Analysis of discrepancies between simulated and actual energy production for a photovoltaic system in Norway
Master thesis
![Thumbnail](/nmbu-xmlui/bitstream/handle/11250/2402961/UV_Ror_2016.pdf.jpg?sequence=4&isAllowed=y)
View/ Open
Date
2016-08-31Metadata
Show full item recordCollections
- Master's theses (RealTek) [1826]
Abstract
The purpose of this study was to investigate and analyze parameters that influence the discrep- ancy between simulated and actual energy production for a photovoltaic (PV) system in south- eastern Norway for the year 2015. The aim was to derive solutions for how simulation mod- els should be designed and how to treat loss parameters, by analyzing and discussing possible causes and solutions for deviations. The simulation software PVsyst was used to simulate differ- ent scenarios in order to investigate how the different parameters influenced predicted energy production. To increase the coherency between simulated and produced energy is important in the planning phase of a PV system, and the establishment of a reliable PV system that will meet the required energy demand.
Meteorological (meteo) data from weather stations and satellite data was used as input meteo in PVsyst to investigate any potential differences. Satellite data sources were Meteonorm and Meteocontrol, while weather station data came from Ås and ASKO (Vesby). The PV system was carefully designed in PVsyst according to system configuration and layout. The potential loss parameters were estimated, based upon theory and analysis of climate data from the different meteo sources. Different simulation scenarios were conducted in PVsyst to analyze the accu- racy of the different meteo data, and the influence of adjusting loss parameters.
Results show that the accuracy of Global Horizontal Irradiation (GHI) data is vital for the coher- ence between simulated and produced energy. The sources with the least deviation in irradia- tion data from the reference value, resulted in the closest estimate to produced energy. Satellite collected data underestimated GHI about 3-4 %, while meteo data from ASKO underestimated 0,6 % and Ås overestimated 1,8 %. Monthly Root Mean Square Deviation (RMSD) was almost 100 % greater for satellite data compared to data from ASKO, with a RMSD of 1647,18 kW h.
Individual adjustment of loss parameters improved the accuracy of the simulations. Reducing soiling levels for summer and increasing levels for winter improved the coherence the most. Including thermal loss according to module temperature increased heat loss from the modules, and resulted in monthly increase of predicted energy. A rough estimate of ohmic resistance reduced ohmic loss from 1,5 % at standard test conditions to 0,3 %. The impact of albedo on the simulation result was negligible. Combining the loss parameters improved the accuracy of the simulation and resulted in a consistent monthly overestimate, suggesting possible losses due to light induced degradation or higher soiling loss during summer. Formålet med dette studiet var å undersøke og analysere faktorer som påvirker avvik mellom simulert og faktisk produsert energi for et fotovoltaisk (PV) anlegg på Østlandet i Norge i løpet av 2015. Mulige årsaker for avvik og potensielle løsninger er blitt analysert og diskutert med et mål om å utlede retningslinjer for hvordan simuleringsmodeller bør bli designet, og hvordan tapsfaktorer bør bli behandlet. Simuleringsprogrammmet PVsyst er brukt til å simulere forskjel- lige senarioer for å undersøke hvordan forskjellige faktorer påvirker forventet energi produk- sjon. Økt nøyaktighet mellom simulert og faktisk produsert energi er viktig for god planlegging av et PV anlegg og for å sørge for at planlagt anlegg er pålitelig og vil møte tenkt energibehov.
Meteorologisk (Meteo) data fra værstasjoner og satelitter er brukt som bakgrunn for analyse i PVsyst, for å undersøke mulige forskjeller. Satelittdata er hentet fra Meteonorm og Meteocon- trol. Værstasjoner i studiet er fra Ås og fra anlegget på Asko (Vestby). PV anlegget var nøye kon- struert i PVsyst, basert på system informsjon og oppsett. Mulige taspfaktorer er estimert med bakgrunn i teori og meteo data fra de forskjellige kildene. Ulike senarioer var utført i PVsyst for å analysere nøyaktigheten til de ulike meteo kildene, samt påvirkingen av endrede tapsfaktorer.
Resultatet av studien viser at nøyaktigheten på innstrålingsdata er viktig for presisjonen mellom simulert og produsert energi. Meteo data kildene med minst avvik i innstrålt data fra referanse data resulterte i de beste energi simulerings estimatene. Satelitt data underestimerte innstrålings- data mellom 3 og 4 %. Meteo data fra ASKO underestimerte 0,6 % , mens Ås data overestimerte 1,8 %. Kvadrert standardavvik til referanse verdi (RMSD) var 100 % større for satelitt data enn for data fra ASKO, som resulterte i en RMSD verdi på 1647,18 kW h.
Individuell justering av tapsfaktorer forbedret simulerings nøyaktigheten. Beregnet tap grunnet akkumulering av støv og andre avsetninger på sommeren og økt tap grunnet snø på vinteren økte treffsikerheten på simulering betraktelig. Termisk tap fra modulene beregnet ut i fra modul temperatur, økte varmetapet fra modulene og resulterte i økt forventet energi på månedlig basis. Et grovt anslag av kabelmotstand reduserte kabeltap ved standard test betingelser fra 1,5 % til 0,3 %. Justering av albedo hadde lite påvirkning på simulert energi, og er en faktor som er ube- tydelig i PVsyst. En kombinasjon av tapsfaktorene forbedret nøyaktigheten på simuleringen, og resulterte i noe overestiemering av energi hver måned. Overestimeringen antyder muligheter for lys indusert nedbryting (LID) og større tap fra støv og andre avsetninger på sommeren.