A study of diffuse solar radiation in Thailand

Abstract

In this study, diffuse solar radiation in Thailand was investigated. Diffuse radiation data at nine stations in Thailand was collected. These diffuse radiation data came from two approaches. In the first approach, the diffuse radiation data were obtained from the measurement by using the pyranometers with shadow rings and in the second approach, the data were obtained from the measurement of direct normal radiation by using pyrheliometers and global radiation by employing pyranometers. The data from the first approach were used for the main stations: Chiang Mai station (18.78°N, 98.98°E), Ubon Ratchathani station (15.25°N, 104.87°E), Nakhon Pathom station (13.82°N, 100.04°E) and Songkhla station (7.2°N, 100.6°E). The data from the second approach were from Bangkok station (13.67°N, 100.62°E), Nakhon Sawan station (15.8°N, 100.17°E), Lopburi station (14.83°N, 100.67°E), Nakhon Ratchasima station (14.97°N, 102.08°E) and Prachuap Khiri Khan station (11.83°N, 99.83°E). A comparison of the two approaches was conducted and the results showed that the first and the second approaches were in good agreement. Then the statistical distribution of daily diffuse radiation was carried out. It showed normal distribution with the maximum frequency at 9 MJ/m2.day for all stations. In the next step, a diffuse fraction of hourly global radiation was plotted against the hourly clearness index. The graphs from the nine stations showed a similar pattern. Besides, a semi-empirical model for calculating hourly diffuse radiation which was a function of parameters affecting the diffuse radiation such as solar zenith angle, precipitable water, total ozone column, aerosol optical depth, and cloud index was proposed. The validation against the independent data set gave the Mean Bias Difference (MBD) of -2.08% and Root Mean Square Difference (RMSD) of 12.24%. Finally, diffuse solar radiation maps were developed. The maps show the influence of the monsoons on diffuse solar radiation.

ในงานวิจัยนี้ ผู้วิจัยได้ทำการศึกษารังสีกระจายในประเทศไทย โดยผู้วิจัยได้รวบรวมข้อมูลรังสีกระจายซึ่งได้จากสถานีวัด 9 สถานี ข้อมูลรังสีกระจายเหล่านี้ได้มาจาก 2 วิธี โดยวิธีแรกเป็นข้อมูลรังสีกระจายที่ได้จากเครื่องไพราโนมิเตอร์ที่ติดตั้งวงแหวนบังรังสีตรงและวิธีที่ 2 ได้จากข้อมูลวัดรังสีตรงที่วัดด้วยเครื่องไพฮิริโอมิเตอร์และรังสีรวมที่ได้จากเครื่องไพราโนมิเตอร์ ข้อมูลจากวิธีการแรกเป็นของสถานีเชียงใหม่ (18.78°N, 98.98°E) สถานีอุบลราชธานี (15.25°N, 104.87°E) สถานีนครปฐม (13.82°N, 100.04°E) และสถานีสงขลา (7.2°N, 100.6°E) ส่วนข้อมูลรังสีกระจายจากวิธีการที่ 2 เป็นของสถานีกรุงเทพมหานคร (13.67°N, 100.62°E) สถานีนครสวรรค์ (15.8°N, 100.17°E) สถานีลพบุรี (14.83°N, 100.67°E) สถานีนครราชสีมา (14.97°N, 102.08°E) และสถานีประจวบคีรีขันธ์ (11.83°N, 99.83°E) ผู้วิจัยได้ทำการเปรียบเทียบรังสีกระจายจากทั้ง 2 วิธี พบว่ารังสีกระจายที่ได้จาก 2 วิธีมีความสอดคล้องกันดี จากนั้นผู้วิจัยได้ศึกษาการแจกแจงความถี่ของรังสีกระจายรายวันของ 9 สถานี และพบว่าการแจกแจงรังสีกระจายของทั้ง 9 สถานี มีลักษณะเป็นการแจกแจงปกติ โดยมีค่าความถี่สูงสุดอยู่ที่ 9 เมกะจูลต่อตารางเมตรต่อวัน ในขั้นถัดไปผู้วิจัยได้หาความสัมพันธ์ระหว่างสัดส่วนรังสีกระจายต่อรังสีรวมกับดัชนีความแจ่มใสท้องฟ้ารายชั่วโมง พบว่ากราฟของทั้ง 9 สถานี มีลักษณะที่คล้ายคลึงกัน นอกจากนี้ผู้วิจัยได้เสนอแบบจำลองกึ่งเอมไพริคัลของรังสีกระจายรายชั่วโมง ซึ่งเป็นฟังก์ชันของพารามิเตอร์ทางบรรยากาศที่ส่งผลต่อรังสีกระจายได้แก่ มุมเซนิธของดวงอาทิตย์ ปริมาณไอน้ำปริมาณโอโซน ความลึกเชิงแสงของฝุ่นละอองและดัชนีเมฆ จากการทดสอบแบบจำลองดังกล่าวพบว่าแบบจำลองสามารถคำนวณค่ารังสีกระจาย ซึ่งมีค่าความคลาดเคลื่อนในรูปของ Mean Bias Difference (MBD) เท่ากับ -2.08 เปอร์เซ็นต์ และ Root Mean Square Difference (RMSD) เท่ากับ 12.24 เปอร์เซ็นต์ สุดท้ายผู้วิจัยได้ทำการพัฒนาแผนที่รังสีกระจาย โดยแผนที่ดังกล่าวได้แสดงถึงอิทธิพลของลมมรสุมต่อรังสีกระจาย