При оценке характеристик поступления на поверхность земли энергии солнца, ветра и речного стока можно выделить следующие общие черты:

1 — природа происхождения этих источников энергии связана с геофизическими процессами, цикличность которых зависит от параметров обращения Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца, а в долгосрочном плане - от процессов на самом Солнце;

2— отдача энергии этими источниками имеет также общие черты с общими закономерными и стохастическими вариациями;

3 — временные и режимные характеристики течения всех изучаемых источников энергии вследствие их сложных взаимодействий наиболее полно могут быть смоделированы с использованием функциональных и вероятностных моделей;

4 — получаемая с помощью технических средств энергия ВИЭ неразрывно связана с природным течением соответствующего геофизического процесса - стока, динамики атмосферы или солнечной радиации, поэтому приход энергии всегда подвержен значительным изменениям во времени;

5— прогноз прихода энергии возобновляемых источников практически всегда базируется на информации за прошедшее время и, следовательно, все принимаемые проектные решения и расчеты всегда могут быть даны только с некоторой степенью достоверности, точности и надежности.

При описании характеристик ВИЭ большинство авторов сходятся во мнении о том, что они должны моделироваться как непрерывный случайный процесс. Наиболее полно их природа может описываться как нестационарный случайный процесс, т. е.

предполагается возможность их развития во времени. Обобщая данные А. Ш. Резниковского, Г. А. Гриневича, Н. А. Картвелишвили, С. Н. Крицкого и М. Ф. Менкеля применительно к речному стоку, Г. А. Гриневича, Я. И. Шефтера и М. М. Борисенко - применительно к ветровому режиму, З. И. Пивоваровой и В. В. Стадник - к приходу солнечной радиации на землю, отметим, что реальный нестационарный случайный процесс прихода ВИЗ (/) может быть разбит на детерминированную и вероятностную составляющие.

Соглашаясь с таким подходом и учитывая отмеченные выше общие свойства ВИЗ для приходов солнечной, ветровой и гидравлической энергии, общее уравнение для можно записать в виде:

X{t) = Y{t)+Z(t)C{t) (3.1)

где X(t), Z(t) — детерминированные составляющие, поддающиеся точному расчету или вероятностные составляющие, выявленные по результатам натурных наблюдений; %(t) — чисто случайная составляющая, принципиально не поддающаяся предсказанию.

Однако наряду с элементами сходства рассматриваемых источников энергии следует учитывать и их некоторые принципиальные отличия, на которые многие исследователи не обращают должного внимания. Так, например, понятие объема речного стока имеет вполне реальный смысл, в то время как соответствующие аналоги в ветро - и гелиоэнергетике по существу отсутствуют.

Также различна роль аккумулирующих устройств. У гидроэлектростанций водохранилище аккумулирует сам энергетический ресурс (водную энергию) и путем регулирования стока формирует в определенной степени режимные параметры и выдачу энергии самой ГЭС, в то время как у ВЭС или СЭС, работающих только по вынужденному режиму приходу энергии, аккумулируется лишь вырабатываемая энергия. Подобные примеры можно привести в отношении и других характеристик.

Солнечная, ветровая и гидравлическая энергия имеют также существенные отличия по временному характеру прихода первичной энергии, что весьма важно при рассмотрении вопросов комбинированного использования и вопросов аккумулирования энергии. С изменением интервала наблюдения - годового (рис 3.2), месячного, недельного (рис. 3.3), суточного (рис. 3.4), часового (рис. 3.5) характер прихода энергии возобновляемых источников отличается.

Можно выделить характерные временные ряды, в течение которых один источник возобновляемой энергии может выступать в качестве гарантированного (имеющего постоянный приход), а другой следует рассматривать как стохастический. Так, при долгосрочном интервале (год) анализа все три источника должны иметь специальную систему аккумулирования, например водохранилище при ГЭС.

При среднесрочном интервале (месяц, неделя) гидроэнергия уже может стабильно обеспечивать требуемый режим потребления энергии, компенсируя колебания ветровой и солнечной энергии.

При краткосрочном (суточном) интервале гидроэнергия компенсирует колебания ветровой энергии, а солнечная имеет значительную детерминированную составляющую.

При часовом отрезке наблюдений уже только ветровая энергия имеет большие колебания и требует системы перераспределения энергии.