【PVPMC】华矩检测-陈思铭-基于室外实验的双面光伏组件输出特性仿真与优化研究

Study on simulation and optimization for output characteristics of bifacial PV modules based on outdoor empirical tests基于户外实证的双面光伏组件输出特性数值模拟优化分析ShunDe SYSU Institute for Solar EnergyGuangdong Huaju Testing CompanyChen Siming9 th /12/2019 Kunshan Contents目 录1. Introduction of the platform 户 外 实 证 平 台 介 绍2. Output characteristics of the bifacial PV modules 双 面 组 件 的 输 出 特 性3. Simulation study by using Pvsyst 基 于 实 证 数 据 的 PVsyst模 拟 分 析4. Conclusion 结 论 2019-12-11 -2- Introduction of the platform户 外 实 证 平 台 介 绍 Introduction of the platform• A test platform was set up in Foshan Guangdong since July of 2017, for studying the incident angles that impact the output characteristics of bifacial PV modules, by monitoring the output data and weather conditions changing. • 为 了 研 究 双 面 光 伏 组 件 （ 固 定 ） 安 装 角 度 对 输 出 特 性 的 影 响 ， 特 设 置 了 试 验 的 实 证 平 台 ， 自 2017年 7月 开 始 实 时 监 控不 同 安 装 角 度 下 的 双 面 光 伏 组 件 的 输 出 数 据 以 及 气 象 数 据 。Array Comparison design scheme Inverters1 20° tilted (four bifacial modules and one conventional module)20° 倾 角 （ 4块 双 面 组 件 及 1块 常 规 组 件 ） Micro-inverterYC500微 逆 -昱 能 YC5002 25° tilted (four bifacial modules and one conventional module)25° 倾 角 （ 4块 双 面 组 件 及 1块 常 规 组 件 ）3 30° tilted (four bifacial modules and one conventional module)30° 倾 角 （ 4块 双 面 组 件 及 1块 常 规 组 件 ）4 East-west vertical row (four bifacial modules)东 西 垂 直 安 装 （ 4块 双 面 组 件 ）5 South-north vertical row (four bifacial modules)南 北 垂 直 安 装 （ 4块 双 面 组 件 ）Tab.1 comparison design scheme of the test platform for bifacial PV modules -5-The tests platform about bifacial PV module output characteristics studying Introduction of the platformSouth南 Output characteristics of the bifacial PV modules双 面 组 件 的 输 出 特 性 Output characteristics of the bifacial PV modules -7-8 月 份 某 晴 天 中 不 同 安 装 角 度 下 组 件 一 天 的 输 出 曲 线 • The shape of double peak was shown as the output characteristic on one fine day of the E-W vertical row 东 西 垂 直 安 装 的 双 面 组 件 一 天 的 输 出 曲 线 形 态 （ 晴 天 ） 表 现 为 “ 双 峰 ” ；• The peak period (noon) for the south-facing installations was the time when the output was local minimum for E-W vertical row, indicating that the E-W vertical row cannot make the best use of the solar resources at noon 朝 南 安 装 情 景 下 的 峰 值 时 段 （ 正 午 ） 则 是 东 西 朝 向 安 装 情 景 下 输 出 为 极 小 值 的 时 间 ， 说 明 东 西 朝 向 安 装 不 能 最 大 程 度 利 用 正 午 最 优 的 光 照 资 源 ；• The shape of double peak is more consistent with the load curve of distributed application scenarios such as factories. Can the self-use ratio be increased and the yield rate be increased? “ 双 峰 ” 的 输 出 曲 线 形 态 更 加 契 合 工 厂 等 分 布 式 应 用 场 景 的 负 荷 曲 线 ， 是 否 能 够 提 高 自 用 比 例 并 从 而 提 高 收 益 率 ？ 050100150200 250300 6:59 8:19 9:39 10:59 12:19 13:39 14:59 16:19 17:39 8:09 9:29 10:49 12:09 13:29 14:49 16:09 17:29 8:04 9:24 10:44 12:04 13:24 14:44 16:04 17:24 7:54 9:14 10:34 11:54 13:14 14:34 15:54 17:14 7:49 9:09 10:29 11:49 13:09 14:29 15:49 17:09直流功率/[Wp] S-N（ bifacial） E-W（ bifacial） 20° （ bifacial）20° （ monifacial） 25° （ bifacial） 30° （ bifacial） Output characteristics of the bifacial PV modules -8- • On a sunny day with low temperature in December, the south-tilted bifacial modules showed a clipping peak output characteristic, because the output power of the modules exceeded the power limit of micro-inverter. 12月 气 温 较 低 的 晴 天 日 ， 倾 斜 面 安 装 的 双 面 组 件 阵 列 出 现 限 发 削 峰 的 情 况 ： 组 件 输 出 功 率 超 出 微 逆 的 功 率 限 额 。