原创中文翻译HOMER GettingStartedGuide.doc

1第一步：构想一个HOMER可以帮助你解答的问题。HOMER可以解答各种各样的关于小功率系统的设计有关的的问题。在使用HOMER软件之前，清晰地构想出你想让HOMER解答的问题，这一点很重要。例如下面的一些问题：在我的柴油发电机组系统中添加风力发电机是否更具成本效益？需要增加多少柴油燃料成本，可以使光伏发电更有成本效益？我的设计是否满足不断增长的电力需求？为我的电网连接设备安装微型燃气发电机，生产电力和热能是否符合成本效益？在这个练习中，我们假定，柴油发电机通常为在偏远地区的小负荷，我们要使用HOMER找出在系统中增加风力发电机是否有意义？需要HOMER帮我们解答的问题是：平均风速、柴油燃料价格的变化对风力发电机并入柴油电力系统的可行性的影响。第二步：建立一个新的HOMER文件。打开软件，点击新建一个文件在主窗口出现一个未添加组件的原理图框，如下：第三步：建立原理图1. 点击，选择要添加的组件，HOMER在add/memove窗口中显示所有可能用到的组件。2. 在下图中勾选Primary Load 1（主负载1），其它选项如下图所示。贴士：每个系统的设计必须有主负载（电力需求的描述）延期负载或连接到电网。3.其它选项如下图所示4.点击OK返回主窗口。图中显示的按钮代表载荷和组件（风力发电机，柴油发电机和电池）。在图中Resources部分的按钮代表各组件所用的资源。在这个例题中，风力资源和柴油资源出现在这里。步骤四：输入负载细节信息负载细节信息将被用于仿真分析中。负载细节信息描述系统必须提供的电力。本节介绍如何导入一个负载文件。1. 在原理图中点击，打开负载输入框。2.输入Remote Load如下图3.点选AC（载荷类型为交流）4. 点选port hourly data file，并点选Import File按钮。选择Remote_Load.dmd文件（此文件存放在HOMER主程序所在目录中Sample Files文件夹内）上图以表格和图形的方式显示日载荷，注意图形上方的名称和导入文件的名称是相同的。5.单击OK回到主窗口。上图中，可以看到有箭头连接负载和交流总线。也可以看到Remote load（刚才输入的标签名称）和平均值（85kw/d），峰值（11.5kw peak）并排显示在负载按钮下面。第五步：输入组件的详细信息HOMER将使用输入的组件详细信息所描述的技术选项，元件成本，每个组件的尺寸和号码，进行模拟。本节介绍如何输入柴油发电机组，风力发电机和电池的成本数据。这个练习的成本可能并不反映真实的市场条件。1. 单击原理图中Generator 1 打开发电机输入框。2. 在成本表中，输入以下值：其中O&M代表操作和维护，O&M不应包括燃料成本，因为HOMER会单独计算燃料成本（后面会学到）。 表5-1上面所输入的数据告诉HOMER程序，最初安装在系统中的柴油发电机组的成本是每千瓦1500美元，更换发电机，将花费1200美元每千瓦，操作和维护，将花费0.05美元每千瓦每小时，注：HOMER程序将根据您在成本表中输入的值绘制成本曲线。在这个例子中，成本曲线是线性的：HOMER假设认为，成本和发电机的大小是线性相关的，即，硬件安装的成本是柴油发电1千瓦的价值为1500美元，2千瓦3,000美元 ， $ 3千瓦4500美元。您也可以通过在表中增加行来定义非线性的成本曲线。当你在表格中输入值时，HOMER在表的底部自动创建一个空白行，使您可以添加额外的值。3.在下面表格中，删除0.000和1.000并且添入15。这个表中的值称为优化变量。 表5-2注意：Sizes to consider表中的系统默认值是0和你填入cost表中的值，如果默认值正是你所需要的值，可以不更改。如果你想定义其他值进行模拟，可以删除默认值并添加你所定义的值。HOMER将模拟15KW的发电机系统的成本曲线。注：图中优化变量处用菱形表示。 表5-3HOMER使用cost表中的值进行的系统成本计算是HOMER计算应该添加多少安装，操作，维护保养柴油发电机费用到电力系统成本进程的一部分。优化变量告诉HOMER程序柴油发电机容纳将要分析的不同系统配置的能力4.点击OK回到主窗口。5.在原理图中单击Wind Turbine 1打开风力发电机输入窗。6.在风力发电机类型下拉菜单（turbine type），选择generic10kw，HOMER会显示该发电机的功率曲线。7.在cost表，输入下列值： 表5-4注意：这里O&M的单位是($/yr)，表示：美元/年，不同于表5-1中（$/hr）美元/小时。