如何估计PVLib中由多个模块和逆变器组成的太阳能发电厂的直流输出？

Question

我使用ModelChain类来估计一个虚构的太阳能工厂的DC和AC值。输入参数包括模块、逆变器、串数、模块数、模块数、反照率、PVGIS数据等。应用简单的数学方法计算每串模块数和每个逆变器串数，然后创建一个PVSystem对象，该对象由单个PVArray、每个逆变器组成。I为每个逆变器运行ModelChain模型，为了简单起见，将AC输出相加以估计所有数组的总AC值，如下所示：

for idx in range(0, num_of_inverters):
   array = {
       'name': f'pvsystem-{idx+1}-array',
       'mount': mount,
       'module': module_name,
       'module_parameters': module_parameters,
       'module_type': module_type,
       'albedo': albedo,
       'strings': strings_per_inverter,
       'modules_per_string': modules_per_string,
       'temperature_model_parameters': temperature_model_parameters,
   }
   pvsystem=pvlib.pvsystem.PVSystem(arrays=[pvlib.pvsystem.Array(**array)], inverter_parameters=inverter_parameters)
   mc = pvlib.modelchain.ModelChain(pvsystem, location)
   mc.run_model(tmy_weather)
   total_ac += mc.results.ac.sum()

根据PVLib文档，AC输出为年(以Watts hour计)。

但现在，我需要得到直流输出，以及(每年瓦茨小时)，以便我可以计算的DC/AC ratio。运行mc.results.dc为我提供了一个Dataframe，其中有几个对像我这样的新手很难掌握的值(列)：

i_sc : Short-circuit current (A)
i_mp : Current at the maximum-power point (A)
v_oc : Open-circuit voltage (V)
v_mp : Voltage at maximum-power point (V)
p_mp : Power at maximum-power point (W)
i_x : Current at module V = 0.5Voc, defines 4th point on I-V curve for modeling curve shape
i_xx : Current at module V = 0.5(Voc+Vmp), defines 5th point on I-V curve for modeling curve shape

我尝试使用p_mp并将其加起来：mc.results.dc['p_mp'].sum()，但是输出比估计的AC大得多。我通常预计DC/AC比率在某个地方>1和<= 1.5，大致如此。然而，我得到的DC值大约大3-5倍，这可能意味着我做错了什么。

示例:1个字符串，1个变频器，每个字符串10个模块：

产出(每年)：

AC: 869.61kW
DC: 3326.36kW
Ratio: 3.83

任何帮助都是非常感谢的。

Answer 1

至于总直流和交流发电值为何如此不同，是因为逆变器对于阵列的尺寸要小得多。逆变器的额定功率为250 W，这不超过一个模块在STC上产生的功率(按下面的Impo * Vmpo计算，或注意到模块名称中的"220“)，您总共有10个模块。因此，即使是在很低的光下，逆变器也会饱和，总交流产量也会因此而严重减少。我想，如果你绘制一个图(mc.results.ac.plot())，你会看到每天的逆变器输出曲线被剪裁在250 W，而模拟的直流功率可以高出近10倍。当事情变得毫无意义时，画出你的时间序列总是个好主意！

In [23]: pvlib.pvsystem.retrieve_sam('cecinverter')['ABB__MICRO_0_25_I_OUTD_US_208__208V_']['Paco']
Out[23]: 250.0

In [24]: pvlib.pvsystem.retrieve_sam('sandiamod')['Canadian_Solar_CS5P_220M___2009_'][['Impo', 'Vmpo']]
Out[24]: 
Impo    4.54629
Vmpo    48.3156
Name: Canadian_Solar_CS5P_220M___2009_, dtype: object

另外还有几个注意事项：

• 请小心单位：
  • 求和(真的，积分)一个小时的时间序列的功率(瓦茨)产生能量(瓦特小时)。kW的年输出是没有意义的，因为kW是用于发电的，而电力是瞬时产生能量的速率。如果这对你来说是新的，考虑速度和距离也许会有帮助:一辆汽车在任何特定的时间点上都可能以每小时60英里的速度行驶，但它一年中的总行程是以英里为单位的，而不是以英里为单位的。功率是单位时间的能量，就像速度是单位时间的距离一样。
  • 求和电压(num_of_inverters * mc.results.dc['v_mp'].sum())在我看来是毫无意义的。除了一些非常专业的电力电子工程contexts.

外，伏特小时在我看来并不是一个有用的单位。

• 术语"DC/AC比率“通常被理解为是指额定容量的比率，而不是年度产量的比率。因此，对于要点中的示例，DC/AC比率将被计算为(220 W/module * 10 modules/string * 2 strings/inverter = 4400 W DC) / (250 W AC) = 17.6 (这是一个疯狂的DC/AC比率)。