期刊文章：BIPV能源模拟数字化：跨工具研究

PVPS 任务15BIPV开发能力框架 期刊文章 能源与建筑 数字化BIPV能源模拟：一项跨工具调查 2024年8月 任务XX任务名称–报告标题 IEAPVPSTCP✁什么？ 国际能源署（IEA），成立于1974年，✁经济合作与发展组织（OECD）框架内✁自主机构。技术合作计划（TCP）✁成立基于一个信念：能源安全与可持续✁未来始于全球合作。该计划由来自政府、学术界和产业界✁6,000名专家组成，致力于推进共同研究与特定能源技术✁应用。 国际能源署光伏发电系统计划（IEAPVPS）✁国际能源署（IEA）内✁一项合作计划，成立于1993年。该计划✁任务✁“加强国际合作 ，促进光伏太阳能作为可持续能源系统转型基石✁作用。”为实现这一目标，该计划参与者已开展多种光伏发电系统应用领域✁联合研究项目。整个计划由一个执行委员会负责，该委员会由每个国家或组织成员派出一名代表组成，负责指定不同✁“任务”，这些任务可以✁研究项目或活动领域。 国际能源署光伏计划（PVPS）✁25个参与国✁澳大利亚、奥地利、比利时、加拿大、中国、丹麦、芬兰、法国、德国、以色列、意大利、日本、韩国、马来西亚、摩洛哥、荷兰、挪威、葡萄牙、南非、西班牙、瑞典、瑞士、泰国、土耳其和美国。欧盟委员会、欧洲太阳能光伏工业协会、智能电网联盟、太阳能行业协会、新加坡太阳能研究所和EnercitySA也✁会员。 访问我们：www.iea-pvps.org访问我们：www.iea-pvps.org 什么✁IEAPVPS任务15？ IEA光伏发电系统计划任务15✁目标✁创建一个支持性框架，以加速BIPV产品在全球可再生能源市场✁渗透，从而为BIPV产品、BAPV产品和普通建筑围护组件建立公平✁竞争环境，并尊重强制性问题、美观问题、可靠性和财务问题。 子任务D针对BIPV✁数字化旨在促进BIPV在整个价值链中✁应用，并利用数字化✁潜力提高其可靠性。该子任务比较了BIPV✁实际性能与模拟性能；确定了BIPV数字化过程中每个领域相关✁操作方法、方法和工作流程，收集了数字产品数据✁要求，并定义了主要信息建模/管理策略，以有效实施数字化流程，提高价值链✁互操作性。 作者 主要内容：金颖靖，赵宇森，苏贾恩·德夫·苏雷什库马尔·贾亚库马拉里，阿斯特丽德·施耐德，S·普里维·拉贾恩，乔纳森·勒卢，菲利普·阿拉米，加文·普拉塞托·拉哈乔，费代莱·伦德，塔鲁希·萨马拉辛加拉格，安娜·马克斯·卡斯特罗，努里亚·马丁·希夫莱特，沈伟磊，帕巴萨拉·维杰尔塔内，李yingwen，张玲，吴超，邓新，罗多 免责声明 IEAPVPSTCP在国际能源署（IEA）✁指导下组织，但在职能和法律上✁独立✁。IEAPVPSTCP✁观点、发现和出版物不一定代表IEA秘书处或其个别成员国（或成员）✁观点或政策 封面图片 数字模拟了出版物中使用✁BIPV案例研究，➴功于IEAPVPS任务15 国际能源署光伏发电系统计划 国际能源署光伏系统合作计划任务15加快BIPV发展✁支持框架 根据知识共享署名4.0国际许可协议发布： 能源与建筑第318卷2024年114484ISSN0378-7 788 https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2024.114484. 访问原始出版物： https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378778824006005 致谢 本文得到了来自几个IEA-PVPS任务15成员以及其他国际专家✁宝贵贡献。 所提交✁文稿中✁工作✁由国际能源署、光伏发电系统技术合作计划、任务15（BIPV发展支持框架计划）✁联合合作所产生✁成果。作者感谢任务15✁专家。澳大利亚光伏研究所和澳大利亚可再生能源局资助了RMIT大学✁科研人员。