分析额外的仿真参数

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在本文件中

我们将解释如何使用 Solargis Evaluate 中的仿真参数,对光伏系统性能进行详细调查。

Solargis评估光伏模拟通过一系列步骤(光伏模拟链)进行,每个步骤代表从太阳辐射到光伏电厂输出转换过程中的不同功率损失。Solargis Evaluate 允许你导出每个模拟步骤的中间结果。

通过检查这些模拟参数,您可以专注于光伏系统设计的 详细性能 ,隔离单个损耗类型(如污渍或逆变器削波)的影响,并分析季节性或日常周期、峰值和异常,寻找 优化设计的方法。这得益于详细的PV建模和Solargis Evaluate中模拟数据的15分钟原生时间分辨率。

调查过程

调查开始时,你应该确定你想关注功率转换链的哪个步骤。这通常是一个步骤,你会在 Solargis评估的分析部分看到显著的损失。或者你考虑在设计中使用不同组件,想详细比较它们的性能,从而查看计算元件损耗的步骤(例如光伏模块的转换损耗和角损耗)。

图1:Solargis Evaluate 中的损失示意图——根据本       知识库文章,注意其解读

一旦你选择了要调查的仿真步骤,你应确定对应的 输入和输出参数,也称为仿真参数、中间参数或数据导出参数。这些在 Solargis Evaluate PV仿真 方案中有明确说明,并在知识库中对每个仿真步骤的描述中有详细说明。此外,我们也 在本文末尾列出了这些内容。确定后,利用 Solargis Evaluate 中 的数据导出功能 导出这些仿真参数。

接着,将导出的数据加载到合适的数据处理软件中。我们推荐 Solargis Analyst,因为以 15 分钟分辨率处理 30 年数据超出 Microsoft Excel 的能力,甚至可能挑战其他工具。在所选软件中,计算所分析仿真步骤输入 与输出参数的差 值。该计算时间序列表示模拟步骤中的总损耗——例如因污损或逆变器削波。相对损失也可以通过归一化到合适的量来计算。本文 尾展示了模拟步骤及相关输入和输出参数,以及相对损耗计算公式。

最后,分析计算出的损失时间序列。分析应旨在揭示模式、意外行为或看似随机的峰值,以了解PV系统的性能。在考虑影响光伏系统性能的关键因素(如全球倾斜辐照(GTI)或空气温度(TEMP)时进行分析非常重要。

双面光伏模块

当你的光伏设计使用双面光伏模块时,光伏模拟的光学部分会分别计算模块前后两侧的损耗。在这种情况下,分析必须拆分为模块正面冲击和模块背面冲击,以提高结果的准确性。

示例分析

举例来说,我们考虑位于欧洲的一座简单的矩形光伏电厂,配备双面光伏组件,并研究光伏组件前后两侧的近遮蔽损耗。从 Solargis Evaluate 导出以下仿真参数:

  • GTI_FRONT_HORIZ_SHD,

  • GTI_REAR_HORIZ_SHD,

  • GTI_FRONT_NEAR_SHD,

  • GTI_REAR_NEAR_SHD。

这些是模拟步骤“3D后退光线追踪”的输入和输出,该步骤计算近着色损耗,如下图2所示 Solargis Evaluate PV模拟方案 的摘录。

Flowchart illustrating PV simulation inputs and computation scheme for energy analysis.

图2:三维逆向光线追踪步骤的输入和输出参数,该步骤计算近着色损耗,如 Solargis Evaluate PV 模拟方案所示。

接下来,我们计算光伏模块前后两侧的近着影损耗,如下:

  • SHADING_LOSS_FRONT = GTI_FRONT_NEAR_SHD - GTI_FRONT_HORIZ_SHD

  • SHADING_LOSS_REAR = GTI_REAR_NEAR_SHD - GTI_REAR_HORIZ_SHD

该计算遵循了损失被表示为负数的惯例。

最后,我们用Solargis Analyst绘制损耗及前后未着色的GTI图,如图3所示。我们观察到,大多数遮蔽损耗预期来自光伏模块的后侧。然而,冬季期间模块前部的遮蔽损失(见图4)明显高于后部。这些损失应结合GTI的背景来解释,因为冬季时,前端遮阳远高于后侧。

根据这一简单分析的信息,我们可能需要增加光伏电厂的行距,以减少冬季遮蔽损失,并重新考虑使用双面光伏模块,因为后侧辐射极低。

图3:光伏模块前后侧的遮蔽损耗(上方);前后无近荫的GTI(下);2017年全年。截图来自 Solargis Analyst

图4:光伏模块前后侧的遮蔽损耗(上方);前后无近阴影的GTI前后(下);2017年12月。截图来自 Solargis Analyst

图5: 2017年12月9日光伏模块前部(顶部)和后部(底部)的无阴影和阴影GTI及着色损耗。截图来自 Solargis Analyst

仿真步骤、输入和输出列表

下表列出了Solargis Evaluate PV模拟链中的所有模拟步骤及其相应的输入和输出参数,这些参数可从Solargis Evaluate导出。注意,在光学部分,光伏模块的前后两侧的仿真参数被分割。

任意仿真步骤的相对(百分比)损耗通过输入和输出参数计算如下:

仿真步骤

输入参数

输出参数

(远)地平线阴影

GTI_FRONT_NOSHD

GTI_REAR_NOSHD

GTI_FRONT_HORIZ_SHD

GTI_REAR_HORIZ_SHD

近阴影

GTI_FRONT_HORIZ_SHD

GTI_REAR_HORIZ_SHD

GTI_FRONT_NEAR_SHD

GTI_REAR_NEAR_SHD

土壤损失

GTI_FRONT_NEAR_SHD

GTI_REAR_NEAR_SHD

GTI_FRONT_SOIL

GTI_REAR_SOIL

角反射损耗

GTI_FRONT_SOIL

GTI_REAR_SOIL

GTI_FRONT_IAM

GTI_REAR_IAM

频谱校正

GTI_FRONT_IAM

GTI_REAR_IAM

GTI_FRONT_SPECTRAL

GTI_REAR_SPECTRAL

照射转换为直流电

GTI_FRONT_SPECTRAL

GTI_REAR_SPECTRAL

PVOUT_DC_THEOR

逆变器功率限制

PVOUT_DC_THEOR

PVOUT_DC_CLIP

DC损失

PVOUT_DC_CLIP

PVOUT_DC_INV_IN

逆变器性能

PVOUT_DC_INV_IN

PVOUT_AC_INV_OUT

辅助损失

PVOUT_AC_INV_OUT

PVOUT_AC_AUX

低压交流电缆损耗

PVOUT_AC_AUX

PVOUT_AC_TR_LEVEL1_IN

逆变器变压器损耗

PVOUT_AC_TR_LEVEL1_IN

PVOUT_AC_TR_LEVEL1_OUT

中压交流电缆损耗

PVOUT_AC_TR_LEVEL1_OUT

PVOUT_AC_TR_LEVEL2_IN

电力变压器损耗

PVOUT_AC_TR_LEVEL2_IN

PVOUT_AC_TR_LEVEL2_OUT

高压交流电缆损耗

PVOUT_AC_TR_LEVEL2_OUT

PVOUT_AC_GRID