太陽能光伏系統(tǒng)應(yīng)用軟件的現(xiàn)狀和發(fā)展

1、百度文郵-讓每個人平等地捉升口我太陽能光伏系統(tǒng)應(yīng)用軟件的現(xiàn)狀與開展隨著我國光伏應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的迅速開展,作為光伏產(chǎn)業(yè)的一局部,相應(yīng)的光伏應(yīng)用軟件 也得到了快速開展,在光伏電站系統(tǒng)的設(shè)計,監(jiān)控以及工程效益分析方而發(fā)揮了良好的 輔助與支持作用,本文就目前光伏應(yīng)用軟件的分類、功能、應(yīng)用與開展等相關(guān)問題進行 了總結(jié)分析.隨著世界太陽能光伏產(chǎn)品的本錢大幅降低,國內(nèi)外太陽能光伏系統(tǒng)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)得 到了飛速開展,今年全球光伏應(yīng)用市場仍將保持穩(wěn)步增長勢頭,預(yù)計2021年全球光伏 裝機疑將到達35GW以上.在不久的將來,光伏產(chǎn)業(yè)將成為重要的能源產(chǎn)業(yè)之一.光伏應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的開展中,除了光伏組件、逆變器、電力元器件等重要硬件設(shè)備

2、 的不斷完善與開展之外,光伏系統(tǒng)應(yīng)用軟件也是光伏產(chǎn)業(yè)中不可或缺的重要組成局部, 采用適宜的光伏系統(tǒng)應(yīng)用軟件能夠提髙光伏系統(tǒng)應(yīng)用的設(shè)計水平,治理水平和工作效 率,能夠大大的促進光伏系統(tǒng)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的良好開展.因此有必要針對太陽能光伏系統(tǒng)應(yīng) 用軟件的開展現(xiàn)狀和開展趨勢進行比擬深入的了解,以便滿足光伏應(yīng)用工程的實際需 要.本文中將針對目前光伏系統(tǒng)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)中的常見的光伏系統(tǒng)設(shè)計軟件,系統(tǒng)監(jiān)控 軟件和工程財務(wù)分析軟件進行介紹,從光伏應(yīng)用工程角度,針對多種典型的光伏應(yīng)用軟 件進行功能分析,以及優(yōu)缺點分析：從光伏應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的開展角度,分析光伏系統(tǒng)軟件的 功能開展趨勢,為光伏工程人員提供幫助.1光伏系統(tǒng)應(yīng)用軟件開展

3、概述近幾年來,作為光伏產(chǎn)業(yè)的一局部,光伏應(yīng)用軟件得到了快速開展,從光伏應(yīng) 用軟件的開發(fā)人員和開發(fā)目的上來看,常見的光伏應(yīng)用軟件包括如下幾種類型：光伏逆變器公司開發(fā)的針對自有逆變器的設(shè)il應(yīng)用軟件；專業(yè)光伏軟件公司研究機構(gòu)開發(fā)的光伏系統(tǒng)設(shè)計軟件：光伏相關(guān)研究機構(gòu)開發(fā)的光伏系統(tǒng)仿真與分析軟件：光伏逆變器公司開發(fā)的針對自有逆變器應(yīng)用的軟件這些光伏應(yīng)用軟件通常都由光伏逆變器生產(chǎn)廠商自身研發(fā),其軟件的開發(fā)主要 目的是為自身企業(yè)的光伏逆變器提供更好的技術(shù)支持和效勞,這種光伏應(yīng)用軟件已經(jīng)應(yīng) 用比擬廣泛,已經(jīng)成為大多數(shù)大中型逆變器廠家的必備的軟件效勞之一,而且大多數(shù)為 免費使用.根據(jù)軟件使用功能上分類,這一類

