تستمر أدوات التنبؤ بالطاقة الشمسية الخاصة بنا في التحسن لأنها تدمج التطورات الحسابية في نمذجة الإشعاع والسحب والظل والفيزياء الكهروضوئية ونقل الحرارة المصفوفة والعاكسات والمواقف الديناميكية الأخرى. بغض النظر عن التطور ، سيكون هناك دائمًا خطأ منهجي يظهر بطريقة ما وفي مكان ما. في أغلب الأحيان لن نعرف كيف سيظهر هذا التحيز عندما نحسب مؤشرات الأداء الرئيسية. من المهم للغاية تجنب النتائج الإيجابية الزائفة أو السلبية الخاطئة - خاصة عند تطبيقها على الاتفاقيات التعاقدية. الغرض من هذه المقالة هو تقديم طريقة تعمل على تخفيف هذه المشكلة. ومن المزايا الإضافية أن هذه الطريقة تتيح لمديري الأداء أن يصبحوا نموذجًا محايدًا.
تعريفات مهمة:
- طراز: هذا هو نموذج التنبؤ بالطاقة الشمسية الذي تم تكوينه باستخدام معايير تصميم المشروع وعوامل الخسارة. يشتمل على توصيفات للوحدات والمصفوفات والعاكسات وأنظمة تجميع الطاقة الكهربائية وأي شيء آخر بين الشمس ونقطة التسليم.
- وتوقع: هذه مجموعة بيانات تحتوي على توليد الطاقة المحسوب بواسطة نموذج المشروع مع بيانات الطقس TMY [1] كمدخلات. يمثل ملف TMY هذا موقع الموقع ، وتعد نتائج توليد الطاقة الكهروضوئية المحاكاة كلها جزءًا من البيانات المتوقعة التي يتم تخزينها بدقة كل ساعة أو أقل لسنة رمزية. (يشار إلى هذا غالبًا باسم ملف 8760hr). [2]
- متوقع: تحتوي مجموعة البيانات هذه على توليد الطاقة المحسوب من نفس النموذج ولكن باستخدام بيانات الطقس المقاسة التي تم جمعها للمصنع. تعد بيانات MET المقاسة ونتائج توليد الطاقة الكهروضوئية المحاكاة جزءًا من البيانات المتوقعة. لاحظ أنه تم وضع خط تحت "نفس النموذج" أعلاه ، وهذا مهم جدًا لهذه الطريقة. المزيد عن هذا لاحقًا. [2]
- المقاس: التوليد الكهربائي المقاس المسجل للمصنع والذي يتزامن مع بيانات MET المقاسة المستخدمة لحساب الأداء المتوقع.
- خطط: تحتوي مجموعة البيانات هذه على الجيل المخطط له طوال العمر التشغيلي للمشروع. يتم تخزين هذا عادةً في شكل مبدئي ويستخدم لتحديد سعر مبيعات المشروع أو شروط التمويل. غالبًا ما يتم تخزين TMY جنبًا إلى جنب مع إنشاء الخطة.
منشآتنا تعمل الآن ، ويحتاج مديرو الأداء إلى فهم مدى جودة سير الأمور عند مقارنتها بالخطة. هذا هو الغرض من مؤشرات الأداء الرئيسية. ومع ذلك ، فإن الطقس الفعلي ينحرف على الأرجح عن TMY (بسبب الاختلافات في السحب والرياح ودرجة الحرارة المحيطة والثلج).
لنفترض أننا قمنا بتجميع إنتاج الطاقة من الشهر الماضي ونود مقارنة ذلك بالخطة. ولنفترض أن الشهر كان غائمًا جدًا وممطرًا. كيف نفعل ذلك؟ تتمثل الطريقة الشائعة في تشغيل نموذج المشروع ببيانات MET المقاسة ، ثم مقارنة نتيجة النموذج مباشرة مع الجيل المقاس. هذا نهج حكيم - تقريبًا.
