Physikbasierte Solarmodellierung
Von solarer Einstrahlung zur elektrischen Systemantwort.
AridMetrics bildet die Modellkette von Standort- und Solardaten über Tracker-Geometrie, POA-Einstrahlung und Reihenverschattung bis zur thermischen und elektrischen Systemantwort ab. Optimierung wird erst auf dieser definierten physikalischen Grundlage bewertet.
Modellierungsansatz in aktiver Validierung
Die physikalische Kette
Die physikalische Modellkette explizit abbilden.
Solare Bedingungen und Anlagengeometrie bestimmen die POA-Einstrahlung aus direkter, diffuser und bodenreflektierter Strahlung. Reihenverschattung beeinflusst den Direktanteil; Sichtbeziehungen zu Himmel und Boden wirken auf die anderen Beiträge. Diese Einstrahlung informiert Temperatur und elektrische Umwandlung.
Sonnenstand, Einstrahlungskomponenten und Wetter
Orientierung, Pitch, GCR und Reihenbeziehungen
Einstrahlung auf die Modulfläche
- Direkt / Beam
- Einschließlich Effekten durch Reihenverschattung
- Diffus vom Himmel
- Einschließlich eingeschränkter Himmelsicht
- Bodenreflexion
- Einschließlich Beziehungen zur sichtbaren Bodenfläche
- Modultemperatur
Einstrahlung und Umgebungsbedingungen
- DC-Umwandlung
Elektrisches Modulverhalten
- Wechselrichter / AC-System
Umwandlung und Systemgrenzen
- Optimierung
Entscheidungen innerhalb von Randbedingungen vergleichen
Eingaben und Konventionen
Solar- und Wetterdaten
Solarzenit und Azimut beschreiben die Richtung der Sonne. Global Horizontal Irradiance (GHI), Direct Normal Irradiance (DNI) und Diffuse Horizontal Irradiance (DHI) beschreiben unterschiedliche Komponenten und Bezugsebenen; sie sind ohne passende Geometrie und Annahmen nicht austauschbar.
Standort, Zeitstempel, Einheiten und Mittelungskonventionen gehören zu diesen Eingaben. Umgebungstemperatur und Wind können die thermische Modellierung unterstützen, wenn Methode und verfügbare Daten dies tragen.
Geometrie und Lichtempfang
Geometrie und Reihenverschattung
Tracker-Winkel und Achsorientierung bestimmen die empfangende Fläche. Pitch, Kollektorbreite und Geometrie benachbarter Reihen bestimmen, wie eine Reihe eine andere verdecken kann. Bei regelmäßigen parallelen Reihen beschreibt der GCR das Verhältnis von Kollektorbreite zu Pitch; er ist nicht die veränderliche horizontale Projektion eines rotierenden Panels.
Die Einstrahlung in Modulebene kombiniert Direktstrahlung, diffuse Himmelsstrahlung und Bodenreflexion. Direkte Verschattung verändert den Beam-Anteil, während die umgebende Geometrie auch sichtbaren Himmel und Boden begrenzen kann. Diese Mechanismen benötigen explizite Annahmen.
- Direkt / Beam
- Sonnenstand, Orientierung und Reihenverschattung
- Diffus vom Himmel
- Sichtbarer Himmel und Einschränkungen durch Nachbarreihen
- Bodenreflexion
- Bodenreflexion und Sichtbeziehungen zum Boden
Vom empfangenen Licht zur Elektrizität
Energieumwandlung
Die Energiemodellierung verbindet das Licht auf den Modulen mit ihrer elektrischen Reaktion und der Systemgrenze. Der thermische Zustand ist neben der Einstrahlung relevant. Umgebungs-, Modul- und Zelltemperaturen hängen zusammen, sind aber nicht austauschbar.
- POA-Einstrahlung
Eintreffende Einstrahlung
- Modultemperatur
Thermische Bedingungen
- DC-Umwandlung
Modulverhalten
- Wechselrichter / System
Umwandlung und Grenzen
- AC-Ausgang
Systemantwort
Optimierung kommt nach der Physik
Optimierung ist nur so belastbar wie das zugrunde liegende Modell.
Ein Optimierer durchsucht das Verhalten des Modells, das ihm gegeben wird. Er kann nicht feststellen, ob das Modell die reale Anlage ausreichend beschreibt oder eine fehlende Messung ersetzen. Auch eine sehr feine Suche kann zu einer Schlussfolgerung führen, die auf einer ungeeigneten Annahme beruht.
- 01Definieren
- Physikalisches Modell, Ziele und Entscheidungsgrenzen festhalten.
- 02Bewerten
- Relevantes Verhalten anhand geeigneter Messdaten prüfen.
- 03Qualifizieren
- Unsicherheit und die von der Evidenz abgedeckten Bedingungen berücksichtigen.
- 04Versionieren
- Schlussfolgerungen an die Methode binden, die sie erzeugt hat.