ipolytechiPolytech JournaliPolytech Journal2782-40042782-6341Irkutsk National Research Technical University10.21285/1814-3520-2026-2-277-291YFKNUJipolytech-1079Research ArticleЭНЕРГЕТИКАPOWER ENGINEERINGМодели коррекции часовых значений солнечной радиации из базы данных «Meteonorm» для условий Кыргызской РеспубликиModels for correcting hourly solar radiation data from the Meteonorm database for the Kyrgyz Republichttps://orcid.org/0000-0001-5133-8958МаксатовБ.MaksatovB.

Максатов Баатай, аспирант 

111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, 17 

Baatai Maksatov, Postgraduate Student 

17, Krasnokazarmennaya St., Moscow, 111250 

baatai.maksat@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0003-1475-3679ПугачевР. В.PugachevR. V.

Пугачев Роман Викторович, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры гидроэнергетики и возобновляемых источников энергии 

Roman V. Pugachev, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Associate Professor of the Department of Hydropower and Renewable Energy 

17, Krasnokazarmennaya St., Moscow, 111250 

windyroman@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8274-0288ИгнатьевЕ. В.IgnatievE. V.

Игнатьев Евгений Витальевич, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры гидроэнергетики и возобновляемых источников энергии 

111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, 17 

Evgenii V. Ignatiev, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Associate Professor of the Department of Hydropower and Renewable Energy

17, Krasnokazarmennaya St., Moscow, 111250  

jeniya_ig@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9244-9117ДерюгинаГ. В.DeryuginaG. V.

Дерюгина Галина Владимировна, старший преподаватель кафедры гидроэнергетики и возобновляемых источников энергии

111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, 17 

Galina V. Deryugina, Senior Lecturer of the Department of Hydropower and Renewable Energy 

17, Krasnokazarmennaya St., Moscow, 111250 

derugina63@mail.ruНациональный исследовательский университет «Московский энергетический институт»РоссияNational Research University “Moscow Power Engineering Institute”Russian Federation202614072026302277291Copyright © Максатов Б., Пугачев Р.В., Игнатьев Е.В., Дерюгина Г.В., 20262026Максатов Б., Пугачев Р.В., Игнатьев Е.В., Дерюгина Г.В.Maksatov B., Pugachev R.V., Ignatiev E.V., Deryugina G.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ipolytech.elpub.ru/jour/article/view/1079

Цель – повышение точности моделирования почасовых значений солнечной радиации в условиях Кыргызской Республики, характеризующихся выраженной неравномерностью рельефа, климатической изменчивостью и недостатком достоверных климатических данных, что имеет ключевое значение при развитии солнечной энергетики на фоне устойчивого энергодефицита. Исследования проводились путем сравнения среднемноголетних почасовых значений суммарной и диффузной солнечной радиации из «Meteonorm» с актинометрическими данными из Научно-прикладного справочника по климату СССР (часть 1) для четырех актинометрических метеостанций: Бишкек, Чолпон-Ата, Суусамыр, Тянь-Шань. Для обработки данных использовались методы регрессионного анализа. На основе регрессионного анализа разработана методика определения поправочных коэффициентов для пересчета среднемесячных часовых значений солнечной радиации в зависимости от географической широты и высоты местности. Сформированы две группы точек – до 2000 м и выше 2000 м над уровнем моря. Получены уравнения линейной регрессии с высоким коэффициентом детерминации (0,93–0,99), позволяющие существенно снизить расхождения между модельными и зафиксированными при наблюдении значениями солнечной радиации. Разработанная методика реализована в виде веб-приложения на PHP-фреймворке Laravel, обеспечивающего автоматический расчет, хранение и визуализацию данных по солнечной радиации. Апробация на солнечной электростанции Кыргызского государственного технического университета (80 кВт, г. Бишкек) показала снижение нормированной среднеквадратической ошибки на 20 % (до 10–15 %) и уменьшение погрешности прогноза до уровня менее 5 %. Предложенная система коррекции данных «Meteonorm» обеспечивает повышение достоверности оценки солнечных ресурсов, применима при проектировании и верификации фотоэлектрических станций, а также может быть использована для уточнения расчетов потенциала солнечной энергетики в горных районах Центральной Азии. 

The study aims to improve the accuracy of modeling hourly solar radiation data in the Kyrgyz Republic, a region characterized by complex terrain, climate variability, and a lack of reliable climate data—factors critical for solar energy development amid a persistent energy shortage. The research involved comparing the long-term mean hourly global and diffuse solar radiation from the Meteonorm database with actinometric data from the Handbook on Climate of the USSR (Part 1) for four actinometric weather stations: Bishkek, Cholpon-Ata, Suusamyr, and Tian Shan. Regression analysis was employed to process the data. Based on its results, a procedure was developed to determine correction factors for adjusting monthly mean hourly solar radiation data depending on geographical latitude and elevation. The data points were divided into two groups: elevations below and above 2000 m above sea  level. Linear regression equations with a high coefficient of determination (0.93–0.99) were obtained, significantly reducing discrepancies between modeled and observed solar radiation data. The developed procedure was implemented as a web application using the Laravel PHP framework, which enables the automatic calculation, storage, and visualization of solar radiation data. Testing at the 80-kW solar power plant of the Kyrgyz State Technical University (Bishkek) showed a 20 % reduction in the normalized root mean square error (to 10–15 %) and a decrease in prediction error to below 5 %. The proposed Meteonorm data correction system improves the reliability of solar resource assessments, making it a valuable tool for the design and verification of photovoltaic power plants, as well as for refining the calculations of solar energy potential in the mountainous regions of Central Asia. 

