卡尔曼滤波修正的风电场短期功率预测模型

针对数值天气预报模型输出的气象参数存在系统误差而导致风电场功率预测精度受到制约的问题,提出了一种基于卡尔曼滤波修正的风电场短期功率预测模型.使用卡尔曼滤波算法对数值天气预报输出的风速数据进行动态修正,并结合其他气象数据形成新的用于风电功率预测的修正气象数据集合;根据原始气象数据和修正气象数据这2个训练集分别建立了风电场功率输出的原始神经网络、修正神经网络的预测模型.经同一时间区间内的实测数据与模型分析数据的对比分析表明:通过卡尔曼滤波修正的风速数据能够很好地跟踪实际风速数据的变化趋势,平均误差与绝对平均误差比较小;所提模型能够显著降低预测结果的均方根误差,使其从未修正前的17.73%降低至11.32%,证明预测精度得到了明显提高.     

基于GA-BP神经网络的极端降水定量分析与预测

从南京市、太原市、北京市、上海市和广州市最近10年的历史气象数据出发,采用皮尔逊相关系数法对每个城市年降水量与多个气象特征变量进行相关性分析,通过计算皮尔逊相关系数的绝对值,筛选出前7个对降水量最具有影响的气象特征变量;用GA-BP神经网络构建7个气象特征变量与降水量之间的非线性关系,通过训练得到一个神经网络定量预测模型;以郑州市2021年7月份为例,利用训练得到的神经网络模型对降水量进行预测,结果显示该模型能较为准确地预测极端降水天气,对极端降水预测、提前防范洪涝灾害以及数据缺失值补全等具有重要意义。     

优化神经网络模型在水质预测中的运用

针对当前河道水质资料不健全且难以监测及预警的现状,提出了将神经网络模型运用于河道水质预测分析.运用神经网络模型对河道水质指标实测数据进行优化处理,深入分析水质指标数据,并建立神经网络预测模型.在此基础上,采用归一化和遗传算法两种方法对神经网络模型进行优化,并将优化模型和原神经网络模型分别运用于水质指标数据的预测.结果表明:优化后的神经网络模型可以实现对水质的预测,优化前神经网络模型的预测误差为8.57%,而采用归一化和遗传算法优化后的神经网络模型预测精度分别提高了6.36%和6.73%.同时分析得到了不同水质指标对叶绿素浓度值影响程度按大小依次为氨氮、溶解氧、高锰酸钾指数、pH值、温度.     

基于PSO-BP神经网络的探空湿度太阳辐射误差修正

采用计算流体动力学(CFD)软件仿真太阳辐射偏干误差可获得无线探空仪的湿度修正因子,提高了湿度廓线的精度,有助于提升天气预报、气候预测及气象灾害预报预警能力。但湿度修正因子存在明显的时空分布特性,采用CFD方法对每条湿度廓线进行修正计算量庞大。针对这一问题,以CFD软件仿真出典型气压、太阳辐射量和太阳高度角下的温度误差作为数据样本,通过粒子群优化(PSO)的BP神经网络构建预测模型,对探空湿度太阳辐射温度误差进行预测,并利用饱和水汽压逼近公式推算湿度测量的修正因子。研究结果表明,以南京探空站某一天的探空数据作为测试对象,CFD计算和PSO-BP预测的湿度测量太阳辐射误差吻合度较好,说明PSO-BP神经网络预测方法能够对湿度廓线的太阳辐射偏干误差进行有效修正,而且可显著提高修正效率。     

基于气象和空气质量观测数据的日太阳辐射估计

研究城市气象参数与城市近地面污染物对水平面太阳辐射强度的影响,并尝试建立水平面太阳辐射与气象、城市空气污染物观测数据的回归模型.1)收集了广州市2009~2012年水平面日太阳总辐射、地面气象数据、近地面空气污染物历史记录数据;2)根据太阳辐射传输理论和前人相关研究进行水平面太阳辐射的影响因素分析,并对收集到的数据进行处理;3)对水平面太阳总辐射、地面气象、近地面污染物浓度的观测数据进行相关性分析,分别建立了总体样本和分区间样本下的水平面太阳总辐射与气象、空气污染物观测数据的回归模型.结果表明,用单一回归模型解释各种影响因素对太阳辐射的削弱并不合理,而分区间样本下的分段回归模型反映了水平面太阳总辐射的随气象变化和颗粒物浓度变化的规律,预测结果也较为准确.     

隧道工程基于实测环境变形的土体参数确定方法

结合有限元数值模拟,以盾构隧道施工过程中环境变形的实测数据为基础,通过引入AMALGAM作为遗传算法,依据Pareto最优理论为评价标准,采用均方根误差进行误差校准,提出了一种基于实测数据得到准确土体参数的方法.针对上海市长江西路越江隧道工程试验段的工程案例,以周围土体侧移和隧道上方地面沉降为目标,以关键土层参数为分析对象进行多目标反分析,并对最优解和实测结果进行验证比较,结果证明多目标反分析精确度优于单目标反分析,并且更接近实际工况.应用基于实测环境变形确定的土体参数分析预测盾构施工对临近桩基础的影响,与测试结果的比较验证了计算方法和参数的可靠性,为隧道工程的环境影响分析提供参考.     

利用SVM-LSTM-DBN的短期光伏发电预测方法

为解决传统预测算法的不足,利用深度信念网络(DBN)耦合支持向量机(SVM)和长短期记忆神经网络(LSTM),提出一种新的光伏功率组合预测方法.分别构建以高斯径向基函数为核函数的支持向量机预测模型、4层长短期记忆神经网络为单项预测模型,通过深度信念网络组合,优化预测结果并输出.根据实际出力和预测结果的误差,利用DBN动态调整以获得最优值,进一步验证SVM-LSTM-DBN模型的有效性和准确性,并以新疆维吾尔自治区某光伏电站的实测数据进行仿真验证.结果表明:基于SVM-LSTM-DBN组合的光伏出力预测模型与单一模型相比,预测精度明显提高.     

基于小波神经网络的水库泥沙预测

针对水沙机理复杂,水文预报中泥沙难以预测的问题,将小波神经网络应用到水库入库含沙量、泥沙淤积量预测,计算简便,预测结果可为水库短期调度运行和长期运行管理提供依据.采用梯度修正法修正网络权值和小波基函数参数,通过分析影响水库入库含沙量、泥沙淤积量的主要因素,分别建立小波神经网络预测模型.以某水库为例,对其入库含沙量及泥沙淤积量进行了预测.与实测结果的对比分析表明,预测结果的确定性系数分别达到0.70及0.97,且入库含沙量的预测结果较BP神经网络预测结果好.该方法预测精度较高且计算方便.     

西藏高原地区混凝土单箱双室模型横向温度分布

为研究高原地区混凝土单箱双室箱梁横向温度分布规律,在西藏自治区山南市建立了混凝土箱梁试验模型,布置了180个结构温度传感器并安装了太阳辐射、大气温度及风速传感器,开展了长达1年的现场观测,基于实测数据研究了混凝土箱梁横向温度分布规律,运用极值理论计算了山南地区重现期为50年的横向温差代表值。提出了考虑背阳侧的横向温度梯度指数分布模型,并基于现场实测规律得到了有效性验证。基于气象参数代表值和已验证的预测公式,得到50年一遇顶板和底板横向温差取值,并对比了《铁路桥涵混凝土结构设计规范》(TB 10092—2017)。研究结果表明：顶板和底板都存在不可忽略的横向温差,10月～次年2月横向温差高于6月～8月,横向温差最值出现在冬季2月,顶板温差最大为23.14℃,底板温差最大为16.96℃,沿板宽方向呈U形分布。将任一时刻下太阳辐射、大气温度及风速气象参数取代以往研究中每日最大气温温差、每日辐射总量及每日平均风速环境因素,提出了横向温差与任一时刻的大气温度T_a呈一次性、太阳辐射I_a呈一次性及风速w_a呈二次性经验关系式,通过实测温...     

