太阳能光伏系统应用软件的现状和发展

1、百度文邮-让每个人平等地捉升口我太阳能光伏系统应用软件的现状与开展随着我国光伏应用产业的迅速开展,作为光伏产业的一局部,相应的光伏应用软件 也得到了快速开展,在光伏电站系统的设计,监控以及工程效益分析方而发挥了良好的 辅助与支持作用,本文就目前光伏应用软件的分类、功能、应用与开展等相关问题进行 了总结分析.随着世界太阳能光伏产品的本钱大幅降低,国内外太阳能光伏系统应用产业得 到了飞速开展,今年全球光伏应用市场仍将保持稳步增长势头,预计2021年全球光伏 装机疑将到达35GW以上.在不久的将来,光伏产业将成为重要的能源产业之一.光伏应用产业的开展中,除了光伏组件、逆变器、电力元器件等重要硬件设备

2、 的不断完善与开展之外,光伏系统应用软件也是光伏产业中不可或缺的重要组成局部, 采用适宜的光伏系统应用软件能够提髙光伏系统应用的设计水平,治理水平和工作效 率,能够大大的促进光伏系统应用产业的良好开展.因此有必要针对太阳能光伏系统应 用软件的开展现状和开展趋势进行比拟深入的了解,以便满足光伏应用工程的实际需 要.本文中将针对目前光伏系统应用产业中的常见的光伏系统设计软件,系统监控 软件和工程财务分析软件进行介绍,从光伏应用工程角度,针对多种典型的光伏应用软 件进行功能分析,以及优缺点分析：从光伏应用产业的开展角度,分析光伏系统软件的 功能开展趋势,为光伏工程人员提供帮助.1光伏系统应用软件开展

3、概述近几年来,作为光伏产业的一局部,光伏应用软件得到了快速开展,从光伏应 用软件的开发人员和开发目的上来看,常见的光伏应用软件包括如下几种类型：光伏逆变器公司开发的针对自有逆变器的设il应用软件；专业光伏软件公司研究机构开发的光伏系统设计软件：光伏相关研究机构开发的光伏系统仿真与分析软件：光伏逆变器公司开发的针对自有逆变器应用的软件这些光伏应用软件通常都由光伏逆变器生产厂商自身研发,其软件的开发主要 目的是为自身企业的光伏逆变器提供更好的技术支持和效劳,这种光伏应用软件已经应 用比拟广泛,已经成为大多数大中型逆变器厂家的必备的软件效劳之一,而且大多数为 免费使用.根据软件使用功能上分类,这一类

4、型的光伏应用软件可以大体分为两种类型.光伏电站系统辅助设计：光伏逆变器、电站的工作状态监控功能以及大型的数据采集分析中央：光伏电站系统辅助设计通常是针对自身公司的逆变器产品研发.在设计和监控 功能上都是针对自己公司的逆变器产品进行优化设计,在工程设计上有一左的局限性, 只能完成较为简单的光伏电站系统设计.目前常见的有徳国SMA公司的SDesign , Danfoss公司的PV DesignTool, Kaco公司的Powadar PV-pilot等.光伏电站系统监控 以及数据采集软件,很多情况下也都是以自身公司的逆变器产品的通讯硬件配置进行配 套开发,因此在兼容性上较差.目前常见的有徳国SMA

5、公司Sunnyexplorer, Sunnycontrol, Kaco 公司的 KacoViso. Conergy 公司的 IPGSizer, Growatt 公司的 Shine Designfor PVsystemdesign 等.与国外光伏逆变器公司相比,国内逆变器公司通常历史较短,光伏逆变器的研 发和生产都是最近几年才开始逐步的开展起来,因此相应的光伏系统应用软件的研发方 而也较晚,但是最近几年开展很快,已经有一些功能比拟完善的应用软件推岀.例如 Eversolar公司的Everplan,京仪绿能的JYJK系列监控软件,合肥阳光的 Solar Infoinsight 和 Solar In

