Статистический анализ энергетических показателей солнечной радиации (на примере данных Токмакской солнечной электростанции)

Abstract

RU: При статистическом анализе имеющихся метеорологических данных и разработке на их базе математических моделей прогнозирования генерации энергии обычно в качестве исходных данных используют средние дневные, а в некоторых исследованиях среднемесячные значения солнечной радиации, что может негативно влиять на точность прогнозирования. Данная работа посвящена проведению статистического анализа данных солнечной радиации, полученных с Токмакской СЭС Запорожской области, Украина в течение 2016 года, с 30-минутным интервалом измерения. Анализ данных указывает на достаточно близкие значения зимних и летних показателей инсоляции (прямой и рассеянной), с разницей примерно в два раза. Математическое ожидание величины скачков мощности близко к нулю, а их распределение имеет признаки симметрии. Результаты подсчета фактических данных указывают на несколько завышенные показатели элементарных скачков мощности СЭС, чем рассчитанные по квантилю нормального распределения. Таким образом, фактическое распределение соответствует нормальному по параметру симметрии, однако не соответствует по параметрам эксцесса. При увеличении временного диапазона вдвое от 30 минут до 1 часа размах изменений мощности вырастает незначительно. Также анализ метеоданных показал, что вероятность длительного роста или спада мощности невысока, то есть изменение мощности как случайный процесс можно считать близким к стационарному. Выполненный анализ позволяет оценить возможности электроснабжения потребителей рассматриваемого региона от солнечной электростанции, а также построить математическую модель работы комбинированной энергосистемы, использующей солнечную энергию. RO: Analiza statistică a datelor meteorologice şi elaborarea în baza lor a modelelor matematice de prognoză a producerii energiei electrice pentru ce de obicei utilizează în calitate de informaţie primară valorile medii a radiaţiei solare per zi, iar în unele cazuri cele lunare, ce poate influenţa negativ asupra preciţiei prognozei. În această se realizează analiza statistică a radiaţiei solare pe parcursul anului 2016 cu pasul de discretizare în timp egal cu 30 minute. Analiza datelor indică la faptul, că insolarea (directă şi difuză) pentru perioada de iarnă şi vară are valori comparabile. Diferenţa nu diferă mai mult de două ori. Valoarea de aşteptare a salturilor de putere este aproape egală cu zero, iar distribuţia acestei mărimi tende spre simetrie. este aproape căderi de tensiune la zero, iar distribuţia lor are atribute simetrie. Rezultatele calculului măsurătorilor indică la o oarecare majorare a indicatorilor salturilor elementare a puterii centralei fotovoltaice în comparare cu valorile calculate în baza cuantilelor distribuţiei normale. Astfel, distribuţia reală a parametrului corespunde distribuţiei normale pentru parametrul de simetrie , dar nu corespunde acestei distribuţiei parametru numit exces. La majorarea pasului de discretizare a măsurătorilor de la 30 minute până la 1 oră devierile puterii centrale se majorează nesemnificativ. Analiza datelor meteorologice indică la faptul, că probabilitatea creşterii sau descreşterii puterii centralei pe termen lung este nesemnificativă, deci devierea puterii centralei fotovoltaice ca un proces aleator se poate considera mult apropiată de un proces staţionar. EN: Average daily or monthly data of solar radiation are often used in statistical analysis and in development of mathematical models for predicting energy generation. However, this can have a negative impact on the accuracy of forecasting. The authors carried out the statistical analysis of solar radiation based on the data obtained from the Tokmak SPS of the Zaporizhia region, Ukraine during 2016. The data were collected with a 30-minute interval in measurement. The analysis indicates close values of winter and summer insulation indices (direct and scattered), where the difference is approximately double. The mathematical expectation of the power surges is close to zero, and their distribution has signs of symmetry. The results of actual data calculation indicate that values of the elementary power surges of the SPS are a bit higher than the normal distribution calculated. Thus, the actual distribution corresponds to the normal one in the parameter of symmetry, but does not correspond to the parameters of kurtosis. If the time range is doubled from 30 minutes to 1 hour, the range of power changes slightly increases. In addition, the analysis of meteorological data showed that the probability of a prolonged growth or decline in power is not high, i.e. a change in power as a random process can be considered close to the stationary one. The performed analysis estimates the power supply possibilities for the region’s consumers by the solar power plant, and creates a mathematical model for operation of the combined energy system that uses solar energy