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系統識別號 U0026-0208201317393000
論文名稱(中文) 國內太陽能漫射率預測模式建立
論文名稱(英文) Modeling of Diffuse Fraction of Solar Energy in Taiwan
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 航空太空工程學系碩博士班
系所名稱(英) Department of Aeronautics & Astronautics
學年度 101
學期 2
出版年 102
研究生(中文) 廖顯峻
研究生(英文) Hsien-Chun Laio
學號 P46001013
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 102頁
口試委員 指導教授-張克勤
口試委員-張文曲
口試委員-李聰盛
口試委員-楊宏澤
中文關鍵字 太陽熱能  漫射 
英文關鍵字 solar energy  diffuse fraction 
學科別分類
中文摘要 對台灣地區而言,再生能源當中,屬太陽能應用最為廣泛。因為台灣位於亞熱帶地區,日照充足,適合發展太陽光電與太陽熱能應用。由於太陽能所應用的太陽輻射量來源分為兩部分:直射輻射量與漫射輻射量,而兩者間的比例很直接地影響到太陽能的應用方式,例如聚光型的太陽能中高溫裝置,該裝置利用反射或是透鏡將直射輻射量集中,達到增幅接受量的效果,因此了解台灣本島的漫射比率,有助於針對中高溫的太陽熱能應用及聚焦暨光電系統開發進行深度研究,也同時可以了解台灣各地區的太陽能裝置在安裝上的適合度。本研究將以台南市歸仁區的漫射率量測值,搭配自中央氣象局購買的氣象數據,以迴歸分析法建立一個台灣地區適用的漫射率模組。而後以中央氣象局近十年所量測的氣象數據,依照典型氣象年的規範設定一個氣象數據資料庫,該典型氣象年資料庫的資料可以代表台灣地區的常態氣候分佈情況。將此常態氣候的數據代入台灣地區的漫射率模組中,經過擴張與內插方法,可求得一個特定日照時間下,台灣地區穩定氣候下的漫射率等高線示意圖。
由結果發現台灣大部份地區的漫射率皆介於40至50%之間,越北越高,台北高達55%。冬季的平地地區漫射率較山地地區高,夏季的平地地區漫射率較山地地區低。本研究建立台灣地區十二個月漫射率分佈圖,希望可以針對太陽能應用的相關研究提供直射率與漫射率間的基本認知。
英文摘要 Solar energy is the most available green energy for Taiwan where is located in Subtropics with abundant solar irradiation. Thus, Taiwan is suitable to develop solar energy applications. The global solar intensity is consisted of two parts: beam radiation and diffuse radiation, the portion of these two parts would affect the way how we design the application systems of solar energy. Concentration of solar intensity can be performed through the concentrating techniques. It is necessary to understand the distribution of solar diffusion fraction in Taiwan. This research utilizes the diffuse radiation data measured at Kuei-Jen in Tainan together with the global radiation data measured by the Taiwan station of Central weather Bureau and, then, fit a model by means of linear regression. Next, to set a database in a so called Typical Meteorological Year (TMY) which represents a long term solar data for Taiwan.
This research predicts a diffuse fraction map of Taiwan for each month. The result shows that the average diffuse fraction is among 40% to 50% for almost everywhere in Taiwan, and with the following tendencies: (1) the diffuse fraction increases with the latitude is increased, 55% in Taipei. (2) the diffuse fraction in the plains region is higher than that in the mountain area in the winter season, and it becomes opposite in the summer season. The yearly distribution of the diffuse fraction in Taiwan area in finally constructed.
論文目次 第1章緒論...1
1.1前言...1
1.2文獻回顧...3
1.2.1漫射率模組建立...3
1.2.2大氣質量(air mass)...6
1.2.3經典氣象年...7
1.2.4建立網格點之氣象數據...7
1.3研究動機...8
第2章實驗設備與方法...9
2.1實驗設備介紹...9
2.1.1全天空日射計...9
2.1.2漫射率量測裝置...9
2.1.3訊號擷取系統...10
2.2實驗設備架設...10
2.2.1全天日射計之架設方法...10
2.2.2漫射率量測裝置之架設方法...10
第3章理論分析與研究流程...12
3.1漫射率模組之參數與理論分析...12
3.1.1Clearness sky index(晴天指數)...12
3.1.2Air mass(大氣質量)...13
3.1.3濕度...17
3.1.4線性迴歸分析法...19
3.1.5日照時間選取...22
3.2典型氣象年...23
3.2.1典型氣象年簡介...23
3.2.2如何選取典型氣象年...24
3.2.3選取典型氣象年的原理與實例...27
3.3網格化與漫射率地圖製作...32
3.3.1國內地區地理位置...32
3.3.2台灣島內之各個氣象站位置...35
第4章研究流程與結果討論...37
4.1研究流程...37
4.1.1建立漫射率模組...37
4.1.2求取各綜觀氣象站之典型氣象年...39
4.1.3台灣地圖網格化...39
4.1.4以迴歸趨勢法對絕對位置迴歸...39
4.1.5漫射率資料內插...40
4.2典型氣象年之選取與結果...41
4.3台灣各地漫射率之等高線分佈...41
4.3.1台灣本島全年之漫射率分佈...41
4.3.2台灣本島各月份之漫射率分佈...42
4.3.3高山與平地地區之漫射率差異比較...43
4.3.4預測與量測結果比較...45
第5章結論與建議...46
5.1結論...46
5.2建議與未來工作...47
參考文獻 [1]李天浩(2009),"應用克利金法建立高解析度網格點氣象數據之研究",交通部中央氣象局委託研究計畫成果報告
[2]李聰盛(2010),”廠區漫射量測及對太陽能集熱器性能影響探討",太陽熱能南部檢測中心之技術報告
[3]郭家緯(2012),"如何選取經典氣象月”之氣候分析,太陽熱能南部檢測中心之技術報告
[4]蕭長庚(2007),"1987-2006 年台北與花蓮上空對流層頂之氣候分析",中央氣象局氣象科技研究中心之研究報告
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[11] National Renewable Energy Laboratory (NREL)(1995),”User's Manual for TMY2s Typical Meteorological Years”
[12] John A. Duffie, William A. Beckman(2013),” Solar Engineering OF Thermal Processes , 4th Edition”
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  • 同意授權校內瀏覽/列印電子全文服務,於2013-08-27起公開。
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