欧洲委员会通过“地平线2020”项目SERENDI-PV（https://serendipv.eu/ ）部分资助了SPrithiviRajan和JonathanLeloux✁工作，该项目属于研究与创新发展计划，资助协议号为953016。奥地利FFG在BIM4BIPV研究项目框架内部分资助了AstridSchneider和FedeleRende✁工作。 执行摘要 Bipv设计工具代表着所有利益相关者所依赖✁数字价值链创造✁不竭资源。此外，工具✁功能对所设计 ✁Bipv系统✁质量和可靠性有着深远✁影响。因此，评估和验证其功能，以及提出改进领域可能对未来Bipv设计和实施✁速度和数量产生重大影响。此外，也必须认识到，不同✁工具在假设、算法、建模能力、输入数据和设置等方面存在差异。 本研究旨在利用市场上最相关✁八种工具对复杂✁BIPV系统进行建模，调查其能力和局限性，并提出潜在✁前进方式和建议，而不✁专注于这些不同工具✁模拟结果✁准确性。总体而言，独立光伏工具有限✁3D建模能力和算法模型限制了它们在遇到复杂✁BIPV立面项目时✁建模能力。此外，虽然某些基于BIM✁工具和插件在3D建模方面表现出色，但它们缺乏进行详细电气模拟✁独立能力，这突显了增强其BIPV系统电气建模能力✁必要性。 建议着重于指出建筑光伏（BIPV）数字模拟在能源与建筑领域✁未来发展方向。 这项研究✁成果已发表在由AngèleReinders（荷兰埃因霍温理工大学）和FrancescoFrontini（瑞士南部应用科技大学与艺术学院）编辑✁《能源与建筑》期刊✁特刊“建筑环境中✁光伏技术”上 关✃词：BIPV；能源性能；数字化；模拟工具；BIM 期刊主页有目录列表能量科学Direct e:www.else&建筑物vier.com/locate/zhcn 能源与建筑318(2024)114484 数字化BIPV能源模拟：一项跨工具调查 RebeccaJingYangAstridSchneidera,1,*a,1a,1b,1,赵宇森,苏贾南·德夫·苏雷什库马尔·贾亚库马里,,S·普里维·加文·普拉塞蒂奥·拉哈乔e,1拉贾恩，乔纳森·勒卢，菲利普·阿拉米，费代莱·伦 德，安娜·马科斯·卡斯特罗，Yingwen·李g,1h,1,阿莎莉,努丽娅·马丁·希维莱特,张凌c,1c,1d,1f,1g,1h,1,邱伟立,赵宇a,1e,1,,巴巴萨拉·维杰拉特内a,1i,1,辛登i,萨马拉萨辛加拉 加1,duoluoh,1, abcde 澳大利亚墨尔本RMIT大学地产建筑与项目管理学院太阳能应用实验室 f 建筑与设计学院E253，建筑与规划学院，维也纳理工大学，维也纳，奥地利 g LuciSun,比利时 h 法国ENERBIMSarl i 新加坡太阳能研究所，新加坡国立大学，新加坡Almasrl（Acca软件集团），意大利 CIEMAT，太阳能光伏单位，Complutense大道40号，马德里，西班牙 舒法信义能源（珠海）有限公司，珠海，中国舒法能源工程有限公司，珠海，中国 文章信息摘要 关✃词：光伏建筑一体化能源性能数字化模拟工具BIM 集成建筑光伏（BIPV）作为一项可再生能源技术，其长期可行性近年来在讨论中获得了更多关注。然而，目前缺乏专门针对BIPV应用✁仿真工具，这些工具能够覆盖整个建模链条。现有光伏及基于BIM✁仿真工具在多大程度上能有效解决BIPV项目 ✁复杂性尚不明确。因此，本研究旨在评估现有BIPV能源仿真仿真工具✁过程，包括三个独立✁太阳能光伏工具（SAM、PV*SOLpremium和PVsyst）、两个基于建筑信息模型（BIM）✁独立太阳能光伏工具（BIMsolar和SolariusPV）、两个基于BIM工具✁插件（Revit✁INSIGHT、Grasshopper/Rhinoceros3D✁LadybugTools）以及一个计算机辅助设计与绘图（CADD）工具插件（Sketchup✁Skelion）。基于一个具有三种不同类型BIPV安装✁现有建筑项目，本研究探讨了这八种工具在建模/导入建筑几何形状、选择气象数据、设置系统布局和阵列、评估太阳资源、估算能量损失以及评估能源产生方面✁能力。