Для районов с редкой актинометрической сетью при изучении по­ступления солнечной радиации можно воспользоваться косвенным методом расчета, который заключается в определении значений посту­пающей солнечной радиации Н как функции от известных, по данным многих метеорологических станций, величин, связанных с искомым неизвестным не только зависимостями корреляционного типа, но и фи­зического. Такими величинами являются продолжительность солнеч­ного сияния и облачность. В настоящее время наблюдения за продол­жительностью солнечного сияния и облачностью ведутся почти во всех метеорологических станциях страны. Поэтому использование той или иной искомой величины с точки зрения достаточности информации не вызывает сомнения.

Представленная методика предназначена для расчета суточных сумм прямой и рассеянной солнечной радиации на горизонтальную или наклонную поверхности при безоблачном небе.

Модель безоблачного неба в настоящее время разработана доста­точно хорошо [Дубровина, л. с., 1982]. величину дневной суммы сум­марной солнечной радиации на горизонтальную поверхность для без­облачного неба QOL можно вычислить из следующего выражения:

гСопн

(8)

где SemM - прямая солнечная радиация на горизонтальную поверхность для безоблачного неба, Вт/м2; DeoM - рассеянная солнечная радиация на горизонтальную поверхность для безоблачного неба, Вт/м2; tcom - ис­тинное солнечное время, час.; temm; tscom - истинное солнечное время восхода и захода солнца, час.

Для перевода величины прихода солнечной радиации с горизон­тальной поверхности на наклонную в соответствии с изотропной мо­делью атмосферы величину суточной суммы суммарной солнечной ра­диации следует вычислять как

глсут псут . г г сут

накл накл накл накл ’

сут

где - суточная сумма прямой солнечной радиации на наклонную поверхность, Вт/м2; d сут - суточная сумма рассеянной солнечной ра-

накл

диации на наклонную поверхность от небосвода, Вт/м2; D сут - суточ-

накл

ная сумма рассеянной солнечной радиации на наклонную поверхность от земли, Вт/м2.

Моделирование процесса образования облаков является многофак­торной задачей. В соответствии с этим облачность принято представлять как случайную величину с законом распределения, соответствующим реальным статистическим данным актинометрических и метеорологи­ческих наблюдений. Например, в работе [Матвеев, Л. Т., 1976] экспери­ментальные наблюдения наилучшим образом описываются ^-законом с соответствующими параметрами распределения.

Однако учесть все факторы, влияющие на эволюцию мезомас - штабных облачных и барических образований и фронтов, в какой-либо одной модели невозможно. поэтому разработано множество моделей, которые в совокупности позволяют прогнозировать изменение необ­ходимых метеорологических факторов при подготовке принятия ре­шения [Бобронников, В. Т., 1981; Дубровина Л. С., 1982; Пивоварова, 3. И., Стадник, В. В., 1988; Сазыкин, Б. В., 1991; Симанков, В. С., Лу­ценко, Е. В., 1999]. В основе этих моделей лежат связи, существующие
между образованием и эволюцией основных форм облаков и различны­ми синоптическими объектами, включающими воздушные массы, ат­мосферные фронты, барические образования. эти связи установлены и закреплены в методических рекомендациях по краткосрочным про­гнозам погоды.

использование упомянутых моделей облачности затруднено в свя­зи с необходимостью получения многочисленных метеорологических параметров и/или многолетних статистических данных, основанных либо на вертикальном зондировании атмосферного слоя, либо на еже­суточных спутниковых наблюдениях полей облачности. Такие данные для работы в автономном режиме являются недоступными. Поэтому в качестве источника на них может основываться прогноз поступления солнечной энергии с учетом облачности, выбраны многолетние стати­стические картографические данные месячных сумм суммарной сред­несуточной солнечной радиации [Пивоварова, 3. И., Стадник, В. В., 1988].

Такой прогноз может быть реализован следующим образом. На основании теоретического графика поступления солнечной энергии для безоблачного неба Sgu(t) и картографических данных среднесуточ­ной инсоляции Scmam для данного географического места за каждый ме­сяц можно построить усредненный график через введение соответству­ющего коэффициента, который определяется следующим образом:

тогда усредненный график рассчитывается следующим образом:

SJt) = (t), (11)

При таком подходе предполагается, что общий вид функциональной зависимости поступления инсоляции для безоблачного неба и общий вид функциональной зависимости поступления инсоляции для облачно­го неба одинаковы.

Так как коэффициент к в течение суток - величина непостоянная, в блоке коррекции может быть похожим образом предусмотрена коррек­тировка коэффициента к на основании оперативных данных поступле­ния энергии Sotj(tJ. При |so„(tП)- Scp (t)| > 5 (где 5 - допустимое откло­нение) вычисляется новое значение к.

k = SJtn) S6H(tn)

отсюда

s; (t)=ks6H(t), (із)

Временные интервалы, через которые происходит корректировка графика солнечной радиации, определяют исходя из необходимой точ­ности и долгосрочности прогноза, степени устойчивости поступления солнечной энергии.

предлагаемая методика позволяет рассчитать величину полезной солнечной энергии, полученной в любом месяце года.

Для косвенного расчета существует целый ряд эмпирических фор­мул, из числа которых предварительный анализ позволил отобрать формулу, предложенную гловером и Блэком. эта формула имеет вид

(14)

-"0 J

где H - суммарная солнечная радиация, МДж/м2; H0 - солнечная ра­диация, поступающая на верхнюю границу атмосферы, МДж/м2; S и S0 - соответственно действительная и возможная продолжительность солнечного сияния, час.; а и b - коэффициенты регрессии, показы­вающие связь между относительной суммарной радиацией и относи­тельной продолжительностью солнечного сияния.

Суммарная солнечная радиация, поступающая на горизонтальную поверхность в течение месяца, может быть определена как

Hмес = H • n • P(s), (15)

где Hмес - суммарная солнечная радиация, поступающая в течение ме­сяца, МДж/м2; H - то же в течение суток данного месяца (определяет­ся по формуле 8), МДж/м2; n - число дней в месяце; P(S ) - обеспечен­ность (вероятность) солнечного сияния в данном месяце.

суммарную солнечную радиацию, поступающую на горизонталь­ную поверхность в течение сезона или года, можно определить про­стым суммированием значений Hмес.

Для определения энергии, полученной непосредственно потреби­телем, можно воспользоваться формулой

Hпол = H1 • R • h, (16)

где Н - полезная энергия, полученная потребителем от солнца; Н2 - суммарная солнечная энергия за определенный период (день, месяц, сезон, год); R - коэффициент пропорциональности между солнечной энергией, поступающей на горизонтальную и наклонную поверхности. Его величина зависит от установки (расположения и угла наклона) при­емника солнечной энергии; h - суммарный к. п.д. солнечной установки.