1、数据资料
1.1全国范围内的DEM高程数据

1.2项目区域的DOM数据

2、操作步骤
2.1新建方案

2.2范围导入



2.3主要参数设置






2.4绑定场景

2.5排队计算

2.6计算发电小时数

2.7成果展示





2.8最终成果展示


本系统基于DEM数据就可以分析,只不过公开数据的DEM数据分辨率比较低,12.5m算是公开的最高分辨率的数据了,如果使用实际测绘的数据生成DEM数据效果估计会有很大的提高,且外业调查测绘可以标注一些地表的覆盖数据及建筑物及构筑物,对设计也是有很强的辅助作用,这也许就是目前测绘在设计中最大的作用了,且测绘的数据可以生成项目区域的OSGB格式的三维实景模型,对排布的光伏板区域可以进行图上的核验,提高设计的可利用率。
这就是光伏发电的一个现实的应用,基于地形数据和既有的光资源数据对场景进行模拟计算,进而求得所选区域的光伏电站的基本情况,本次的模拟可作为项目的初步选址及发电量的一个估算,后期的施工图及详细设计需要专业的团队进行计算
测绘在地形中的应用,通过先进的测绘手段可以把项目区域1:1的还原到电脑中,通过高精度的数据进行模拟计算,最终的结果会更接近真实值,这也是现场测绘最大的意义所在。
现场调查地物,地面上的附着物及其他敏感因素,使得项目区域无限接近于科施工区域,提高布板可利用率,减少因可利用率低造成的频繁找地工作,真正意义上提高效率。
3、光伏电站失配损失分析和处理措施(了解一下)
3.1降低失配损失的意义
提高光伏系统的运行效率是解决光伏发电成本与收益的根本方法,从光伏系统构成看,影响光伏发电效率的因素包括:组件的光电转换效率、光伏阵列中组件输出特性的匹配程度、光伏阵列串并联结构、光伏阵列主体方案、环境因素(温度、遮挡、灰尘、风速等)、最大功率点跟踪效率、逆变器效率以及变压器损耗等。

光伏系统电能流损失图
组件的光电转换效率从根本上限制了光伏系统的整体效率。近年来众多组件厂家也一直在探索更高效组件技术,目前投入市场使用的N型组件可高达23%左右。但在实际应用中,由于环境影响,光伏系统还存在着约15%左右的系统效率损失,其中失配问题对光伏系统效率损失有很大影响。因此,减少由失配问题带来的效率损失是提高光伏系统的重要途径之一。
3.2失配损失内涵与原理
失配问题具体可分为并联失配问题和串联失配问题。并联失配问题指的是:当输出电压不同的多个组串并联时,整体最大输出功率将小于各自最大输出功率之和。串联失配问题指的是:当输出电流不同的多个组件串联时,总体的最大输出功率小于各自最大输出功率之和。目前常见的光伏电站场景包括:大型电站场景、分布式电站场景和户用家庭电站场景。而失配问题存在于各种场景的光伏电站中,针对不同场景,减少失配损失的方法略有不同。
所谓光伏系统失配,归其原因是每个组件输出U-I特性不一致。因此,串联或并联后,由于电流或电压强制相同的物理学规律,会导致能量损失。导致U-I输出特性不一致的原因有很多,比如由于组件遮挡导致的电池片局部辐照不一致、积灰覆盖不均匀导致的组件透光率不一致、电池老化不同步导致的发电效率不一致等等,甚至同一款组件出厂时都会由于工艺误差导致组件功率偏差,同样会导致U-I特性不一致。
因此无论是哪种场景,想要彻底消除失配损失是不现实也不可能的,只能尽量减小失配损失。而降低失配损失就是要尽量保证串并联在一起的组件具备良好的U-I输出特性一致性。针对不同场景电站设计特点,需要采用不同方法措施。
3.3降低失配损失技术措施
降低失配损失其实就是尽量保持组件U-I输出特性一致,从系统设计端角度来看,就是尽量避免非可抗力导致的组件U-I特性差异。如建设过程中尽量使用同一厂家的同一款组件、阵列尽量保持相同建设方案等。同时在设计初考虑运行中可能造成失配损失的因素,并预先采用相应预防措施,将会大大降低失配。
3.3.1大型光伏电站
大型光伏电站从支架角度分4种:固定、可调、跟踪和柔性。其中,可调支架和跟踪支架是固定支架的特殊形式,因此从处理措施角度看,主要是固定和柔性两类。另外,由于地形的影响,固定支架在山地和平地两种场景下,处理措施的侧重点也不同。
3.1.1 平地固定支架
平地电站设计参数及安装基本一致,即倾角、方位角、间距和高度等主体方案一致,导致其失配损失的,主要是组件被遮挡以及线缆长短。组件被遮挡会使同一组串中的组件获得的辐照不同,进而影响组件U-I特性,导致串联失配损失。如下图,不同辐照下组件的U-I特性表现不一致。通过建模发现,温度固定情况下,辐照越大时其输出电流越大。