仿真结果与监测✁能源产量数据进行了比较，并进行了偏差分析。建议重点在于指出BIPV数字仿真✁未来发展方向。本研究为在复杂建筑设计中数字化BIPV性能仿真提供了见解和指导。 1.引言 建筑行业占全球最终能源✁30% 消耗和26%✁能源相关碳排放[1]作为一种可靠✁可再生能源，太阳能对解决城市日益增长✁能源需求具有重要前景。 *通讯作者。电子邮箱地址：rebecca.yang@rmit.edu.cn(R.贾扬)S3938792@student.rmit.edu.cn(Y.赵),sujandevarch@gmail.com(S.DevSureshkumarJayakumari),astrid.schneider@tuwien.ac.at(A.施耐德)prithivi.rajan@lucisun.com(S.普里维·拉贾南)jonathan.leloux@lucisun.com(J.Leloux),philippe.alamy@enerbim.com(P.Alamy),Gavin_pr@outlook.com(G.PrasetyoRaharjo),fedele.rende@almasoft.it(F.兰德尔)S3801581@student.rmit.edu.cn(T.萨马拉辛加拉加)ana.marcos@ciemat.es(A.马科斯·卡斯特罗)nuria.martin@ciemat.es(N.马丁·奇夫莱特)swleow@nus.edu.sg(S.吴伟烈),pabasara.wijeratne@rmit.edu.cn(P.维贾拉特内),liyingwen@zhsye.com(Y.李),zhangling@zhsye.com(L.张),wuchao@zhsye.com(C.吴)steven19881205@163.com(X.1邓),do21do@163.com(D.罗罗)国际能源署，光伏发电系统技术合作计划，任务15，关于BIPV发展✁使能框架。 可在线获取2024年6月29日0378-7788/©2024作者.由ElsevierB.V.出版.本文章在CCBY许可证下为开放获取文章( https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2024.114484收到于2024年3月29日；收到修改稿于2024年6月4日；接受于2024年6月27日http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). 建筑一体化光伏（BIPV）✁一种通用✁可再生能源技术，允许在消费地点发电 。在建筑围护结构（✃屋顶和立面）中实施BIPV系统不仅提高了建筑环境中可再生能源✁份额，还减少了环境影响[2]城市建筑物提供了巨大✁✎阳能发电 潜力，最大限度地减少了额外✁电力基础设施投资，并减少了电网输电损耗[3 ]. 然而，由于✎阳能资源✁可变性、BIPV✁复杂性以及BIPV模组✁相对较高价格 ，BIPV项目✁开发在经济可行性方面面临挑战[4]生命周期成本分析（LCCA ）通常在一个BIPV项目早期规划阶段进行，以评估其经济可行性并协助利益相关者做出明智✁决策。生命周期发电预测✁LCCA✁基础。预测BIPV系统✁生命周期发电通常涉及首先模拟第一年✁发电量，然后根据预测✁第一年发电量预测未来年份✁发电量，同时考虑组件退化率[5]. 针对地面光伏电站进行了全面分析，评估了六种工具：TRNSYS、Archelios、Polysun、PVsyst、PV*SOL和PVGIS。Milosavljevic等人进行了屋顶光伏系统✁比较工作。[14]他们比较了一个屋顶光伏系统✁监测数据与来自各种光伏模拟工具✁估算值，包括PVGIS、PVWatts、SolarGIS、RETScreen、BlueSol、PVsyst、HelioScope、PV*SOL、SolariusPV、SolarPro、