在 Sizes to consider表中，保留默认值不做更改，如下： 表5-58.点击OK回主窗口。9.在原理图中点击Battery 打开电池输入框。10.在电池类型（battery type）下拉菜单中，选择Trojan L16P，HOMER会显示电池属性。 表5-611.填写cost表和size to consider表，如下 表5-7 表5-812.点击OK回主窗口现在已经完成了组件信息的输入，现在的原理图应该和下面的图相同。第六步：输入资源的详细信息资源的详细信息描述的是一年中每个小时的可用的太阳辐射，风力，水力，燃料的值。对于太阳能，风能和水能资源，你可以从一个文件导入数据，也可以使用HOMER把平均每月值合成处理为每小时值。这一章讲如何定义风力和燃料资源的值，如何输入HOMER将要模拟的风力发电机和柴油发电机组所需的资源。1. 原理图中点击打开风力资源输入窗。2.如下图，选择Import hourly data file，点击Import File，打开Sample_Wind_Data.wnd 图6-1贴士：HOMER能将12个月的值，Weibull K值或其他一些参量合成处理为一年中每个小时的风速（暂且译成“一年中每小时的风速”原文是“hourly wind speeds for a whole year from 12 monthly values”大概是描述风力资源的量）。HOMER能将12个月的值，Weibull K值或其他一些参量合成处理为一年中每个小时的风速值。阅读帮助文件获得更多相关的信息。原始数据是一组风速值（原文是The baseline data is a set of 8,760 wind speed values，8760不知是哪来的，图上没有），描述了一年的风力资源。注意图中annual average值和scaled annual average值。HOMER可以用比例数据进行模拟，从而允许用户对资源可用性进行敏感性分析（灵敏性分析）。HOMER用scaled annual average（被缩放后的年均值）值除以annual average（年均值）得出比例因子，再用比例因子乘以每个原始数据的值，这样就形成了比例数据（貌似是将原始数据按一定规则缩放）。HOMER默认的scaled annual average值与annual average值相同，这时比例因子为1。你可以更改scaled annual average值来考察更高或者更低风速对系统的可行性的影响。当scaled annual average值为0时，HOMER认为没有可用的风力资源在这个练习中，scaled annual average和annual average是相等的，所以相当于使用原始数据进行分析。在第十步，增加敏感性变量，我们将看到如何运用scaled annual average考察风速的变化对系统的影响，从而进行优化设计。3.将风速计高度设为离地面高度25米，表示在地面高度25米处获得风速测量值。 图6-24.点击OK返回主窗口5.点击打开柴油输入窗6.核对每公升柴油是否为0.4美元。 图6-37.点击OK返回主窗口第七步：检查输入和改正错误HOMER会检查你在输入窗键入的数值是否有意义，如果没有意义，会在主窗口显示警告和错误信息。对于这个例子HOMER发出一个警告信息，提示用户系统中应该有一个变换器。变换器指把交流转换成直流（整流器）或直流转换成交流（逆变器）的器件。1.点击，查看详细信息。“Warnings”表示输入的数据可能存在问题。表明系统设计中存在问题，但这些问题不会导致HOMER不能运行。表示系统设计有错误，并且可导致程序不能运行在原理图中可看到，没有箭头从DC指向负载，这表示由风电机发出的直流电无法加在交流负载上。警告信息建议添加一个转换器。2.点击add/remove按钮，添加一个转换器。 图7-13.点击打开转换器输入窗。4.填写cost表如下 图7-2这个表告诉HOMER在系统中安装和更换一个转换器成本为1000美元每千瓦，每年操作和维护成本为100美元每千瓦。5.填写 Sizes to consider表如下： 图7-3表中数值告诉HOMER，系统设计中包含没有转换器，一个6千瓦转换器，一个12千瓦转换器三种情况。因为原理图中显示负载的峰值为11.5，我们可以推测12千瓦的转换器在大部分或全部能量由风力发电机提供的情况下能满足负载在任何时候的需求。在表中填写6千瓦是在尝试使用一个小一点，花费少一点的转换器，看它是否更具成本效益。6.点击OK回主窗口箭头出现，表明HOMER现在可以考虑能量从直流风电机传递到负载。注意到图中转换器既包含整流器又包含逆变器，但这不会影响计算结果。