6、f oBank, Semi 公司的 Solarnavigator 等.专业公司开发的光伏电站系统设计应用软件光伏逆变器生产厂商自身研发的光伏电站应用软件,通常有一泄的使用局限 性.因此由专业的软件公司研发的光伏系统设il软件那么可以防止这一问题,而且具有比 较完善的功能,其辅助设计水平和模拟分析水平都较强,优化设计针对的产品范国更广, 可以对整个光伏电站系统进行较为较深入的设计,因此更能够满足光伏电站工程的设计 人员的需求.这一类软件的根本功能大都包括如下几个方而：地点与气象资料选择：最 佳倾角计算：斜面辐射量计算：光伏系统串并联il算；光伏系统电力设计；光伏系统简 单财务分析；输出光伏系统设

7、计报告等.目前常见的专业的光伏系统设计软件有多种,例如,早期的SiemensSolar公 司PVDesigner,目前常用的徳国Valentin Software公司的开发的PV*SOL、 Instituteforthe Scienceofthe Environment Groupof Energy University of Geneva 开发的PVSYST.日本Laplace System公司的solarlink系列以及solarpro,中国大齐 新能源的PVDesigner,顺徳中山大学太阳能研究院开发的光伏系统在线设计平台等.光伏相关研究机构开发的光伏系统仿真与分析软件这一类型的光伏软

8、件大都为光伏科研机构研发,主要目的是进行光伏电站系统 的性能进行仿真以及分析研究,目前已经有多款仿真软件,例如,NREL开发的Homer 以及PVWatts,徳国doppelintegral GmbH开发的INSEL,以及美国TESS开发的Trnsys 等.其中,Homer是NREL开发的一个电力系统优化模型软件,可以针对离网系统, 并网系统等多种类型的光伏系统进行系统优化以及敏感性分析,目前该版本有免费测试 百度文邮-让每个人平等地捉升口我版可用.INSEL那么是一种综合环境模拟语言,目前最新版本为,它可以以块图形和连接 块的方式可视化的表示仿真任务,该语言系统可提供最新的光伏模拟功能模块.

9、Trnsys 是一种模块化的系统模拟程序,目前最新的版本为,该系统的特点是可以进行模块化和 图形化的系统模拟仿真,并且包含有太阳钮射、电力系统等多种可应用模块.这一类型的软件主要用于大学,科研机构等从事光伏行业的研究人员进行光伏 系统性能的仿真与分析研究,这一类的软件主要是用于科研用途,苴使用比拟复杂,多 数需要计算机语言开发水平,一般的工程设计人员使用起来比拟困难.2. 光伏电站设计应用软件功能分析与展望从功能上讲,光伏电站设计应用软件主要是根据光伏电站工程的一般设计流 程,利用计算机进行相关的系统辅助设汁以及优化分析.其主要的功能包括如下几点.光伏系统设计相关数据库功能相关数据库功能主要包

10、括：光伏气象数据库：光伏组件型号性能数据库：光伏 逆变器性能数据库等.通过光伏系统安装地点的选择,可以从光伏气象数据库中得到当 地的经度、纬度、平均温度、水平而上的太阳辐射量等地理气象数据信息.光伏气象数 拯库根本上能够满足重点地区选择的需求,很多应用软件对于太阳辐射量的数值通常采 用的是NASA提供的气象数据.光伏组件以及光伏逆变器性能数据库通常包含有主流厂 家的相关产品的型号性能数据,并且能够完成添加、编辑等功能.太阳辐射转换计算和最正确倾角选择目前大局部的光伏电站设il应用软件都含有最正确倾角计算功能,以及相应的太 阳辐射转换汁算功能,也就是将水平而上的太阳辐射量数据转换成一左倾角和方位

11、角的 斜而上的太阳辐射量.该数据是进行光伏电站的发电虽:评估的重要依据.目前常用的算 法是基于和的月平均太阳辐射量算法1.光伏系统根本设计功能该功能主要是在确左了系统安装地点,选左的光伏组件的厂家和型号之后,针 对所选泄的适宜型号光伏逆变器,进行光伏组件阵列的串并联设汁.该功能是光伏应用 软件的核心功能之一,能够针对光伏逆变器的性能要求进行合理的优化配置,以到达光 伏电站系统最正确的技术性能状态.由于不同的光伏逆变器厂家的光伏逆变器在技术性 能、接入方式等方而有所不同,不同光伏逆变器厂家的该项功能设计会有所不同,但是 根本的串并联规那么根本相同,即保证光伏组件串联后的电压、电流符合所选择型号逆

