Prospect光伏模拟器电气仿真

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在本文件中

本文档描述了Prospect光伏模拟器的电气仿真阶段。它解释了光学仿真中的有效GTI值如何转换为逆变器端子的交流功率输出，包括沿途所有的电气损耗。

概述

电气仿真紧接Prospect光伏模拟链中的光学仿真之后。它将光学级产生的光谱校正单元GTI（GTI_eff）转换为交流功率输出，追踪从光伏电池到逆变器输出的所有电损耗。

该阶段使用与Argus光伏模拟器相同的核心模型——De Soto的单二极管模型用于单元I-V曲线生成和Sandia逆变器模型用于直流/交流转换——并通过计算优化实现，使其适用于Prospect模拟器的高通量、产品组合规模的应用场景。关键优化是预先计算的I-V曲线查找表，采用双线性插值，避免在每个时间步重新计算每个单元格的 Lambert W函数，同时保持在整个操作条件下的准确性。

Prospect模拟器通过旁路二极管逻辑模拟弦级的部分着色，捕捉单个子模块着色引起的非线性损耗。该阶段的最终输出——逆变器端子的交流电——随后会根据交流和变压器的损耗以及后处理因素（降雪、技术可用性）进行调整，以获得最终的能量产额。

该阶段包含的工艺

在Prospect模拟器电气仿真过程中，以下工艺依次应用：

单元温度计算（基于NOCT的热模型）
单二极管模型和I-V曲线生成（De Soto，含查找表和双线性插值）
PV场仿真——带有旁通和阻断二极管的串聚合
直流损耗（不匹配与布线，综合因素）
逆变器直流/交流转换（Sandia逆变器型号，MPP跟踪）
交流和变压器损耗
后处理损失（降雪、技术可用性）

电气仿真

细胞温度

电池温度是根据空气温度和有效GTI计算的，使用NOCT_MODEFF_WS模型——基于NOCT的热模型，扩展了风速修正项。

有效的NOCT将模块的标称工作单元温度与安装式校正moduleNOCT + mountingNOCTcorrection（）结合起来。模块效率项根据模块的标称功耗、物理尺寸以及单元与模块面积比0.95估算。

有效GTI输入考虑了阴影（地平线、近阴影和自阴影）、污渍、角度损失和光谱校正。对于双面模块，前后辐照度贡献会合并。

注：Prospect模拟器使用静态NOCT温度模型，而Argus光伏模拟器使用瞬态加权移动平均热修正模型。NOCT方法非常适合前景模拟器的代表性日、百分位汇总输入结构。

单二极管模型与I-V曲线生成

De Soto的单二极管模型根据五个参考参数——修正的理想因子、二极管饱和电流、光电流、串联电阻和并联电阻——根据实际电池GTI和温度调整，生成每个PV电池的电流-电压（I-V）曲线。

对于任意给定的GTI和温度，通过对查找表中最近的四条曲线进行双线性插值重建。该表采用自适应抽样——更多采样点分布在I-V曲线的膝盖周围——并支持每条曲线可配置的点数。

有关单二极管模型的完整细节，请参见 PV转换模型。

PV场仿真——字符串聚合

模拟器会遍历场内所有弦。对于每根字符串，单元根据光学级的直接阴影和漫反射着色信息，分为全光照、全阴影或部分阴影。

接着将所有连接到一个逆变器的弦的I-V曲线以恒压结合，并施加阻断二极管，生成逆变器输入处的总I-V曲线。

DC损失

直流不匹配和布线损耗作为组合乘法因子，应用于逆变器输入I-V曲线的最大功率点，然后再传递给逆变器模型。这两个损耗百分比都是用户可配置的仿真参数。

逆变器直流/交流转换

桑迪亚（SAM/SNL）逆变器型号将直流最大功率点转换为交流输出功率，作为直流电压和直流功率的函数。串联会自动分配给逆变器。每个逆变器的最后一串可能包含的模块数量比其他串少。

有关桑迪亚逆变器模型的详细信息，请参见逆变器模型。

交流和变压器损耗

交流变压器和电缆损耗作为逆变器转换后交流输出的百分比减值。

后处理损失

电气仿真后还会施加两个额外的损耗因子以产生最终交流输出：

降雪损失 ——以百分比减少计入。
技术可用性 ——以百分比减少计入。

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