太陽能變化趨勢主要受到當(dāng)?shù)氐乩項l件和氣象條件的影響。地理條件的影響有明顯規(guī)律，可以根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度計算出全年太陽的運行軌跡，并結(jié)合光伏電池陣列自身的參數(shù)計算出太陽能變化的一個總體變化趨勢。但該趨勢并不能反映出幾小時內(nèi)，甚至不能反映出幾天內(nèi)的太陽能變化的大致情況。
氣象條件對于太陽輻射的影響是最直接的。要實現(xiàn)幾小時內(nèi)的太陽能趨勢預(yù)報，就必須找到根據(jù)氣象條件推算出太陽能趨勢的計算方法。近年來，隨著太陽能產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，對太陽能光伏發(fā)電預(yù)測要求的不斷增加，發(fā)達國家對太陽能光伏發(fā)電預(yù)測的研究較早、發(fā)展較快。目前，我國對太陽能光伏發(fā)電預(yù)測技術(shù)的研究還處于起步階段，需進一步深入研究與實驗。
太陽能輻射的預(yù)測方法主要有三大類：
第一類：基于歷史氣象數(shù)據(jù)和光伏發(fā)電量數(shù)據(jù)的研究，采用統(tǒng)計學(xué)方法進行分析建模；
第二類：基于衛(wèi)星云圖資料數(shù)據(jù)和地面監(jiān)測資料數(shù)據(jù)，通過衛(wèi)星、雷達圖象處理，計算出實時太陽能輻射的預(yù)報方法；
第三類：基于數(shù)值天氣預(yù)報的預(yù)測方法。
1.第一類預(yù)測方法
第一類預(yù)測方法，其模型的建立不考慮太陽輻射變化的物理過程，通過對歷史觀測數(shù)據(jù)資料進行分析和處理，以歷史發(fā)電量預(yù)報未來發(fā)電量。一般采用回歸模型預(yù)測、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等數(shù)學(xué)方法，建立光伏發(fā)電系統(tǒng)與氣象要素相關(guān)性的統(tǒng)計模型，進行發(fā)電量預(yù)測。該方法模型構(gòu)造及運算方法較為簡單，但只適應(yīng)于發(fā)電量變化不大的平穩(wěn)時間序列，對于發(fā)電量變化較大的時間序列，誤差較大。
1.1 回歸模型預(yù)測
回歸模型預(yù)測根據(jù)歷史資料，，找出天氣變化與太陽輻射的關(guān)系及其變化規(guī)律，建立可以進行數(shù)學(xué)分析的數(shù)學(xué)模型，對未來的太陽輻射進行預(yù)測。該方法其特點是將預(yù)測目標(biāo)的因素作為變量，將預(yù)測目標(biāo)作為常量。利用給定的多組變量和常量資料，研究各種變量之間的關(guān)系。利用得到的回歸方程式來表示變量與常量之間的相對關(guān)系，從而達到預(yù)測太陽輻射的目的。在大量的實驗與實踐中得出，變量誤差較大，尤為正午時誤差明顯。
回歸模型預(yù)測對于非線時間序列的太陽輻射數(shù)據(jù)預(yù)測結(jié)果并不理想。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法較回歸模型預(yù)測誤差較小。
1.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建立發(fā)電量與太陽總輻射、板溫的函數(shù)模型，歷史數(shù)據(jù)結(jié)合效果較好。目前研究最多的是應(yīng)用誤差反向傳播算法（bp算法）進行短期預(yù)期。該算法的主要思路為將歷史數(shù)據(jù)和影響太陽輻射最大的幾類因素作為輸入量輸入人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過輸入層、隱含層和輸出層中各種數(shù)據(jù)運算從而生成輸出量；再以設(shè)定誤差為目標(biāo)函數(shù)對人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值進行反復(fù)修正與完善，直至達到設(shè)定誤差值。
在傳統(tǒng)統(tǒng)計無法滿足要求時，可利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行預(yù)測方法，但該方法同樣基于歷史氣象數(shù)據(jù)進行預(yù)測，發(fā)電量預(yù)報嚴(yán)重依賴于太陽總輻射預(yù)報準(zhǔn)確：未能找出影響光伏發(fā)電量的關(guān)鍵逐時氣象要素，對突發(fā)及隨機的天氣變化預(yù)測較難控制。
2.第二類預(yù)測方法
第二類預(yù)測方法主要利用衛(wèi)星遙感技術(shù)完成太陽輻射的預(yù)測。衛(wèi)星遙感是指以人造衛(wèi)星為傳感器平臺的觀測活動，是通過勘測地球大氣系統(tǒng)發(fā)射或反射的電磁輻射而實現(xiàn)的。它包括對地觀測以及面向太空環(huán)境的觀測活動，其中對地觀測是目前衛(wèi)星遙感的主要內(nèi)容高空間分辨率圖像數(shù)據(jù)和地理信息系統(tǒng)緊密結(jié)合，為太陽輻射預(yù)測提供了可高依據(jù)。
1960年，第一顆泰羅斯衛(wèi)星將第一幅可見光云圖傳送至地球，使人們看到了用衛(wèi)星遙感的巨大潛力。從此，以氣象衛(wèi)星技術(shù)的逐步完善為開始，又逐漸出現(xiàn)了遙感地球大氣、地球表面陸地、海洋特征以及監(jiān)測地球環(huán)境的各種衛(wèi)星。
美國的衛(wèi)星遙感技術(shù)一直處于世界領(lǐng)先地位，代表了衛(wèi)星遙感技術(shù)的發(fā)展水平。歐洲、加拿大、日本等國都在大力發(fā)展研究遙感技術(shù)。我國的第一顆地球同步氣象衛(wèi)星“風(fēng)云2號”，于1997年6月10升空，標(biāo)志著我國衛(wèi)星遙感技術(shù)邁上了新的臺階。
經(jīng)過大量的研究與實踐表明，衛(wèi)星遙感技術(shù)獲取的小時地面輻射數(shù)據(jù)與地面觀測的輻射數(shù)據(jù)偏差較大，最大誤差可達到均方根誤差20%-25%。因此如何更好的較小誤差，準(zhǔn)確的統(tǒng)計、預(yù)測將成為遙感技術(shù)的發(fā)展方向。
3.第三類預(yù)測方法
第三類預(yù)測方法主要利用數(shù)值模擬方法進行預(yù)測，即用數(shù)學(xué)物理模式對大氣狀況進行分析，用高速計算機求解進行預(yù)報的方法。該方法根據(jù)描述大氣運動規(guī)律的流動力學(xué)和熱力學(xué)原理建立方程組，確定某個時刻大氣的初始狀態(tài)后，就可通過數(shù)學(xué)方法求解，計算出來某個時間大氣的狀態(tài)，就是通常所說的天氣形勢及有關(guān)的氣象要素如溫度、風(fēng)、降水、輻照度等。數(shù)值模擬預(yù)測方法預(yù)測的時間較長，目前，可預(yù)測40h甚至更長的數(shù)據(jù)。
數(shù)值模擬方法中的氣象和環(huán)境因素最為復(fù)雜，難以精確確定，所以預(yù)報的誤差不僅存在，對于短時又特別復(fù)雜的變化，準(zhǔn)確度更是大大降低。因此精準(zhǔn)度的提高一直是目前研究的重點和難點。