阵列(C字型串接)被遮挡U-I特性示意
每一组串需要汇流至逆变器,在此过程中,由于各个组串与逆变器距离不一致,导致使用线缆不一致,线缆损耗使每个组串表现出的U-I特性发生变化,最终导致并联失配损失。

组串至逆变器距离示意
相较于人工设计方案,我们的技术优势在于,依托发电模型算法群计算出最合理的设计间距,降低在高辐照时前后排阴影遮挡,保证每个阵列中组件接收的辐照是一致的;同时依托 MPPT 组串划分算法就近将距离一致的组串并联至同一个逆变器 MPPT 端口,减少并联失配。
3.1.2 山地固定支架
山地电站由于山体坡度原因,更容易产生串并联失配问题。电站实际安装后,每个阵列的实际倾角、方位角、高度以及前后间距均会有差别,每个阵列不仅遮挡情况存在非一致性,而且接收的理论辐照也不一致,从而使不同阵列之间的U-I特性发生变化。另外,由于山体轮廓的非规则性,也会增加阵列被遮挡的频率,致使统一阵列中每个组件U-I特性不一致。因此,相较于平地电站,更容易导致串并联失配损失。
降低山地电站失配损失方法要更精细化,我们采用组串式逆变器,增加 MPPT 端口数量,充分发挥 MPPT 组串划分算法功能,使不同 U-I 特性的组串能尽量接入不同的 MPPT 端口,相同 U-I 特性的组串接入相同的 MPPT 端口,进而整体降低并联失配损失 。
3.1.3 柔性支架
柔性支架是一种基于张力结构体系设计,以拉索作为主要支撑构件的光伏组件支撑结构。柔性支架组件排布具有大跨度、高净空、长列距等特点,能够适应复杂地形和多变的环境条件。

柔性支架示意
大跨度的设计,组件排布之后必然会产生弧垂问题,弧垂导致大联排的每一块组件朝向都会发生变化,因此一联排中每一块组件接收的辐照都不同。若以每个联排组件作为一串组串,必然会产生串联失配损失。采用iSolarSim 光伏发电仿真软件 计算得知,以蜀山区气象数据为例,同款组件,一联排28块组件,弧垂为0.5米时,产生的串联失配损失大约0.47%。

iSolarSim柔性支架小工具仿真结果
降低柔性支架失配损失,可从支架设计和串线两方面入手。支架设计方面可采用减小跨距、使用高强度绳索方式来降低弧垂带来的影响;串线方面则可采用局部跨联排串线,使朝向一致的组件串在一起,降低串联失配。
3.3.2分布式 厂房屋顶
分布式电站主要是建设在厂房屋顶上的光伏,从系统端考虑,造成失配损失的主要来源是厂房通风口带来的阴影遮挡、其它建筑物带来的阴影遮挡以及由于障碍物的存在造成的跳线串接。
3.2.1 阴影影响
无论是哪种阴影遮挡,均会不同程度造成组串内组件U-I特性产生差异,进而导致组件串联失配损失。如下图示意,虽然在电站设计初会考虑遮挡问题,会在障碍物后方留出了一定距离,但该距离只是在每天中某个时间段内不会产生遮挡,超出该时间段后,就会对组件产生阴影遮挡,进而造成失配损失。

