从实证数据出发,探讨PVsyst仿真结果与实际的差异点

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在刚过去《第十三届国际光伏性能建模与检测研讨会(PVPMC)》上,一谈到双面建模,大家都会不约而同的想到PVsyst软件。多位大咖使用PVsyst软件进行了研究,关键词“双面发电建模”和”PVsyst仿真软件”被专家们提到多次,可见其在光伏建模领域的重要性。

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说到仿真,我们都知道,用软件的目的并不是为了模拟而模拟,如果软件仿真结果的准确性与实际偏离很大,那对我们的实际应用就失去了参考价值。
随着近几年双面组件的价值被挖掘,国内外专家学者纷纷开展了双面发电户外实测研究,并将模拟结果、实测结果与行业同仁们进行分享,从中我们可以得到一些收益。
 
1、隆基乐叶测试结果
作为行业巨头,隆基乐叶在最近的几年对双面发电进行了深入的研究,图1是来自于《第十三届国际光伏性能建模与检测研讨会(PVPMC)》隆基乐叶的演讲报告,研究人员在不同反射率的场景下建立户外测试实验平台,如草地、沙地、混凝土等。
 
研究表明,当地表环境的均匀性较好的时候,如草地和沙地地表,模拟增益与测试增益的差异很小,草地场景下,组件离地高度1米时,偏差仅0.41%,当高度在1.5米时,偏差仅0.1%。沙地场景下,组件离地高度1米,偏差1.38%,高度1.5米时,偏差0.34%。组件离地高度越高,偏差越小。同时,研究表明,在地表辐照度不均匀,尤其是沙地、水泥地的情况下进行模拟仍然具有一定缺陷。

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图 隆基的户外测试结果
 
2、笔者4个观点
       PVsyst仿真结果是否准确,其实这个问题很难回答,从统计学角度,发电量其实是某一种概率下的结果,PVsyst里面也提供了P50、P90、P95这样的结果,不同的概率下仿真的发电量结果是不一样的,概率越大的发电量越小.
 
准确性主要取决于3个因素:
内部模型的准确性、算法的准确性和外部输入条件的准确性,三者缺一不可。
 
       第一和第二因素是集成在软件内部的,有些模型算法是无法看到的。根据软件研究团队的户外实证对比数据,前两个因素基本上是比较准确的。所以,第三个因素对我们发电量的影响是比较大的,是我们在使用软件时,可以根据实际情况和经验数据进行设置,尽量减少偏差。
 
1)首先,主观性的影响
       软件相关参数主要靠人去设置,不同的人员专业层次不同,理解有高低,难免仿真出来的结果会有所差异。比如说,某一个分布式项目的前期,对现场进行勘查,分布式屋顶经常会存在各种障碍物,比如风机、空调、广告牌、电线杆、其他通风设备等。如果要精确计算出这些障碍物的阴影遮挡,就需要在现场完成障碍物的测量工作,便于后期在三维模型中进行绘制。
 
2)其次,实际情况的复杂性,造成设计人员很难去获得现场的一些信息或数据
       如山地电站,有很多的坡向和坡度,甚至几十种之多,很难在软件上还原真实,实际布置出来的组件方阵和现场可能会不太一致。
 
       山地电站,雨水季节,草木生长非常茂盛,如果不及时除草,势必会影响发电量,如果草木没有遮挡,对光伏方阵的发电量就没有影响,这个因素是很难量化的。
 
       对于双面发电系统,对于背面的场景反射率,如果没有实测数据,每个月的反射率一般都是设置相同的。但是反射率会受到环境的影响,下雨会降低场景反射率、下雪会提高反射率;另外,反射材质在使用一段以后,其表面的反射性能也会下降。
 
3)再次,实际光资源数据的缺失
       在项目建设前期,经常缺少当地的实际气象数据,或实际的环境监测仪数据准确性太差。当采用典型气象年的数据,就会和实际有差异,因此仿真出来的发电量和实际发电量是有区别的。
 
4)最后,现场的不确定性
       如设备的故障率,光伏电站并网运行的前几年,新设备故障率可能低一些,但是多年以后,设备的故障就会经常发生,对于不同品牌、不同型号的设备,其故障率也是不同的。在仿真时,一般都采用经验值。如果经验值和现场偏离较大,也会导致模拟的发电量和实际存在较大出入。
 
       对于分布式电站,特别是彩钢瓦屋面,组件一般顺着屋面布置,由于空气中的灰尘、屋顶周边的污染,时间一长,组件表面积了一层厚厚的灰。发电量也是受到影响,在软件模拟环节,灰尘损失的默认值是3%,如果清洗频率较低,3%是偏保守。实际上,电站运维人员的清洗频率非常重要,一年清洗12次和清洗6次,灰尘损失的百分比是不一样的。
 
       灰尘损失需要根据运维的经验数据进行设置,分布式、地面和山地是不尽相同的
 
       因此,光伏仿真软件的准确设置与系统设计、电站运维实际情况等都有关系。
 

原文始发于微信公众号(坎德拉学院):从实证数据出发,探讨PVsyst仿真结果与实际的差异点

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