Безоблачная солнечная погода положительно сказывается на показателе роста генерации энергии. А вот в пасмурные дни и ненастье наблюдается высокая плотность облачных масс, что вызывает уменьшение количества выработки данного вида ресурсов. Поскольку человек еще не научился управлять погодой, то наиболее актуальным решением данной проблемы является необходимость составления прогнозов объемов электричества, которые сможет произвести конкретная солнечная станция. Качественное прогнозирование дает возможность производителям и операторам сетевых компаний грамотно управлять показателями производительности солнечных батарей, таким образом, эффективно внедряя «зеленую» энергию в общую энергетическую систему страны.

Данная процедура должна, в первую очередь, учитывать объем солнечной радиации, которую получат станции. На этот показатель может повлиять множество различных факторов, в том числе метеорологические и климатические условия, а именно, продолжительность светового дня, количество осадков, скорость ветра и многое другое.

При выборе способа прогнозирования специалисту необходимо учесть, какие данные он должен получить в результате вычислений. Если ему необходимо узнать суммарную выработку электричества или изменить объемы выработки, то ему понадобятся различные математические методы и подходы. Далее мы расскажем Вам о двух основных приемах, которые позволяют составлять прогноз производства данного вида ресурсов сроком до 6 часов или на день вперед.

Методы составления прогноз активности солнца на срок до 6 часов

В настоящее время основными способами определения солнечной активности являются total sky imagery и изучение фото из космоса. Данные методы предоставляют возможность сделать краткосрочные прогнозы до 6 часов и сделать следующие предположение будущей генерации электричества от солнечных станций на срок не меньше суток.

Метод Total sky imagery

Данный метод применяется для составления прогнозов будущих объемов производства электрической энергии «зелеными» станциями практически в режиме реального времени. Этот способ дает возможность с высокой точностью предсказать генерацию электричества на полчаса вперед.

Для составления прогноза специалист должен выполнить следующие операции:

— получить снимки неба в местности, где установлена электростанция – для этого необходимо осуществить съемку с земной поверхности,

— проанализировать полученную информацию, определить тонкие и толстые облака,

— оценить вектор передвижения облачных масс – для этих целей потребуется последовательность из небольшого количества снимков,

— зная размещение облаков, сведения о векторе их перемещения, нужно рассчитать мощность облучения и создать прогноз выработки электрической энергии.

Специализированные метеорологические станции предоставляют необходимые сведения, касающуюся размеров, структуры и перемещения облачных масс. Именно эти данные дают возможность делать точные прогнозы даже для небольшого временного горизонта.

Что касается прогнозирования на более долгий срок, то его точность заметно снижается. Главная причина заключается в том, что очень трудно определить движение облаков и изменение их геометрической формы. В настоящее время еще нет точной математической модели, которая позволяет определить формирование облачных полей.

В качестве альтернативы можно воспользоваться снимками облачных масс, сделанных с прилегающей территории, а затем провести прогноз, в котором будет учтен вектор перемещения облачных масс. Специалист также должен знать, что облака в разных слоях имеют различные свойства. К примеру, низкие облака могут передвигаться быстрее, чем высокие. На фотографии облака, расположенные в нижних слоях, могут закрыть собой высокие.

Анализ облачной обстановки методом изучения снимков из космоса

Если приглядеться, то можно заметить что этот метод практически повторяет алгоритм предыдущего способа. За исключением того, что вместо снимков неба и облачных полей, полученных с нашей планеты, будут использоваться фотографии, сделанные со спутников, установленных в космосе. Эта информация может быть передана путем оптической съемки либо же с применением инфракрасных датчиков.

Главным преимуществом данного метода является получение масштабов облачности на большой площади. Стоит отметить, что спутниковые съемки обладают высоким качеством и позволяют охватить практически всю площадь Земли. Что касается предыдущего метода, то Total sky imagery подходит для реализации на определенной территории. Достоверное измерение коэффициента отражения дает возможность точно рассчитать индекс облаков. Согласно применяемой формуле этот показатель зависит от оптической глубины облака. Этот способ изучен довольно глубоко, и поэтому стал широко использоваться в изучении и отметки на карте солнечных ресурсов. Таким образом, определяется инсоляция для конкретной территории.

Среди минусов метода можно отметить тот факт, что большинство обычных космических спутников отправляют данные исключительно через видимый спектр, в связи с чем, утренние прогнозы зачастую обладают меньшей точностью. Главная причина – отсутствие накопления необходимой информации. Специалисты пытаются перекрыть этот недочет изображениями, полученными благодаря инфракрасному излучению. Также нужно понимать, что пространственное разрешение космических спутников в разы меньше, чем у снимков облачных полей, сделанных с земной поверхности. Такой метод позволяет сфотографировать большие облака, при этом образования небольшого размера остаются незамеченными, что негативно отражается на точности расчета инсоляции. Частота передачи сведений гораздо меньше, чем в первом методе. Кроме того необходимо учесть, что обработка данных со спутника требует от специалистов гораздо большего времени, что также влияет на точность составления прогнозов.

Использование спутников дают возможность создавать точный прогноз до 6 часов, что в большинстве случаев превышает показатели числовых методов определения погоды.

Как происходит составление прогнозов на срок до 1 дня?

В большинстве случаев при прогнозировании гидрометеорологических ситуаций на долгосрочные временные отрезки применяются численные способы прогноза погоды или NWP. Они нашли широкое применение практически в каждой отрасли, где требуется учитывать воздействие факторов природных явлений.

