Коротко — перечислю ключевые факторы, приведу практические формулы и порядок их количественной учёта.
1) Базовая модель мощности/энергии
$P(t)=A{\eta }_{STC}{G}_{POA}(t)IAM(\theta (t))MMF(AM(t))[1+\gamma (T_{cell}(t)-T_{STC})]f_{soil}(t)$
годовая энергия:
$E_{yr}={\int }_{year}P(t)dt.$
Значения: $A$ — площадь панели, ${\eta }_{STC}$ — КПД при STC, $G_{POA}$ — облучённость на плоскость панели, $IAM$ — поправка на угол падения, $MMF$ — спектральный множитель, $\gamma$ — температурный коэффициент мощности (1/°C), $T_{cell}$ — температура ячейки, $f_{soil}$ — фактор потерь от загрязнений (0…1).
2) Угол падения и ориентирование (косинусный закон + рассеянная компонента)
Разложение облучённости на плоскости модуля:
$$G_{POA}=G_b\cos \theta +G_d{F}_d(\beta )+G_r,$$ где $G_b$ — прямой нормальный поток (DNI) на плоскость солнца, $\theta$ — угол между лучом солнца и нормалью панели, $G_d$ — диффузная облучённость (DHI), $F_d$ — форма-фактор для диффузной компоненты (для изотропного неба $F_d=(1+\cos \beta )/2$), $\beta$ — наклон панели, $G_r=\rho (G_b\cos \beta +G_d)(1-\cos \beta )/2$ — отражённая (альбедо) с $\rho$ — альбедо поверхности.
Поправка на угол падения (IAM) — уменьшает выход при большом $\theta$. Простая аппроксимация ASHRAE:
$$IAM(\theta )=1-k\left(\frac{1}{\cos \theta }-1\right),$$ где $k$ — параметр (даташит или типично $0.01-0.1$). Для более точных расчётов используйте модель Perez или измеренный IAM из даташита модуля.
Практика: неправильный угол/азимут может дать потери 5–30% в зависимости от расходования инсоляции по сезонам.
3) Спектральный состав света (spectral mismatch)
Спектральная несовместимость между локальным спектром $E(\lambda )$ и эталоном $E_{std}(\lambda )$ учитывается через:
$$MMF=\frac{\int E(\lambda )SR(\lambda )d\lambda }{\int E_{std}(\lambda )SR(\lambda )d\lambda },$$ где $SR(\lambda )$ — спектральная чувствительность модуля. Спектр зависит от воздушной массы $AM$ (более «красный» при большом AM). Для инженерных расчётов используют аппроксимацию $MMF=f_{spec}(AM)$ (таблицы/модель SMARTS). В типичных городских условиях влияние спектра обычно несколько процентов (±2–6%), в крайних ситуациях (высокий AM, сильный аэрозоль) — до ~10%.
4) Температурный режим
Падение мощности из-за нагрева:
$$P(T)=P_{STC}[1+\gamma (T_{cell}-T_{STC})],$$ обычно $\gamma$ ≈ $-0.3\%÷-0.5\%/{}^{\circ }\mathrm{C}$ для кремниевых модулей.
Оценка температуры ячейки (NOCT-модель):
$$T_{cell}=T_{amb}+\frac{NOCT-20}{800}{G}_{POA},$$ где $NOCT$ — номинальная температура при условиях производителя (типично 45–48 °C). Температурный эффект часто даёт серьёзные потери: при подъёме $T_{cell}$ на 20–40 °C потери 6–18%.
5) Загрязнения (soiling)
Модель: мультипликатор $f_{soil}=1-L_{soil}(t)$, где $L_{soil}$ — доля потерь (в зависимости от накопления и осадков). Часто используют сезонную/месячную функцию или экспоненциальную аккмуляцию с очисткой. Типичные годовые потери: в городах с регулярным дождём 2–8%; в пыльных/загрязнённых районах — 10–20% и более. Лучше получить локальные измерения (ин-клеш тест с эталонным модулем).
6) Практический порядок расчёта (рекомендуемый)
- Получить погодные данные (TMY/DNI/DHI/GHI, T_amb, аэрозоль/альбедо) для города.
- Вычислить позицию солнца → $\theta (t)$, $AM(t)$.
- Транспонировать из GHI/DNI/DHI в $G_{POA}(t)$ (модель Perez для точности).
- Применить $IAM(\theta )$ (даташит или ASHRAE/Perez).
- Вычислить $MMF$ по $AM(t)$ или через SMARTS/спектральную модель.
- Оценить $T_{cell}(t)$ через NOCT → применить $\gamma$.
- Умножить на $f_{soil}(t)$ и интегрировать по времени: $E_{yr}$.
7) Примеры типичных величин (ориентир)
- Некорректный угол/азимут: потери 5–30%.
- Температура: при $\gamma =-0.4\%{/}^{\circ }\mathrm{C}$ и $\Delta T=25^{\circ }\mathrm{C}$ — ≈10% потерь.
- Спектр: 2–6% обычный диапазон; до ~10% в экстремуме.
- Soiling: 2–8% (город с дождями), 10%+ (пыль/сажа).
Заключение: для адекватной оценки среднегодовой отдачи используйте модель в пункте 1 с почасовыми входными данными (TMY), транспозиционной моделью для $G_{POA}$ (Perez), температурной моделью NOCT, параметрами IAM и спектральной коррекцией по даташиту/SMARTS, и локальной оценкой soiling. Это даёт количественную и воспроизводимую оценку влияния перечисленных факторов.