Ramalan kesinaran suria yang tepat mendapat permintaan tinggi untuk penyelidikan mengenai penggunaan tenaga solar dan pembagunan sistem-sistem berasaskan tenaga solar. Fokus kajian ini adalah untuk menghasilkan sebuah proses bagi menganggarkan nombor hari (DN), sudut deklinasi matahari (SOLDEC), sudut altitud matahari (SOLALT) serta meramalkan kesinaran ufuk membaur (DHI), kesinaran normal langsung (DNI) dan kesinaran ufuk global (GHI) dengan tepat untuk mana-mana lokasi di seluruh dunia pada bila-bila masa sepanjang hari bagi kedua-dua jangka masa pendek dan panjang. Analisis regresi dilakukan menggunakan data ukuran satelit yang berterusan selama 12 tahun untuk kesinaran suria, cuaca dan sudut matahari yang beresolusi temporal 10 minit bagi Kuala Lumpur, Auckland, Tokyo, Riyadh, London, Accra, Antananarivo, Brasilia, Lima, Quito, Ottawa dan Honolulu. Model-model yang dihasilkan daripada analisis regresi tersebut dinilai menggunakan sukatan-sukatan penilaian seperti ralat maksimum (Errormax), ralat min mutlak (MAE), ralat kuasa dua punca min (RMSE), ralat min mutlak dinormalisasi (nMAE), ralat kuasa dua punca min dinormalisasi (nRMSE) dan pekali penentuan (R2). Hasilnya menunjukkan bahawa model-model yang dicadangkan lebih unggul daripada model-model lain yang diterbitkan sebelum ini dari segi ketepatan ramalan. Model DN yang dicadangkan mempunyai nilai Errormax, MAE, RMSE, dan R2 sebanyak 0.6582 hari, 0.2819 hari, 0.3505 hari dan 0.9999 masing-masing. Model SOLDEC yang dicadangkan pula mempunyai nilai Errormax, MAE, RMSE, dan R2 sebanyak 0.3650˚, 0.0276˚, 0.0336˚ dan 0.9999 masing-masing. Bagi model SOLALT yang dicadangkan, nilai Errormax, MAE, RMSE, dan R2 adalah 24.5731˚, 4.2685˚, 5.6424˚ dan 0.9822 masing-masing. Tambahan pula, model-model yang dicadangkan menunjukkan prestasi lebih baik daripada model-model lain yang diterbitkan sebelum ini dari segi meramalkan kesinaran suria. Sebagai contoh, nilai Errormax, MAE, RMSE, nMAE, nRMSE dan R2 bagi model DHI yang dicadangkan adalah 257.0388 Wm-2, 12.6765 Wm-2, 22.3865 Wm-2, 4.82%, 8.96% dan 0.9656 masing-masing. Nilai Errormax, MAE, RMSE, nMAE, nRMSE dan R2 bagi model DNI yang dicadangkan pula adalah 540.7562 Wm-2, 34.3452 Wm-2, 68.4569 Wm-2, 6.41%, 19.35% dan 0.9433 masing-masing. Bagi model GHI yang dicadangkan, nilai Errormax, MAE, RMSE, nMAE, nRMSE dan R2 adalah 217.5155 Wm-2, 6.5832 Wm-2, 15.7193 Wm-2, 3.0978%, 7.3968% dan 0.9971 masing-masing. Oleh itu, model-model yang dicadangkan adalah cekap dan sesuai untuk applikasi sejagat.
_______________________________________________________________________________________________________
Precise predicted data of solar irradiance are in high demand for the research into solar energy utilization and development of solar energy systems. The focus of this study is to develop a highly accurate formulation to estimate the day number (DN), solar declination angle (SOLDEC), solar altitude angle (SOLALT) and to predict the diffuse horizontal irradiance (DHI), direct normal irradiance (DNI) and global horizontal irradiance (GHI) for any location around the world at any time of the day for both short term and long term periods. Regression analysis is done using continuous 12 years of satellite measured historical solar irradiance, weather and solar angle data in the temporal resolution of 10 minutes for 12 cities around the world such as Kuala Lumpur, Auckland, Tokyo, Riyadh, London, Accra, Antananarivo, Brasilia, Lima, Quito, Ottawa and Honolulu. The models generated through the regression analysis are evaluated using metrics such as maximum error (Errormax), mean absolute error (MAE), root mean square error (RMSE), normalized mean absolute error (nMAE), normalized root mean square error (nRMSE) and coefficient of determination (R2). The results show that the proposed models are superior to other published models in terms of forecasting accuracies. The proposed DN model has Errormax, MAE, RMSE, and R2 values of 0.6582 days, 0.2819 days, 0.3505 days and 0.9999, respectively. The proposed SOLDEC model meanwhile has Errormax, MAE, RMSE, and R2 values of 0.3650˚, 0.0276˚, 0.0336˚ and 0.9999, respectively. As for the proposed SOLALT model, its Errormax, MAE, RMSE, and R2 values are 24.5731˚, 4.2685˚, 5.6424˚ and 0.9822, respectively. The proposed models perform better than the other published models in predicting the solar irradiance, where the Errormax, MAE, RMSE, nMAE, nRMSE and R2 values for the proposed DHI model are 257.0388 Wm-2, 12.6765 Wm-2, 22.3865 Wm-2, 4.82%, 8.96% and 0.9656 respectively. The Errormax, MAE, RMSE, nMAE, nRMSE and R2 values for the proposed DNI model meanwhile are 540.7562 Wm-2, 34.3452 Wm-2, 68.4569 Wm-2, 6.41%, 19.35% and 0.9433 respectively. As for the proposed GHI model, the Errormax, MAE, RMSE, nMAE, nRMSE and R2 values are 217.5155 Wm-2, 6.5832 Wm-2, 15.7193 Wm-2, 3.0978%, 7.3968% and 0.9971 respectively. Hence, the proposed models are efficient and reliable for universal global application.
Regression model to predict global solar irradiance / Dinesh Rajan Arumugham