• Attention should be paid to the parameter configuration of inverters during system design 在 系 统 设 计 时 应 关 注 逆 变 器 系 统 的 参 数 配 置 Output characteristics of the bifacial PV modules -9- Scene Daily Power G eneration（ kWh/kWp） Normalized by 20° tilted, conventional scenesouth-north vertical row南 北 垂 直 2.89 0.848 (-15.25%)East-west vertical row东 西 垂 直 3.62 1.062 (6.16%)20° tilted, bifacial20° 倾 角 ， 双 面 3.83 1.123 (12.32%)20° tilted, conventional20° 倾 角 ， 常 规 单 面 3.41 1.00025° tilted, bifacial25° 倾 角 ， 双 面 3.95 1.158 (15.84%)25° tilted, conventional25° 倾 角 ， 常 规 单 面 3.33 0.976 (-2.35%)30° tilted, bifacial 30° 倾 角 ， 双 面 3.87 1.135 (13.49%)30° tilted, conventional30° 倾 角 ， 常 规 单 面 3.28 0.962 (-3.81%) Tab.2 Data statistics and analysis of the platform Simulation study by using PVsyst 基 于 实 证 数 据 的 PVsyst模 拟 分 析 Simulation study by using PVsyst -11-Correlation test between theoretical value and actual value of daily power generation base on the Ashrae parametrization simulation model • The optimal value of ground reflectance are shown as 20% for better much degree of correlation between test data and simulation data, especially for titled installation situation。 20% 反 射 率 的 数 据 相 关 性 最 高 ， 尤 其 是 （ 朝 南 ） 倾 斜 安 装 的 情 景 。• The data correlation degree of E-W vertical row is lower than the others scenes. 东 西 垂 直 安 装 的 数 据 相 关 性 相 对 最 低 。Surface albedo Simulation study by using PVsyst Correlation test between simulated value and actual value of daily power generation base on the Ashrae parametrization IAM model（ The reflectance is set as 20%）20° tilted 25° tilted 30° tiltedS-NverticalE-W vertical Simulation study by using PVsyst 2019-12-11 -13- IAM model : Incidence Angle Modifier The theoretical model of IAMü Ashrae parametrization 美 国 空 调 与 制 冷 学 会 参 数 模 型ü Fresnel, normal glass 菲 涅 尔 常 规 玻 璃 模 型ü Fresnel, AR coating 菲 涅 尔 减 反 膜 玻 璃 模 型ü Sandia mod. Database Sandia实 验 室 数 据 库 模 型 Simulation study by using PVsyst Numerical simulation of annual solar radiation loss base on the different IAM models20° tilted 25° tilted 30° tiltedS-NverticalE-W vertical 2019-12-11 -15- • IAM loss for south-north is around 8%~10% annually in maximum； 南 北 垂 直 安 装 情 景 下 IAM年 度 损 失 最 高• Then is the east-west vertical row that is about 3.6% ~ 4.5%； 其 次 是 东 西 垂 直 安 装 情 景 。• IAM loss is around 2.5% for installation angle of 20° , 25° , and 30° , of those the diffuse irradiance loss is the major loss. 朝 南 倾 斜 安 装 的 IAM年 度 损 失 大 致 一 致 ， 约 为 2.5%， 且 散 射 辐 射 损 失 为 主 要 原 因 。Simulation study by using PVsyst 012345678 910 20° tilted 25° tilted 30° tilted E-W vertical S-N verticalBeam Loss Diffuse Loss Simulation study by using PVsyst 2019-12-11 -16-Monthly correlation test between theoretical value and actual value of Vertical south scenario base on four IAM models（ Left: E-W vertical; Right: S-N vertical） Conclusion Conclusion1. The E-W vertical row showed the better performance than the optimum installed conventional one (6.16% higher). With the double peak output characteristic, and is concerned to be used in some certain application scenarios. 东 西 垂 直 安 装 的 双 面 组 件 输 出 由 于 最 佳 倾 角 安 装 的 单 面 组 件 ， 其 输 出 特 性 的 “ 双 峰 ” 形 态 在 特 定 场 景 中 具 有 应 用 优 势2. The optimum installation angle of the bifacial PV module was larger than that of the conventional PV module, which was 25° of bifacial PV modules as well as 20° of the conventional modules in this platform. Besides, the inverter parameter matching is also the problem that needs the awareness. 双 面 组 件 的 最 佳 安 装 倾 角 大 于 常 规 组 件 的 最 佳 安 装 倾 角 。 在 设 计 时 除 了 调 整 倾 角 外 还 需 要 关 注 逆 变 器 的 配 置 参 数 是 否 能 够 满 足 组 件 的 输 出 .3. Base on the current version, bifacial model for vertical row is still updating. For different installed angles, surface albedo setting had greater impacts on the correlation than IAM models selecting. Based on the simulation data, the IAM loss was mainly caused by diffuse loss in the case of south-titled installation, while the IAM loss is mainly caused by beam loss in the case of vertical installations, which were up to 4%~10%. 基 于 PVsyst当 前 版 本 ， 垂 直 安 装 模 型 仍 在 跟 新 中 。 不 同 安 装 方 式 的 模 拟 ， 反 射 率 设 置 的 影 响 较 IAM模 型 的 选 择 更 为 显 著 。 根 据 模 拟 数 据 显 示 ， 朝 南 倾 斜 安 装 情 境 下 IAM损 失 中 以 散 射 辐 射 损 失 为 主 ， 而 垂 直 安 装 情 况 下 IAM损 失 达 到 4%~10%， 且 以 直 射 辐 射 的 损 失 为 主 。2019-12-11 -18- Thanks for your listening!simcece@163.com+86-18923213296+86-75722915229陈 思 铭 Chen Siming