12、变 器的直流输入端的电气要求.局部软件还包括进入光伏逆变器的直流电缆型号和逆变器输岀端的交流的电 缆型号选择,根本的设汁原理就是直流端和交流端的电压损失和功率损失满足系统以及 相关标准要求.光伏系统发电量评估大多数软件都带有光伏系统发电量评估功能,该功能针对设计的光伏电站系统 进行发电量的评估,通常都是估算该光伏电站系统的按月平均的每个月的发电疑以及总 的年发电量.光伏系统经济性评价为了满足光伏电站系统投资者的工程经济性决策分析需要,很多软件带有光伏 电站系统经济性评价分析功能.目前最为常用的就是RETScreen,该软件是借助于众多 来自政府、工业、学术界专家的帮助而开发的决策支持工具.该软

13、件免费的,可以在全 球范用内使用,可以用以评估光伏系统的能源生产量、肖能效益、寿命周期本钱、减排 屋和财务风险等.但是总体来讲,目前的光伏经济性分析软件并不能完全满足投资者的 决策需要,在动态分析方而还需要进一步的增强财务分析方面的功能.光伏系统的根本设计报告书该类型软件一般都可以生成一张光伏电站系统根本设讣的报告书.该报告书包 含光伏系统设计的根本技术内容,主要包括：工程名称、工程地点、根本气象辐射情况、 光伏组件型号性能、光伏逆变器型号性能、光伏系统整体技术参数、光伏电站根本发电 量评估等.目前光伏电站设计应用软件最为常用的几种软件大多数为光伏产业开展较早 的国家开发,苴中日本的光伏电站设

14、讣软件普遍可视化程度很高、界面友好、操作方便, 阴影分析和3D效果较好,可以说是将相对复杂的光伏系统设汁做得简单、有趣、生动, 例如Laplace System公司的solarproo欧美公司的软件那么功能齐全,比拟注重实用性. 既可以用来给工程人员进行光伏系统的辅助设计,也可以用来进行相关的光伏电站系统 分析研究.而且气象数据库比拟丰富.光伏系统设计人员可以结合实际的需要进行选择.下而简单介绍一下最为常用的PVSYST软件和徳国PV*SOL设il软件.3百度文邮-让每个人平等地捉升口我PVSYST软件为目前实际光伏电站系统设计工程中应用最多的软件之一,国内很 多光伏系统设讣工程人员都是使用的

15、该软件,目前最新的为版.该设讣软件功能非甘个I,产恳丽疝丽莎舗数据库较人,町以满X几血2比伏皿卅丿 根本设计的需要.并且包含多个太阳能光伏系统性能分析工具,可以针对光伏系统 进行初步设计、工程设计和详细数据分析,实用性很强2.该软件目前没有中文版. 下列图是该软件的操作界而.图1PVSYST软件的操作界而PV*SOL是用来模拟和设汁光伏系统的软件.丰富的相关数据是进行光伏系统设 汁的根底.PV*SOL在数据库的建立方而做得比拟出色.它提供了欧美许多国家和地 区详尽的气象数据,而且是以1小时为间隔的.这些数据包括太阳辐照强度、指定 地点10米高的风速和环境温度.还包含丰富的负载数据、太阳电池组件

16、、蓄电池和 逆变器特性数据等.所有的数据都可以通过用户自己左义而得到扩展,增加了设汁 的灵活性.总体来讲,这一类型的光伏设计软件,其主要优点是设汁过程简单明了,常用 数据库相比照拟齐全,光伏系统根本设计功能较为完善,但是,从目前的使用情况 来看,还存在诸多需要改良的问题,主要表达在：1气彖数据库相对缺乏,通常都是采用NASA数据库数据,但是我国的局部 地区的实测数据说明NASA数据通常偏高,不太能准确的反映我国实际太阳辐射疑情 况：2光伏最正确倾角选择功能不是太精确,关键在于算法选择问题,目前的大多 数应用设计软件的最正确倾角的计算并不是十分的精确,有待改良；3光伏电站系统发电效能评估较为简单