В настоящее время модель NWP представляет собой набор специализированного программного обеспечения, в которое внедрены математические и физические алгоритмы. Такие комплексы позволяют понять процессы, которые происходят в атмосфере, узнать их характер и возможные перемены с течением времени. Для выполнения вычислений необходимы исходные данные. Эти сведения можно получить после анализа метеорологических исследований. Точность и результат вычислений напрямую зависит от получения достоверной и качественной исходной информации. Учитывать необходимо не только сведения, относящиеся к определенной местности, но и данные из наблюдений за верхними атмосферными слоями, наземных и океанических зон.

В различных сферах применяются разные виды алгоритмов численных прогнозов погоды. Широкомасштабные методы подходят для прогнозирования погодных условий более чем на полмесяца. Также существуют и другие мезомасштабные методы, предоставляющие возможность определить краткосрочные прогнозы для малого количества регионов. В данном случае у специалистов должна быть возможность обновить или скоррелировать полученные результаты.

Как сглаживание влияет на пространственно-временную интерполяцию

В связи с тем, что расчет численных метеопрогнозов выполняется для определенных точек пространства, то для их применения в конкретном месте местности нужны некоторые типы интерполяции. Одним из простых способов является использование итогов прогнозов для 2-х рядом находящихся точек.

От количества задействованных прогнозов для точек-соседей, которые находятся вблизи требуемой точки, зависит точность результата. В наши дни известны различные алгоритмы, а также математические модели, которые помогают выполнять сглаживание результатов в автоматическом режиме как для участков размером 100х100 км, так и для 300х300 км.

В местах, где активно применяются альтернативные источники энергии, разработаны определенные приложения, которые позволяют провести сглаживание для участков размером 10х10 км.

Модель численного прогноза погоды и статистическая коррекция

Как только будут сформулированы точечные прогнозы, можно приступить к корректировке данных, взяв для сравнения результаты предыдущих метеонаблюдений. Этот подход позволит существенно улучшить точность прогнозирования и при этом учесть местные особенности климата.

Благодаря модельной статистике результатов можно добиться исключения регулярных ошибок в прогнозах. Помимо этого, использование модельной статистики для определенных регионов позволяет с большей точностью предсказывать некоторые события, в частности осадки, грозы и т.д. Чтобы создать надежные корректирующие коэффициенты, необходима информация хотя бы за 2 года наблюдений за погодой. Уравнения, используемые для численного метеопрогноза, должны быть одними и теми же. Накопленные сведения помогают сделать расчеты корректировочных величин, которые исключат появление ошибок при более широком диапазоне различных погодных событий, к примеру, снегопадов, проливных дождей, сильного ветра  и т.д.

От объема архива модели и информации наблюдений зависит точность корректирующих величин. Модели могут учитывать:

— облачность;

— температуру;

— воздушные потоки;

— влажность;

— возможность осадков.

Чтобы спрогнозировать объемы производства СЭС необходимо взять в учет мощность солнечного потока, а также переменные величины, которые непосредственно касаются геометрии солнца. К этим параметрам обычно относят облачную обстановку, угол нахождения солнца, время, а также прозрачность неба.

От каких факторов зависит точность прогнозирования производства солнечной энергии?

прогнозирование сэс

В настоящий момент в солнечной энергетике всего мира стали практиковать прогнозирование производства «зеленой» энергии на небольшое время, начиная одним днем и заканчивая неделей. Пока, что такой вид прогнозирования не имеет четкой системы, поскольку результаты показывают большую погрешность.  Поэтому, чем больший период прогноза будет охвачен, тем более достоверным будет результат. Данное правило распространяется и на площади. Как понимать? Правильность прогнозов солнечной выработки для большой площади намного выше, чем для маленькой.

В каждой местности действуют свои механизмы погодообразования,  даже при относительно одинаковых условиях в разных участках и климатических поясах могут появляться разные эффекты. Современные системы прогнозирования погоды в учет берут только главные моменты, влияющие на погоду конкретной местности. Однако при этом, модель не охватывает некоторые ее особенности. К примеру, для морских регионов в учет не берутся бризы, очертания берега и т.п, в то время как даже небольшой водоем может менять погоду.  Также очень тяжело составлять прогнозы для горных участков. По этой причине каждая модель должна быть сначала адаптирована под климатические особенности местности, и только после этого можно будет рассчитывать на точные метеопрогнозы.

Есть и другие факторы, от которых зависит точность прогнозирования, это угол возвышения Солнца над линией горизонта. Чем ниже будет показатель, тем ниже будет достоверность прогнозов.

Не стоит забывать о факторах, которые имеют косвенное отношение к естественным природным особенностям, одним из распространенных является уровень запыленности солнечных панелей. Как правило, данный показатель увеличивается, если долгое время стоит жаркая погода без дождей. Дождь смоет с панелей пыль и соответственно увеличит генерацию электрической энергии. Данный фактор также стоит учесть при формировании прогноза.

Самым лучшим способом прогнозирования производства солнечной энергии является усреднение прогнозов, которые представлены различными метеослужбами.

Сегодня прогнозирование показателей выработки солнечной энергии делает несколько крупных компаний, которые находятся в странах, где развита солнечная энергетика. В Украине все только начинается, предстоит огромная работа, результатом которой станет появление собственных систем прогнозирования. В скором будущем прогнозы помогут не только учитывать метеоусловия нашей страны, но и подстраиваться под изменения местного законодательства.

Для данного процесса необходимо сотрудничество государства с ведущими игроками энергорынка и другими заинтересованными лицами. Если вы хотите сделать предварительную оценку генерации СЭС помесячно и на год, рекомендуем воспользоваться услугами компании ЕНЕРДЖИ ЛАЙН.