Солнечное прогнозирование в Украине

Установленная мощность солнечных электростанций в Украине растет очень быстро и в 2020 году уже превышает 5 ГВт. За два года (с начала 2018 г.) этот показатель увеличисля более чем на 4 ГВт, что обусловлено снижением затрат на фотоэлектрические технологии, а также выгодной льготной тарифной схемой.

Рис. 1. Уровень солнечной радиации и распределение мощностей ВИЭ по территории Украины. Источник: УКРЭНЕРГО.
Рис. 1. Уровень солнечной радиации и распределение мощностей ВИЭ по территории Украины. Источник: УКРЭНЕРГО.

Уровень солнечной радиации в Украине

Уровень солнечной радиации в Украине значительный и особенно высокий на юге страны. В южных регионах ежегодное солнечное излучение составляет более 1500 кВтч на квадратный метр. Однако ежедневно над Украиной наблюдаются значительные облачные массивы. Чаще всего они провоцируются системами низкого давления, интенсивность которых особенно высока в зимние периоды.

Наглядный пример того, как движение теплого и холодного воздуха влияет на изменчивость погоды, произошел в последнюю неделю февраля этого года, когда мощная погодная система принесла рассеянные дожди и снег в регион (рис.2).

Рис.2. Система низкого давления и холодный фронт, прошедшие через центральную и восточную Европу в конце февраля 2020 года.
Рис.2. Система низкого давления и холодный фронт, прошедшие через центральную и восточную Европу в конце февраля 2020 года.

Погодные системы значительно влияют на доступность солнечной радиации. Это означает, что меняется выходная мощность солнечной электростанции и количество выработанной электроэнергии в течение дня. По мере того, как Украина поставляет всё больше электричества от солнца в свою национальную сеть, всё более важным становится прогнозирование изменений в выработке электроэнергии от часов до дней наперёд.

Прогнозирование изменения количества генерируемой энергии с опережением времени на несколько часов называют солнечным прогнозом. Этот тип технологий имеет важное значение для успешной интеграции энергосистем Украины при увеличении доли возобновляемой энергетики. Точные прогнозы могут помочь в определении стоимости электрики на сутки вперед, а также в увеличении ставок, снижении дисбалансов или штрафов. Точные солнечные прогнозы в течение дня нужны для оценки возможных изменений в количестве производимой электроэнергии для повторных заявок от операторов солнечных активов. Кроме того, это важно для балансирования поставок электроэнергии в национальную сеть, включая минимизирование количества отключенных установок.

Оптимальные для Украины методы солнечного прогнозирования

Как уже обсуждалось ранее, есть несколько видов технологий, которые могут давать солнечные прогнозы для украинских солнечных электростанций. Используя комбинацию этих технологий, можно создать прогноз мощности или прогноз солнечного излучения.

Прогноз солнечного излучения фокусируется непосредственно на моделировании солнечной радиации, обычно это преобразование спутниковых изображений в оценку радиации. Затем оператор солнечной электростанции может использовать данные прогноза для создания своих собственных прогнозов энергии и использовать модель фотоэлектрической мощности. Этот подход может быть успешным, но требует сильных внутренних возможностей, так как преобразование от излучения к мощности в высшей степени нелинейно, а влияние погодных условий — многочисленно.

Сервисы прогнозирования солнечной энергии используют спецификации фотоэлектрических установок для непосредственного создания прогноза выработанной энергии. Они чаще всего используют прогнозы солнечного излучения наряду с измерениями возможностей фотоэлектрической электростанции с помощью программ по моделированию мощности фотоэлектрических систем. Итоговая оценка величины солнечной энергии предоставляется непосредственно владельцу или оператору солнечной фермы.

Будущее солнечного прогнозирования в Украине

В Украине новое законодательное регулирование повышает требования к прогнозированию солнечной энергии, особенно прогнозированию на сутки вперед. Наиболее важными в алгоритме успешного и точного прогнозирования солнечной энергии в Украине являются следующие пункты:

  1. Использование различных погодных моделей, чтобы охватить все возможные варианты;
  2. Увеличение точности программного моделирования погоды посредством изучения их систематических ошибок в прогнозировании облачности и радиации;
  3. Точное моделирование мощности на основе технических характеристик оборудования электростанции и её производственных данных за последние месяцы или годы.

Возобновляемой энергетике Украины сегодня очень не хватает сервисов по оперативному мониторингу локальных погодных условий и прогнозированию уровня солнечной радиации в режиме он-лайн. Единственный метод применяемый сегодня, — это персистентный метод, основанный на анализе статистических данных, собранных за нескольких лет генерации, с учетом данных текущей генерации. Который неплохо себя зарекомендовал при оценке годовой генерации, но в условиях изменившегося климата, точность персистентного метода значительно упала.

Нашей стране ещё предстоит создать систему автоматизированной обработки и передачи данных о погодных условиях и о прогнозируемой генерации. Также неотъемлемым этапом успешного развития рынка есть принятие правил согласованной генерации и разработка механизма прогнозирования количества потреблённой энергии локальными сетями. И многое другое.

***

Компания АВЕНСТОН уже более 10 лет выводит на этап коммерческой эксплуатации солнечные электростанции. Мы наработали большой опыт в проектировании, строительстве и обслуживании СЭС в Украине и в мире. Наш конструкторский отдел тщательно прорабатывает детали каждого проекта с учетом всех задач, поставленных клиентом. На нашем сайте вы можете ознакомиться с портфолио реализованных проектов и подробно почитать про услуги, которые мы предоставляем.