Возможности использования международных данных по солнечной радиации на территории Узбекистана: подходы для энергетики и научных исследований

Аннотация

Актуальность: Стабильность и эффективность работы солнечных фотоэлектрических станций (ФЭС) в значительной степени зависят от точности данных о солнечной радиации. В условиях недостатка долгосрочных и высокоточных наземных наблюдений в Узбекистане возрастает необходимость использования международных спутниковых и реанализных моделей. Однако точность таких данных существенно варьируется в зависимости от облачности, атмосферных условий и региональных особенностей. В этой связи верификация международных данных на основе наблюдений местных метеостанций является актуальной научной и практической задачей. Такой подход позволяет повысить точность прогнозирования выработки ФЭС, укрепить надежность энергоснабжения и снизить инвестиционные риски.

Цель: Основная цель исследования заключается в повышении точности прогнозирования солнечной радиации путем сравнения и верификации данных наземных метеостанций Узбекистана с международными базами данных (NASA POWER, ERA5, DWD Global, DWD ICON). На этой основе предполагается обеспечить достоверность прогнозов выработки энергии для фотоэлектрических станций, что создаст условия для принятия более обоснованных решений при планировании и эксплуатации.

Методы: В качестве объекта исследования использовались данные 22 солнечных метеостанций Агентства гидрометеорологической службы Республики Узбекистан за период 2022–2024 гг. Измерения проводились с временным шагом 10 минут, после чего формировались отдельные часовые и суточные значения. Международные данные были загружены из баз NASA POWER, ERA5, DWD Global и DWD ICON. Для оценки точности применялись статистические показатели MAE, RMSE, MAPE и R². Кроме того, суточные погодные условия были классифицированы на четыре группы: ясное небо, полная дымка, переменная облачность и сплошная облачность. Такая классификация позволила учесть влияние состояния атмосферы на результаты сравнения.

Результаты: Проведённый анализ показал, что при почасовой верификации наименьшие ошибки наблюдались в базе ERA5 (MAE ≈ 74,8; RMSE ≈ 95,0), что позволяет рассматривать её как наиболее надежный источник данных. Наибольшие ошибки зафиксированы в базе DWD Global (MAE ≈ 106,4; RMSE ≈ 133,7). При суточных суммарных значениях ERA5 также продемонстрировала наилучшую точность (MAE ≈ 298,3; RMSE ≈ 371,8). В дни с облачной погодой ошибки всех международных баз данных резко возрастали, что подтверждает существенное влияние облачности на точность прогнозов солнечной радиации. Полученные результаты показывают, что в условиях Узбекистана верификация международных данных на основе наземных наблюдений позволяет существенно повысить надежность прогнозов.