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在美国,人们对太阳能的利用正在不断增加。但是,由于天气变化无常,天阴或者云层较厚时,太阳能并网发电就不可靠了,因此,太阳能的利用存在着相对的不可预测性,这正是太阳能利用方面的一个重要障碍。现在,美国的一个研究小组正在努力进行未来36小时太阳入射能量预测。
美国的太阳能预测项目研究已经进行了三年,研究人员由美国国家大气研究中心(NCAR)的科学家担任,该项目受到美国能源部410万美元经费的资助。美国国家大气研究中心(NCAR)正在与有关大学、能源公司,以及其它预测部门合作,旨在更加准确和具体地预测云盖的生成,以及云盖对太阳能利用的影响。
美国一半以上的州都要求其公用事业部门增加对可再生能源的使用,但是,可再生能源本身却有着不可确定性。人们希望太阳能能够像风能一样具有可预测性,经过美国国家大气研究中心(NCAR)多年的努力,人们现在对风能已经具有比较可靠的预测力。
研究小组设计了一个原型系统,能够预测太阳光的能量,然后再通过一个特定的太阳能转换设施,能够预测每15分钟太阳能产生的功率。
太阳能发电能源公司所面临的最大挑战,就是能够预测太阳光能够提供多少能量,提供能量的具有时间,以及并入电网的太阳能的多少等。
如果一个不正确的预测显示某段时间的光照将不足,人们可能会从电网的其它渠道购买电能(例如购买水电,而不是太阳能电能),但是,真实的情况是,那段时间太阳光很充足,可是由于目前的技术还不能对太阳能转换的电能进行有效存储,而这些太阳能电能又没人使用,从面造成能源的浪费。如果人们能够未雨绸缪,知道太阳光何时比较充足,以及知道有多少电能能够可靠进入电网,将会避免资源浪费,更加合理地利用可再生能源。
“当一个云盖过来的时候,太阳能发电可能要减半,这个时候,如果你再去买太阳能电能,就像是在最后的时间去购买飞机票一样,因为你还不知道飞机起飞时的天气状况,因此,你购买时段是否有电可供还不清楚,这样做是不合适的,也是浪费和昂贵的。”吉姆·布拉奇福德说,他是美国太阳能预测项目的研究人员之一,也是可再生能源智能并网的项目合作伙伴之一。“如果我们能够预知未来几天太阳能获得情况,我们就可以根据情况购买太阳能电能,而不是现用现买,这可以节约资金。”他说。
同样,如果实际获得的太阳能比预测的要多,则会产生多余的太阳能电能,额外的能量只能被浪费掉,因为目前还没有合适的方式来有效存储多余的电能。“对于一个太阳能电能使用部门来说,知道未来几天有多少阳光可到达太阳能工厂是至关重要的,因为知道这些信息,就会对于未来几天电能供应有信心。”苏埃伦·豪普特说,他是美国国家大气研究中心(NCAR)的主任,也是太阳能预测项目的首席研究员,他说:“这些有关云和辐射的详细预测是人类更多地利用太阳能的重要步骤。”
美国科罗拉多州Xcel能源公司的尼克·戴姆经理深掌握了太阳能预测的第一手资料。“你必须知道何时太阳能充足,何时火电或者水电充足,这样你才有能力调配电网中的资源。”他说,“如果你能预测未来几天的太阳能,那么你就可以根据预测进行电力调配。预测越准确,调配就越精准。”
美国的NCAR能源公司与Xcel公司合作,创建了一个精准的风能预测模型,所避免的经济损失约为600万美元每年。但是,要具体、准确地预测未来几天云盖的状况,一直是对气象学家的一个挑战,因为云的种类有很多种,并且云的状况受诸多因素的影响,包括风力、湿度、表面热和大气中的气体等。
Xcel能源公司的气象学家拉斯·比格利说,美国国家大气研究中心(NCAR)的研究小组也使用风能研究模型来研究大气,并调整模型来研究太阳能。他说,太阳能预测的进一步深层次研究可能比风能研究更加简单,但是“以五分钟为基础的太阳能预测研究,可能会比风能预测研究困难。”
比格利和戴姆都表示,美国国家大气研究中心(NCAR)所进行的风能预报已经走过了漫长的道路,虽然研究机构出于自身利益的考虑。对研究成果进行了保密,但是大部分信息还是公开了。他们相信对太阳能的预测研究也会是这样,但他们不相信太阳能预测会比风能更好,因为太阳能利用的成本太昂贵了。
美国一些公用事业部门目前正在使用太阳能预测模型,但他们正在寻找更多的细节预测。“我们使用计算机模型,基于云盖理论,进行太阳能预报,”比格利说:“我觉得现在的预测水平可能是刚刚处于起步阶段,这可能是因为太阳能使用的普及率没有其他能源方式高。”
美国加州国际标准化组织也在进行太阳能的预测,他们已经能够在两个小时的范围内进行预测,该组织的研究者布拉奇福德说:“但我们想要得到接近实时的太阳能预测。”该研究小组将会使用一系列的观测仪器,包括激光雷达(在大气中使用的激光测量技术)、专业的计算机模型、数学和人工智能技术等。这个先进系统的关键部分就是在每个位置放置3个天空成像仪,很多点组成的图形构成整个天空的观测图,使用三角测量法得到云层的高度和深度,并追踪云在天空中移动的路径。研究人员计划地形区域对系统进行测试,并且要在一年四季不同的气候模式下进行测量。
预测可以得出的结论是,在一个特定的区域,什么样的云层在何时何处形成,所有这些因素都能够影响所通过的日照量。
预测模型的使用者能够判断诸如“云在哪里?太阳在哪里?怎么才照射到我的太阳农场?等问题”布拉奇福德说,“这些研究还是只是处于起步阶段,我们希望预测模型能够更精确一些。更先进一些。”
美国的太阳能预测项目研究已经进行了三年,研究人员由美国国家大气研究中心(NCAR)的科学家担任,该项目受到美国能源部410万美元经费的资助。美国国家大气研究中心(NCAR)正在与有关大学、能源公司,以及其它预测部门合作,旨在更加准确和具体地预测云盖的生成,以及云盖对太阳能利用的影响。
美国一半以上的州都要求其公用事业部门增加对可再生能源的使用,但是,可再生能源本身却有着不可确定性。人们希望太阳能能够像风能一样具有可预测性,经过美国国家大气研究中心(NCAR)多年的努力,人们现在对风能已经具有比较可靠的预测力。
研究小组设计了一个原型系统,能够预测太阳光的能量,然后再通过一个特定的太阳能转换设施,能够预测每15分钟太阳能产生的功率。
太阳能发电能源公司所面临的最大挑战,就是能够预测太阳光能够提供多少能量,提供能量的具有时间,以及并入电网的太阳能的多少等。
如果一个不正确的预测显示某段时间的光照将不足,人们可能会从电网的其它渠道购买电能(例如购买水电,而不是太阳能电能),但是,真实的情况是,那段时间太阳光很充足,可是由于目前的技术还不能对太阳能转换的电能进行有效存储,而这些太阳能电能又没人使用,从面造成能源的浪费。如果人们能够未雨绸缪,知道太阳光何时比较充足,以及知道有多少电能能够可靠进入电网,将会避免资源浪费,更加合理地利用可再生能源。
“当一个云盖过来的时候,太阳能发电可能要减半,这个时候,如果你再去买太阳能电能,就像是在最后的时间去购买飞机票一样,因为你还不知道飞机起飞时的天气状况,因此,你购买时段是否有电可供还不清楚,这样做是不合适的,也是浪费和昂贵的。”吉姆·布拉奇福德说,他是美国太阳能预测项目的研究人员之一,也是可再生能源智能并网的项目合作伙伴之一。“如果我们能够预知未来几天太阳能获得情况,我们就可以根据情况购买太阳能电能,而不是现用现买,这可以节约资金。”他说。
同样,如果实际获得的太阳能比预测的要多,则会产生多余的太阳能电能,额外的能量只能被浪费掉,因为目前还没有合适的方式来有效存储多余的电能。“对于一个太阳能电能使用部门来说,知道未来几天有多少阳光可到达太阳能工厂是至关重要的,因为知道这些信息,就会对于未来几天电能供应有信心。”苏埃伦·豪普特说,他是美国国家大气研究中心(NCAR)的主任,也是太阳能预测项目的首席研究员,他说:“这些有关云和辐射的详细预测是人类更多地利用太阳能的重要步骤。”
美国科罗拉多州Xcel能源公司的尼克·戴姆经理深掌握了太阳能预测的第一手资料。“你必须知道何时太阳能充足,何时火电或者水电充足,这样你才有能力调配电网中的资源。”他说,“如果你能预测未来几天的太阳能,那么你就可以根据预测进行电力调配。预测越准确,调配就越精准。”
美国的NCAR能源公司与Xcel公司合作,创建了一个精准的风能预测模型,所避免的经济损失约为600万美元每年。但是,要具体、准确地预测未来几天云盖的状况,一直是对气象学家的一个挑战,因为云的种类有很多种,并且云的状况受诸多因素的影响,包括风力、湿度、表面热和大气中的气体等。
Xcel能源公司的气象学家拉斯·比格利说,美国国家大气研究中心(NCAR)的研究小组也使用风能研究模型来研究大气,并调整模型来研究太阳能。他说,太阳能预测的进一步深层次研究可能比风能研究更加简单,但是“以五分钟为基础的太阳能预测研究,可能会比风能预测研究困难。”
比格利和戴姆都表示,美国国家大气研究中心(NCAR)所进行的风能预报已经走过了漫长的道路,虽然研究机构出于自身利益的考虑。对研究成果进行了保密,但是大部分信息还是公开了。他们相信对太阳能的预测研究也会是这样,但他们不相信太阳能预测会比风能更好,因为太阳能利用的成本太昂贵了。
美国一些公用事业部门目前正在使用太阳能预测模型,但他们正在寻找更多的细节预测。“我们使用计算机模型,基于云盖理论,进行太阳能预报,”比格利说:“我觉得现在的预测水平可能是刚刚处于起步阶段,这可能是因为太阳能使用的普及率没有其他能源方式高。”
美国加州国际标准化组织也在进行太阳能的预测,他们已经能够在两个小时的范围内进行预测,该组织的研究者布拉奇福德说:“但我们想要得到接近实时的太阳能预测。”该研究小组将会使用一系列的观测仪器,包括激光雷达(在大气中使用的激光测量技术)、专业的计算机模型、数学和人工智能技术等。这个先进系统的关键部分就是在每个位置放置3个天空成像仪,很多点组成的图形构成整个天空的观测图,使用三角测量法得到云层的高度和深度,并追踪云在天空中移动的路径。研究人员计划地形区域对系统进行测试,并且要在一年四季不同的气候模式下进行测量。
预测可以得出的结论是,在一个特定的区域,什么样的云层在何时何处形成,所有这些因素都能够影响所通过的日照量。
预测模型的使用者能够判断诸如“云在哪里?太阳在哪里?怎么才照射到我的太阳农场?等问题”布拉奇福德说,“这些研究还是只是处于起步阶段,我们希望预测模型能够更精确一些。更先进一些。”