該模型包括三個主要步驟，即波結(jié)構(gòu)相互作用、輻照度和電氣建模。

“對于浮動光伏 (FPV) 系統(tǒng)，如果存在波浪，則會導(dǎo)致安裝 PV 面板的浮動結(jié)構(gòu)發(fā)生移動。首先，這種移動會使面板偏離設(shè)定的面板方向。其次，如果面板以可以獨立移動的方式安裝，串內(nèi)每個面板上的不同輻照度條件會導(dǎo)致不匹配損失，”研究人員表示。“在本文中，我們提出了一種對這兩個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)隊使用了內(nèi)部軟件 3DFloat 來模擬光伏電池板的運動，并使用 Python 庫進(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。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動，而不會水平移動。

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 仿真庫來計算電氣輸出。

然后將 WIL 計算為該結(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 步已通過實驗?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行測試和驗證。該實驗是在 Sunlit Sea 公司提供的浮動光伏 (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。四個輻照度傳感器、一個加速度計和一個 3D 陀螺儀連接到其中一個 PV 板的邊緣以收集數(shù)據(jù)。

分析表明，模擬的輻照度與測量的輻照度“非常吻合”，并且與測量值具有可接受的一致性，模擬和測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量輻照度的極值，”科學(xué)家強(qiáng)調(diào)道。

成功驗證后，該小組用幾種場景演示了該模型。測試的變化參數(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。測試了方向為 0° 的波浪(沿串的長度傳播)、90° 的波浪(橫跨 PV 串的寬度傳播)和 45° 的波浪(以對角線角度接近 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，隨著光伏串長度的增加以及波浪方向從與串長度正交變?yōu)榕c串平行，WIL 也會增加。”“例如，WIL 范圍從 0.25 米有效波高時的 3.3% 到 1 米有效波高時的 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。”

這項新技術(shù)在《太陽能》雜志發(fā)表的“浮動光伏發(fā)電的波浪誘導(dǎo)損失建模：設(shè)計參數(shù)和環(huán)境條件的影響”中進(jìn)行了介紹。來自挪威 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研究。