基于pvsyst的光伏发电系统工程设计.docx

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基于pvsyst的光伏发电系统工程设计

01PVSYST认识

1.1PVSYST软件功能

一、pvsyst简介

PVsyst软件是一套应用广泛的光伏系统仿真模拟软件，由瑞士Geneva大学环境科学院开发。

PVsyst软件主要用来对光伏发电系统进行建模仿真，分析影响发电量的各种因素，并最终计算得出光伏发电系统的发电量，可应用于并网系统、离网系统、水泵和直流系统等，也可可模拟不同类型的光伏系统，如地面电站、屋顶电站、农光互补、跟踪支架、离网系统等，计算系统发电量、发电效率PR和发电损耗，辅助光伏系统的设计与优化。

软件含有丰富的NASA和Meteonorm等丰富气象数据库、组件数据库、逆变器数据库及定量分析工具等，深受国内外工程设计、产品研发、设计院和高校等光伏人士的认可。

二、PVSYST功能

1.三维建模和近场阴影仿真

（1）具有三维建模功能，可构建建筑物对光伏系统遮挡阴影影响评估，计算阴影时间及遮挡阴影比例；

（2）内置三维建模模块，含有丰富的各类建筑物、遮挡模型，尺寸大小可定义；

（3）支持SketechUp和山地设计软件Helios3D的光伏组件阵列和建筑物3D模型，比进行遮挡影响评估。

支持SCV格式的三维地形数据，并可自由编辑高度和尺寸；

（4）可设置障碍物或光伏组件是否产生阴影遮挡，快速计算阴影遮挡损失；

（5）对于任意面积或形状的光伏厂区，可实现光伏组件方阵的批量填充和编辑，可自定义参数，包括方阵尺寸、倾斜角、前后左右间距和离地高度等。

2.阵列布局分析

（1）支持固定倾斜角阵列、跟踪系统阵列、多方位角阵列的功能不同的阵列运行方式；

（2）可用于平台地面或坡地的方阵最佳倾斜角、阵列前后和左右最佳间距的优化设计；

（3）可用于辅助光伏电缆经济界面选取分析、直流汇集和交流汇集方式的选取分析。

3.精细化模拟分析

可根据系统设计设计情况对各编号的的组串内部组件进行电气连接，可模拟更加准确的电性能。

4.数据库管理

（1）支持导入Nasa、Metemrorm、Solargis、Retscreen以及现场实测气象数据等，可导入的参数包括水平辐射、方阵斜面辐射、环境温度、组件温度、风速等；

（2）拥有丰富的组件数据库，通过组件PANfile模型，可分析在不同温度或辐照度下的I-v曲线和P-V曲线、开路电压、短路电流、弱光性能和光谱响应等特性；

（3）拥有丰富的逆变器数据库，可通过逆变器模型分析逆变器的效率曲线。

5.自定义损耗设置

（1）可设置不同安装方式下的热损耗、污秽损失、相对透射率损失、组件公差、直流线损、交流线损、失配损失、变压器参数、组件光致衰减、组件老化衰减、系统不可利用率等；

（2）支持直流线损和失配损失的模拟计算。

6.智能工具箱

（1）可查询任意时刻的太阳高度角和方位角；

（2）可查询任意时刻水平面的总辐射量、直接辐射量、散射辐射量和方阵平面总辐射量和直接辐射量。

7.双面发电系统模拟

（1）目前支持固定倾角、平单轴跟踪双面发电系统的发电仿真，后续会陆续更新；

（2）可设置组件的双面发电系数、场景反射率、组件离地高度、组件前后间距和倾斜角、组件背面失配率、组件背面遮挡率等：

（3）可导出地面接收辐射量、背面的有效辐射接收量、地面反射辐射量等，便于进一步的分析。

8.光伏储能发电系统

提供三种光伏储能发电系统的模拟场景：

（1）基于用户侧需求的光伏储能系统，当光伏发电功率超过用电负荷时，进行充电；当光伏功率小于用电负荷时，进行放电；

（2）“削峰填谷”模式，当光伏出力大于电网的允许最大功率时，进行充电；当小于电网的允许功率时，进行放电；

（3）当电网薄弱且经常无法供电时，使用储能系统实现为用户的连续供电。

9.二次优化

倾角、间距、GCR等不同维度的二次优化，可帮助设计师找到发电量最大时的最佳倾角和最佳间距。

10.模拟结果分析

（1）PVsyst提供详细的发电量仿真模拟报告、丰富的分析图表（支持自定义）和数据结果；

（2）支持仿真结果数据的外部导出。

11.全生命周期经济评价

初始投资成本、全生命周期的发电运行成本和碳排放量计算。

1.2PVSYST进入界面认识

进入pvsyst仿真软件，显示如图1-1所示进入界面。

图1-1设计界面

一、PreliminaryDesign（初步设计）

通过对外部条件和光伏系统的简单设置，以月为步长估算，对项目的发电量做出快速评估。

此功能对离网系统和抽水系统的初步评估非常有用，而对于并网系统，初步设计仅对光伏发电系统进行初步评估，且计算精度有限，所以模拟仿真报告一般不建议提供给客户。

“初步设计”功能和Retscreen软件的功能差不多，但很多影响发电量的参数隐藏在后台，参数的调整需要设计人员有一定的经验。

二、ProjectDesign（项目设计）

该软件的核心部分，可对一个工程项目进行完整的仿真研究。

如并网发电系统Grid-Connected（并网系统）、离网系统（Standalone）、水泵系统（Pumping）、直流系统（DCGrid）四种类型；在每种类型里面，还包括很多设置项，如气象数据、系统设计、阴影遮挡、组件排布、损耗评估和经济评估等，可对光伏系统进行更细致深入的模拟与研究。

项目设计中PVsyst按照小时为步长计算发电量，累计得到各月份以及全年的发电量，并生成完整的分析报告以及详细的计算结果。

三、Datahases（数据库）

包括气象数据管理（如月份和小时的数据）、逐时辐照数据的生成以及外部数据的导入。

该数据库还包含了PVsyst仿真模型中所用到的关键部件或设备的数据库信息，如不同型号光伏组件、逆变器和蓄电池的性能参数等。

图1-2数据库功能

四、Tools（工具箱）

工具箱集合了一些实用的分析工具，其分析结果可嵌入到‘'ProjectDesign'’的分析结果，也可单独使用。

工具箱的功能主要包括辐射数据的分析和计算、辐照数据的导入、失配分析、阴影遮挡I-V曲线分析和基于户外实测辐照数据的分析对比功能。

图1-3工具箱功能

02PVSYST初步设计

案例分析：

拟在杭州某长度10m，宽8m的斜面屋顶拟建设分布式光伏电站，通过初步设计，分析年发电量。

PVSYST的初步设计主要针对由光伏阵列、逆变器、电表等电气设备组成的分布式光伏发电系统。

进入初步设计（Preliminarydesign）并网模块（Grid-Connected），界面如下图所示。

在光伏电站的初步设计中，主要进行站点气象参数设计（siteandMeteo）、水平线（Horizon）、系统工程（System）、输出结果（Results）等参数设计和操作。

图2-1初步设计界面

2.1气象参数

一、站点气象参数

1.站点气象选择

站点气象参数主要用于选择光伏系统按照地点及站点气象参数查看。

模块功能如图2-2所示。

在项目名称（Project’sname）处可对该初步设计项目名称进行设置。

在位置选项框中，可选择已建站点数据。

如在国家（Country）选择Chian，位置（Site）选择HangZhou。

图2-2气象参数

2.站点气象参数查看

通过打开、查看气象数据（Opensite）可查看已选站点气象参数数据。

如图2-3所示，其包括地图坐标（GeographicalCoordinates）和月气候参数（Monthlymeteo）和交互式地图（InteractiveMap）三个模块。

（1）地图坐标（GeographicalCoordinates）

地图坐标界面如图2-3所示。

图2-3地图坐标

在地图坐标栏目中，可查看地图坐标，包括纬度、经度、海拔、时区（我国采用北京时间，时区位8小时）。

同时也可以查看该气象点的太阳了轨迹（Sunpaths）。

如杭州的太阳轨迹表示如图2-4所示。

其用方位角与太阳能高度角关系来表示。

方位角为方阵法线在水平面上的投影与正南方向的夹角，正南方向为零，东为正，西为负。

太阳能高度角为太阳射线与地平面的夹角，范围在0-90°；该气象参数表示的是水平气象参数而非请斜面辐照度数据。

图2-4太阳轨迹

在上图中，在12：

00时，-表示不同月份方位角与高度角的关系。

比如在点，表示4月20号，12点，其太阳能高度角70°左右。

当在6：

00时，6月22日，太阳能高度角约为12°左右；而如果是12月22日，太阳能高度角在图中未显示出来，即无入射光；

（2）月气候参数（Monthlymeteo）

月气候参数（Monthlymeteo）界面如图2-5所示。

气候数据最多包括水平总辐照度、水平直射辐照度、温度、风速、林克浑浊因子、相对湿度的功能参数；在辐照度单位表示中有多种单位可进行换算，常用单位为KWh/m2。

辐照度主要有水平总辐照度、水平直射、水平散射，水平总辐照度等于水平直射与水平散射之和。

图2-5月气候参数

对上述气候参数可在上表格中进行修改，点击确定可保存气象数据，但不会修改气候数据文件中的数据内容。

返回到站点气象选择界面，点击确定按钮，表示完成气象站点选择操作。

二、站点气象参数建立

在Pvsyst的气象数据库中具有丰富站点数据，如果找不到我们所需要的气象站点数据，可以通过数据库（Databases）中的地理位置（Geographicalsites）模块建立新的站点气象数据。

下图为地理位置模块界面，点击新建（New）按钮。

图2-6新建站点

进入站点气象参数界面，该界面和前述站点气象参数界面类似，但多了新建站点（NewSite）功能。

图2-7新建站点数据

在新建站点数据时，第一步，输入站点名称和位置（如命名为：

QUZHOU-1）；第二部，通过资料查询，输入该站点的维度、经度、海拔和时区（中国以北京时间，8小时）；第三步，选择气象数据类型，点击导入，气象数据类型一般选择Meteonom7.2类型。

当完成导入数据操作后，进入月气候数据表界面，与前述参数表基本一致，可对其参数数据进行修正和改动，并可对该新的气象站点资源名为QUZHOU-1（DATA），点击确认，保存数据，并对该气候参数文件进行命名（QUZHOU-1_name），再保存表示已完成一个新站点气候参数的建立。

如图所示，

图2-8气象参数修正

完成该操作后，便可在气候数据库中，查看到已经新建的气候数据资源，并在用户工作文件夹（C:

\users\adminstrator\PVsyst660_Data\PVsyst680_Data\Meteo），可查考到新建的文件。

如图所示。

图2-9新建站点气候数据查看

在该模块的左下方还有导入、导出行数据（Exportline）和导出数据表（Exporttable）功能。

当点击导出行数据时，将把当前气候数据导出，在excel表格中粘贴时，为一行气象数据；当点击导出数据表时，将把当前气候数据导出，在excel表格中粘贴时，为多行数据表的数据，如图所示。

在excel中依次选择“数据”、“分列”、分隔符号为“分号”，便可把数据转换为多行多列数据表内容。

如下图所示。

图2-8数据导出与数据分列

2.2水平线

当完成气象站点选择操作操作后，项目后续的水平线（Horizon）、系统工程（System）界面按钮被激活。

水平线模块主要用于修正光伏组建阵列可能受遮挡引起的辐照度损失的初步设计。

进入水平线（Horizon）界面，如图2-6所示。

可通过水平线4个点的拖动进行光伏阵列阴影遮挡设计。

如果在一个建筑物楼顶，由于前后较高建筑物的遮挡，在上午7点之前和傍晚5点以后基本无太阳能辐射，则可通过4点拖动，初步设计辐照度的阴影遮挡。

图2-9水平线设置

上述拖动4点的操作，也可以通过该界面右上角的点操