文学贡献的评价我国太阳能领域。研究者建立的不同的模型和系数的密切依赖这些特定于地区的与气候条件的关系,这些关系是建立相关关系的选择被用来评估太阳能领域。这个模型很有趣开展研究太阳系的大小(热光伏)。这些结果证实列的总干事新力(国家电力公司)在一个国际论坛上的可再生能源在2012年2月在恩贾梅纳。据导演、乍得在太阳能潜力巨大;分别从北到南,太阳照耀2750 - 3250 Wh /年平均为4到6千瓦小时/ m²/天。这个模型可以作为一个工具来帮助大小这样的国家乍得的能源系统在太阳能拥有巨大潜力几乎没有利用。

图3向我们展示了全球的最大的变化,直接和散射射线被认为是两天数据1和2。在这个图中,冲曲线得到,当我们考虑一个水平面和连续曲线得到,当我们认为是斜面。在全球范围内,我们看到的射线水平面是最重要的在中间(4月至9月),同时开始和结束时,射线斜面更重要。

7所示。结论

Capderou模型本文中给出了评估太阳辐射的组件成为可能(全球、直接和扩散)水平和倾斜平面上的太阳能辐照度在恩贾梅纳。这个模型由Capderou实现使用气象和天文数据通常基于大气扰动由于吸收和气体的扩散和吸收固体颗粒(气溶胶)和液体(云)。比较是用其他作者的结果(理论、实验和卫星)。我们的理论结果的计算从而获得令人满意的一年的十二个月,因此,我们可以说Capderou模型还可以应用于一种半沙漠气候。

命名法

:	太阳赤纬
:	时角
:	真太阳时
:	当地时间
:	修正方程的时间
:	高度的地方
:	从子午线时差
:	时角
:	由于气体吸收干扰因素(臭氧和水蒸气)
:	埃麻烦的因素
:	水平直接辐射
:	分散地
:	后向散射
:	直接的倾向
:	倾向于扩散
:	太阳的高度
:	纬度的位置
:	入射角
:	飞机倾斜水平
:	飞机的方位
:	反照率
:	日修正
:	链接问题因素
:	干扰因素由于吸收大气气体(O2、有限公司2阿,3和瑞利散射)
:	全球水平辐射
:	水平散射辐射
:	从天空扩散
:	斜全球
:	太阳常数。

数据可用性

我们使用的数据只是geographique镇恩贾梅纳的坐标:纬度,经度,高度,和反照率表中找到1。在此基础上,我们进行了计算之前做数值模拟。他们发现和访问在恩贾梅纳的大方向气象中心。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

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