Academic Journal
The simulation of cloud cover using the diamond-square algorithm
| Title: | The simulation of cloud cover using the diamond-square algorithm |
|---|---|
| Authors: | Sukach, Roman Victorovych, Klen, Kateryna Serhiivna |
| Source: | Electronic and Acoustic Engineering; Том 2, № 1 (2019); 30-34 Электронная и Акустическая Инженерия; Том 2, № 1 (2019); 30-34 Електронна та Акустична Інженерія; Том 2, № 1 (2019); 30-34 |
| Publisher Information: | National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute", 2019. |
| Publication Year: | 2019 |
| Subject Terms: | 03 medical and health sciences, 0302 clinical medicine, Техника, Техніка, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, фрактальная размерность облака, модуляция интенсивности излучения, увеличение разрешающей способности изображения облака, показатель прозрачности атмосферы, алгоритм diamond-square, cloud fractal dimension, solar irradiation modeling, cloud resolution improving, clear-sky index, diamond-square algorithm, 621.314, 02 engineering and technology, Technics, 7. Clean energy, фрактальна розмірність хмари, модуляція інтенсивності випромінення, збільшення роздільної здатності зображення хмари, показник прозорості атмосфери |
| Description: | The method for simulation cloud cover of solar cells, solar panels or solar stations is presented. Modelling clear-sky index increments (i.e. changes in normalized surface irradiance over specified intervals of time) and their spatial autocorrelation structures is important for the reliable grid integration of photovoltaic power systems. In order to capture increment correlation structures under mixed sky conditions, I apply a fractal cloud model. Algorithm, based on method that Fournier proposed, was modified to generate fractal cloud for simulating surface horizontal irradiation variability. The modified algorithm allows us to get a "surface" of the fractal nature, which is a simulation model of the cloud. As the result, we have clouds represented as arrays of clear-sky indexes when algorithm done. Clear-sky index allows us to compute surface horizontal irradiance using only theoretical clear-sky global horizontal irradiation. Also it is shown, that the algorithm allows us to overcome the problem of obtaining sufficiently detailed for the needs of modeling cloud images of low-resolution source data. Parameters of the algorithm defined for the 10-step variant. As a random value was used an implementation of a normally distributed value with the step coefficient. The coefficient was choose to reduce the magnitude of the random value at each iteration. We used the Hurst exponent that is directly related to fractal dimension. As the sources of data we proposed both photos from satellite and cloud cover, recorded at meteorological stations as integer number of oktas, which is the number of eights of the sky obscured by clouds. The image obtained from a satellite was proceeded. For the analysis we need to get the clear sky surface global irradiation, that is the main problem of the algorithm. Aside from the solar-zenith angle, clear-sky irradiance is most influenced by aerosols, water vapor and ozone. Also we need to include ground elevation to get accurate value of clear sky irradiance. The resolution was increased 250 times, so we can use it for more detailed simulating. It thus helps to provide a variety of simulation model of solar power stations and even solar cells with information about surface horizontal irradiation variability. The ways for improvement of the simulation model of the cloud cover are proposed.Ref. 18, Fig. 5 В статье представлено способ имитации облачного покрова при моделировании работы фотоэлементов, солнечных панелей, или солнечных электростанций. Для создания имитационной модели облака предложено использовать модификацию алгоритма diamond-square, известного также как fractal cloud. Показано, что алгоритм позволяет справиться с проблемой получения достаточно детализированных для нужд моделирования изображений облаков с начальных данных низкого разрешения. Предложено способы для дальнейшего улучшения модели облачного покрова.Библ. 18, рис. 5 В наведеній статті представлено спосіб імітації хмарного покрову при моделюванні роботи фотоелементів, сонячних панелей, або сонячних електростанцій. Для створення імітаційної моделі хмари запропоновано модифікацію алгоритму diamond-square, також відомого як fractal cloud. Показано, що алгоритм дозволяє долати проблему отримання достатньо деталізованих для потреб моделювання зображень хмар з початкових даних низької роздільності. Запропоновано шляхи для подальшого покращення імітаційної моделі хмарного покриву.Бібл. 18, рис. 5 |
| Document Type: | Article |
| File Description: | application/pdf |
| Language: | Ukrainian |
| ISSN: | 2524-2725 2617-0965 |
| Access URL: | http://feltran.kpi.ua/article/view/162160 |
| Rights: | CC BY |
| Accession Number: | edsair.scientific.p..fae523eb40d00e622d794ce44567be08 |
| Database: | OpenAIRE |
| ISSN: | 25242725 26170965 |
|---|