4、型的光伏應(yīng)用軟件可以大體分為兩種類型.光伏電站系統(tǒng)輔助設(shè)計：光伏逆變器、電站的工作狀態(tài)監(jiān)控功能以及大型的數(shù)據(jù)采集分析中央：光伏電站系統(tǒng)輔助設(shè)計通常是針對自身公司的逆變器產(chǎn)品研發(fā).在設(shè)計和監(jiān)控 功能上都是針對自己公司的逆變器產(chǎn)品進行優(yōu)化設(shè)計,在工程設(shè)計上有一左的局限性, 只能完成較為簡單的光伏電站系統(tǒng)設(shè)計.目前常見的有徳國SMA公司的SDesign , Danfoss公司的PV DesignTool, Kaco公司的Powadar PV-pilot等.光伏電站系統(tǒng)監(jiān)控 以及數(shù)據(jù)采集軟件,很多情況下也都是以自身公司的逆變器產(chǎn)品的通訊硬件配置進行配 套開發(fā),因此在兼容性上較差.目前常見的有徳國SMA

5、公司Sunnyexplorer, Sunnycontrol, Kaco 公司的 KacoViso. Conergy 公司的 IPGSizer, Growatt 公司的 Shine Designfor PVsystemdesign 等.與國外光伏逆變器公司相比,國內(nèi)逆變器公司通常歷史較短,光伏逆變器的研 發(fā)和生產(chǎn)都是最近幾年才開始逐步的開展起來,因此相應(yīng)的光伏系統(tǒng)應(yīng)用軟件的研發(fā)方 而也較晚,但是最近幾年開展很快,已經(jīng)有一些功能比擬完善的應(yīng)用軟件推岀.例如 Eversolar公司的Everplan,京儀綠能的JYJK系列監(jiān)控軟件,合肥陽光的 Solar Infoinsight 和 Solar In

6、f oBank, Semi 公司的 Solarnavigator 等.專業(yè)公司開發(fā)的光伏電站系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用軟件光伏逆變器生產(chǎn)廠商自身研發(fā)的光伏電站應(yīng)用軟件,通常有一泄的使用局限 性.因此由專業(yè)的軟件公司研發(fā)的光伏系統(tǒng)設(shè)il軟件那么可以防止這一問題,而且具有比 較完善的功能,其輔助設(shè)計水平和模擬分析水平都較強,優(yōu)化設(shè)計針對的產(chǎn)品范國更廣, 可以對整個光伏電站系統(tǒng)進行較為較深入的設(shè)計,因此更能夠滿足光伏電站工程的設(shè)計 人員的需求.這一類軟件的根本功能大都包括如下幾個方而：地點與氣象資料選擇：最 佳傾角計算：斜面輻射量計算：光伏系統(tǒng)串并聯(lián)il算；光伏系統(tǒng)電力設(shè)計；光伏系統(tǒng)簡 單財務(wù)分析；輸出光伏系統(tǒng)設(shè)

7、計報告等.目前常見的專業(yè)的光伏系統(tǒng)設(shè)計軟件有多種,例如,早期的SiemensSolar公 司PVDesigner,目前常用的徳國Valentin Software公司的開發(fā)的PV*SOL、 Instituteforthe Scienceofthe Environment Groupof Energy University of Geneva 開發(fā)的PVSYST.日本Laplace System公司的solarlink系列以及solarpro,中國大齊 新能源的PVDesigner,順徳中山大學(xué)太陽能研究院開發(fā)的光伏系統(tǒng)在線設(shè)計平臺等.光伏相關(guān)研究機構(gòu)開發(fā)的光伏系統(tǒng)仿真與分析軟件這一類型的光伏軟

8、件大都為光伏科研機構(gòu)研發(fā),主要目的是進行光伏電站系統(tǒng) 的性能進行仿真以及分析研究,目前已經(jīng)有多款仿真軟件,例如,NREL開發(fā)的Homer 以及PVWatts,徳國doppelintegral GmbH開發(fā)的INSEL,以及美國TESS開發(fā)的Trnsys 等.其中,Homer是NREL開發(fā)的一個電力系統(tǒng)優(yōu)化模型軟件,可以針對離網(wǎng)系統(tǒng), 并網(wǎng)系統(tǒng)等多種類型的光伏系統(tǒng)進行系統(tǒng)優(yōu)化以及敏感性分析,目前該版本有免費測試 百度文郵-讓每個人平等地捉升口我版可用.INSEL那么是一種綜合環(huán)境模擬語言,目前最新版本為,它可以以塊圖形和連接 塊的方式可視化的表示仿真任務(wù),該語言系統(tǒng)可提供最新的光伏模擬功能模塊.

