光伏發(fā)電項(xiàng)目的設(shè)備選型、優(yōu)化設(shè)計(jì)、性能分析、收益評(píng)估等都需要對(duì)發(fā)電項(xiàng)目的潛在發(fā)電量進(jìn)行評(píng)估，從而可為相關(guān)決策提供技術(shù)支撐。目前PVsyst的發(fā)電量仿真模型較為成熟，它采用模塊化設(shè)計(jì)，包括設(shè)備模型、三維模型、損耗設(shè)置模塊等，也給用戶提供了自定義窗口，根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置。
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基于當(dāng)?shù)刈匀粴夂驐l件及輻照數(shù)據(jù)的情況下，為比較及分析光伏發(fā)電系統(tǒng)軟件仿真結(jié)果與實(shí)際發(fā)電運(yùn)行情況的差異,采用PVsyst軟件對(duì)江蘇某分布式電站進(jìn)行仿真，并與實(shí)際發(fā)電量進(jìn)行了比較。對(duì)于本案例，通過(guò)計(jì)算相應(yīng)的偏差指標(biāo)，驗(yàn)證了仿真模型的準(zhǔn)確度。
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? ? ? ?項(xiàng)目裝機(jī)容量4MW，采用“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”模式，接入廠內(nèi)變壓器，所發(fā)電量在廠區(qū)內(nèi)部就近消納，多余電量反送到? 國(guó)家電網(wǎng)，該項(xiàng)目于2017年6月并網(wǎng)發(fā)電，至今運(yùn)行3年多。
? ? ? ?該項(xiàng)目屋頂為彩鋼瓦，屋面坡角約5°，光伏組件采用多晶硅組件，順著屋面平鋪，組件布置時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范避開(kāi)了陰影區(qū)域，逆變器采用華為組串式，逆變器輸出后經(jīng)交流匯流箱匯集至并網(wǎng)柜。
? ? ? ?通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺(tái)導(dǎo)出現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器的數(shù)據(jù)，時(shí)間范圍從2020年1月至10月22日，包括組件斜面的輻照度、風(fēng)速、環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，時(shí)間間隔為30分鐘，其中5度光伏斜面的輻射量為1090 kWh/m2。
? ? ? ?數(shù)據(jù)在導(dǎo)入PVsyst軟件前，需要檢查數(shù)據(jù)的質(zhì)量，包括數(shù)據(jù)缺失、數(shù)據(jù)失真等問(wèn)題，盡可能的剔除誤差較大的數(shù)據(jù)。然后根據(jù)PVsyst氣象數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換協(xié)議，將數(shù)據(jù)按格式整理，并保存為csv后綴。
? ? ? ?下圖為導(dǎo)入后的氣象數(shù)據(jù)。水平面輻射量為1059.4kWh/m2，5度光伏斜面輻射量為1083.1 kWh/m2，由于軟件轉(zhuǎn)換及斜面輻照算法差異，軟件計(jì)算的輻射與實(shí)際數(shù)據(jù)偏差7kWh/m2，偏差較小。在仿真環(huán)節(jié)，由于南北均有光伏組件布置，仿真時(shí)組件角度選擇0°。
? ? ? ?PVsyst仿真設(shè)置的參數(shù)不同，發(fā)電量結(jié)果會(huì)不同，可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)置。下面列出主要的幾個(gè)設(shè)置選項(xiàng)：
? ? ? ?由于組件離屋面約10公分距離，PVsyst關(guān)于組件的溫度計(jì)算，是根據(jù)散熱條件不同，選擇對(duì)應(yīng)的熱平衡系數(shù)或者根據(jù)實(shí)際測(cè)試結(jié)構(gòu)填入，本案例是選擇第二項(xiàng)，半封閉式。
? ? ? ?組件的光致衰減LID：默認(rèn)2%。根據(jù)組件的實(shí)際參數(shù)填入。? ? ? ?灰塵損失：由于光伏組件順坡平鋪，在雨水條件下自清潔能力較差，組件下邊緣容易積灰。默認(rèn)3%偏樂(lè)觀，在年清洗次數(shù)較少的情況下，取值可選在5%左右，當(dāng)然具體看現(xiàn)場(chǎng)情況而定。? ? ? ?線損：線損包括了組件輸出至組串逆變器的直流線損、逆變器出口至匯流箱的交流線損、匯流箱至出線線損等。可根據(jù)電纜清冊(cè)在損耗設(shè)置中填入電纜長(zhǎng)度、截面積，或根據(jù)坎德拉自主設(shè)計(jì)的PV小程序計(jì)算后填入百分比（小程序見(jiàn)本文末尾）。本案例直流線損默認(rèn)，交流線損計(jì)算后0.72%。? ? ? ?組件老化衰減：光伏電站從并網(wǎng)運(yùn)行開(kāi)始到2019年年底，運(yùn)行年限約2.5年，而軟件對(duì)于具體年份只能選擇整數(shù)，本例選擇3，即第3年。
? ? ? ?不可利用率：主要為設(shè)備的故障停機(jī)、電站停電檢修等造成的，默認(rèn)2%略偏大，該電站故障發(fā)生較少，可選擇0.5%以內(nèi)。
3）發(fā)電小時(shí)數(shù)仿真結(jié)果? ? ? ?在發(fā)電量仿真環(huán)節(jié)，沒(méi)有對(duì)全站進(jìn)行仿真，而是選擇了一個(gè)部分發(fā)電單元，全站的發(fā)電量可根據(jù)計(jì)算得到的發(fā)電小時(shí)數(shù)乘以全站容量。? ? ? ?仿真發(fā)電小時(shí)數(shù)為818h，系統(tǒng)效率為77.35，根據(jù)運(yùn)行監(jiān)控平臺(tái)得到的實(shí)際發(fā)電小時(shí)數(shù)為815h，與仿真結(jié)果差3h，偏差百分比僅0.4%。
? ? ? 下圖為每天的對(duì)比曲線，兩條曲線的一致性整體較好。日發(fā)電小時(shí)數(shù)與日輻射量是線性相關(guān)，由于軟件所使用的氣象數(shù)據(jù)是來(lái)自于現(xiàn)場(chǎng)，那么仿真值與實(shí)際值的偏差性就基本可以反映軟件模型的準(zhǔn)確性。
? ? ? ?圖為各個(gè)月份的現(xiàn)場(chǎng)輻射量與TMY數(shù)據(jù)對(duì)比，獨(dú)立月份的偏差較大，由于偏差有正有負(fù)，現(xiàn)場(chǎng)輻射總量與典型氣象年的值偏差較小，但是當(dāng)年的輻射水平略低于典型氣象年?？蓞⒖急?。
圖 1月至9月實(shí)測(cè)與TMY輻射數(shù)據(jù)對(duì)比
? ? ? ?下圖為典型氣象年仿真結(jié)果與實(shí)際運(yùn)行對(duì)比，典型氣象年是代表了歷史氣象數(shù)據(jù)，與特定年份的輻照一般都會(huì)有偏差，兩條曲線的一致性較差。
? ? ? ?仿真結(jié)果與實(shí)際值的平均偏差和均方根偏差如表2。
▼表2
? ? ? ?從上面結(jié)果可知，根據(jù)實(shí)測(cè)氣象數(shù)據(jù)輸入軟件進(jìn)行仿真，得到的仿真結(jié)果還是較為理想的，整體偏差較小，從側(cè)面說(shuō)明了軟件模型的準(zhǔn)確性，當(dāng)然有點(diǎn)偏差是正常。下面列幾個(gè)偏差來(lái)源：
1）氣象數(shù)據(jù)：現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的氣象數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)天數(shù)為296天，仿真結(jié)果略高于實(shí)際，可能和個(gè)別瞬時(shí)輻照度不準(zhǔn)確有關(guān)；另外現(xiàn)場(chǎng)對(duì)于輻照儀的維護(hù)和定期校準(zhǔn)也很重要，若積灰不清理，容易導(dǎo)致輻照數(shù)據(jù)偏低。
2）直流線損：軟件仿真采用的是默認(rèn)值1.5%，若有電纜清冊(cè)，則可根據(jù)實(shí)際電纜長(zhǎng)度計(jì)算。
3）光伏組件衰減率：2%LID，逐年0.7%，是理論值。真實(shí)的數(shù)據(jù)還需要實(shí)測(cè)。另外電站并網(wǎng)運(yùn)行是2017年6月，2020年1月至10月，介于第3年到第4年，而PVsyst從年初到年末算完整一年。
4）灰塵損失：5%為經(jīng)驗(yàn)值，一般建議在現(xiàn)場(chǎng)安裝對(duì)比組進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，一組正常自動(dòng)清洗，另一組不清洗，通過(guò)發(fā)電量對(duì)比計(jì)算，方能得到較為準(zhǔn)確的全年灰塵損失數(shù)據(jù)。
另一個(gè)方法是目前采用集控平臺(tái)大數(shù)據(jù)分析，根據(jù)輻照量、理論發(fā)電量和實(shí)際發(fā)電量，分析灰塵損失，至于準(zhǔn)確性如何，則有待商榷。
5）陰影遮擋：這里面可能需要考慮不同發(fā)電單元的一致性問(wèn)題，和屋頂?shù)膹?fù)雜性有關(guān)。未采用全站建模，屋頂潛在障礙物暫未考慮，精細(xì)化分析需要建立三維模型，可得到較為準(zhǔn)確的陰影損失。
PVsyst軟件可用于光伏項(xiàng)目建設(shè)初期以及運(yùn)行期的發(fā)電量評(píng)估，遮陰損失分析、系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)及設(shè)備選型等。
? ? ? ?本文是基于已經(jīng)運(yùn)行多年的光伏電站，利用現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為軟件的輸入，在軟件內(nèi)部仿真以后得出仿真小時(shí)數(shù)，與現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際發(fā)電數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從實(shí)踐角度去驗(yàn)證了仿真模型的準(zhǔn)確度，可以為光伏電站的運(yùn)行評(píng)估、軟件使用提供一定的參考。?
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原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（坎德拉學(xué)院）：利用實(shí)測(cè)氣象數(shù)據(jù)和發(fā)電量探討PVsyst仿真模型的準(zhǔn)確性
