測量浮動光伏系統(tǒng)中波浪引起的損失的新模型

2025-04-12 09:34  瀏覽:  

由挪威能源技術研究所 (IFE)領導的一組科學家開發(fā)了一種用于計算浮動光伏 (FPV) 波浪誘發(fā)損失 (WIL) 的新模型。

該模型包括三個主要步驟,即波結構相互作用、輻照度和電氣建模。

“對于浮動光伏 (FPV) 系統(tǒng),如果存在波浪,則會導致安裝 PV 面板的浮動結構發(fā)生移動。首先,這種移動會使面板偏離設定的面板方向。其次,如果面板以可以獨立移動的方式安裝,串內每個面板上的不同輻照度條件會導致不匹配損失,”研究人員表示。“在本文中,我們提出了一種對這兩個組件組合的總損失進行建模的方法,并將其稱為 WIL。”

為了創(chuàng)建模型,該團隊使用了內部軟件 3DFloat 來模擬光伏電池板的運動,并使用 Python 庫進行輻照度和電氣建模。第一步是波浪結構相互作用,分析 FPV 如何因波浪而移動。它使用標準海浪模型,假設光伏電池板完全遵循局部波浪運動,而不會水平移動。

第二部分是輻射建模,使用上一階段產生的面板傾斜角。在此基礎上,電氣建模的第三步使用 PVMismatch 仿真庫來計算電氣輸出。

然后將 WIL 計算為該結果與靜態(tài)設置的模擬結果之間的百分比差異。

輻照度建模的第 2 步已通過實驗模型進行測試和驗證。該實驗是在 Sunlit Sea 公司提供的浮動光伏 (FPV) 原型上進行的,該原型位于奧斯陸峽灣。它由兩串組成,每串有四塊 PV 板。四個輻照度傳感器、一個加速度計和一個 3D 陀螺儀連接到其中一個 PV 板的邊緣以收集數(shù)據。

分析表明,模擬的輻照度與測量的輻照度“非常吻合”,并且與測量值具有可接受的一致性,模擬和測量輻照度之間的均方根誤差 (RMSE) 為 2.8 W/m2。“然而,建模傾向于略微低估測量輻照度的極值,”科學家強調道。

成功驗證后,該小組用幾種場景演示了該模型。測試的變化參數(shù)包括 (0°N, 0°E) 和 (50°N, 0°E) 位置,波浪分別為 0.25 米、0.5 米、1 米和 3 米。測試了方向為 0° 的波浪(沿串的長度傳播)、90° 的波浪(橫跨 PV 串的寬度傳播)和 45° 的波浪(以對角線角度接近 PV 串)。

“在遠離最佳方向的系統(tǒng)以及波浪更陡峭和更高的情況下,WIL 更高。結果顯示,隨著光伏串長度的增加以及波浪方向從與串長度正交變?yōu)榕c串平行,WIL 也會增加。”“例如,WIL 范圍從 0.25 米有效波高時的 3.3% 到 1 米有效波高時的 6.7%。這表明 WIL 可能很大,應該將其考慮在能量產量分析中。”

這項新技術在《太陽能》雜志發(fā)表的“浮動光伏發(fā)電的波浪誘導損失建模:設計參數(shù)和環(huán)境條件的影響”中進行了介紹。來自挪威 IFE、奧斯陸大學 (UiO)和印度喜馬偕爾邦大學的研究人員參與了這項研究。

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