分布式某屋顶排布设计示意
相较于基于固定距离阴影避让的方法,我们的技术优势在于,利用精准的阴影算法计算出全年障碍物产生的最大阴影,模拟出标准设计方案下会遮挡哪些组件,并在组件串联时,依托聚类算法将被遮挡且距离相近的组件进行单独串接,未被遮挡的组件单独串接,达到减少串联失配的效果。同时,组串在接入逆变器时,也尽量接入不同 MPPT 端口,降低并联失配损失。
3.2.2 跳线影响
承接上图,由于通风口的存在,排布并不规则,选择某一部分进行分析,若18块组件串联成一串,则图示中的情况就必须要就近跳线串接。这种情况下会使线缆较常规组串变长,此时与未跳线的组串接入同一逆变器后就有可能会造成并联失配。

跳线串接示意图
相较于普通的组件块数一致的接入方式,我们的技术特色是,进一步增加对每个组串线缆长度进行计算,同时按照汇流划分结果进行 MPPT 端口接入的设计,对接入同一逆变器的组串,通过长度判断使其优先接入不同的 MPPT 端口,端口不够用时,将线缆长度差值最小的接入同一 MPPT 端口。
3.3.3户用屋顶
造成户用屋顶失配损失的因素更多,不仅包括分布式屋顶产生失配的因素,还有因定制化需求造成的组件跨屋面串接问题以及组串中组件数量不一致问题。
跨屋面串接主要是设计的双坡面电站,这类屋面主要涉及到斜屋顶双坡和阳光房双坡。由于受组件串联数限制,有时候一个屋面的组件不能恰好分配,有时候一个屋面的组件数量不够一个组串的下限数量,此时只能依靠屋面跨接来凑组件个数。

斜屋顶双坡屋面示意
跨屋面串接后,将会大大增加串联失配损失,此时在进行失配建模时则应单独 考虑每个组件的 U-I 特性,并对每个组件 U-I 曲线进行叠加计算,生成新的 U-I 曲线 。依据此原理可计算出跨接造成的失配损失,并根据失配损失限制跨接数量,过大的失配损失可考虑不跨接或少跨接。跨接的组串,在接入逆变器时,要接入单独的MPPT端口,以减少并联失配损失。借助iSolarSim 光伏发电仿真软件 计算得知,图中某串线形式下,在同区域采用同款组件情况下,不同倾角造成的串联失配损失约1.65%。

iSolarSim串联失配小工具仿真结果
组串中组件数量不一致是指:电站中的部分组串,其组件数量不一致。如某户用屋顶电站共27块组件,可串成两个组串,一个组串13块组件,一个组串14块组件。这种形式的组串如果并入同一MPPT端口,将会造成很大的并联失配损失。借助 iSolarSim 光伏发电仿真软件 计算得知,在同区域采用同款组件,且倾角、方位角一致的情况下,不同组件数量造成的并联失配损失约1.24%。

iSolarSim并联失配小工具仿真结果
为降低并联失配,两个组串必须接入不同的 MPPT 端口 ,如果由于设备限制,不得不接入同一MPPT端口,其组件数量差值应预先进行仿真测算,评估具体损失来制定方案 。下图是根据iSolarSim 光伏发电仿真软件 粗略统计的失配损失图,一串13块组件,另一串14~19块组件。

iSolarSim并联失配小工具仿真结果
3.4结束语
光伏电站的失配损失不可避免,如何将失配损失降到最低才是提升系统效率重要发力点。为降低失配损失,可从电站设计、建设 和运维 全流程进行全方位把控,其中设计阶段是降低失配损失最为可控的阶段 。
在电站设计初,我们借助iSolarSim 光伏发电仿真软件 充分评估不同设计方案下失配情况,以预防失配为主。通过软件评估提出合理设计方案,如iSolarTool 软件大电站 MPPT 组串划分策略 、iSolarBP 软件分布式组串串线策略 和排布策略、 iSolarRoof 软件户用跨屋顶接线策略 等等,从源头尽量避免失配损失。
在建设过程中,除了采用统一标准组件、统一标准参数建设外,还需要尽量避免设备的损伤,如组件隐裂问题、线缆损坏问题等等,保证建设质量。
在运维阶段,则应及时监测运维数据,发现异常及时处理;定期清洗组件,降低灰尘不均带来的影响,均可在一定程度上降低失配损失。