17、,通常只能完成简单的年度发电量的 估算,而且缺乏精度足够髙的理论计算模型,而值直接影响到光伏电站的经济效益 评价,所以需要开发更为精确的评估算法；4目前的光伏电站设计软件中,光伏电站的支架设计,尤其是支架的抗风等 性能的辅助设il没有整合在一起.目前国内外已经有很多专业的光伏支架制造和安 装公司都会提供相关的设计计算,有些公司已经开发出针对自己公司产品的光伏系 统支架结构的设计软件,例如AutoKalKulatoro该软件具有比拟详尽的组件参数数 拯库以及公司自有结构产品数据库,使用该软件可以针对不同的光伏组件,利用公 司自有支架结构产品,进行光伏支架系统的设计工作,该软件可以自动生成光伏组

18、件支架结构产品淸单,可以大大提髙支架结构设计效率,减少结构设汁时间,同时 减少结构设汁错误.但是该软件没有方法对该支架的抗风性能进行评估,这方面有 待改良.该软件只能够根据厂家自有的结构件进行设计,所以适用而较窄.5光伏电站的经济性评估比拟简单,无法满足实际需求,特别是财务分析, 与国内现行的工程投资财务分析要求有较大差距,实用性不强.3. 光伏电站监控应用软件功能分析与展望随着光伏应用产业的不断开展,对于光伏电站系统的工作性能监控方而的需求 日益增多.光伏电站工作性能监控软件目前已经成为光伏应用软件中一个重要的组 成局部,该软件多由逆变器厂商自行研发.目前大局部的光伏逆变器厂商都针对自 己的

19、光伏逆变器开发出了相应的光伏电站工作性能的本地监控以及远程监控的硬件 和软件产品.这些光伏电站性能监控软件的根本功能如下：1针对太阳能发电系统开发的软件平台,具有较为友好的用戸界而和简单的 安装和操作程序：2记录太阳能发电系统的详细运行参数通常记录的运行参数包括：光伏逆变器直流端直流输入电压,直流输入电流： 光伏逆变器交流端交流输出电压,交流输出电流,光伏逆变器工作温度,当天发电 量,总计发电量,系统故障信息,光伏逆变器交流输岀电能质量,如交流频率,功 率因数,交流功率等,电网电能信息,如电网电压,电网频率等.有些软件还包括当日光伏逆变器功率曲线图和按月月发电童柱状图等数拯信 息.3历史记录功

20、能以及光伏电站系统性能分析功能配合相应的硬件设备,大局部的逆变器供给商开发的光伏应用软件都能提供针 对长时间的光伏电站性能数据的积累存储功能,并针对长期累积的光伏电站的数据 进行一左的分析工作,可以为光伏电站的运行的评价工作提供相应的信息,以及为 光伏电站的设计和建设提供理论指导和数据支持.4实时监控和历史数据査看这一类型的软件大都具有实时数据监控功能以及历史数据查看功能,能够支持 对本地记录的光伏电站的各项参数进行实时动态监控,并进行处理与显示,有些软 件还支持通过互联网的远程数据实时监控和历史数据的查看、下载、分析等功能.5多逆变器和多电站支持功能针对大中型光伏电站的应用需求,目前,很多光

21、伏逆变器供给商开发的光伏应 用软件都具有多逆变器支持功能,局部光伏软件还具有多个光伏电站支持的功能, 也就是在一个软件上可以实现同时监控多台光伏逆变器的工作性能,或者是同时监 控多个光伏电站的工作性能.6故障记录及报警功能局部光伏软件还具有故障记录和报警功能.随着光伏电站运行与治理的自动化 的需要,有些光伏电站甚至是无人值守的工作状态,对于光伏电站故障治理与分析 工作就很重要,报警功能能够提醒电站治理人员,以便及时维护,故障记录功能是 光伏电站工作与治理的评估与分析的重要参考资料.7环境参数监控功能局部光伏软件还具有环境参数监控的功能,可以实现针对光伏电站运行相关的 常见环境参数的实施测量、监控、记录等功能,主要记录的环境参数有：太阳辐照、 风向、风速、环境温度、组件工作温度等.这些环境参数的监控,通常都需要配备 相应的环境监测仪器.以SMA公司的为例,该公司拥有SunnyDataControl.SMAOPCServer等系列监控软件.分别针对家庭用户,中型系统用户和大型电站用户 的不同需求有着不同的光伏电站监控软件,通讯方式支持有线和无线的通讯接入方 式,各项数据实时本地监控和远程监控、相关数据积累、数据分析功能比拟齐全, 尤其是数据分析和挖掘方而功能比拟强大.图2为SMA公司的数据监控软件