9、Trnsys 是一種模塊化的系統(tǒng)模擬程序,目前最新的版本為,該系統(tǒng)的特點是可以進行模塊化和 圖形化的系統(tǒng)模擬仿真,并且包含有太陽鈕射、電力系統(tǒng)等多種可應(yīng)用模塊.這一類型的軟件主要用于大學(xué),科研機構(gòu)等從事光伏行業(yè)的研究人員進行光伏 系統(tǒng)性能的仿真與分析研究,這一類的軟件主要是用于科研用途,苴使用比擬復(fù)雜,多 數(shù)需要計算機語言開發(fā)水平,一般的工程設(shè)計人員使用起來比擬困難.2. 光伏電站設(shè)計應(yīng)用軟件功能分析與展望從功能上講,光伏電站設(shè)計應(yīng)用軟件主要是根據(jù)光伏電站工程的一般設(shè)計流 程,利用計算機進行相關(guān)的系統(tǒng)輔助設(shè)汁以及優(yōu)化分析.其主要的功能包括如下幾點.光伏系統(tǒng)設(shè)計相關(guān)數(shù)據(jù)庫功能相關(guān)數(shù)據(jù)庫功能主要包

10、括：光伏氣象數(shù)據(jù)庫：光伏組件型號性能數(shù)據(jù)庫：光伏 逆變器性能數(shù)據(jù)庫等.通過光伏系統(tǒng)安裝地點的選擇,可以從光伏氣象數(shù)據(jù)庫中得到當(dāng) 地的經(jīng)度、緯度、平均溫度、水平而上的太陽輻射量等地理氣象數(shù)據(jù)信息.光伏氣象數(shù) 拯庫根本上能夠滿足重點地區(qū)選擇的需求,很多應(yīng)用軟件對于太陽輻射量的數(shù)值通常采 用的是NASA提供的氣象數(shù)據(jù).光伏組件以及光伏逆變器性能數(shù)據(jù)庫通常包含有主流廠 家的相關(guān)產(chǎn)品的型號性能數(shù)據(jù),并且能夠完成添加、編輯等功能.太陽輻射轉(zhuǎn)換計算和最正確傾角選擇目前大局部的光伏電站設(shè)il應(yīng)用軟件都含有最正確傾角計算功能,以及相應(yīng)的太 陽輻射轉(zhuǎn)換汁算功能,也就是將水平而上的太陽輻射量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一左傾角和方位

11、角的 斜而上的太陽輻射量.該數(shù)據(jù)是進行光伏電站的發(fā)電雖:評估的重要依據(jù).目前常用的算 法是基于和的月平均太陽輻射量算法1.光伏系統(tǒng)根本設(shè)計功能該功能主要是在確左了系統(tǒng)安裝地點,選左的光伏組件的廠家和型號之后,針 對所選泄的適宜型號光伏逆變器,進行光伏組件陣列的串并聯(lián)設(shè)汁.該功能是光伏應(yīng)用 軟件的核心功能之一,能夠針對光伏逆變器的性能要求進行合理的優(yōu)化配置,以到達光 伏電站系統(tǒng)最正確的技術(shù)性能狀態(tài).由于不同的光伏逆變器廠家的光伏逆變器在技術(shù)性 能、接入方式等方而有所不同,不同光伏逆變器廠家的該項功能設(shè)計會有所不同,但是 根本的串并聯(lián)規(guī)那么根本相同,即保證光伏組件串聯(lián)后的電壓、電流符合所選擇型號逆