注意力机制的长短时记忆神经网络航线订座需求预测

针对航线订座需求预测中存在的预测结果不稳定,偏差较大的问题,提出一种基于注意力机制的长短时记忆神经网络航线订座需求预测模型. 首先,对采集得到的航线订座需求数据进行数据清洗与指标计算处理;接着,对处理后的指标数据基于注意力机制做权重分配;然后进行长短时记忆神经网络航线订座需求预测模型的建立,从而得到航线订座需求的最终预测结果值. 将训练优化得到的模型应用于国内某航司的航线订座需求预测中,计算出预测结果. 实验结果表明,基于注意力机制的长短时记忆神经网络航线订座需求预测模型预测精度较高,以厦门-上海航线为例,预测结果与真实值对比,平均绝对误差为13.1,均方根误差为17.2,相比较于移动平均法、指数平滑法及循环神经网络,CNN-LSTM混合模型有较好的预测效果.     

小波分析在太阳辐射神经网络预测中的应用研究

通过小波变换将太阳辐射数据序列分解到不同的时频域上，并对每一频域分量建立一个递归BP网络模型；然后用网络模型对各频域分量进行预测，将各预测结果进行代数叠加，从而得到太阳辐射的预测结果。为体现近期预测结果在精度上的相对重要性，在递归BP网络的权闽值修改算法中，引入了折扣系数法。最后，通过对上海太阳日总辐射的预测实例表明，该方法在预测太阳辐射时是可行的。     

不同方位倾斜面上太阳辐射量及最佳倾角的计算

根据天空散射辐射各向异性的Hay模型，计算倾斜面上辐射量，推导得到了冬半年朝向赤道倾斜面最佳角的数学表达式。对我国一些地区不同方位角的倾斜面上月平均日辐射量及最佳倾角进行了计算和分析。结果表明，除了直接辐射量占总辐射量比例较大的地区以外，一般全年最佳倾角总小于当地纬度。当方位角增大时，倾斜面上辐射量要减少，这在高纬度地区尤其明显，因此，必须选择合适的倾角，以尽量减少太阳辐射量的损失。结果还发现，倾斜面方位角与全年最佳倾角的关系曲线和太阳电池的I-V特性曲线形状相似。     

三维环境下的建筑表面太阳能潜力估计

提出一种结合屋顶及立面，考虑天气因素影响的城市级建筑表面太阳能潜力估计方法.以建筑轮廓矢量数据和高度信息为基础，重建三维城市环境；基于射线求交方法、纹理映射和太阳辐射模型计算和渲染建筑表面太阳辐射；利用长期日照时数气象数据和天气校正模型对建筑表面接收的太阳辐射进行辐射校正，并通过气象站太阳辐照度辐射观测数据对校正结果进行有效性验证.结果表明：相关系数r和均方根误差RMSE分别为0.85和0.99 kW·h·m^-2,具有一定的有效性.应用该方法对研究区进行时空特征分析，研究结果可为城市清洁能源利用评估提供方法，为低碳城市的设计和管理提供一定参考.     

圆柱吸热体真空管集热器管中心距与能量收益关系的研究

在实验测定吸热板表面相对太阳辐照强度和涂层太阳吸收率的基础上，分析研究了圆柱形吸热体具有圆形和半圆形吸收涂层的真空管集热器在不同管中心距下的能量收益因子随光线入射角变化的规律，依据晴天辐射模型，对北半球不同纬度和倾角、朝南放置的上述两种真空管的日年能量收益，以及由上述两种真空管组成的太阳能集热器中心距与能量收益的关系进行了分析研究，给出了两种真空管日、年能量收益和两种集热器不同管中心距在各纬度和倾角下集热器日能量收益及其年变化规律。结果表明：在无遮挡时，圆形吸收涂层管比半圆形吸收涂层管年能量收益高9％。当圆形吸收涂层管中心间距等于2倍管径、半圆形吸收涂层管中心间距等于1．3倍管径时，可得到管无遮挡时年能量收益的95％。     

Solar activity effects of the ionosphere: A brief review

Solar radiation, which varies over multiple temporal scales, modulates remarkably the evolution of the ionosphere. The solar activity dependence of the ionosphere is a key and fundamental issue in ionospheric physics, providing information essential to understanding the variations in the ionosphere and its processes. Selected recent studies on solar activity effects of the ionosphere are briefly reviewed in this report. This report focuses on (1) observations of solar irradiance at X-ray and extreme ultraviolet wavelengths and the outstanding problems of solar proxies, in the view of ionospheric studies, (2) new findings and improved representations of the features of the solar activity dependence of ionospheric key parameters and the corresponding physical processes, (3) possible phenomena in the ionosphere under extremely high and low solar activity conditions that are unique, as indicated by historical solar datasets and the deep solar minimum of solar cycle 23/24, and (4) statistical studies and model simulations of the ionosphere response to solar flares. The above-mentioned studies provide new clues for comprehensively explaining basic processes in the ionosphere and improving the prediction capability of ionospheric models and related applications.     

