A study of climatological characteristics of global solar radiation in the main regions of Thailand

Abstract

In this research, a long-term climatological characteristics of the monthly average daily global solar radiation at 4 main regions of Thailand, namely Chiang Mai, Ubon Ratchathani, Nakhon Pathom, and Songkhla were investigated. The results over a 30-year period showed that the global solar radiation trends at Chiang Mai, Nakhon Pathom, and Songkhla slightly increased, while the Ubon Ratchathani exhibited a slightly decreasing trend. A statistical analysis of the clearness index using long-term data across Thailand revealed that most areas experienced different sky conditions ranged from partly cloudy to sunny skies. In addition, a simplified model as a function of the solar position was developed for estimating the monthly average hourly global solar radiation. This model was constructed using the data from the 4 monitoring stations and was applied to predict the global solar radiation in other regions of Thailand. The model validation using the data from 4 stations mentioned above and 10 additional stations, namely Ratchaburi, Buriram, Nakhon Si Thammarat, Satun, Chaiyaphum, Uthai Thani, Phayao, Tak, Udon Thani, and Doi Inthanon presented that the calculated monthly average hourly global solar radiation from the model and that obtained from the measurement delivered a root mean square difference (RMSD) ranged from 4.87% to 13.82%, and a mean bias difference (MBD) ranged from −0.01% to 2.47%. In conclusion, the analysis of the global solar radiation characteristics and the development of the model for gathering the monthly average hourly global solar radiation in this study can be effectively applied to support solar energy planning in Thailand.

ในงานวิจัยนี้ ได้ทำการศึกษาลักษณะเชิงภูมิอากาศระยะยาวของรังสีรวมรายวันเฉลี่ยต่อเดือนใน 4 ภูมิหลักของประเทศไทย ได้แก่ สถานีเชียงใหม่ สถานีอุบลราชธานี สถานีนครปฐม และสถานีสงขลา ผลจากการศึกษาพบว่า ตลอดระยะเวลา 30 ปี สถานีเชียงใหม่ สถานีนครปฐม และสถานีสงขลา แนวโน้มของรังสีรวมมีค่าเพิ่มขึ้นเล็กน้อย แต่สำหรับสถานีอุบลราชธานี มีแนวโน้มของรังสีรวมลดลงเล็กน้อย จากนั้นทำการวิเคราะห์ลักษณะทางสถิติของดัชนีความเเจ่มใสของบรรยากาศ (clearness index) ในประเทศไทย พบว่าส่วนใหญ่มีสภาพท้องฟ้าแบบมีเมฆปกคลุมบางส่วนไปจนถึงท้องฟ้าแจ่มใส นอกจากนี้ ผู้วิจัยยังได้ทำการพัฒนาแบบจำลองอย่างง่ายซึ่งเป็นฟังก์ชันของตำแหน่งดวงอาทิตย์ สำหรับประมาณค่าความเข้มรังสีรวมรายชั่วโมงเฉลี่ยต่อเดือน โดยใช้ข้อมูลจาก 4 สถานีวัดในภูมิภาคหลัก เพื่อนำไปทำนายค่าความเข้มรังสีรวมรายชั่วโมงเฉลี่ยต่อเดือนในพื้นที่อื่น ๆ ของประเทศไทย จากนั้นทำการทดสอบแบบจำลองที่พัฒนาขึ้น โดยใช้ข้อมูลจาก 4 สถานีหลักที่กล่าวมาข้างต้นและอีก 10 สถานีเพิ่มเติม ได้แก่ สถานีราชบุรี สถานีบุรีรัมย์ สถานีนครศรีธรรมราช สถานีสตูล สถานีชัยภูมิ สถานีอุทัยธานี สถานีพะเยา สถานีตาก สถานีอุดรธานี และสถานีรายงานดอยอินทนนท์ ผลการทดสอบพบว่าค่าความเข้มรังสีรวมรายชั่วโมงเฉลี่ยต่อเดือนที่ได้จากแบบจำลองกับค่าที่ได้จากการวัดมีค่าความแตกต่างในรูปของค่าเฉลี่ยความแตกต่างยกกำลังสอง (root mean square difference, RMSD) ในช่วง 4.87% – 13.82% และความเอนเอียงเฉลี่ย (mean bias difference, MBD) อยู่ในช่วง -0.01% – 2.47% จากผลของการวิจัยนี้ สรุปได้ว่าการวิเคราะห์ลักษณะของรังสีรวมในประเทศไทยและการพัฒนาแบบจำลอง สามารถนำไปประยุกต์ใช้สำหรับวางแผนด้านพลังงานแสงอาทิตย์ของประเทศไทยได้