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在本文件中
我们将介绍一个全面的Solargis方法，用于模拟光伏系统中与雪相关的能量损失，重点介绍估算这些损失所面临的挑战和方法。它概述了全球气象模型和卫星数据如何被用来预测降雪对光伏发电的影响。
概述
降雪通过阻挡太阳辐射，显著影响光伏系统，导致 发电损失。这种现象在经常降雪的地区尤其具有挑战性，比如欧洲、北美和亚洲部分地区。光伏系统上的积雪难以缓解，因此有效的预报和规划对于管理如向电网运营商报告或购买平衡电力等影响至关重要。
模拟雪损失涉及使用 全球气象模型 ，如ERA5和Solargis卫星数据。这些模型为降 雪模式 及其 对光伏系统的影响提供了宝贵见解。然而，数据解析、验证以及气象数据与光伏系统模型的整合也存在挑战。本文讨论了这些挑战，并提出了估算雪损的方法论，包括对降雪事件的分类以及将模型推演到全球尺度。
光伏系统中的雪损失建模
雪损介绍
光伏组件上的积雪会因阻挡太阳辐射而造成显著的发电损失。这是一种不受欢迎的现象，尤其是在降雪频繁且持续时间较长的地区。手动或机器人清洁通常不切实际，且当积雪冻在模块上时，几乎无法完成。减轻这些影响的唯一有效方法是通过准确的预报和规划，这可能包括向电网运营商报告、购买平衡电力，甚至在易受雪的地区投资光伏电力。
雪损模型
该模型利用ERA5全球气象系统和Solargis卫星来源的太阳辐射数据。
ERA5 和 ERA5-Land 提供每小时的气象变量，如新雪深度和空气温度。
Solargis还辅以 高分辨率全球倾斜辐照 （GTI）数据，这对于估算光伏发电量至关重要，并直接加速了融雪。
数据来源与分辨率
ERA5和ERA5-Land模型分别提供每小时气象数据，空间分辨率约为31公里和9公里。这种分辨率被认为是粗的，可能无法准确捕捉局部条件，如微气候或影响积雪积累和融化过程的特定地形特征。
Solargis 卫星模型的太阳辐射数据 提供了详细的太阳辐射信息，用于计算预期的光伏发电量，且无雪损失。虽然文档未明确规定Solargis数据的具体分辨率，但通常以更高的空间分辨率提供，通常在 1-2公里左右，具体取决于具体产品和应用。
模型描述与参数
采用了动态雪损模型的简化版本，输入参数优化以有效利用ERA5输出。该模型包含气象数据，包括ERA5的新鲜积雪深度水等效数据、增强版ERA5-Land的空气温度，以及来自高分辨率卫星模型的全球倾斜辐照数据。雪损计算采用15分钟时间序列，确保时间分辨率的详细。
该模型包含若干关键的实证因素：气象模型特定的降雪系数、雪/模块系统的表面温度、热融化系数，以及倾斜诱导的除雪加速因子和热GTI系数。此外，面板的有效倾斜/倾角也被考虑为除雪动力学。
这些参数对于准确模拟积雪覆盖及其对光伏系统性能的影响至关重要。
挑战与局限性
像ERA5这样的全球模型分辨率 较粗，可能无法准确捕捉局部条件，如微气候或特定地形特征。因此，光伏系统中的降雪损失可能被 误导，影响性能估计，并导致建模与实际发电之间存在潜在差异。
将气象数据与光伏系统模型结合，需要在这两个领域具备专业知识。这种整合对于准确预测雪对光伏发电的影响至关重要。积雪损失计算了整个15分钟时间序列，并在Solargis评估中整合为12个平均月度损失值。
模拟期间的雪损计算时间取决于能量系统中段数。分段越多，估计计算越长。
关于雪损模型开发及其验证结果的更多细节已在2023年第40届 欧盟PVSEC会议上于葡萄牙里斯本发布。
雪模型验证
Solargis雪损模型已通过美国 和欧洲27个站点的地面光伏发电数据验证，结果证明了该模型能够对与雪相关的能量损失进行分类和量化。验证过程的详细信息，包括方法学、误差分析和关键发现，均载于雪失模型 验证文件中。
与其他软件的比较
雪损的处理在各种太阳能仿真软件中是可比的：
软件 | 参数名称 | 注释 |
|---|---|---|
索拉吉斯展望 | 因积雪造成的损失 | 月度积雪对光伏组件的影响 |
太阳评估 | 雪损 | 由于积雪堵塞光伏组件表面导致发电减少，光伏系统的表现类似于光伏系统的不可用状态。 |
PVsyst | 污损因子 | |
SAM（NREL） | 华盛顿特区的降雪损失 | 计算出由降雪引起的损耗，适用于子阵列的总直流 功率输出 （第67页）。 |
SolarFarmer（DNV） | 污渍 | 包含在 每月的污渍 参数中 |
在Solargis平台的应用
在Solargis，在模拟光伏能量产额时，将雪损失模型纳入 评估光伏模拟 链，并在能源系统设计者的 损失 部分用于雪损估算。
延伸阅读
用于评估降雪导致光伏系统性能损失的仪器。B. 马里昂、J. 罗德里格斯和J. 普鲁埃特。
光伏与降雪：内华达两个冬季测量的最新进展。T. 汤森德和L. 鲍尔斯。
PVSim中的动态雪损失模型：建模雪对光伏发电的影响。D. 冈、M. 安德森、G. 金博尔和B. 伯恩。