Методы расчета основных категорий потенциала солнечной энергетики

2. Определить в указанной точке А значение технического потенци­ала солнечной энергетики - Э_техн

(кВт.ч/м² в год) при условии использо­вания и преобразования солнечной энергии с помощью СФЭУ с заданными основными техническими показателями. Найти соотношение Э_техн и Э_вал.

3. Рассчитать требующуюся площадь модулей СФЭУ для обеспечения энергией двух вариантов локальных потребителей, соединенных с мощной энергосистемой.

Основные расчетные формулы:

1. Валовая суммарная месячная солнечная радиация по формуле Ангстрема

Э^гор_валj = Э_0j· {a_j+b_j · (SS_j / SS_0j)}

2. Технический месячный потенциал

Э_техj = К_пр ·Э^гор_валj ·F·t ·h_сэ··h_N,

h_N =К_зап·h_u··h_э

3. Требующуюся площадь модулей СФЭУ для обеспечения энергией потребителя

F_тр=Э_пот/Э_тех

Под валовым потенциалом солнечной энергии (СЭ) или солнечного излучения (СИ) в заданной точке земной поверхности А (j°_А,y° _А) обычно понимается среднемноголетняя величина СЭ, поступающая на горизонтальную приемную площадку (ПП) площадью в 1 м² за период равный одному календарному году – . Учитывая переменный характер поступления СЭ по годам, для получения достаточно достоверного значения 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).

Одним из методов расчета в заданной точке А (j°_А,y° _А) является эмпирическая формула Ангстрема:

, (9.1)

где , (кВт×ч/м²) - среднемноголетнее значение прихода СР на горизонтальную площадку за j -ый месяц; , (кВт×ч/м²) - среднемноголетнее значение прихода СР на горизонтальную площадку за j -ый месяц на поверхности земли при абсолютно прозрачном и ясном небе; а_j –эмпирическая константа характеризует пропущенную облаками долю СР на Земле в j -ом месяце; b_j -эмпирическая константа характеризует задержанную облаками долю СР на Земле в j -ом месяце; , час – теоретическая продолжительность солнечного сияния за j -ый месяц; , час – фактическая продолжительность солнечного сияния за j -ый месяц.

Значения , и а_j в (9.1) рассчитаны для 144 трапеций всей территории бывшего СССР размером (по широте и долготе) 5°х5° и могут быть получены из Справочников по климату.

Значения константы" a " принимаются постоянными внутри каждой трапеции, т.е. зависят от географического положения а = а (j°, y°) рассматриваемой точки А (j°_А,y° _А). В отличие от США, где константы " a " принимаются постоянными в течение всего года, для огромной территории бывшего СССР с резко изменяющимися географическими и климатическими условиями константы " а " задаются для четырех характерных для каждого сезона года месяцев () при линейной интерполяции их значений между характерными месяцами. Значения константы " b " определяются из соотношения:

а_j + b_j =1. (.29)

Значения зависят только от широты местности j° и также, как значения константы " a ", задаются для четырех характерных месяцев () при линейной интерполяции их значений между характерными месяцами. В точке А значения определяются методом линейной интерполяции (экстраполяции) по значениям , соответствующим ближайшим широтам к j°_А.

Значения зависят от широты местности j° и задаются для всех 12 месяцев года. В точке А значения определяются методом линейной интерполяции (экстраполяции) по значениям , соответствующим ближайшим широтам к j°_А.

Фактическая продолжительность солнечного сияния в точке А определяется по данным ближайшей актинометрической станции. Считается допустимым использовать данные актинометрической станции в качестве аналога для точки А, если она удалена от точки А в радиусе 50-150 км и имеет схожие с точкой А климатические и топографические условия.

Дано: точка А с координатами:

Определить валовой потенциала СР на горизонтальную площадку в точке А .

Расчет в заданной точке А (j°_А,y°_А) проводится по эмпирической формуле Ангстрема (9.1). Необходимая справочная информация была получена из Справочника по климату для части территории России, расположенной между 45⁰ и 65⁰ с. ш. и 35⁰ и 50⁰ в. д., так чтобы на ней была расположена точка А

Значения коэффициента а (о.е.), характеризующего долю солнечной радиации, пропущенной облаками для исследуемого участка территории России

Январь a=0.342

Апрель а=0.284

Июль а=0.308

Октябрь а=0.262

Значения для четырех характерных месяцев года для части территории России, расположенной между 52,5⁰с.ш. и 67,5⁰ с. ш.

Координаты 7 метеорологических станций актинометрических наблюдений

Выбираем 5 метеостанцию

Одним из методов расчета в заданной точке А (j°_А,y° _А) является эмпирическая формула Ангстрема:

, (9.1)

Параметр	Месяц
I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	Год
aj, о.е.	0.342	0.3227	0.3033	0.284	0.292	0.3	0.308	0.2923	0.2773	0.262	0.2513	0.2396	-
bj,о.е.	0.676	0.6773	0.6967	0.716	0.708	0.7	0.692	0.7077	0.7287	0.738	0.7487	0.7604	-
,ч	282.6	298.2	363.9	399.6	453.1	457.2			373.4	334.6	285.1	273.1	4426.8
,ч
,кВт·ч/м2	38.03	110.693	183.357	256.02	286.307	316.593	346.88	269.083	191.287	113.49	35.69	24.13	2171.56
,кВт·ч/м2	16,73	53,82	103,35	154,82	186,95	231,67	252,69	178,75	115,01	50,76	11,41	7,33	1363,3

= 1363.3/2171.56=0,628 кВт/м².

Вывод: Из данных таблицы следует, что валовой потенциал солнечной энергии в точке А на горизонтальную площадку равен 1363,3 (кВт×ч/м²×год) при колебаниях месячного потока СР от 16,73 (кВт×ч/м²×месяц) в январе до 252,69 (кВт×ч/м²×месяц) в июле.

Технический месячный потенциал

Э_техj = К_пр ·Э^гор_валj ·F·t ·h_сэ··h_N,

h_N =К_зап·h_u··h_э

Э^гор_валj F

_{1363.3 1}

Э_техj = К_пр ·Э^гор_валj ·F·t ·h_сэ··h_N

Э_техj =136.149

Э_техj / Эвал*100%=9.9867%

Требующуюся площадь модулей СФЭУ для обеспечения энергией потребителя

F_тр=Э_пот/Э_тех

F_тр1=1500/136.149=11.017

F_тр2=5000/136.149=36.724

Поиск по сайту: