工业太阳能热厂的标准化产量评估

在可行性研究期间模拟的太阳能过程热系统的产量对相应投资的盈利能力具有决定性影响。因此，仿真工具在项目开发阶段发挥着重要作用。然而，目前项目开发人员使用大量模拟工具，其结果可能彼此之间存在显着差异，这可能会导致投资者缺乏信任。这就是为什么以智利天主教大学副教授 Jose Cardemil 为首的一组研究人员开始评估几种工具，分析它们的局限性并比较它们的结果。这项工作得到了 IEA 太阳能加热和冷却计划在任务 64太阳能过程热量中的支持. Cardemil 在 2021 年太阳能世界大会上的演讲中展示了该工具评估的第一个结果。

太阳能世界大会期间的演示截图

“我们已经定义了许多基于真实植物的案例研究，这使我们能够进行适当的产量评估并确定差异的来源，”卡德米尔在他的演讲中说。四个案例研究包括不同地点的不同收集器类型：

• 智利铜矿的平板集热器
• 法国一家造纸厂的 1 轴跟踪平板收集器
• 西班牙的线性菲涅尔收集器
• 瑞士一家乳品厂的抛物线槽收集器

“进行模拟的不同研究人员之间的一系列双边会议使我们能够协调每位分析师使用的假设，并为降低不确定性的设置达成一致，”卡德米尔补充道。该小组还定义了一种标准化的结果交付方式，可以直接比较不同模拟工具的产量。

总共对九种工具进行了比较，其中包括由项目开发人员创建的工具、在欧盟研究项目背景下开发的工具和几种商业模拟工具（见下表）。

• 法国新热
• CEA，SHIP2Fair，法国
• Polysun, SPF, 瑞士
• SAM, NREL, 美国
• SHIPCal，Solatom，西班牙
• Greenius, DLR, 德国
• Matlab，西班牙瓦伦西亚理工大学
• SCILAB，巴西巴拉那联邦大学
• TRNSYS，（CIMAV/墨西哥、乌塞维尔/西班牙、LEPTEN/巴西）

来自九个不同模拟工具的智利铜矿案例研究的模拟结果显示，年产量差异较小（右），但月度水平（左）差异显着。

图：任务 64

在每小时深入研究结果的同时，研究人员发现了更大的变化。他们研究了三种不同的太阳能发电量水平。在集热器方面，太阳辐射的产量或多或少相似，但在第一个热交换器的水平和向客户的热量输送方面，他们发现了最大的差异。

总而言之，Cardemil 列出了一些差异和不确定性的来源：

• 如何考虑控制方案
• 换热器是如何建模的
• 如何设置系统的位置（对于集中收集器尤其重要）
• 如何对内部流动进行建模
• 如何考虑热容

“但对产量影响最大的因素之一是存储建模的方式”，Cardemil 总结道。他的研究合作伙伴还计划对模拟中考虑的时间步长的影响进行额外评估。该研究小组正朝着定义模拟产量的标准化方法和发布指南来描述该方法的方向发展。它认为新知识非常有助于统一模拟标准和降低投资者的感知风险。