报告开始:2026年04月27日 11:35(Asia/Shanghai)
报告时间:10min
所在会场:[S3-2] 专题3.2 风能太阳能气象 [F30] 专题3.2 风能太阳能气象
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本文围绕利用机器学习方法重建高分辨率太阳光谱辐照度展开研究。由于高精度光谱辐射仪成本高、维护复杂,导致地面高分辨率光谱数据稀缺,限制了其在光伏发电、农业生产及建筑能耗分析中的应用。为此,文章提出采用基于Transformer的表格数据基础模型TabPFN,对太阳光谱辐照度进行1 nm分辨率的重建,从而以较低成本获取高质量光谱数据。
研究基于美国国家可再生能源实验室三年观测数据,结合太阳几何参数、气象要素及大气指标等24个输入变量,对全球水平辐照度(GHI)、直射辐照度(BNI)和散射辐照度(DHI)进行统一建模。与传统辐射传输模型和常规机器学习方法相比,TabPFN无需复杂参数调优,能够通过一次前向传播完成预测,兼具高精度与高效率。
实验结果表明,TabPFN在整体性能上显著优于多元线性回归、随机森林、XGBoost及LightGBM等基准模型。在全波段范围内,其预测值与观测值高度一致,相对误差接近于零,尤其在水汽吸收带及近红外复杂区域仍保持最佳表现。同时,模型在直射辐照度上的重建精度最高,而散射辐照度由于受多重散射和云层影响,误差相对较大。
在物理一致性方面,研究通过对可见光(VIS)、近红外(NIR)、紫外(UVA)及光合有效辐射(PAR)等波段进行积分验证,发现重建光谱与宽带观测值高度一致,决定系数普遍超过0.99,说明模型在保持能量守恒方面表现优异。此外,在晴天、多云和阴天等不同天气条件下,模型均展现出良好的泛化能力,尤其在复杂气象条件下仍保持较高精度和稳定性。
综上,本文提出的TabPFN方法为高分辨率太阳光谱重建提供了一种高效、准确且具有良好物理一致性的解决方案,可为光伏系统优化、农业光环境调控及建筑节能模拟等领域提供重要数据支持。
04月25日
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初稿截稿日期
2025年04月17日 中国 北京
第一届未来大气科学论坛
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