該模型包括三個(gè)主要步驟，即波結(jié)構(gòu)相互作用、輻照度和電氣建模。
“對(duì)于浮動(dòng)光伏 (FPV) 系統(tǒng)，如果存在波浪，則會(huì)導(dǎo)致安裝 PV 面板的浮動(dòng)結(jié)構(gòu)發(fā)生移動(dòng)。首先，這種移動(dòng)會(huì)使面板偏離設(shè)定的面板方向。其次，如果面板以可以獨(dú)立移動(dòng)的方式安裝，串內(nèi)每個(gè)面板上的不同輻照度條件會(huì)導(dǎo)致不匹配損失，”研究人員表示。“在本文中，我們提出了一種對(duì)這兩個(gè)組件組合的總損失進(jìn)行建模的方法，并將其稱為 WIL。”
為了創(chuàng)建模型，該團(tuán)隊(duì)使用了內(nèi)部軟件 3DFloat 來(lái)模擬光伏電池板的運(yùn)動(dòng)，并使用 Python 庫(kù)進(jìn)行輻照度和電氣建模。第一步是波浪結(jié)構(gòu)相互作用，分析 FPV 如何因波浪而移動(dòng)。它使用標(biāo)準(zhǔn)海浪模型，假設(shè)光伏電池板完全遵循局部波浪運(yùn)動(dòng)，而不會(huì)水平移動(dòng)。
第二部分是輻射建模，使用上一階段產(chǎn)生的面板傾斜角。在此基礎(chǔ)上，電氣建模的第三步使用 PVMismatch 仿真庫(kù)來(lái)計(jì)算電氣輸出。
然后將 WIL 計(jì)算為該結(jié)果與靜態(tài)設(shè)置的模擬結(jié)果之間的百分比差異。
輻照度建模的第 2 步已通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證。該實(shí)驗(yàn)是在 Sunlit Sea 公司提供的浮動(dòng)光伏 (FPV) 原型上進(jìn)行的，該原型位于奧斯陸峽灣。它由兩串組成，每串有四塊 PV 板。四個(gè)輻照度傳感器、一個(gè)加速度計(jì)和一個(gè) 3D 陀螺儀連接到其中一個(gè) PV 板的邊緣以收集數(shù)據(jù)。
分析表明，模擬的輻照度與測(cè)量的輻照度“非常吻合”，并且與測(cè)量值具有可接受的一致性，模擬和測(cè)量輻照度之間的均方根誤差 (RMSE) 為 2.8 W/m2。“然而，建模傾向于略微低估測(cè)量輻照度的極值，”科學(xué)家強(qiáng)調(diào)道。
成功驗(yàn)證后，該小組用幾種場(chǎng)景演示了該模型。測(cè)試的變化參數(shù)包括 (0°N, 0°E) 和 (50°N, 0°E) 位置，波浪分別為 0.25 米、0.5 米、1 米和 3 米。測(cè)試了方向?yàn)?0° 的波浪(沿串的長(zhǎng)度傳播)、90° 的波浪(橫跨 PV 串的寬度傳播)和 45° 的波浪(以對(duì)角線角度接近 PV 串)。
“在遠(yuǎn)離最佳方向的系統(tǒng)以及波浪更陡峭和更高的情況下，WIL 更高。結(jié)果顯示，隨著光伏串長(zhǎng)度的增加以及波浪方向從與串長(zhǎng)度正交變?yōu)榕c串平行，WIL 也會(huì)增加。”“例如，WIL 范圍從 0.25 米有效波高時(shí)的 3.3% 到 1 米有效波高時(shí)的 6.7%。這表明 WIL 可能很大，應(yīng)該將其考慮在能量產(chǎn)量分析中。”
這項(xiàng)新技術(shù)在《太陽(yáng)能》雜志發(fā)表的“浮動(dòng)光伏發(fā)電的波浪誘導(dǎo)損失建模：設(shè)計(jì)參數(shù)和環(huán)境條件的影響”中進(jìn)行了介紹。來(lái)自挪威 IFE、奧斯陸大學(xué) (UiO)和印度喜馬偕爾邦大學(xué)的研究人員參與了這項(xiàng)研究。