12、變 器的直流輸入端的電氣要求.局部軟件還包括進入光伏逆變器的直流電纜型號和逆變器輸岀端的交流的電 纜型號選擇,根本的設(shè)汁原理就是直流端和交流端的電壓損失和功率損失滿足系統(tǒng)以及 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求.光伏系統(tǒng)發(fā)電量評估大多數(shù)軟件都帶有光伏系統(tǒng)發(fā)電量評估功能,該功能針對設(shè)計的光伏電站系統(tǒng) 進行發(fā)電量的評估,通常都是估算該光伏電站系統(tǒng)的按月平均的每個月的發(fā)電疑以及總 的年發(fā)電量.光伏系統(tǒng)經(jīng)濟性評價為了滿足光伏電站系統(tǒng)投資者的工程經(jīng)濟性決策分析需要,很多軟件帶有光伏 電站系統(tǒng)經(jīng)濟性評價分析功能.目前最為常用的就是RETScreen,該軟件是借助于眾多 來自政府、工業(yè)、學(xué)術(shù)界專家的幫助而開發(fā)的決策支持工具.該軟

13、件免費的,可以在全 球范用內(nèi)使用,可以用以評估光伏系統(tǒng)的能源生產(chǎn)量、肖能效益、壽命周期本錢、減排 屋和財務(wù)風(fēng)險等.但是總體來講,目前的光伏經(jīng)濟性分析軟件并不能完全滿足投資者的 決策需要,在動態(tài)分析方而還需要進一步的增強財務(wù)分析方面的功能.光伏系統(tǒng)的根本設(shè)計報告書該類型軟件一般都可以生成一張光伏電站系統(tǒng)根本設(shè)訃的報告書.該報告書包 含光伏系統(tǒng)設(shè)計的根本技術(shù)內(nèi)容,主要包括：工程名稱、工程地點、根本氣象輻射情況、 光伏組件型號性能、光伏逆變器型號性能、光伏系統(tǒng)整體技術(shù)參數(shù)、光伏電站根本發(fā)電 量評估等.目前光伏電站設(shè)計應(yīng)用軟件最為常用的幾種軟件大多數(shù)為光伏產(chǎn)業(yè)開展較早 的國家開發(fā),苴中日本的光伏電站設(shè)

14、訃軟件普遍可視化程度很高、界面友好、操作方便, 陰影分析和3D效果較好,可以說是將相對復(fù)雜的光伏系統(tǒng)設(shè)汁做得簡單、有趣、生動, 例如Laplace System公司的solarproo歐美公司的軟件那么功能齊全,比擬注重實用性. 既可以用來給工程人員進行光伏系統(tǒng)的輔助設(shè)計,也可以用來進行相關(guān)的光伏電站系統(tǒng) 分析研究.而且氣象數(shù)據(jù)庫比擬豐富.光伏系統(tǒng)設(shè)計人員可以結(jié)合實際的需要進行選擇.下而簡單介紹一下最為常用的PVSYST軟件和徳國PV*SOL設(shè)il軟件.3百度文郵-讓每個人平等地捉升口我PVSYST軟件為目前實際光伏電站系統(tǒng)設(shè)計工程中應(yīng)用最多的軟件之一,國內(nèi)很 多光伏系統(tǒng)設(shè)訃工程人員都是使用的

15、該軟件,目前最新的為版.該設(shè)訃軟件功能非甘個I,產(chǎn)懇麗疝麗莎舗數(shù)據(jù)庫較人,町以滿X幾血2比伏皿卅丿 根本設(shè)計的需要.并且包含多個太陽能光伏系統(tǒng)性能分析工具,可以針對光伏系統(tǒng) 進行初步設(shè)計、工程設(shè)計和詳細(xì)數(shù)據(jù)分析,實用性很強2.該軟件目前沒有中文版. 下列圖是該軟件的操作界而.圖1PVSYST軟件的操作界而PV*SOL是用來模擬和設(shè)汁光伏系統(tǒng)的軟件.豐富的相關(guān)數(shù)據(jù)是進行光伏系統(tǒng)設(shè) 汁的根底.PV*SOL在數(shù)據(jù)庫的建立方而做得比擬出色.它提供了歐美許多國家和地 區(qū)詳盡的氣象數(shù)據(jù),而且是以1小時為間隔的.這些數(shù)據(jù)包括太陽輻照強度、指定 地點10米高的風(fēng)速和環(huán)境溫度.還包含豐富的負(fù)載數(shù)據(jù)、太陽電池組件

