太阳能热发电系统性能和经济性模拟软件(SAM)使用心得

时间:2017-02-21 08:58来源:太阳能光热联盟

【导读】SAM(System Advisor Model,系统顾问模型)是由美国国家可再生能源实验室(NREL)开发的一款免费使用软件,可以对太阳能热发电系统性能和经济性进行模拟。据悉,自2007年8月第一版发布以来,超过3.5万人下载了SAM软件,其中设备生产商使用该模型进行产品效率提升或成本降低对安装系统的影响计算,项目开发商使用SAM软件评估不同的系统配置从而最大化收入,政策制定者和设计人员则采用该模型对比不同的激励政策结构。

那SAM软件对于太阳能热发电项目的开发建设有多大用途?模拟结果准确度能达到多少?国家太阳能光热联盟秘书处也以【微话题】的形式发起了讨论,谈一谈SAM软件使用心得。现整理如下:

郭**:SAM软件全世界都在用,是热发电人员的必备软件,最关键的是它免费开放。

孙*:SAM软件在实际计算中有很多参数需要确定,如果可以保证这些参数与实际项目条件一致,则计算结果应该具有较强的参考价值,不然的话参考价值较低。所有的计算都是类似的。我们自己开发的槽式回路水力热力程序和实验台的运行数据符合的很好。我认为:主要原因就是里面的几何参数、设备参数、物性参数,气象参数等都比较准确。

乔**:NASA对SAM软件做过测试,报告说符合的很好,误差较小。

何**:SAM软件中的DNI 准确度如何,比如德令哈,玉门镇?

杨**:总体偏低吧,我记得德令哈只有1500(kWh/平米·年)。

周**:德令哈实测DNI应该在1800-1900(kWh/平米·年)。

董*:德令哈DNI实测值超过1900(kWh/平米·年)。

王**:我记得德令哈DNI实测值应该是2100(kWh/平米·年)多?

董*:不是的。前两年雨水多,数值偏低。

董*:计算发电量也不能只看一年实测值,还要综合考虑,是有一个评估办法的。

郭**:期待有能为国人争光的、免费的中国版“SAM”早日发布。

金**:SAM软件在阳光资源很好且有云天气很少的情况下,可信度很高,相反,像在德令哈地区有云天气比较多时,则会偏高10%。我们认为像美国加州地区光资源很好的区域,准确度比较好,而对于中国光资源不太好的地方,往往是偏乐观的。

何**:以下两张是气象数据图片:

孙*:气象数据在使用时还是要注意条件。

吴**:可惜SAM不能修改源代码。

孙*:同一个城市会有几份气象数据,差异会很大,因为条件不同。

吴**:威斯康辛大学也开发了一款软件,Trnsys,可以自己修改代码,可操作性更大,只是比较复杂。

孙*:Trnsys的健壮性很不好,之前在做光热系统模拟的时候,发现其中的组件有问题,反复验证不是我操作的问题就给他们发信,结果直接给我说是有问题,发过来一个更新组件说覆盖更新,结果就好了。后来我也就不用trnsys了。

吴**:哪个组件?用visual studio Debug 一般都能发现问题,可以用Fortran自己改一下。我们之前做过一些科研性质的模拟,比如光伏光热耦合,或者颗粒塔式,必须得自己写代码才能模拟,SAM没有相关的模型。

孙*:一个加压泵组件。

董*:我们请国外两家公司测算过发电量,测算结果也不同;我们自己也是用SAM测算的,用的是自己的气象数据;测算的准不准还要和实际发电量对比才知道。我们公司自己也开发了计算槽式发电量的软件,有源代码。计算结果和SAM对比,误差在3%以内。

白**:这是一个过程。使用SAM软件,大概了解后,以后大家就都有自己的软件了。

董*:国外搞热发电的大公司基本都有自己的测算工具。

符*:德令哈三个项目的实测DNI都不一样; 如果直接采用SAM软件中用的卫星数据包,那就更不准确了。

何**:NASA的DNI数据,是不是偏高?

符*:不一定。看地方而定,我们查过几个,有偏低的。

董*:是的,NASA的DNI数据明显偏高啊。发电量涉及到投资决策,比较敏感,计算也没有权威。中国的DNI数据还是太少了。但我没注意还有偏低的。

何**:SolarGis的辐照资料:

符*:NASA太阳能资源数据看看就行了,光伏系统都不愿意用上面的总辐照数据了。

董*:看了很多可研报告,发电量测算问题很多。

王**:经过实际考验、比较准确,空间和时间分辨率高的是建筑气象数据库。NASA的不行。SolarGIS的我还不清楚其数据来源,空间差值原理和方法。

符*:SolarGIS也在改进完善, 2014年给的德令哈数据不到1800(kWh/平米·年)。

王**:按地理等高线、水平距离,实际斜坡距离等三种方法差值结果差异很大。尤其对坡度比较大的地点。还有按照气溶胶浓度的差值方法。

董*:现在中国光资源需要一个权威测算方法。

符*:SAM软件有清晰的(help)帮助,对于太阳能热发电研究比较多的,不懂的时候可以直接看help(纯英文的),对刚进这个行业没太多接触太阳能热发电的,SAM可能比较有用,单纯用上手很快,没太大难度。

乔**:我一直在用这个软件,可研阶段,包括现在的初步设计都在用这个软件,而且用的时间越久越感觉这个软件还有许多有用的地方。应该目前市场上还没有能与这个软件相当的商业软件。

【结语】其实,SAM只是一个性能模拟软件,是现实的不完美表述。其模拟结果可为电站设计阶段提供参考,但最终的设计仍需要多因素测算,因为许多因素都会影响模拟结果的准确性。据悉,目前还没有完全依据SAM软件设计的商业化电站案例,完全用其模拟计算的结果作为实际电站的设计依据有未知的风险。

 SAM开发团队也对其模拟准确性进行过“反算”,从而指导用户建立自己的分析软件。其中,利用2013版SAM软件,对西班牙安达索1号(2009年)和熔融盐塔式太阳能热发电站Gemasolar(2012年)进行了后比对测试。结果显示,SAM模型可以在最小化修改软件默认参数的情况下,采用公开的有限数据信息,得到的模拟结果与报告的年发电量误差在3%以内,同时发现计算的PPA(购电协议价格)与西班牙当时的上网电价非常接近。

加入SAM软件使用培训报

时间:2017年3月14日-17日

地点:北京•中国科学院电工研究所

培训老师:Paul Gilman,美国国家可再生能源实验室(NREL)指定的SAM软件用户支持和培训专员

报名:杨钊睿,185004280269,cnste_org@126.com。

在线报名:http://cn.mikecrm.com/u3dXLGl

SAM软件培训通知等相关材料,请点击原文链接或到联盟官网:www.nafste.org 焦点新闻栏目的原文中查看下载。

附件:

《关于利用SAM软件模拟太阳能热发电系统性能和经济性的培训通知》

《课程表-利用SAM软件模拟太阳能热发电系统性能和经济性》

《SAM软件使用培训班报名表》

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