Визначення інтенсивності сонячної радіації, як ключового фактора прогнозування роботи фотоелектричних панелей

Abstract

This article analyzes several models of forecasting the arrival of solar radiation on the earth's surface for the possibility of more accurate forecasting of the generation of electrical energy solar photovoltaic panels. The intensity of solar radiation at any moment of time is the most significant factor that directly affects the operation of photovoltaic panels, and the amount of energy that can be obtained for them, plays a significant role when conducting technical or economic justifications for the construction of projects. For these purposes, manufacturers of photovoltaic equipment and companies engaged in their implementation have created many "solar calculators" that allow to get results instantly, however, due to the commercial interest of the models on which these calculators are oriented, quite often they give inflated indicators that do not correspond to real values. At the same time, there are many specialized software complexes that use more accurate models of the arrival of solar radiation on the earth's surface, but the analysis carried out in the work showed that even these models tend to give a high error. The work provides an overview of the main empirically correlated models that use various meteorological indicators to predict the arrival of solar radiation, as well as three models that allow obtaining the intensity of solar radiation at any moment in time. All presented models were calculated on an annual interval and combined with open data on solar input NASA, and for the months with the highest intensity of solar radiation, when the generation of photovoltaic panels is the largest, a comparative analysis was conducted with experimental data. On the basis of the obtained results, the comparative analysis of the results was made, errors and causes of their emergence were determined , the most accurate model was also determined, which allows obtaining data on the intensity of solar radiation with a relative error of ±5 % for the Odesa region.

Проаналізовано декілька моделей прогнозування надходження сонячної радіації на земну поверхню для можливості точнішого прогнозування генерації електричної енергії від сонячних фотоелектричних панелей. Інтенсивність сонячної радіації в будь-який момент часу є найвагомішим фактором, який безпосередньо впливає на роботу фотоелектричних панелей, і у разі проведення технічних або економічних обґрунтувань спорудження проектів значну роль відіграє обсяг енергії, який можна отримати для них. Для цих цілей виробниками фотоелектричного обладнання та фірмами, які займаються їхньою реалізацією створено безліч «сонячних калькуляторів», які дозволяють миттєво отримати результат, однак через комерційну зацікавленість моделі, на які орієнтуються ці калькулятори, досить часто дають завищені показники, які не відповідають реальним значенням. Разом з тим існують і багато спеціалізованих програмних комплексів, які використовують точніші моделі надходження сонячної радіації на земну поверхню, але проведений в роботі аналіз показав, що навіть ці моделі схильні давати велику похибку. Подано огляд основних емпірично кореляційних моделей, які використовують різні метеорологічні показники для прогнозування надходження сонячної радіації, а також три моделі, які дозволяють отримати інтенсивність сонячної радіації у будь-який момент часу. За всіма представленими моделями проведено розрахунок на річному інтервалі та поєднані з відкритими даними про сонячні надходження від НАСА, а для місяців з найбільшою інтенсивністю сонячної радіації, коли генерація фотоелектричних панелей є найбільшою проводився порівняльний аналіз з експериментальними даними. На основі отриманих результатів розрахунків проведено порівняльний аналіз результатів з експериментальними даними та визначені похибки і причини їх виникнення. Також визначено найточнішу модель, яка дозволяє отримувати дані про інтенсивність сонячної радіації з відносною похибкою ±5 % для Одеського регіону.