солнечная радиацияматематическая модельуравнение регрессииметрика точностисолнечная электростанцияактинометрическая станцияsolar irradiancemathematical modelregression equationaccuracy metricPV-solar power plantactinometric stationReferencesКасымова В., Баетов Б. Энергетика Кыргызстана: состояние отрасли и перспективы межгосударственного сотрудничества // Центральная Азия и Кавказ. 2007. № 6. С. 116–127. EDN: PWGJFH.Kasymova V., Baetov B. The Kyrgyz Republic: the present and future of interstate cooperation in the energy sphere. Central Asia and The Caucasus. 2007;6:116-127. (In Russ.). EDN: PWGJFH.Лакстыгал И. Киргизия вводит режим ЧС из-за энергодефицита // Ведомости. Режим доступа: https://www.vedomosti.ru/politics/articles/2023/07/31/987640-kirgiziya-vvodit-rezhim-chs-iz-za-energodefitsita (дата обращения: 23.07.2024).Lakstygal I. Kyrgyzstan introduces emergency regime due to energy shortages. Vedomosti. Available from: https://www.vedomosti.ru/politics/articles/2023/07/31/987640-kirgiziya-vvodit-rezhim-chs-iz-za-energodefitsita [Accessed 23rd July 2024]. (In Russ.).Mehta K., Mingaleva E., Zörner W., Degembaeva N., Baibagyshov E. Comprehensive analysis of the energy legislative framework of Kyrgyzstan: investigation to develop a roadmap of Kyrgyz renewable energy sector // Cleaner Energy Systems. 2022. Vol. 2. Р. 100013. https://doi.org/10.1016/j.cles.2022.100013. EDN: MEZAIA.Mehta K., Mingaleva E., Zörner W., Degembaeva N., Baibagyshov E. Comprehensive analysis of the energy legislative framework of Kyrgyzstan: investigation to develop a roadmap of Kyrgyz renewable energy sector. Cleaner Energy Systems. 2022;2:100013. https://doi.org/10.1016/j.cles.2022.100013. EDN: MEZAIA.Arkhangelskaya A., Kasymova V. Development of renewable energy sources in the Kyrgyz Republic: current status, problems and prospects // Reforma. 2024. Iss. 99. P. 12–22.Arkhangelskaya A., Kasymova V. Development of renewable energy sources in the Kyrgyz Republic: current status, problems and prospects. Reforma. 2024;99:12-22. Available from: https://izlik.org/JA37ZM52WJ.Mehta K., Ehrenwirth M., Trinkl C., Zörner W. Towards sustainable community development through renewable energies in Kyrgyzstan: a detailed assessment and outlook // World. 2022. Vol. 3. Iss. 2. P. 327–343. https://doi.org/10.3390/world3020018. EDN: BPZRQI.Mehta K., Ehrenwirth M., Trinkl C., Zörner W. Towards sustainable community development through renewable energies in Kyrgyzstan: a detailed assessment and outlook. World. 2022;3(2):327-343. https://doi.org/10.3390/world3020018. EDN: BPZRQI.Коломиец Ю.Г., Попель О.С., Фрид С.Е., Киселева С.В., Обозов А.Д., Исаев Р.А. [и др.]. Обзор ресурсов солнечной и ветровой энергии в климатических условиях Кыргызстана // Возобновляемые источники энергии: материалы Всерос. науч. конф. с междунар. участием и IX науч. молодеж. школы (г. Москва, 11–14 ноября 2014 г.). М.: Университетская книга, 2014. С. 368–371. EDN: VHAEGL.Kolomiets Yu.G., Popel’ O.S., Frid S.E., Kiseleva S.V., Obozov A.D., Isaev R.A., et al. Review of solar and wind energy resources in the climatic conditions of Kyrgyzstan. In: Renewable energy sources: proceedings of All-Russian Scientific Conference with International participation and 9th Scientific youth School. 11–14 November 2014, Moscow. Moscow: Universitetskaya kniga; 2014, p. 368-371. (In Russ.).Коломиец Ю.Г., Киселева С.В., Попель О.С., Обозов А.Д., Исаев Р.Э. Оценка ресурсного потенциала солнечной энергетики в Кыргызстане // Возобновляемая энергетика XXI век: энергетическая и экономическая эффективность: материалы Междунар. конгр. (г. Москва, 27–28 октября 2015 г.). М.: ВШЭ, 2015. С. 215–217.Kolomiets Yu.G., Kiseleva S.V., Popel O.S., Obozov A.D., Isaev R.E. Assessment of solar energy potential in Kyrgyzstan. In: Renewable Energy of the 21st century: energy and economic efficiency: proceedings of the International Congress. 27–28 October 2015, Moscow. Moscow: National Research University Higher School of Economics; 2015, p. 215-217. (In Russ.).Киселева С.В., Коломиец Ю.Г., Попель О.С., Тарасенко А.Б. Оценка эффективности фотоэлектрических станций в климатических условиях Кыргызстана // Альтернативная энергетика и экология. 2015. № 1. С. 14–25. https://doi.org/10.15518/isjaee.2015.01.001.Kiseleva S.V., Kolomietc Y.G., Popel O.S., Tarasenko A.B. The effectiveness of the solar energy use for power supply in the climatic conditions of Kyrgyzstan. Alternative Energy and Ecology. 2015;(1):14-25. (In Russ.). https://doi.org/10.15518/isjaee.2015.01.001.Mehta K., Ehrenwirth M., Trinkl C., Zörner W., Greenough R. The energy situation in Central Asia: a comprehensive energy review focusing on rural areas // Energies. 2021. Vol. 14. Iss. 10. Р. 2805. https://doi.org/10.3390/en14102805. EDN: JXUTTC.Mehta K., Ehrenwirth M., Trinkl C., Zörner W., Greenough R. The energy situation in Central Asia: A comprehensive energy review focusing on rural areas. Energies. 2021;14(10):2805. https://doi.org/10.3390/en14102805. EDN: JXUTTC.Максатов Б.М., Пугачев Р.В., Дерюгина Г.В. Оценка солнечных ресурсов Кыргызстана с использованием программы «Meteonorm» // Вестник Московского энергетического института. 