基于双地基云图的云团高度测量方法技术

本发明专利技术提出了一种基于双地基云图的云团高度测量方法，包括如下步骤：A、确定双成像仪之间的相对距离和相对方向；B、识别双成像仪云图中的相同云团，并提取相同云团的位置信息；C、基于位置信息确定云团高度。该测量方法利用双地基云成像仪的观测图像，通过相同云团识别、位置角度提取等算法，能够准确计算局地上空各云团的云底高度。与常规云高仪只能测量仪器正上方云底高度相比，本方法不仅能够得到成像仪正上方的云高，还能得到成像仪观测范围内其他位置的云高，因此具有覆盖范围广、计算精度高的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于新能源发电功率预测领域，具体涉及一种基于双地基云图的云团高度测量方法。
技术介绍
随着大规模光伏发电并网容量的迅速增加，光伏发电的随机性和波动性对电力系统的安全运行、调度和控制造成日益严重的影响。为减少光伏不确定性对电网带来的危害，提高太阳能的利用效率，首先需要对光伏发电功率进行准确地预测。光伏功率预测的一个前提条件是准确的地表辐照度预测，近年来学术界提出了基于地基云图的地表辐射和光伏功率预测方法，该方法根据实时拍摄的地基云图图像进行云团识别和运动趋势预测，可准确预测云团对地表辐射的衰减。但是，仅利用单个地基成像设备无法获得大范围云团分布，也无法得到云高信息，具有较大的局限性。而结合两个或多个相邻地基云图图像，则可获得更大的观测范围，并且利用不同地基云图图像的差异性，计算得到云底高度等信息，具有广阔的应用范围和前景。由于现有基于地基云图的辐照度预测方法缺乏对云团高度信息的提取和计算，因此，迫切的需要本领域技术人员研发出一种能够摆脱对云高仪等观测仪器的依赖性，避免云高仪只能观测天顶方向云高的局限性的计算云团高度的方法。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术提出了一种覆盖范围广、计算精度高的基于双地基云图的云团高度测量方法。为实现上述专利技术目的，本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种基于双地基云图的云团高度(即云底高度)测量方法，包括如下步骤：步骤A、确定双成像仪之间的相对距离和相对方向，所述双成像仪包括成像仪1和成像仪2；步骤B、识别双成像仪云图中的相同云团，并提取相同云团的位置信息；所述双成像仪云图包括云图1和云图2，所述位置信息包括该相同云团相对双成像仪的天顶角θ1、θ2和方位角φ1、φ2；步骤C、基于位置信息确定云团高度。进一步地，在进行步骤A前，可以先根据双成像仪观测范围、观测视线、放置位置的要求进行双成像仪选址。进一步地，步骤A中，所述双成像仪的相对距离可以在当地积云平均云底高度±30％的区间内选择，若无当地积云平均云底高度数据，则可以在1.5～2.5km区间内选择；所述双成像仪的排布方向可以根据当地盛行风向进行选择。进一步地，步骤B中，所述识别相同云团的方法包括如下步骤：步骤B1、对云图1和云图2中各单体云团进行唯一性编号和子图像截取；步骤B2、确定云图1和云图2中各单体云团子图像的相似性指数；步骤B3、根据子图像的相似性指数，选择双成像仪云图中的相同云团；步骤B4、提取相同云团质心的位置信息。进一步地，步骤C中，确定云团高度的方法包括如下步骤：步骤C1、确定双成像仪之间的实际相对距离L和双成像仪之间的连线相对于纬线的夹角γ；步骤C2、判断双成像仪的相对方向是否为正东正西方向，若不是，则执行步骤C3；否则，执行步骤C4；步骤C3、计算修正坐标系后相同云团相对于双成像仪的方位角φ’1、φ’2；步骤C4、计算云团高度H。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术利用双地基云成像仪的观测图像，通过相同云团识别、位置角度提取等算法，能够准确计算局地上空各云团的云底高度。与常规云高仪只能测量仪器正上方云底高度相比，本方法不仅能够得到成像仪正上方的云高，还能得到成像仪观测范围内其他位置的云高，因此具有覆盖范围广、计算精度高的优点。