一種全天空云圖的太陽(yáng)光斑修復(fù)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種全天空云圖的太陽(yáng)光斑修復(fù)方法，包括以下步驟：對(duì)全天空云圖的太陽(yáng)光斑進(jìn)行定位；通過(guò)計(jì)算太陽(yáng)光斑閾值因子，將太陽(yáng)光斑去除；利用雙線性插值法對(duì)太陽(yáng)光斑對(duì)應(yīng)的區(qū)域進(jìn)行修復(fù)。本發(fā)明提供的全天空云圖的太陽(yáng)光斑修復(fù)方法，該方法具有很好的普適性，能夠很好的對(duì)全天空云圖的太陽(yáng)光斑進(jìn)行修復(fù)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種全天空云圖的太陽(yáng)光斑修復(fù)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光伏功率預(yù)測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種全天空云圖的太陽(yáng)光斑修復(fù)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]由于光伏發(fā)電輸出功率具有隨機(jī)性和波動(dòng)性，對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行造成影響。對(duì)光伏電站的輸出功率進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，能為電力調(diào)度提供重要的決策支持，能夠統(tǒng)籌安排常規(guī)電源和光伏發(fā)電的協(xié)調(diào)配合，有效的降低電力系統(tǒng)運(yùn)行成本，使得光伏資源得到充分的利用，從而獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。但是光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率很大程度上決定于光伏面板所能接收到的太陽(yáng)輻射量，其中對(duì)太陽(yáng)輻射量影響較大的是具有較大隨機(jī)性的云，云對(duì)太陽(yáng)照成遮擋時(shí)會(huì)使太陽(yáng)輻射量產(chǎn)生極大的衰減，從而造成光伏電站的發(fā)電功率不穩(wěn)定且難以預(yù)測(cè)。由于霧霾、氣溶膠的影響，太陽(yáng)光發(fā)生散射，偶爾會(huì)在地基云圖上形成一個(gè)太陽(yáng)光斑的成像，對(duì)云圖的色彩信息會(huì)有所改變，而且在霧霾天氣下由于低能見(jiàn)度使得云點(diǎn)與非云點(diǎn)的差別有所減弱，進(jìn)一步加大了準(zhǔn)確提取云團(tuán)的難度，從而造成云點(diǎn)和非云點(diǎn)的誤判，進(jìn)而給基于地基云圖的光伏預(yù)測(cè)模型帶來(lái)了很大的預(yù)測(cè)誤差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種全天空云圖的太陽(yáng)光斑修復(fù)方法，該方法具有很好的普適性，能夠很好的對(duì)全天空云圖的太陽(yáng)光斑進(jìn)行修復(fù)。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
[0005]本發(fā)明提供一種全天空云圖的太陽(yáng)光斑修復(fù)方法，所述方法包括以下步驟:
[0006]步驟1:對(duì)全天空云圖的太陽(yáng)光斑進(jìn)行定位；
[0007]步驟2:通過(guò)計(jì)算太陽(yáng)光斑閾值因子，將太陽(yáng)光斑去除；
[0008]步驟3:利用雙線性插值法對(duì)太陽(yáng)光斑對(duì)應(yīng)的區(qū)域進(jìn)行修復(fù)。
[0009]所述步驟I包括以下步驟:
[0010]步驟1-1:計(jì)算太陽(yáng)高度角；
[0011]步驟1-2:計(jì)算太陽(yáng)方位角；
[0012]步驟1-3:確定太陽(yáng)光斑在全天空云圖中的位置。
[0013]所述步驟1-1中,太陽(yáng)高度角用as表示，具體有:
[0014]
as = arcsin(sin ^sin i) + cos cos i) cos w)(I)
[0015]其中，P為全天空成像儀的緯度，其根據(jù)全天空成像儀安裝的基礎(chǔ)信息獲得；ω為太陽(yáng)時(shí)角，其等于離正午的小時(shí)數(shù)乘以15° ;δ為太陽(yáng)赤緯角，其根據(jù)Cooper方程近似計(jì)算，具體有:
[0016]c) ^23.45xsin[360x284 + /?]<2)

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[0017]其中，η為一年中的日期序號(hào)。
[0018]所述步驟1-2中，太陽(yáng)方位角用Ys表示，具體有:.r cosii X si η (0 Λ
[0019]

【權(quán)利要求】
1.一種全天空云圖的太陽(yáng)光斑修復(fù)方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟: 步驟1:對(duì)全天空云圖的太陽(yáng)光斑進(jìn)行定位； 步驟2:通過(guò)計(jì)算太陽(yáng)光斑閾值因子，將太陽(yáng)光斑去除； 步驟3:利用雙線性插值法對(duì)太陽(yáng)光斑對(duì)應(yīng)的區(qū)域進(jìn)行修復(fù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全天空云圖的太陽(yáng)光斑修復(fù)方法，其特征在于:所述步驟I包括以下步驟: 步驟1-1:計(jì)算太陽(yáng)高度角； 步驟1-2:計(jì)算太陽(yáng)方位角； 步驟1-3:確定太陽(yáng)光斑在全天空云圖中的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全天空云圖的太陽(yáng)光斑修復(fù)方法，其特征在于:所述步驟1-1中，太陽(yáng)高度角用％表示，具體有:
其中，P為全天空成像 儀的緯度，其根據(jù)全天空成像儀安裝的基礎(chǔ)信息獲得；ω為太陽(yáng)時(shí)角，其等于離正午的小時(shí)數(shù)乘以15° ;δ為太陽(yáng)赤緯角，其根據(jù)Cooper方程近似計(jì)算，具體有:
其中，η為一年中的日期序號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全天空云圖的太陽(yáng)光斑修復(fù)方法，其特征在于:所述步驟1-2中，太陽(yáng)方位角用Ys表示，具體有:.
