Технология дистанционного зондирования для ежечасной оценки потерь фотоэлектрической энергии из-за снега

Аккумулятор FIAMM 12 FIT 60

Группа исследователей из Швеции разработала модель потери мощности из-за снега, которая позволяет ежечасно оценивать потери мощности фотоэлектрических систем из-за снега. Предложенный подход основан исключительно на данных дистанционного зондирования, таких как аэрофотосъёмка, лидарные и спутниковые данные.

Исследовательская группа под руководством Becquerel Sweden разработала универсальную модель потери мощности из-за снега, которая позволяет ежечасно оценивать потери мощности фотоэлектрических систем из-за снега. Модель основана на данных о фотоэлектрических системах, полученных исключительно из источников дистанционного зондирования, таких как аэрофотосъёмка, лидары (лазерные сканеры) и спутниковые данные об освещённости и погоде.

«Мы заметили, что наша детерминированная физическая модель моделирования фотоэлектрической мощности даёт систематические ошибки в зимние месяцы, и это побудило нас повысить её точность. Проведя детальный анализ, мы выяснили, что накопление снега на фотоэлектрических модулях является ключевым фактором, влияющим на эти расхождения. Это побудило нас разработать и интегрировать в нашу систему моделирования специальную модель потери мощности из-за снега».

Инструмент для моделирования энергопотребления был создан на основе модифицированной версии модели потерь при выпадении снега Marion, адаптированной для дистанционного зондирования. Он был оптимизирован с использованием данных о шестнадцати эталонных фотоэлектрических системах, в том числе плоских и наклонных, и протестирован на девяти дополнительных системах, расположенных в Швеции.

Исследователи обнаружили, что точность модели таяния снега соответствует точности предыдущих модификаций модели Мэрион, при этом модель опирается исключительно на данные дистанционного зондирования. Модель продемонстрировала стабильное улучшение коэффициента детерминации, средней абсолютной ошибки и среднеквадратичной ошибки. Результаты сопоставимы с предыдущими исследованиями таяния снега.

Впоследствии новая модель потери снежного покрова была интегрирована в систему дистанционного зондирования и моделирования фотоэлектрической мощности в шведском Альфрёдулле. «При интеграции в систему моделирования фотоэлектрической мощности на основе дистанционного зондирования средняя процентная квадратичная ошибка составила 5,7 % при моделировании часовой выработки электроэнергии в 40 системах», — говорится в исследовании.

«Результаты подтвердили нашу гипотезу: включение модели потери снега значительно повысило общую точность нашей модели, особенно в том, что касается прогнозирования выработки электроэнергии в периоды снегопадов», — сказал Линдал.

Исследователи пришли к выводу, что в холодном климате можно оценить выработку электроэнергии отдельными фотоэлектрическими системами, даже не имея доступа к техническим данным конкретной системы. Это позволяет точно оценить потери снега в местах, где наземная инфраструктура мониторинга ограничена или недоступна.

«Это делает его особенно ценным инструментом для оперативного мониторинга крупных солнечных электростанций», — сказал Линдал.

Работа подробно описана в статье «Моделирование потерь снега, совместимое с дистанционным зондированием, для моделирования выработки фотоэлектрической энергии», опубликованной в Solar Energy. В исследовании принимали участие учёные из Исследовательских институтов RISE в Швеции и Уппсальского университета.

Новая модель была усовершенствована благодаря более раннему исследованию, в котором определялось, как использовать LIDAR для более точного моделирования ориентации солнечных панелей.

Следующим шагом исследовательской группы станет использование этого инструмента для определения и моделирования мощности фотоэлектрических систем во всех четырёх низковольтных сетях Швеции. По словам Линдаля, результаты будут использованы для «количественной оценки снижения пиковой совокупной выработки электроэнергии, вызванного различной ориентацией систем»