山西各地区风光资源互补性研究

风光资源是可再生能源,研究其互补性对于风光互补发电系统研究有着重要的意义,但是二者在时间和空间上受气象条件影响较大。以山西省11市(县)一年各月平均风速实际数据分别对这11个地区风能资源储能情况进行分析,并结合气象学模型对这些地区水平面太阳辐射总量及最佳倾角进行理论计算,得到最佳倾角倾斜面上太阳辐射总量。然后将这些地区各月最佳倾角下倾斜面上太阳辐射总量与风能储能做互补性分析,并以山西清徐为例对风光互补发电系统进行了优化匹配分析。通过分析各地区风光资源在时间上的互补性和互补系统优化匹配设计,为山西地区风光互补发电系统开发利用提供了重要的理论依据。     

不同方位角上太阳能集热器最佳倾角的确定

综合考虑太阳辐射量和热负荷的变化,以福州地区为例,分别以年最大得热量和年需最小辅助加热量为目标,计算得到不同方位角所对应的集热器最佳倾角.结果表明,正南朝向下,相较于以年最大得热量为目标确定的集热器最佳倾角,以年需最小辅助加热量为目标确定的集热器最佳倾角可节约11.7%的辅助加热量.方位角对集热器最佳倾角也有较大影响.当方位角的绝对值较大时,应采用较小的集热器倾角.     

新疆焉耆日光温室热环境差异性分布的研究

为了研究日光温室内部热环境的差异性分布,在大寒日期间(2014年1月20-22日)对焉耆地区日光温室后墙和地面不同位点的温度和光照进行了监测和分析。结果表明:地表和后墙表面温度分布的不均匀主要由其表面的太阳辐射能分布不同和传热性能的不同所致。揭帘后,地表总辐射照度表现为由南向北递增,地表温度表现为中部前部后部,各部位温差最大值出现在下午16:00,此时中部地表最高达到29.2℃,而其表面的太阳总辐射照度为264.1 W/m2,小于前部。后墙表面的总辐射照度和温度自上而下递增。盖帘后,地表温度在南北方向上由南向北递增,后墙表面的温度自上而下递增。次日11:00时(揭帘之前)各部位平均温差最小。     

定量的太阳活动预报参数研究

Chumak[1987]提出来一个结构参数（文中称为有效距离参数）来定量地描述活动区磁场两极之间相互远离或者相互靠近的程度。这个参数将为定量研究活动区詹场位型演化研究，以及定量研究活动区磁场住型与太阳耀斑，日冕物质抛射等太阳活动的关系等开辟新的思路，Chumak，张洪起和郭娟对于这个参数的研究和应用做了一些研究工作，但是目前对这含参数的应用还不是很多。该文通过实际应用验缸有效距离参数探讨定量太阳活动预报参数的应用。我们将用有效距离参数，总磁通和磁倾角三个参数综合的定量的研究2011年2月15日一次X2.2级耀斑事件的演化情况。     

建筑物尺度的太阳能资源潜力估算模型研究

结合遥感定量反演方法与地理信息系统三维分析技术, 建立了城市建筑物尺度的太阳能资源潜力估算新方法和模型。运用平面投射法确定了建筑物阴影位置, 实现了阴影的实时模拟。利用局部坐标系和容斥原理计算了三维空间中的非阴影区面积。考虑光线与墙面之间的角度关系, 结合遥感反演得到的该建筑物所在位置的地表太阳直射辐照度, 计算该建筑物各侧面及顶面所能利用的太阳直射辐射功率, 进而求和得到观测时段内的累积太阳直射辐射能, 并采用不规则三角网显示该建筑物能接收到的能量资源的空间分布。选择乌鲁木齐市某建筑群对模型进行应用。结果表明, 该模型为建筑物尺度的太阳能资源规划及开发利用提供了一种有效的方法。