太阳能光伏发电已成为仅次于水电和风能的第三大可再生能源,光伏发电受云量时空变化的影响较大,因此准确模拟云天太阳辐射的时空变化对电网安全运行至关重要.围绕如何减小中尺度气象模式的云初始场误差,进而改进云天的太阳辐射模拟这一关键科学问题,本文通过研究基于卫星遥感、地基GPS水汽等多源观测资料同化的LAPS(the Local Analysis Prediction System)多时间层三维云分析同化方法,改进三维云结构,并将LAPS模式输出结果作为WRF(the Weather Research and Forecasting)模式的初始场,模拟了2008年1月、6～8月北京地区以及2013年6-8月全国范围的总云量和总辐射的时空分布,重点分析了多云和有降水天气过程总辐射的模拟改进效果及其原因.得出以下初步结论：(1)基于FY卫星遥感云图数据同化的云和辐射改进研究结果：同化前后的总云量模拟值与观测值的时间变化趋势基本一致,但大部分时次总云量的模拟值低于观测值；大部分多云及降水时段同化后总云量模拟值较接近于实测值.1月晴天、多云天以及夏季晴天同化前后总辐射模拟值与实测值的时间变化趋势较一致,但同化前后两者的相关性差异不明显；晴天条件下同化前后总辐射模拟值均低于实测值,1月多云条件下多数时段同化后总辐射模拟误差减小不明显,与总云量的改进效果不显著有关.夏季多云、有降水及6月典型降水三种天气条件下同化前后总辐射模拟值与观测值的相关性稍差,同化后两者的相关性较同化前有所改进,尤其是6月典型降水过程改进效果较明显；同化前总辐射模拟误差较大,而同化后误差显著减小,尤其是6月典型降水过程同化后均方根误差和平均相对误差较同化前分别减小了102.6 W m-2和355.9％,最大相对误差减小更显著；同化后总辐射模拟误差小于同化前的比例高达75％,即大部分时刻同化后模拟误差小于同化前.多云和有降水天气过程总辐射模拟效果的显著改进与总云量的改进密切相关,即同化后总云量模拟值增加,云的反射和散射作用增强,导致模拟总辐射减小,即更接近于实测总辐射值.(2)基于FY卫星遥感云图和GPS水汽资料同化的云和辐射改进研究结果研究结果：多数时段卫星和GPS水汽资料同化可改进水汽含量、云、湿度和总辐射的模拟,经过资料同化后上述气象要素均有所改变,其中华北、西北等太阳能资源丰富地区总水汽含量、总云量、相对湿度均有所增加,总辐射相应地减少,总云量增加2成或以上,总辐射减小40 W·m-2以上.除华中地区外,其他大部分地区同化后总辐射模拟偏差较同化前有所减小,尤其是华北和东北地区改进较明显,总辐射模拟误差减小50～100 W·m-2之间.由2013年7月1-31日同化前后华北地区区域平均模拟总辐射与实测值、总辐射模拟偏差以及同化前后总云量差值时间变化图来看,多数时段同化后总云量和总辐射偏差均有所减小,67％的时刻总云量约增加1成,总辐射误差平均减小了50.5 W·m-2.今后将采用更多站点的GPS水汽观测资料进行同化试验,以改进云和辐射的模拟.上述研究结果对于多云和降水天气条件下太阳辐射的模拟效果改进、太阳能资源客观评估以及光伏电站的发电量预测具有一定的科学和实际应用价值.