Systems. Methods. Technologies 4(36) 2017

Systems Methods Technologies. V.A. Shakirov. A technique for estimating … 2017 № 4 (36) p. 115-121 116 гии солнца и ветра , составляет не менее 4,5 млрд т ус - ловного топлива в год , что более чем в 4 раза превыша - ет объем потребления всех топливно - энергетических ресурсов России [1]. Экономический потенциал солнечной энергии в России составляет порядка 2,5 млн т условного топлива [2]. Естественной сферой применения солнечных уста - новок являются зоны децентрализованного тепло - и электроснабжения [2], площадь которых оценивается в 60 % территории страны . При разработке проектов использования солнечной энергии большое внимание необходимо уделять точно - сти оценки прихода суммарной солнечной радиации . К настоящему времени разработаны многочисленные модели оценки прямой , рассеянной и отраженной сол - нечной радиации , поступающей на наклонные прием - ные поверхности [3–16]. Большое влияние на посту - пающую радиацию оказывает облачность [3; 4; 17]. В исследованиях , как правило , используются справочные данные об облачности , оценка которой проводилась в период с 1936 по 1980 гг . [18]. К настоящему времени многолетние статистически необработанные данные о погоде в населенных пунктах могут быть получены на интернет - ресурсах , таких как rp5.ru , pogodaiklimat.ru , en.tutiempo.net . Использование данных о погоде по - следних лет позволяет учесть климатические измене - ния , произошедшие за последние десятилетия , а также совершенствование средств измерения . Предлагается методика оценки суммарной солнеч - ной радиации на наклонные поверхности с использова - нием многолетних архивов метеорологических данных . Методика оценки суммарной солнечной радиа - ции , поступающей на наклонную поверхность . Суммарная солнечная радиация , поступающая на на - клонную плоскость , включает три составляющие : накл накл накл накл R D S Q + + = , (1) где Q накл — суммарная солнечная радиация , падающая на наклонную поверхность , Вт / м 2 ; S накл — прямое сол - нечное излучение , падающее на наклонную поверх - ность , Вт / м 2 ; D накл — рассеянное солнечное излучение , поступающее на наклонную поверхность , Вт / м 2 ; R накл — отраженная от земной поверхности радиация , Вт / м 2 . Рассмотрим методику расчета прямой солнечной радиации , поступающей на наклонную поверхность . Значение S накл определяется в соответствии с выра - жением : θ cos орт накл S S = , (2) где S орт — прямое солнечное излучение на ортогональ - ную лучам плоскость , Вт / м 2 ; θ — угол падения прямо - го солнечного излучения на поверхность , рад . Значение S орт определяется по формуле Кастрова [3]: c S S +α α = sin sin 0 орт , (3) где S 0 — солнечная радиация у верхней границы зем - ной атмосферы , Вт / м 2 ; α — высота Солнца , рад ; c — величина , характеризующая степень прозрачности ат - мосферы :             + = d S S 365 360 cos 033 ,01 *0 0 , (4) где S 0* — солнечная постоянная , равная 1 380 Вт / м 2 ; d — порядковый номер дня года , отсчитываемый с 1 января . Высота солнца определяется известной формулой [3]: ω cos δ cos cos sin sin sin α φ +δ φ = , (5) где φ — широта местности , рад ; δ — угол склонения солнца , рад ; ω — часовой угол солнца , рад . Угол склонения солнца может быть найден по фор - муле :       + δ=δ 365 284 360 sin 0 d , (6) где δ 0 — максимальное склонение , равное 23,45 о . Часовой угол солнца определяется : ( ) ( ) зоны полд ψψ 15 ω − + + − = )t(E t t , (7) где t — рассматриваемый момент времени , ч ; t полд — местное время солнечного полдня в той часовой зоне , в которую попадает приемная площадка , ч ; E ( t ) — урав - нение времени ; ψ — географическая долгота площад - ки , рад ; ψ зоны — географическая долгота той меридио - нальной плоскости , в которой полдень совпадает с ис - тинным солнечным полднем , рад . Уравнение времени : )B sin( , )B sin( , )B cos( , )t(E 2 879 51 537 − + = , (8) 365 81 360 − = d B . (9) Поскольку восход Солнца во времени суток на про - извольно ориентированной приемной площадке не мо - жет произойти раньше , чем для горизонтальной при - емной площадки , из - за ограничения прямой видимости по горизонту , то часовые углы восхода и захода необ - ходимо определить по формулам :                 − + − + − ∪ = BA B A C C arctg 2 2 2 г в βγ в 2 ω max ω , (10)                 − + − +− ∪ = BA B A C C arctg 2 2 2 г з βγ з 2 ω min ω , (11) где : δ φ − φ = sin) γ cos β sin cos β cos (sin A , (12) δ γ β φ +β φ = cos ) cos sin sin cos (cos B , (13) δ γ β = cos sin sin C , (14) где β — угол наклона приемной площадки , рад ; γ — азимут приемной площадки , рад . Угол падения прямого солнечного излучения на по - верхность θ в выражении (2) может быть определен с помощью [6]: