دراسة موثوقية قاعدة بيانات PVGIS ونموذج السماء صافية البسيط في تقدير الإشعاع الشمسي الأفقي اليومي GHI: دراسة حالة – تاجوراء

الملخص

على الرغم من أن أنظمة الطاقة الشمسية (PV) أصبحت ذات كفاءة عالية ووصلت إلى مستوى التكافؤ مع الشبكة الكهربائية في العديد من الأسواق، مما أدى إلى زيادة عالمية في تركيبها، إلا أنها تُستخدم بشكل غير فعال على نطاق واسع. تؤدي طرق تصميم أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV) الخاطئة إلى تباين في أداء المكونات والنظام. تُعدّ جودة بيانات الإشعاع الشمسي عاملاً حاسمًا في تحجيم وتحليل أداء وموثوقية الأنظمة الكهروضوئية (PV). أعلى دقة في قياس الإشعاع الشمسي هي القيم الفعلية في الموقع، وتعتبر النماذج الرياضية وقواعد بيانات الأقمار الصناعية ذات دقة منخفضة في تحديد الإشعاع الشمسي، وتزيد من عدم اليقين (uncertainties) في النتائج، والتي يلجئ لها عند نقص القيم الفعلية، تقدم هذه الورقة دراسة موثوقية لنموذج السماء صافية وقاعدة بيانات PVGIS في تقدير الإشعاع الشمسي الأفقي اليومي GHI لمنطقة تاجوراء، باستخدام التحليل الإحصائي. جمعت القيم الفعلية من محطة الرصد الخاصة بالمركز الليبي لبحوث ودراسة الطاقة الشمسية تاجوراء لسنة 2021. تم التحقق من جودة البيانات الفعلية بحسب منهجية DQRs، وانشاء مصفوفة الإشعاع الشمسي الأفقي اليومي السنوي للقيم الفعلية ونموذج السماء صافية وPVGIS باستخدام برنامج الماتلاب، أظهرت النتائج أن نموذج السماء الصافية له أداءً مقبولاً في تقدير الإشعاع الشمسي اليومي السنوي لكنه يميل إلى المبالغة في التقدير، مما يجعله خيار لتقدير الحد الأقصى للإشعاع. أو للاستخدام في فلترة البيانات والتأكد من جودتها. حيث بلغ (rMAE=12.6%) و(rRMSE=18.1%)، يملك النموذج تحيّز إيجابي (rMBE=+10.15%)، معامل الارتباط الخطي (R²= 0.84)، كفاءة ناش–سوتكليف (NSE= 0.75). كان الأداء العام لقواعد بيانات (PVGIS) ممتاز، اظهرت MAE، RMSE، rMAE، rRMSE أن الخطأ متوسط الحجم ومقبول نسبيًا (5–7%)، (NSE=0.96) أداء يتفوق على استخدام المتوسط، (MBE=0.81-%) انحياز سلبي طفيف، (R²=0.96) التقديرات تتبع القيم الفعلية بدقة. النماذج الرياضية وقواعد البيانات المستندة إلى الأقمار الصناعية يمكن أن تكون أدوات لتقدير الإشعاع الشمسي، ومع ذلك، يجب استخدامها بحذر عند التنبؤ بالقيم اليومية أو اللحظية، مع الأخذ في الاعتبار أن توقعاتها تكون أكثر موثوقية عند التعامل مع القيم الشهرية والسنوية. ولكنها ستضيف إلى عدم اليقين في الدراسات.