Влияние дополнительной фотоэлектрической электростанции для рыболовства на радиацию, поток энергии и движущие силы в различных синоптических условиях

Jan 30, 2024

Том 13 научных докладов, номер статьи: 9084 (2023) Цитировать эту статью

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Подстилающая поверхность была важной средой взаимодействия воздуха и озера путем передачи энергии. Размещение фотоэлектрических батарей на озере сформировало новый тип подстилающей поверхности. Но новая подстилающая поверхность отличается от естественного озера. Влияние дополнительных фотоэлектрических электростанций (FPV) для рыболовства на излучение, поток энергии и движущую силу неясно. Поэтому анализ радиации, потока энергии и движущей силы проводится путем сравнения разницы в двух местах в различных синоптических условиях. Результаты показали, что компоненты радиации существенно не различаются на двух участках в разных синоптических условиях. Нисходящая коротковолновая радиация (DSR) и суммарная радиация (\({R}_{n}\)) имели один пик в солнечный день. Среднесуточные значения DSR и Rn на двух участках составили 279,1 Вт·м-2 и 209,3 Вт·м-2 соответственно. Среднесуточный (пасмурный и дождливый день) поток явного тепла на двух площадках составил 39,5 Вт·м-2 (площадка FPV) и 19,2 Вт·м-2 (площадка REF) соответственно. Поток скрытого тепла составил 53,2 Вт·м-2 и 75,2 Вт·м-2 на аналоге. Водоем в основном поглощает тепло из воздуха (среднесуточное значение ∆Q составило 16,6 Вт·м-2) на площадке FPV в солнечный день. Движущая сила явного теплового потока на площадке FPV определялась температурой панели FPV в солнечные и облачные условия. Скрытый тепловой поток определялся произведением скорости ветра и разницы температур воды и атмосферы.

Фотоэлектрические (PV) электростанции коммунального масштаба ускоряются для достижения целей пика выбросов углерода и углеродной нейтральности в Китае. Развитие фотоэлектрических электростанций требует большого количества земельных ресурсов, которые важны для китайцев. Между тем, структура землепользования, подстилающая поверхность и передача энергии земля-атмосфера были изменены из-за присутствия фотоэлектрических установок1. Таким образом, первоначальный баланс радиации и энергии в местном регионе был нарушен размещением фотоэлектрической установки коммунального масштаба. На синоптические условия в непосредственной близости от фотоэлектрической станции повлияло изменение исходного уровня радиации и энергии. Однако по этим аспектам сообщалось о небольшом количестве исследований. Исследования влияния фотоэлектрических установок на местный микроклимат в этом направлении ускоряются. На примере температуры анализ влияния фотоэлектрических установок на температуру различными учеными показан в Таблице 1. В этих ссылках изучалась взаимосвязь между метеорологическими факторами и фотоэлектрическими установками на суше. В последние годы общая установленная выработка электроэнергии фотоэлектрическими станциями увеличивается. Но об исследованиях влияния фотоэлектрической установки в озере на радиацию и энергию сообщалось меньше. Между тем, подстилающая поверхность ФЭ на суше существенно отличается от таковой в озере. Дополнительная фотоэлектрическая электростанция для рыболовства (FPV) — это новый тип использования солнечной энергии фотоэлектрическими электростанциями в Китае. Исследования влияния FPV на баланс излучения и потока энергии менее представлены. Кроме того, неясна характеристика потока радиации после установки FPV-панелей в озере в различных синоптических условиях. Таким образом, был изучен механизм изменения потока радиации и его движущей силы после развертывания FPV-панелей в озере для различных синоптических условий, чтобы способствовать устойчивому развитию фотоэлектрической промышленности.

Eddy Covariance (EC) имеет мало теоретических допущений в процессе расчета для измерения потока воды и тепла9, что обеспечивает возможность прямого наблюдения потока в необходимом временном и пространственном масштабе10. Это наиболее точный метод, когда подстилающая поверхность однородна, местность ровная и атмосферные условия стабильны11. Поэтому этот метод нашел широкое применение в реальных наблюдениях. Сан и др.12 проанализировали поток энергии и изменения в испарении воды из озер в пустыне Бадайн-Джаран за один год (2012.03–2013.03) данные наблюдений ЕС. Результаты показали, что суточные и сезонные характеристики потоков длинноволновой и коротковолновой радиации меняются явно. Среднегодовая скорость испарения озера составляет около 4,0 мм·сут-1, совокупная годовая скорость испарения составляет 1445 мм·год-1, а совокупное годовое испарение в 10 раз превышает накопленное годовое количество осадков. Потес и др.13 проанализировали взаимодействие озера и атмосферы в водохранилище Алкева летом 2014 года. В ходе исследования энергия водоема в основном высвобождалась в виде явного теплового потока и скрытого теплового потока. Сяо и др.14 изучили механизм контроля межгодовой изменчивости испарения субтропических озер, ответили на причины изменения испарения озер в условиях потепления климата на основе данных измерений ЕС и принципа энергетического баланса. Это показывает, что испарение озера увеличивается с увеличением количества поглощенной солнечной радиации и падающей длинноволновой радиации. Кроме того, уменьшение испарения озера обусловлено главным образом эффектом обратной связи, при котором ослабляется отраженное длинноволновое излучение. Спанк и др.15 проанализировали данные наблюдений ЕС за крупнейшим водохранилищем Раппбоде с питьевой водой в Германии за один сезон. Результаты показали, что характеристики суточного хода явного тепла водоема отличаются от характеристик земной поверхности. Ночью и днем ​​поток скрытого тепла и испарение аномально низкие в водах, где испарение не ограничено. Существует множество исследований радиационных характеристик и потоков озер с использованием данных наблюдений ЕС, что дает возможность дальнейшего изучения реакции озерного потока энергии и взаимодействия озера с воздухом на фоне изменения климата. С одной стороны, изменение потока энергии анализировалось ЭК благодаря высокой точности и широкому использованию. Кроме того, меньше сообщалось о немногочисленных исследованиях потока энергии для электростанции FPV. Таким образом, в этой статье характер потока энергии на FPV-электростанции был проанализирован с помощью данных ЕС, чтобы выявить влияние размещения фотоэлектрических панелей на энергетический баланс поверхности озера. Электростанция FPV — это новый тип использования солнечной энергии путем размещения солнечных панелей на поверхности воды. Разработка электростанции FPV является прорывом в использовании солнечной энергии, поскольку установленный регион не имеет ограничений по площади. Однако существует большая разница в свойствах солнечных панелей и подстилающей поверхности озера. Это интегрированная подстилающая поверхность после установки солнечных панелей на исходное место. Развертывание электростанции FPV повлияло на солнечную радиацию и энергетический баланс в окрестностях. Хорошо известно, что во взаимодействии озера и атмосферы преобладает баланс как радиации, так и энергии. Изменение радиационного и энергетического баланса в дальнейшем проводится в локальных синоптических условиях. В настоящее время проводится множество исследований по изменению потока радиации и потока энергии на фотоэлектрических электростанциях7,8,16. Однако о характеристиках радиационного и энергетического баланса в различных синоптических условиях для электростанции FPV сообщалось меньше. Таким образом, наше исследование заполняет этот исследовательский пробел, возможно, чтобы улучшить точность прогнозирования солнечной радиации благодаря нашей статье, в которой рассматривается влияние погодных условий на солнечную радиацию.