如果想去掉整流器，可以打开转换器输入窗，将Capacity relative to inverter的值设为0。7.在窗口工具条，点击查看优化变量。弹出的Search Space summary table表中包含所有你输入的优化变量，可以在表中增加，删除，编辑。例如在表中，G10代表Generic 10 kilowatt wind turbine，Gen1代表Generator 1HOMER模拟系统设计时，会考虑表中所有的组合（配置），例如2 (G10), 1 (Gen1), 1 battery quantity, 3 converter 或者 2 x 1 x 1 x 3等组合（配置）。8.点击OK返回主窗口第九步：检查优化结果HOMER将考虑你在组件中输入的优化变量的所有组合（配置），并且排除不可行的系统组合（配置），例如不能满足负载要求的组合（配置），不能满足资源要求的组合或者不能满足你指定的限制要求的组合（配置）等。1. 点击开始进行优化分析。当HOMER运行时，进度指示器显示分析结束剩余时间。2. 当模拟结束时点击优化结果表（Optimization Results tab），再点击全部（Overall），查看所有的可行组合（配置）。在上表中，HOMER找出了四个可行的组合，它们按成本效益由多到少排列。成本效益的计算是基于净现值的，标签是Total NPC。可以看到在这个例子中，胜出的方案是柴油/电池组合，它比两个含有风电机的方案更胜一筹。3. 以分类查看的方式查看结果，按下图点选。 这个表中只显示每种组合类型中最具成本效益的组合。4. 查看风力/柴油/转换器组合类型中最具成本效益的组合的详细信息。双击第二行。在这个仿真结果窗口中，可以看到所选组合工程和经济方面的详细信息。例如打开电力标签，可以看到系统产生的多余电量占系统产生的总电量的17%，这部分电没有被系统利用，被浪费掉了。是否可以通过增加电池组使系统将多余电量利用掉呢？5.点击关闭回到主窗口6.在文件菜单，选择save as 将文件另存为Excess_Energy.hmr。第九步：完善系统设计这一节介绍如何利用优化结果改进系统设计。在这个例子中，我们将看到如果我们往系统中增加电池组，将会减少系统产生的多余电量。1.点击原理图中按钮，打开电池输入框。2.在Sizes to consider表格中，增加16和20HOMER将会用8,16,24进行模拟。3.点击OK返回主窗口。在主窗口显示出警告菜单，告诉你当前的计算结果并没有反映这次输入的值（重新进行计算才能把8,16,24这组数计算进去）4. 点击计算按钮进行计算。5.计算完成后，在结果表中会显示新结果。同时在主窗口底部显示警告信息，点击警告信息建议增加电池量，由于我们不知道增加电池量的确切数值，我们只能试着加一系列值。6.点击OK会主窗口。7.在主窗口工具条点击按钮。在电池栏中添加32,40,48,56。贴士：也可以从Sizes to consider中添加这些数值9.点击OK回主窗口10.点击开始仿真计算。当仿真计算完成后，在结果表中将显示新结果，刚添加的值也被算入其中。这次没有出现警告信息。正如在表中所看到的，风力/柴油/转换器组合类型中最具成本效益的组合包含的电池量是32.11.在分类优化结果表中，双击第二行，显示详细信息。系统产生的多余电量由17%下降为3%。12.打开文件菜单，选择save as，将文件另存为Reduced_Excess.hmrHOMER通过增加电池组降低多余电量，帮我们完善了系统设计，但是现在没有风电机的组合仍然比有风电机的组合更具成本效益，在什么情况下包含风电机的系统才更有意义呢？要解决这个问题，就要用HOMER进行敏感性（灵敏性）分析。（原文是sensitivity analysis，暂且译成敏感性分析，大意是可变因素对结果的影响分析）第十步：添加敏感性变量。在第五步中，学到了用比例数据进行仿真分析。这一节学习如何输入风速的scaled annual average值和柴油的价格，并利用这些变量进行仿真分析。敏感性分析使你能够探究年平均风速的变化和柴油价格的变化对系统优化设计的影响。换句话说就是，敏感性分析可以显示出能使包含风力发电机的系统设计有意义（这里有意义大概指比电池/柴油组合更具成本效益）的年平均风速和柴油价格变化范围。1.点击打开风力资源输入框。2.点击打开敏感性输入框3输入如下值程序对每种组合（配置）进行分析时，都会用到这7组速度数据。4.点击OK返回风力资源输入框，可以看到括号中出现了7，表示有7组敏感性变量。5. 点击OK返回主窗口。6. 点击打开柴油输入框。7. 点击8. 输入如下值：程序在计算每种组合