2020. № 4. С. 71–80. https://doi.org/10.24160/1993-6982-2020-4-71-80. EDN: PDPWKN.Maksatov B.M., Pugachev R.V., Deryugina G.V. Assessment of Kyrgyzstan solar resources using Meteonorm software. Bulletin of Moscow Power Engineering Institute. 2020;4:71-80. (In Russ.). https://doi.org/10.24160/1993-6982-2020-4-71-80. EDN: PDPWKNNarynbaev A.F., Maksatov B.M., Vaskov A.G., Deryugina G.V., Pugachev R.V. Selection of an information source and methodology for calculating solar resources of the Kyrgyz Republic // Research Anthology on Clean Energy Management and Solutions. 2021. P. 578–615. https://doi.org/10.4018/978-1-7998-9152-9.ch025.Narynbaev A.F., Maksatov B.M., Vaskov A.G., Deryugina G.V., Pugachev R.V. Selection of an information source and methodology for calculating solar resources of the Kyrgyz Republic. Research Anthology on Clean Energy Management and Solutions. 2021;578-615. https://doi.org/10.4018/978-1-7998-9152-9. ch025.Maksatov B., Derugina G., Pugachev R. A method for calculating diffuse solar radiation using data from various information sources // International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing. 2022. P. 194–198. https://doi.org/10.1109/ICIEAM54945.2022.9787242.Maksatov B., Derugina G., Pugachev R. A method for calculating diffuse solar radiation using data from various information sources. In: International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing. 2022;194-198. https://doi.org/10.1109/ICIEAM54945.2022.9787242.Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ / пер. с англ. Ю.П. Адлера, В.Г. Горского. М.: Финансы и статистика, 1986. 366 с.Draper N.R., Smith Н. Applied regression analysis. New York: John Willey and Sons. (Russ. еd.: Prikladnoj regressionnyj analiz. Moscow: Finansy i statistika; 1986, 366 p.)Андерсон Т. Статистический анализ временных рядов / пер. с англ. И.Г. Журбенко, В.П. Носко; под ред. Ю.К. Беляева. М.: Мир, 1976. 755 с.Anderson T. Statistical analysis of time series. (Russ. еd.: Statisticheskij analiz vremennyh ryadov. Moscow: Mir; 1976. 760 p.)Маленкова И.Н., Шакиров В.А. Оценка суммарной солнечной радиации с суточной детализацией на основе регрессионных моделей // iPolytech Journal. 2023. Т. 27. № 1. С. 109–122. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2023-1-109-122. EDN: OOVJEL.Malenkova I.N., Shakirov V.A. Evaluation of total solar radiation with daily breakdown based on regression models. iPolytech Journal. 2023;27(1):109-122. (In Russ.). https://doi.org/10.21285/1814-3520-2023-1-109-122. EDN: OOVJEL.Кондраков О.В., Мишаков В.Ю., Кондраков И.В. Перспективы использования солнечной энергии на территории России // Дизайн и технологии. 2022. № 90. С. 96–106. EDN: HPEBXG.Kondrakov O.V., Mishakov V.Yu., Kondrakov I.V. Prospects for the use of solar energy in Russia. Dizajn i tekhnologii. 2022;90:96-106. (In Russ.). EDN: HPEBXG.Гридасов М.В., Киселева С.В., Нефедова Л.В., Попель О.С., Фрид С.Е. Разработка геоинформационной системы «Возобновляемые источники энергии России»: постановка задачи и выбор методов // Теплоэнергетика. 2011. № 11. С. 38–45. EDN: OJJYJT.Gridasov M.V., Kiseleva S.V., Nefedova L.V., Popel’ O.S., Frid S.E. Development of the geoinformation system “Renewable sources of Russia”: statement of the problem and choice of solution methods. Thermal Engineering. 2011;11:38-45. (In Russ.). EDN: OJJYJT.Jia Dongyu, Yang Liwei, Lv Tao, Liu Weiping, Gao Xiaoqing, Zhou Jiaxin. Evaluation of machine learning models for predicting daily global and diffuse solar radiation under different weather/pollution conditions // Renewable Energy. 2022. Vol. 187. P. 896–906. https://doi.org/10.1016/j.renene.2022.02.002. EDN: XPHQUK.Jia Dongyu, Yang Liwei, Lv Tao, Liu Weiping, Gao Xiaoqing, Zhou Jiaxin. Evaluation of machine learning models for predicting daily global and diffuse solar radiation under different weather/pollution conditions. Renewable Energy. 2022;187:896-906. https://doi.org/10.1016/j.renene.2022.02.002. EDN: XPHQUK.Zhang Jianyuan, Zhao Li, Deng Shuai, Xu Weicong, Zhang Ying. A critical review of the models used to estimate solar radiation // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2017. Vol. 70. P. 314–329. https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.11.124.Zhang Jianyuan, Zhao Li, Deng Shuai, Xu Weicong, Zhang Ying. A critical review of the models used to estimate solar radiation. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2017;70:314-329. https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.11.124.Quej Chi V.H., Almorox J., Ibrakhimov M., Saito L. Empirical models for estimating daily global solar radiation in Yucatán Peninsula, Mexico // Energy Conversion and Management. 2016. Vol. 110. P. 448–456. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2015.12.050. EDN: XMLNDR.Quej VH, Almorox J, Ibrakhimov M, Saito L. Empirical models for estimating daily global solar radiation in Yucatán Peninsula, Mexico. Energy Conversion and Management. 2016;110:448-456. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2015.12.050. EDN: XMLNDR.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.