其中，Ys為太陽(yáng)高度角，δ為太陽(yáng)赤緯角，ω為太陽(yáng)時(shí)角。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的全天空云圖的太陽(yáng)光斑修復(fù)方法，其特征在于:所述步驟1-3中，全天空云圖任一像素點(diǎn)用I (x，y)表示，全天空云圖圓面的成像半徑和成像圓心分別為R和0(? y(l)，太陽(yáng)光斑S在全天空云圖中的位置坐標(biāo)為(xs，ys)，具體為:
lys=n + i2c0S廠.其中，Ys為太陽(yáng)高度角； 若有(Xs-Xtl)2+(ys-yQ)2 > R2時(shí)，則表明太陽(yáng)光斑不在全天空云圖圓面區(qū)域內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全天空云圖的太陽(yáng)光斑修復(fù)方法，其特征在于:所述步驟2包括以下步驟: 步驟2-1:確定太陽(yáng)光斑的成像區(qū)域； 步驟2-2:計(jì)算太陽(yáng)光斑閾值因子，將太陽(yáng)光斑去除。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的全天空云圖的太陽(yáng)光斑修復(fù)方法，其特征在于:所述步驟2-1中，設(shè)覆蓋太陽(yáng)光斑的圓面的半徑為rs，且根據(jù)統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)結(jié)果可得r為R，于是太陽(yáng)光斑的檢測(cè)面積Ss滿足5； < Inr;，對(duì)應(yīng)到全天空云圖1 (X，y)中太陽(yáng)光斑的成像區(qū)域滿足: (^-^)2+(v-vs)2<r；C5)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的全天空云圖的太陽(yáng)光斑修復(fù)方法，其特征在于:所述步驟2-2包括以下步驟: 步驟2-2-1:根據(jù)太陽(yáng)光斑圓面的灰度直方圖計(jì)算出各個(gè)灰度級(jí)的像素統(tǒng)計(jì)值Ci，其中ie [O, 255]； 步驟2-2-2:計(jì)算出太陽(yáng)光斑圓面的灰度直方圖中的最大灰度值統(tǒng)計(jì)值Cm，以及其對(duì)應(yīng)的灰度級(jí)m ； 步驟2-2-3:設(shè)第i個(gè)灰度級(jí)的閾值因子為Ici，且弋=，Δ為預(yù)定義步長(zhǎng)，為經(jīng)過(guò)預(yù)定義步長(zhǎng)后第i個(gè)灰度級(jí)的像素統(tǒng)計(jì)值，分別找到Cm的左側(cè)和右側(cè)的閾值因子Ici的兩個(gè)絕對(duì)值極大值，以及2個(gè)絕對(duì)值極大值分別對(duì)應(yīng)的灰度級(jí)i值，找出的2個(gè)灰度級(jí)i值分別為灰度級(jí)的下界imin和上界imax ; 步驟2-2-4:將灰度級(jí)在imax和imin之間像素點(diǎn)的灰度值賦值為O，即完成太陽(yáng)光斑的去除。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全天空云圖的太陽(yáng)光斑修復(fù)方法，其特征在于:所述步驟3中，設(shè)太陽(yáng)光斑對(duì)應(yīng)的插值區(qū)域中某任意像素點(diǎn)P的像素點(diǎn)位置P (X，y)，像素點(diǎn)P的四個(gè)臨近像素點(diǎn)為Qn、Q12、Q21和Q22,對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)位置分別為Q11U1, Y1)，Q12 (x1; y2)，Q21 (x2, Y1)和Q22U2, j2);并定義像素點(diǎn)R1和R2，對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)位置分別為R1 (X，Y1)和R2 (X，J2)； X方向上的線性差值包括像素點(diǎn)R1對(duì)應(yīng)的像素值T(R1)和像素點(diǎn)R2對(duì)應(yīng)的像素值f (R2)，表達(dá)式為:m) - 丨、(，)
X2 -X1X2 -X1 /(盡)^f{Q_r)+、7)
X1 - x{X1 - X1 Y方向的線性差值包括像素點(diǎn)P對(duì)應(yīng)的像素值f (P)，表達(dá)式為:t\p) ^ ) (8)；
V — VV — V
Vr)V rJ V i 通過(guò)確定像素點(diǎn)P對(duì)應(yīng)的像素值f (P)即可完成對(duì)太陽(yáng)光斑對(duì)應(yīng)的區(qū)域進(jìn)行修復(fù)。
【文檔編號(hào)】G06T5/00GK104182938SQ201410406529
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月18日
【發(fā)明者】朱想, 周海, 崔方, 程序, 丁杰, 曹瀟, 陳志寶, 王知嘉, 周強(qiáng), 丁宇宇, 譚志萍, 于炳霞, 丁煌 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 中國(guó)電力科學(xué)研究院, 國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司