盖世汽车讯 通往可持续未来的旅程取决于如何有效利用可再生能源，特别是太阳能。然而，阳光的不可预测性和多变性对准确预测能源产量提出了重大挑战。这种不确定性不仅阻碍了创新，而且不必要地推迟了太阳能在全球能源生产中的使用。

　　虽然太阳能电池的转换效率通常是在受控环境中测量的，但其实际性能受不同天气条件的影响可能会出现显著偏差。对于太阳能发电场管理者和能源供应商等利益相关者来说，最关心的不是电池的效率百分比，而是了解其在特定地点的实际年发电量。由于这种（财务）产量的不确定性，太阳能电池板的全部潜力及其与建筑物、汽车屋顶或农业应用的集成可能仍未得到充分利用。

　　目前存在能源产量预测模型，旨在提高各种光伏（PV）技术的准确性和适用性。但传统的“灰盒（grey box）”模型通常依赖于历史数据和经验见解，难以提供优化太阳能装置所需的精度。

　　据外媒报道，为了满足这种对精度的迫切需求，纳米电子与数字技术研究中心Imec位于比利时EnergyVille的能源系统团队于2017年推出新模型。与传统方法不同，该模型采用自下而上的方法，深入研究了太阳能电池板内光、温度和电动力学的复杂相互作用，并建立了基于物理的相互作用模型。这种整体方法至关重要，特别是当可再生能源领域扩展到集成光伏发电的未知领域（例如基础设施集成）时。

　　光学模型采用复杂的“光线追踪”技术，模拟太阳能模块的光学响应方式。通过考虑不同波长和角度的反射或吸收，该模型擅长捕捉阳光与不同面板技术相互作用的细微差别。

　　其次，华体会体育热模型通过考虑局部变化，超越了太阳能电池板的全球模块温度估计。这种区别对于建筑物附着装置尤其重要，在这种装置中，可以无缝地或通过包含气流空间来粘附到混凝土墙等。了解这些局部“烟囱（chimney）”效应是准确温度建模的关键，并提供更细致的预测。

　　最后，深入研究发电的核心，电气模型考虑了各种因素，例如太阳能电池的特定类型和（声学）吸收材料的存在。它可以深入了解所产生的电流并识别潜在的效率损失区域。

　　这三个模型的协同作用，响应细致的气象数据和定位等环境输入，描绘出全面的模拟3D图像。除了直射阳光的直接影响外，温度升高和风流减弱等因素也会对太阳能电池板的产量产生不利影响。

　　“该模型关注当地复杂的气象情况，确保更准确、动态地表示现实世界的条件，使该模型能够预测太阳能电池在不同气象和辐照条件下的每日或每年的发电量，” imo-imomec/EnergyVille首席研究员Michaël Daenen教授强调道。

　　除了理论模拟之外，能源产量模型从此成为优化光伏发电集成的实用指南——将实验能源产量与模拟能源产量进行比较。

　　例如，Interreg Rolling Solar项目专注于将光伏系统集成到公共基础设施中，设想在不需要额外土地的情况下大规模发电。其中，比利时EnergyVille建造了混凝土隔音墙，其中纳入了现有和新开发的太阳能模块，以展示其可行性并测量其几年内的能源产量。

　　imo-imomec/EnergyVille系主任Ivan Gordon教授解释了能源产量结果。“我们基于物理的模型在15分钟内给出了非常准确的预测，特别是对于晶体硅太阳能电池板。目前超过95%的光伏装置都是基于硅的，您可以想象这种准确预测的价值。当我们将预测扩展到CIGS模块等薄膜技术时，出现了挑战。作为回应，我们为薄膜材料开发了一个单独的电气模型，并包括经验修正。通过迭代细化，我们能够将预测的误差（均方根误差（RMSE））显着降低到较小的幅度。这展示了该模型对不同材料和技术的适应性。”

　　在滚动太阳能项目的第二阶段，模块化双面太阳能电池板被安装在墙上，再次扩大了模型的范围。虽然与单面光伏系统相比，双面光伏系统可多发电20%，但由于光子可以从两侧进入，因此其能量动态发生了显著变化——高度依赖于周围环境，并且全天都在变化。这些独特的挑战通过光学模型的修改得到了解决。

　　对特定应用的精确发电量预测具有许多优势：模块工程师可以评估对太阳能电池进行技术调整的实际影响，而无需进行实际生产。此外，考虑角度调整等因素，虚拟演示可以帮助优化和测试太阳能电池板放置场景。从光伏集成解决方案的设计到估算特定地点的发电量并优化投资策略，发电量模型可以成为整个过程中的指路明灯。

　　imec与软件公司PVcase合作，将预测模型转变为专为太阳能园区量身定制的商用模拟软件。该软件用途广泛，结合了双面和其他最先进的技术，可以轻松设计并准确预测光伏电站的发电量。

　　预测模型在设计和优化汽车车顶曲面太阳能电池板方面继续发挥着至关重要的作用。认识到当前的汽车车顶只能有限地增加行驶里程，SNRoof项目将高效太阳能电池集成到汽车车顶中。同时，HighLite项目探索开发具有成本效益的太阳能汽车车顶模块，旨在为欧盟光伏制造业的竞争做出贡献。目前，能源系统团队正在评估太阳能电池的最佳放置位置，以促进全自动电动汽车的开发。