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A new approach to forecast solar irradiances using WRF and libRadtran models, validated with MERRA-2 reanalysis data and pyranometer measures

机译：使用WRF和Libradtran模型预测太阳能辐射型的新方法，验证了Merra-2再分析数据和大山仪测量

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Solar energy is playing an increasingly important role in the production of electricity through photovoltaic and Concentrated Solar Power (CSP) systems. This type of energy requires an efficient storage system that will allow its use when the sunset or during cloudy weather. Hence, 0-48 hours forecast lead time is crucial for electrical network managers to anticipate energy deficits during periods of cloud occurrence. This study presents a new approach to forecast solar irradiances using a Numerical Weather Prediction (NWP) model outputs, coupled with a Radiative Transfer operator, namely libRadtran. The NWP model used in this study is the WRF-Solar configuration of the Weather Research and Forecasting (WRF), designed for solar energy in order to forecast solar irradiances. The other parameters forecasted by WRF like the vertical profiles of cloud liquid water (CLW), cloud ice water (IWC), clouds fraction, relative humidity, and temperature will be used as input for libRadtran to compute off-line the solar irradiances. Both forecasted irradiances were first compared with the Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications Version-2 (MERRA-2) data, then validated a second time by ground measurements for three locations in Algeria for the years 2016 and 2017. The results clearly show that the solar irradiances forecasted directly by WRF-Solar underestimate the MERRA-2 data for high solar zenith angles. With regard to the proposed approach, there is an improvement in the forecast of the solar irradiances during clear sky days and the rRMSE of the calculated Global Tilted Irradiance (GTI) reaches 12% in winter and increases to 22% in summer.
机译：太阳能在通过光伏和集中的太阳能（CSP）系统的电力生产中发挥着越来越重要的作用。这种类型的能量需要一个有效的存储系统，该系统将在日落时或在多云的天气期间使用。因此，0-48小时的预测报告时间对于电网管理人员在云发生期间预测能源缺陷的关键。本研究提出了一种使用数值天气预报（NWP）模型输出预测太阳能辐射的新方法，与辐射传输操作员，即Libradtran。本研究中使用的NWP模型是天气研究和预测（WRF）的WRF-Solar配置，专为太阳能而设计，以预测太阳能辐射症。 WRF预测的其他参数类似于云液体水（CLW），云冰水（IWC），云分数，相对湿度和温度的垂直轮廓将用作Libradtran的输入，以计算太阳能辐射的离线。与研究和应用版本-2（Merra-2）数据的现代化回顾性分析相比，这两个预测的IRRADIANES都是第一次进行比较，然后通过2016年和2017年阿尔及利亚的三个地点进行第二次验证了第二次。结果清楚表明，WRF-Solar直接预测的太阳能辐照为高太阳能天性角度的Merra-2数据预测。关于拟议的方法，在清澈的天空日期间，太阳能辐射的预测有所改善，并且计算出的全球倾斜的辐照度（GTI）的RRMSE在冬季达到12％，夏季增加到22％。

著录项

  • 来源
    《Solar Energy》 |2021年第6期|148-161|共14页
  • 作者

    Razagui A.; Abdeladim K.; Bouchouicha K.; Bachari N.; Semaoui S.; Arab A. Hadj;

  • 作者单位

    CDER Ctr Dev Energies Renouvelables BP 62 Route Observ Bouzareah 16340 Alger Algeria;

    CDER Ctr Dev Energies Renouvelables BP 62 Route Observ Bouzareah 16340 Alger Algeria;

    CDER Unite Rech Energies Renouvelables Milieu Saharien Ctr Dev Energies Renouvelables Adrar 01000 Algeria;

    Univ Sci Technol Houari Boumediene USTHB BP32 El Alia Bab Ezzouar Algiers Algeria;

    CDER Ctr Dev Energies Renouvelables BP 62 Route Observ Bouzareah 16340 Alger Algeria;

    CDER Ctr Dev Energies Renouvelables BP 62 Route Observ Bouzareah 16340 Alger Algeria;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类
  • 关键词

    WRF; libRadtran; MERRA-2; Global irradiance; Forecasting;

    机译：WRF;Libradtran;Merra-2;全球辐照度;预测;

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