Modèles de prévision du rayonnement solaire

Le rayonnement & Gisement solaire: Généralités

Contexte générale du projet de stage

Parmi les buts de Green Energy Parck la construction d’une base de données précises, sures, complètes, et certifiées de qualité. Ce but se poursuit selon quatre axes ou sous-tâches dans les domaines de la ressource solaire, la standardisation et l’intégration des banques de données complémentaires aux différents sets de données d’irradiance, de la prévision à court et moyen terme, ainsi que l’amélioration des modèles d’évaluation de la ressource basé sur des données satellitaires.Les responsables au sein de Green Energy Parck, se sont rendu compte qu’il fallait approfondir les connaissances de certains aspects de la ressource solaire, notamment la variabilité au pas de temps, la « banquabilité » des séries de données pour répondre aux différents investisseurs, la précision des prévisions de la ressource à court et moyen terme, ainsi que l’amélioration des différents modèles d’évaluation de la ressource à partir des mesures satellitaires.
C’est dans ce cadre que s’inscrit mon projet de fin d’étude, Les différents axes de ce projet se déclinent en sous tâches :
 Compréhension de la variabilité de la ressource solaire à court terme pour faciliter son intégration dans les réseaux électriques.
 Contrôle de qualité de l’ensemble de données d’irradiation.
 Amélioration des différents modèles d’évaluation de la ressource solaire à partir des mesures satellitaires.
 Génération d’une TMY, à partir de quatorze ans de données de la ressource solaire estimée par les satellites.

Le rayonnement extra-terrestre

Tout ce que nous venons de détailler permet de dégager des éléments essentiels concernent le rayonnement global. En effet, il est désormais possible, sous condition d’introduire la constante solaire, de quantifier le rayonnement à l’entrée de l’atmosphère habituellement nommé «extra-terrestre » ou « hors atmosphère » que l’on notera IN dans la suite. Ce rayonnement ne dépend d’aucun paramètre météorologique, mais il est fonction de quelques paramètres astronomiques et géographiques a constante solaire exprime la quantité d’énergie solaire que recevrait une surface de 1 m2 située à une distance de 1 ua (distance moyenne Terre-Soleil) et exposée perpendiculairement aux rayons du Soleil, en l’absence de l’atmosphère. Pour la Terre, c’est donc la densité de l’énergie au sommet de l’atmosphère. Sa valeur est de 1367 Wm-2 [10].

Extinction atmosphérique du rayonnement solaire

L’extinction (ou atténuation) atmosphérique résulte de la superposition de deux processus physiques distincts qui sont l’absorption et la diffusion. Ces processus s’appliquent aussi bien aux molécules qu’aux aérosols, brumes, brouillards et pluie
L’absorption du rayonnement par les molécules atmosphériques est intimement liée à leurs caractéristiques énergétiques. Un photon peut être absorbé lorsque son énergie correspond à une transition entre le niveau fondamental et un des états excités des atomes des composants de l’atmosphère, essentiellement les composantes gazeuses telles que la vapeur d’eau H2O, le gaz carbonique CO2 et l’oxygène O2 a diffusion est une redistribution du rayonnement solaire qui interagit avec les molécules gazeuses, les gouttelettes et les aérosols dans toutes les directions sans changement de longueur d’onde’essentiel des interactions entre l’atmosphère et le rayonnement solaire est principalement influencée par les éléments que l’on vient de présenter, à savoir : les nuages, les aérosols et les gaz atmosphériques.Alors une fois interagir avec les constituants de l’atmosphère le rayonnement solaire peut être réfléchi, absorbé ou diffusé. La contribution de ces différents phénomènes est illustrée par la Figure 8.

Le rapport de stage ou le pfe est un document d’analyse, de synthèse et d’évaluation de votre apprentissage, c’est pour cela rapport gratuit propose le téléchargement des modèles gratuits de projet de fin d’étude, rapport de stage, mémoire, pfe, thèse, pour connaître la méthodologie à avoir et savoir comment construire les parties d’un projet de fin d’étude.