في ما يلي بعض المواقف التي يمكن أن تتسبب في توقف النموذج عن إعادة إنتاج الخطة الأصلية بنفس TMY:
- تم فقد تكوين النموذج الأصلي
- تمت مراجعة برنامج النمذجة (أو إيقافه)
- طريقة النموذج الأصلي يدوية وتستغرق وقتًا طويلاً ، وهناك رغبة في التشغيل الآلي باستخدام نظام أساسي مختلف
مرة أخرى ، سواء كانت بسيطة جدًا أو معقدة بشكل لا يصدق ، فإن جميع النماذج ليست مقدرة مثالية ، ولا يعرف بناة النموذج كيف يمكن أن تكون النتائج متحيزة. قد يكون النموذج قد زاد من الخطأ عند درجات الحرارة المرتفعة ، أو أنه لا يقيم الإشعاع المنخفض جيدًا ، أو أن منحنى كفاءة العاكس غير دقيق ، وهكذا. في بعض الأحيان يكون التحيز موسميًا - ربما يكون التنبؤ أكثر من اللازم خلال أشهر الشتاء.
للتحكم في تحيز النموذج ، لا تقارن نتائج النموذج مباشرةً مع الخطة. بدلاً من ذلك ، قم بتطبيق تصحيح الطقس الذي يمثل نسبة الجيل المتوقع والمتوقع. من الأهمية بمكان أن نموذج التنبؤ والمتوقع متطابق مع الاختلاف الوحيد في البيانات المترولوجية المدخلة. فيما يلي المعادلة التي يجب استخدامها لتصحيح إنشاء الخطة لمقارنتها بالجيل المقاس:
تعمل هذه الطريقة على تخفيف أخطاء التحيز لأنها تلغي النسبة:
المهم ، هو افتراض أن خصائص التحيز متشابهة لفترة تقييم العطاء.
ها هي المعادلة الكاملة لتصحيح الخطة بحيث يمكن مقارنتها بطاقة الشهر المقاس:
لتصحيح القياس المراد مقارنته بالخطة ، يقوم المرء فقط بعكس نسبة التصحيح:
ولدينا تقييم غير متحيز!
تم اختبار هذه الطريقة من خلال تطبيق العديد من منصات النمذجة المختلفة على نفس الموقف - تقدم جميعها نتائج متشابهة للغاية. حسب الرغبة ، يحررنا هذا من احتمالية الخلط بسبب تحيز النموذج. يسمح هذا أيضًا للشخص بأن يصبح نموذجًا محايدًا. يرجى إجراء اختبار دقيق قبل تبديل طرق النمذجة التي قد تؤثر على الالتزامات المالية.
على الرغم من أن هذه المقالة تتناول أنظمة الطاقة الشمسية ، إلا أن هذا المفهوم ينطبق على جميع محطات الطاقة تقريبًا. في الواقع ، طور هذا المؤلف هذه الأساليب خلال الثمانينيات عندما كانت محطات توليد الطاقة ذات الدورة المركبة أمرًا جديدًا وكان ASME PTC 1980 غير موجود.
ملاحظة جانبية: هناك حالة زاوية مهمة جدًا يجب استخدامها لاختبار أي طريقة تصحيح. لنفترض أن بيانات MET المقاسة مطابقة لـ TMY. إذا حدث هذا ، فلن تكون هناك حاجة لتصحيح الطقس على الإطلاق. نحن فقط نقارن قراءات عداد الكهرباء مباشرة مع الخطة. هذا هو! تفي هذه الطريقة بهذا الاختبار لأن التنبؤ [MWh] = المتوقع [MWh] وعامل التصحيح هو 1.0000000.
ملاحظة جانبية ثانية: استخدام قياسات درجة حرارة الوحدة الخلفية لنمذجة الأداء سيفشل في اختبار حالة الزاوية هذا. هذا لأن نموذج نقل الحرارة الصفيف سيكون مختلفًا عن نقل الحرارة الفعلي للصفيف. لن يكون [MWh] المتوقع هو نفس الرقم المتوقع [MWh] حتى عندما يكون القياس MET هو نفسه TMY. Ergo ، هذه الطريقة محبطة.
[1] يشير TMY إلى عام نموذجي للأرصاد الجوية ويمثل سنوات عديدة من البيانات المجمعة لموقع معين توفر القيمة المتوقعة لعناصر مثل الإشعاع ودرجة الحرارة المحيطة والرياح والرطوبة وهطول الأمطار. هذه هي الطاقة الاسمية المتاحة لنمذجة الدورة الشمسية. السنوات الفعلية تختلف بالطبع. ومع ذلك ، يجب أن تمثل قيم TMY الاتجاه المركزي.
[2] تحليل تقييم أداء طاقة النظام الكهروضوئي ، 1 نوفمبر 2013 ، المختبر الوطني للطاقة المتجددة. أيضًا IEC 61724 - الجزء 3.
