СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА

Методы расчета валовых ресурсов в точке А ((р°, у°) и для заданной территории £ (км ) для горизонтальной приёмной площадки при наличии полной информации

Практически все разработанные сегодня в мире методы расчета ресурсов СР на поверхности земли базируются на следующий методический прием. Учитывая, что большинство актинометрических станций в мире измеряет, как правило, приход солнечной радиации на неподвижную горизонтальную приемную площадку, то именно величина прихода СР на горизонтальную площадку и принимается в качестве количественной меры оценки ресурсов СР как в точке А (ц>°, у°) так и для заданной территории £ (км ). Далее полученные данные для

Горизонтальной ПП пересчитываются по эмпирическим формулам, предлагаемым разными авторами на произвольно ориентированную ПП с тем или иным по уровню детализации учетом различных факторов, влияющих на приход СР. В связи с этим особое значение приобретают методы расчета прихода СР на горизонтальную ПП, которые и определяют собой сегодня валовые ресурсы (потенциал) солнечной энергии на земле.

Под валовым потенциалом солнечной энергии (СЭ) или солнечного излучения (СИ) в заданной точке земной поверхности А ((р°, у°) обычно понимается среднемноголетняя величина СЭ, поступающей на горизонтальную приемную площадку (ПП) площадью в 1 м за период

Равный одному календарному году - Эгвсш '<Вт 4 |. Учитывая переменный

V м ■год 0

Характер поступления СЭ по годам, для получения достаточно достоверного значения Э Гвсш требуется иметь информацию о приходе СЭ на горизонтальную площадку за достаточно длительный период времени Т (годы) больший, чем известный 11- летний солнечный цикл (цикл Вольфа).

В этом случае, если имеются данные о непрерывном во времени приходе суммарной солнечной радиации (СР) на горизонтальную ПП - я£ (1) за длительный период времени Т (годы) значение Э Гал можно рассчитать по следующей формуле:

А

У Э г

Валк

Эг = ---------- , (3.1)

Вал

А

Где а - число расчетных лет; Э Галк - приход СР на горизонтальную площадку за к-й год, рассчитываемый по формуле:

Тгод

ЭГалк = | яг (I а • (3.2)

0

Пусть далее требуется рассчитать валовые ресурсы СЭ для заданной территории £ (км ) при наличии данных о непрерывном во времени приходе СР на горизонтальную ПП в необходимом числе расчетных точек А]- (ф°,цг°), 7=1, ..., т равномерно распределенных по территории £ в предположении возможности линейной или другой формы интерполяции значений СР между заданными точками Л7(р°,у°). В этом случае вся

Территория £ (км2) предварительно разделяется на 1 представительных зон, в каждой из которых можно рассчитать среднемноголетний приход СР на

1 ^ о / 2 г (ч ^

Территорию 1-й зоны площадью £/------------------------------------- (км ) - Э вал1 1 при

^ год 0

Использовании известных законов интерполяции принятых исходных данных в расчетных точках А/ф°,у°) - ЯГ7 (I). Например, если

Рассматривается единичная 1-я зона прямоугольного сечения площадью £ (км ) с 4-мя исходными точками в ее узлах, где заданы значения я£(!), яГ2 (I), яГ3 (I) и яг (I) при линейном законе интерполяции значений Я£ (I)

(кВт ■ ч^ г

Между ними, величина Эвал,1---- I может быть получена по следующей

V год 0

Формуле:

Тгод

ЭГ,.„ (£) = Я,-106 ■ | Щ (,)Л, (3.3)

0

2

Где £, (км ), а (1) определяется как средневзвешенная величина для 1-й

Зоны при линейной интерполяции между заданными 4-мя значениями Я£ (1) в узлах 1-й зоны, т. е.

Щ (/)= 0,25-( л£(/)+д£,(/) + ЕГ:,(1)+Л>)). (3.4)

Тогда валовые ресурсы СЭ для территории £ (км2) - Э1ё (£) состоящей из г расчетных зон £,, (/=1,..., г) могут быть найдены по формуле:

ЭГл (£) = ± ЭГла (£,), (3.5)

I=1

Где Эгвсш (£) - приход СР на горизонтальную территорию земной поверхности площадью £ (км ) за период времени равный одному году. В зависимости от величины Б значение Эгвал (£) может измеряться в кВт-ч, МВт-ч, ГВт-ч или ТВт-ч.

Для решения поставленной задачи можно воспользоваться и современными программными средствами, которые позволяют находить интегральные значения исследуемого параметра по любой сложной по своей конфигурации территории £ (км ). Например, системой "8игГег-8". Указанная система обладает очень широкими возможностями, которые в рассматриваемом случае реализуются следующим образом.

2

Для территории £ (км ) задаются все известные данные по СР в ряде

_ 2

Точек А (ф°,у°) (например Я, Г (Вт/м )), находящихся на заданной территории б (км ) или на небольшом удалении от ее границ. Система "8игГег-8" по заданным значениям Я. Г в каждой точке А (р°,у°) рассчитывает топограмму изолиний постоянных значений Я. Г с заданной

Пользователем дискретностью. Далее, на основе полученных изолиний

_ 2

ЯГ =сош1 по всей территории £ (км ), система "БигГег-8" интегрирует

_ 2

Значения Я. Г (Вт/м ), тем самым определяя для нее значения валовых ресурсов СИ.

Следует отметить, что непрерывная форма задания ЯГ в функции времени /, т. е. ЯГ (/) в настоящее время может быть реализована достаточно в редких случаях на территории России. Более часто можно получить информацию об ЯГ (/) в виде среднеинтервальных ее значений за заданные расчетные интервалы времени - Л/ (час, сутки, месяц, год), т. е.

Щ (Л).

В этом случае расчет Эгвапк для точки А(р°,у°) и Эгвап1 (8,) может быть произведен по следующим формулам:

TOC o "1-5" h z ЗІ*=ЁЯ£(Дг,).д,. (3.6)

І = 1

Эг,.„(8,) = -6(Д/і) д? і, (3.7)

І=

Где ЯГ = 0,25-( Я£ + Щ2+Я£ +Я£), (3.8)

При условии, что календарный год - Тгод (час) разбит на п расчетных интервалов длительностью Л/і каждый, т. е.

Тгод = £ Д/, . (3.9)

і=

В качестве расчетных интервалов здесь обычно используются Л/,, равные 1 суткам или 1 месяцу. Подобная информация сегодня может быть получена с определенной степенью точности по нескольким общеизвестным базам данных по СР на земле в целом (база КАБА) или бывшего СССР (база данных кафедры нетрадиционных и возобновляемых источников энергии МЭИ (ТУ)). Последняя из упомянутых база данных в отличие от базы данных КАБА, которая обобщает среднемноголетние данные по всему миру в целом за 8 лет, (с 1984 г по 1992 г) получена на основе обработки фактических многолетних данных по 166 расчетным точкам (актинометрические станции) за длительный период времени (несколько десятков лет) в Научно-прикладном справочнике по климату бывшего СССР (см. выше гл. 2). Тем самым в указанной базе данных содержится более достоверная информация по 166 расчетным точкам бывшего СССР, чем в соответствующих точках по базе данных КАБА.

Следует также отметить, что в базе данных МЭИ (ТУ) в отличие от базы данных КАБА содержится информация не только о среднесуточных и среднемесячных данных о СР по территории бывшего СССР, но также и среднечасовые данные по СР для характерных дней каждого месяца года (см. выше гл.2).