Table des matières

Introduction générale
Chapitre I – Présentation de l’organisme d’accueil et Green Energy Park
I.1. Présentation de l’entreprise
I.2. Mission de l’institut
I.3. Les grands projets pilotes d’IRESEN
I.4. Présentation de la plateforme :
I.5. Les grands projets pilotes de la plateforme
I.6. Contexte générale du projet de stage
Chapitre II – Le rayonnement & Gisement solaire: Généralités
II.1. Introduction
II.2. Le rayonnement solaire
II.3. La géométrie solaire
II.2.1. Distance Terre-Soleil
II.2.2. Les coordonnées géographiques
II.2.3. Coordonnées horaires
II.2.4. Coordonnées horizontales
II.4. Propagation du rayonnement dans l’atmosphère
II.3.1. Le rayonnement extra-terrestre
II.3.2. Extinction atmosphérique du rayonnement solaire
II.5. Les composantes du rayonnement solaire
II.4.1. Rayonnement solaire direct
II.4.2. Rayonnement diffus
II.4.3. Rayonnement global
II.4.4. La fraction d’irradiation
II.6. Mesure du rayonnement solaire
II.5.1. Pyranomètre à thermopile
II.5.2. Pyrhéliomètre
II.5.3. Pyranomètre ombragé
II.5.4. Site d’étude: IRESEN
II.7. Le gisement solaire marocain
II.6.1. Gisement solaire au Maroc
II.6.2. Le développement de l’énergie solaire au Maroc
II.8. Conclusion
Chapitre III – Contrôle de qualité et calibration
Partie I : Contrôle de qualité
III.1. Introduction
III.2. Site d’étude
III.2.1. Analyse des données climatiques
a) La température
b) Précipitation
c) L’humidité relative de l’air
d) La vitesse du vent
III.3. Procédure de contrôle de qualité
III.3.1. Inspection visuelle des données
a) Données manquantes
III.3.2. Le test des limites de l’enveloppe
III.3.3. Test des conditions extrêmes
III.3.4. Cohérence des composantes
III.4. Contrôle de qualité des données du site d’étude
III.4.1. Inspection visuelle et valeurs manquantes
III.4.2. Contrôle de qualité du rayonnement global GHI
a) Test de l’enveloppe pour les valeurs journalières
b) Test des conditions extrêmes
c) Test de cohérence
d) Test de valeur de K
III.4.3. Température, humidité et vitesse du vent
III.4.4. Classification de l’ensoleillement
III.4.5. Sources des problèmes rencontrés
a) Intervention artificielle sur le signal DNI (nettoyage)
b) Problème de la rosée
III.4.6. Comparaison des données avant et après le contrôle de qualité
III.2.1. Conclusion
Partie II : Calibration
III.5. Introduction
III.6. Ensembles de données dérivés des satellites
III.7. Adaptation des données satellitaires
III.7.1. Méthodes statistiques
a) Élimination des biais par adaptation linéaire
b) Régression linéaire
III.7.2. Fonction de distribution cumulative
III.8. Méthodes d’évaluation
III.8.1. Les indicateurs statistiques
III.9. Description et application de la méthode de calibration
III.9.1. Calibration de l’indice de clarté
III.9.2. Adaptation linéaire du GHI journalier
III.9.3. Calibration du GHI horaire
III.9.4. Application de la fonction de distribution cumulative
a) Le paramètre KSI
b) Le paramètre Over
III.10. Conclusion
Chapitre IV – Modèles de prévision du rayonnement solaire
IV.1. Introduction
IV.2. Les méthodes de prédiction à horizon
IV.2.1. Les séries temporelles
IV.2.2. Modèles statistiques
a) Modèle de persistance et de climatologie
IV.2.3. Les images hémisphériques
IV.2.4. Les modèles de Prévision Numérique de Temps PNT
IV.2.5. La mesure du rayonnement solaire par satellite
IV.3. Filtre de Kalman
IV.3.1. Fonctionnement du filtre de Kalman
IV.3.2. Prévision basée sur le modèle d’état
IV.4. Mise en place du modèle de Kalman
IV.4.1. Algorithme du modèle de Kalman
IV.4.2. Modèle de Kalman
IV.4.3. Identification des entrées pertinentes
IV.4.4. Initialisation du filtre
IV.5. Conclusion
Chapitre V – Résultats et discussions
V.1. Introduction
V.2. Analyse de la série temporelle
V.3. Performances des prévisions à court terme
V.3.1. Prévisions avec le modèle de persistance
V.3.2. Modèle de Kalman
V.4. Conclusion
Conclusion générale et perspectives
Annexe
Bibliographie