基于XGB算法及全天空成像仪图像的超短期DNI预测

吸热器是塔式太阳能热发电站的中心设备，但云层短时间的遮挡和离开会使吸热器接收的太阳直接辐射(DNI)发生随机波动，造成吸热器表面受热发生剧烈变化，会影响塔式太阳能热发电站的安全运行.本文提出了一种基于极值梯度提升(eXtreme Gradient Boosting，XGB)算法及全天空成像仪图像的超短期DNI预测方法.通过使用基于太阳位置的全天空成像仪标定方法，完成全天空成像仪的姿态校正和畸变矫正;对晴空背景参数进行拟合并建立晴空库，无遮挡全自动天空成像仪，为云层的检测提供基础;通过对太阳及其临近区域进行插值修复，使1 min内的DNI预测成为可能;根据云的运动矢量，利用外推法得到未来云层可能会遮挡太阳的图像点，并提取图像特征，用于基于XGB算法的超短期DNI预测模型的训练，利用训练后的模型完成超短期DNI预测.

全天空成像仪的创新点

创新点 ①采用云图拼接技术获取全天象云图，既减轻了鱼眼镜头所产生的畸变对云图质量的影响，又能实现对重点云图的单独存储和分析。 ②拼接技术与太阳避让相结合，获取无遮挡全天象图。 ③拍摄顺序优化、减少图像冗余、无缝拼接。 ④探索云图分类方法，实现云图自动分类。 四、技术关键和主要技术指标 ①云台装置的位置控制 为了实现定位的准确稳定，要求云台传动和控制装置的定位。本作品通过0.9℃步进电机配合机械传动和优化算法来实现。 ②拍摄轨迹规划的完整性与周密性 避让太阳且保证正常拍摄；保证无缝拼接且尽量减少图像冗余。 ③全天空图像无损无缝拼接的实现 必须根据图像序列设计拼接算法以生成高质量的可靠云图资料，实现序列云图的拼接。 ④云图的自动分类识别效果 除特征明显的典型云类外，存在大量特征较为模糊的云系，其灰度和纹理特征非常复杂。因此要求有适合于地基云图的图像分割和云图云状的分类方法。目前本作品对典型云图的识别率已达80% 

一种基于梯度下降法的全天空成像仪的几何定标方法

本发明实施例公开了一种基于梯度下降法的全天空成像仪的几何定标方法.该方法包括:选取全天空图像中的目标星点，无遮挡全自动天空成像仪asi，并确定目标星点在全天空图像坐标系下的星点位置坐标以及在极光观测站处全天空图像时刻目标星点的真实方位角和真实天顶角;基于真实方位角，全天空图像中的天顶位置和地理方位构建误差函数，无遮挡全自动天空成像仪报价，并根据误差函数确定真实天顶位置和真实地理方位;根据星点位置坐标和真实天顶位置确定目标星点的成像半径，无遮挡全自动天空成像仪价格，并根据真实天顶角和成像半径拟合得到全天空图像中成像半径与真实天顶角之间的关系.本发明实施例的技术方案，以实现不受地域局限快速准确对全天空成像仪进行几何定标，全天空成像仪几何定标更加灵活.

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