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Nowcasting of DNI Maps for the Solar Field Based on Voxel Carving and Individual 3D Cloud Objects from All Sky Images

Nouri, Bijan und Kuhn, Pascal Moritz und Wilbert, Stefan und Prahl, Christoph und Pitz-Paal, Robert und Blanc, Philippe und Schmidt, Thomas und Yasser, Zeyad und Ramirez, Lourdes und Heinemann, Detlev (2018) Nowcasting of DNI Maps for the Solar Field Based on Voxel Carving and Individual 3D Cloud Objects from All Sky Images. In: 23rd International Conference on Concentrating Solar Power and Chemical Energy Systems, SolarPACES 2017, 2033 (190001). SolarPACES Conference, 2017-09-26 - 2017-09-29, Santiago de Chile. doi: 10.1063/1.5067196. ISSN 0094-243X.

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Offizielle URL: https://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.5067196

Kurzfassung

Accurate nowcasts of the direct normal irradiance (DNI) for the next 15 min ahead can enhance the Overall efficiency of concentrating solar power (CSP) plants. Such predictions can be derived from ground based all sky imagers (ASI). The main challenge for existing ASI based nowcasting systems is to provide spatially distributed solar irradiance information for the near future, which considers clouds with varying optical properties distributed over multiple heights. In this work, a novel object oriented approach with four spatially distributed ASIs is presented. One major novelty of the system is the application of an individual 3D model of each detected cloud as a cloud object with distinct attributes (height, position, surface area, volume, transmittance, motion vector etc.). Frequent but complex multilayer cloud movements are taken into account by tracking each cloud object separately. An extended validation period at the Plataforma Solar de Almería (PSA) on 30 days showing diverse weather conditions resulted in an average relative mean absolute error (relMAE) of around 15 % for a medium lead time of 7.5 minutes and a temporal average of 15 minutes. Further reductions of the relMAE were achieved by spatial aggregation, with a relMAE of 10.7 % for a lead time of 7.5 minutes, a field size of 4 km² and a temporal average of 1 minute (during one day). Nowcasting systems described in the literature reach similar deviations but were often validated only for a few days based on a single ground measurement station, which confirms the good performance and the high applicability of the presented system. Three implementations of the system exist already demonstrating the market maturity of the system.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/115635/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Nowcasting of DNI Maps for the Solar Field Based on Voxel Carving and Individual 3D Cloud Objects from All Sky Images
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Nouri, BijanBijan.Nouri (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9891-1974NICHT SPEZIFIZIERT
Kuhn, Pascal MoritzPascal.Kuhn (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9978-5706NICHT SPEZIFIZIERT
Wilbert, StefanStefan.Wilbert (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3573-3004NICHT SPEZIFIZIERT
Prahl, Christophchristoph.prahl (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8596-9050NICHT SPEZIFIZIERT
Pitz-Paal, RobertRobert.Pitz-Paal (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3542-3391NICHT SPEZIFIZIERT
Blanc, Philippemines paristechNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schmidt, Thomast.schmidt (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Yasser, Zeyadtsk-flagsol gmbhNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ramirez, LourdesciematNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Heinemann, Detlevuniversität oldenburgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:8 November 2018
Erschienen in:23rd International Conference on Concentrating Solar Power and Chemical Energy Systems, SolarPACES 2017
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
Band:2033
DOI:10.1063/1.5067196
ISSN:0094-243X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Nowcasting, All sky imagers, Forecasting, Cloud cameras, cloud object
Veranstaltungstitel:SolarPACES Conference
Veranstaltungsort:Santiago de Chile
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:26 September 2017
Veranstaltungsende:29 September 2017
Veranstalter :SolarPACES
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Erneuerbare Energie
HGF - Programmthema:Konzentrierende solarthermische Technologien
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SW - Solar- und Windenergie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Einfluss von Wüstenbedingungen (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Solarforschung > Qualifizierung
Hinterlegt von: Kruschinski, Anja
Hinterlegt am:20 Nov 2017 14:07
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:20

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