附图说明图1为本专利技术中云团高度观测方法实施例的流程图；图2为成像仪1和2图像中同一云团的天顶角和方位角示意图；图3为成像仪连线上云团与成像仪位置垂直示意图；图4为非成像仪连线上云团与成像仪位置示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的观测方法做进一步的详细说明。本专利技术提出了一种利用两台地基全天空成像仪设备同时拍摄天空图像，计算得到局地天空云底高度的方法。如图1所示，本例中的测量方法主要包括如下步骤：步骤1)双成像仪位置选址及排布方向确定Step1：双成像仪整体位置选址在进行双成像仪整体位置选址过程中，需要遵循以下原则：1)全天空成像仪观测区域应能覆盖所有光伏电站，若无法实现全覆盖，应能顾及最大并网容量区域；2)选择尽量平坦的地形，确保周围没有地形遮挡物；3)成像仪应放置于开阔的空间，确保周围没有建筑和植被遮挡物；4)成像仪的放置位置应易于人员维护。Step2：双成像仪相对距离及排布方向确定在完成了双成像仪整体位置选址后，需进行成像仪相对距离及排布方向的确定。对成像仪相对距离，按照当地积云平均云底高度±30％的区间内进行选择，若无当地积云平均云底高度数据，则在1.5～2.5km区间内选择。对双成像仪之间相对方向，按照当地盛行风向进行选择。例如，当地盛行风向为东南风和西北风，则两成像仪之间连线方向应选择为东南-西北向。上述Step1为可选步骤，在确定双成像仪相对距离和相对方向之前，先进行双成像仪选址，可使该测量方法的覆盖范围更广、计算精度更高。步骤2)双成像仪图像中相同云团识别和位置提取Step1：双成像仪云图中单体云团图像截取和唯一性编号在进行相同云团识别过程中，首先要对两张地基云图图像中的单体云团进行唯一性编号和图像截取。在云图1中，将各单体云团按照从上到下、从左到右的顺序编号为A1...An，其中n为云图1中云团个数。同样的，在云图2中，将各单体云团编号为B1...Bm，其中m为云图2中云团个数。对各单体云团，遍历其边界像素点，提取其左、右、上、下边界坐标xmin、xmax、ymin、ymax，以该边界进行子图像截取，截取后的子图像区域为：{(x，y)|x∈[xmin，xmax]，y∈[ymin，ymax]本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双地基云图的云团高度测量方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤A、确定双成像仪之间的相对距离和相对方向，所述双成像仪包括成像仪1和成像仪2；步骤B、识别双成像仪云图中的相同云团，并提取相同云团的位置信息；所述双成像仪云图包括云图1和云图2，所述位置信息包括该相同云团相对双成像仪的天顶角θ1、θ2和方位角φ1、φ2；步骤C、基于位置信息确定云团高度。

【技术特征摘要】
1.一种基于双地基云图的云团高度测量方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤A、确定双成像仪之间的相对距离和相对方向，所述双成像仪包括成像仪1和成像仪2；
步骤B、识别双成像仪云图中的相同云团，并提取相同云团的位置信息；
所述双成像仪云图包括云图1和云图2，所述位置信息包括该相同云团相对双成像仪的天顶角θ1、θ2和方位角φ1、φ2；
步骤C、基于位置信息确定云团高度。
2.如权利要求1所述的云团高度测量方法，其特征在于，在进行步骤A前，先根据双成像仪观测范围、观测视线、放置位置的要求进行双成像仪选址。
3.如权利要求1或2所述的云团高度测量方法，其特征在于，步骤A中，
所述双成像仪的相对距离在当地积云平均云底高度±30％的区间内选择，若无当地积云平均云底高度数据，则在1.5～2.5km区间内选择；

【专利技术属性】
技术研发人员：丁宇宇，周海，陈梅，朱想，程序，陈志宝，崔方，丁煌，王知嘉，曹潇，谭志萍，周强，于炳霞，
申请(专利权)人：国家电网公司，中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11