16、、蓄電池和 逆變器特性數(shù)據(jù)等.所有的數(shù)據(jù)都可以通過用戶自己左義而得到擴展,增加了設(shè)汁 的靈活性.總體來講,這一類型的光伏設(shè)計軟件,其主要優(yōu)點是設(shè)汁過程簡單明了,常用 數(shù)據(jù)庫相比照擬齊全,光伏系統(tǒng)根本設(shè)計功能較為完善,但是,從目前的使用情況 來看,還存在諸多需要改良的問題,主要表達在：1氣彖數(shù)據(jù)庫相對缺乏,通常都是采用NASA數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù),但是我國的局部 地區(qū)的實測數(shù)據(jù)說明NASA數(shù)據(jù)通常偏高,不太能準(zhǔn)確的反映我國實際太陽輻射疑情 況：2光伏最正確傾角選擇功能不是太精確,關(guān)鍵在于算法選擇問題,目前的大多 數(shù)應(yīng)用設(shè)計軟件的最正確傾角的計算并不是十分的精確,有待改良；3光伏電站系統(tǒng)發(fā)電效能評估較為簡單

17、,通常只能完成簡單的年度發(fā)電量的 估算,而且缺乏精度足夠髙的理論計算模型,而值直接影響到光伏電站的經(jīng)濟效益 評價,所以需要開發(fā)更為精確的評估算法；4目前的光伏電站設(shè)計軟件中,光伏電站的支架設(shè)計,尤其是支架的抗風(fēng)等 性能的輔助設(shè)il沒有整合在一起.目前國內(nèi)外已經(jīng)有很多專業(yè)的光伏支架制造和安 裝公司都會提供相關(guān)的設(shè)計計算,有些公司已經(jīng)開發(fā)出針對自己公司產(chǎn)品的光伏系 統(tǒng)支架結(jié)構(gòu)的設(shè)計軟件,例如AutoKalKulatoro該軟件具有比擬詳盡的組件參數(shù)數(shù) 拯庫以及公司自有結(jié)構(gòu)產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫,使用該軟件可以針對不同的光伏組件,利用公 司自有支架結(jié)構(gòu)產(chǎn)品,進行光伏支架系統(tǒng)的設(shè)計工作,該軟件可以自動生成光伏組

18、件支架結(jié)構(gòu)產(chǎn)品淸單,可以大大提髙支架結(jié)構(gòu)設(shè)計效率,減少結(jié)構(gòu)設(shè)汁時間,同時 減少結(jié)構(gòu)設(shè)汁錯誤.但是該軟件沒有方法對該支架的抗風(fēng)性能進行評估,這方面有 待改良.該軟件只能夠根據(jù)廠家自有的結(jié)構(gòu)件進行設(shè)計,所以適用而較窄.5光伏電站的經(jīng)濟性評估比擬簡單,無法滿足實際需求,特別是財務(wù)分析, 與國內(nèi)現(xiàn)行的工程投資財務(wù)分析要求有較大差距,實用性不強.3. 光伏電站監(jiān)控應(yīng)用軟件功能分析與展望隨著光伏應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的不斷開展,對于光伏電站系統(tǒng)的工作性能監(jiān)控方而的需求 日益增多.光伏電站工作性能監(jiān)控軟件目前已經(jīng)成為光伏應(yīng)用軟件中一個重要的組 成局部,該軟件多由逆變器廠商自行研發(fā).目前大局部的光伏逆變器廠商都針對自 己的

19、光伏逆變器開發(fā)出了相應(yīng)的光伏電站工作性能的本地監(jiān)控以及遠(yuǎn)程監(jiān)控的硬件 和軟件產(chǎn)品.這些光伏電站性能監(jiān)控軟件的根本功能如下：1針對太陽能發(fā)電系統(tǒng)開發(fā)的軟件平臺,具有較為友好的用戸界而和簡單的 安裝和操作程序：2記錄太陽能發(fā)電系統(tǒng)的詳細(xì)運行參數(shù)通常記錄的運行參數(shù)包括：光伏逆變器直流端直流輸入電壓,直流輸入電流： 光伏逆變器交流端交流輸出電壓,交流輸出電流,光伏逆變器工作溫度,當(dāng)天發(fā)電 量,總計發(fā)電量,系統(tǒng)故障信息,光伏逆變器交流輸岀電能質(zhì)量,如交流頻率,功 率因數(shù),交流功率等,電網(wǎng)電能信息,如電網(wǎng)電壓,電網(wǎng)頻率等.有些軟件還包括當(dāng)日光伏逆變器功率曲線圖和按月月發(fā)電童柱狀圖等數(shù)拯信 息.3歷史記錄功

20、能以及光伏電站系統(tǒng)性能分析功能配合相應(yīng)的硬件設(shè)備,大局部的逆變器供給商開發(fā)的光伏應(yīng)用軟件都能提供針 對長時間的光伏電站性能數(shù)據(jù)的積累存儲功能,并針對長期累積的光伏電站的數(shù)據(jù) 進行一左的分析工作,可以為光伏電站的運行的評價工作提供相應(yīng)的信息,以及為 光伏電站的設(shè)計和建設(shè)提供理論指導(dǎo)和數(shù)據(jù)支持.4實時監(jiān)控和歷史數(shù)據(jù)査看這一類型的軟件大都具有實時數(shù)據(jù)監(jiān)控功能以及歷史數(shù)據(jù)查看功能,能夠支持 對本地記錄的光伏電站的各項參數(shù)進行實時動態(tài)監(jiān)控,并進行處理與顯示,有些軟 件還支持通過互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)實時監(jiān)控和歷史數(shù)據(jù)的查看、下載、分析等功能.5多逆變器和多電站支持功能針對大中型光伏電站的應(yīng)用需求,目前,很多光

21、伏逆變器供給商開發(fā)的光伏應(yīng) 用軟件都具有多逆變器支持功能,局部光伏軟件還具有多個光伏電站支持的功能, 也就是在一個軟件上可以實現(xiàn)同時監(jiān)控多臺光伏逆變器的工作性能,或者是同時監(jiān) 控多個光伏電站的工作性能.6故障記錄及報警功能局部光伏軟件還具有故障記錄和報警功能.隨著光伏電站運行與治理的自動化 的需要,有些光伏電站甚至是無人值守的工作狀態(tài),對于光伏電站故障治理與分析 工作就很重要,報警功能能夠提醒電站治理人員,以便及時維護,故障記錄功能是 光伏電站工作與治理的評估與分析的重要參考資料.7環(huán)境參數(shù)監(jiān)控功能局部光伏軟件還具有環(huán)境參數(shù)監(jiān)控的功能,可以實現(xiàn)針對光伏電站運行相關(guān)的 常見環(huán)境參數(shù)的實施測量、監(jiān)控、記錄等功能,主要記錄的環(huán)境參數(shù)有：太陽輻照、 風(fēng)向、風(fēng)速、環(huán)境溫度、組件工作溫度等.這些環(huán)境參數(shù)的監(jiān)控,通常都需要配備 相應(yīng)的環(huán)境監(jiān)測儀器.以SMA公司的為例,該公司擁有SunnyDataControl.SMAOPCServer等系列監(jiān)控軟件.分別針對家庭用戶,中型系統(tǒng)用戶和大型電站用戶 的不同需求有著不同的光伏電站監(jiān)控軟件,通訊方式支持有線和無線的通訊接入方 式,各項數(shù)據(jù)實時本地監(jiān)控和遠(yuǎn)程監(jiān)控、相關(guān)數(shù)據(jù)積累、數(shù)據(jù)分析功能比擬齊全, 尤其是數(shù)據(jù)分析和挖掘方而功能比擬強大.圖2為SMA公司的數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件