基于XGB算法及全天空成像儀圖像的超短期DNI預測

吸熱器是塔式太陽能熱發電站的中心設備，但云層短時間的遮擋和離開會使吸熱器接收的太陽直接輻射(DNI)發生隨機波動，造成吸熱器表面受熱發生劇烈變化，會影響塔式太陽能熱發電站的安全運行.本文提出了一種基于極值梯度提升(eXtreme Gradient Boosting，XGB)算法及全天空成像儀圖像的超短期DNI預測方法.通過使用基于太陽位置的全天空成像儀標定方法，完成全天空成像儀的姿態校正和畸變矯正;對晴空背景參數進行擬合并建立晴空庫，為云層的檢測提供基礎;通過對太陽及其臨近區域進行插值修復，使1 min內的DNI預測成為可能;根據云的運動矢量，利用外推法得到未來云層可能會遮擋太陽的圖像點，并提取圖像特征，用于基于XGB算法的超短期DNI預測模型的訓練，利用訓練后的模型完成超短期DNI預測.

全天空成像儀，主要有兩部分組成

全天空成像儀，主要有兩部分組成，全天空成像儀報價，一部分是掃描式紅外成像儀(SIRIS-1)，其結構由熱紅外測溫傳感器、地面溫濕度傳感器、水平和俯仰旋轉平臺和控制箱等組成，紅外測溫傳感器用于感應8~14 μm波段大氣向下紅外輻射，系統響應時間為120 ms，溫度分辨率為0.1℃。距離比S=34：1，系統結構如圖 1a所示(譚涌波等，2005；胡樹貞等，2012)，另一部分為雙站可見光成像儀，采用一對相機置于水平和俯仰可旋轉的云臺中，EKO全天空成像儀報價，兩個云臺相距60 m，無遮擋全天空成像儀報價，圖像采集傳感器視場角為54°，圖像分辨率為44萬像素，低照度為0.1 LX。旋轉云臺采用一體化高速球機，球機旋轉角范圍，水平角為0°~360°，俯仰角為0°~93°，球機預置位重復精度小于0.05°。

天空成像儀是一種全自動的天空圖像獲取系統

天空成像儀是一種全自動的天空圖像獲取系統，受到云和氣溶膠的阻擋的緣故，太陽輻射照射到地面強度顯著衰減，因此全天空成像儀對天空的云量分布提供了定量數據，可以計算太陽的位置走向，分析潛在的遮光障礙物。它的使用可以提高太陽能監測管理系統分析研究能力，可用于監測天氣和云況變化、太陽能產能預報和光伏發電性能評估等，嵌入太陽能監測系統可以極大增強區域太陽能資源研究和預測的能力。