计算光伏阵列不同表面辐照度的二维视因子模型
pvfactors的Python项目详细描述
pvfactors：简化辐照度建模
pvfactors是pv专业人员用来计算 入射到光伏阵列表面的辐照度。它依赖于 将二维几何图形和视图因子以数学方式集成到 用于计算所有曲面之间反射的公式。
pvfactors最初是从sunpower开发的“vf_模型”包移植过来的，该包在ieee光伏专家会议44 2017年上介绍（见[1]和link到论文）。
文档
文档可以找到here。 它包括许多描述使用pvfactors的许多方法的tutorials。
快速启动
给定一些时间序列输入：
# Import external librariesfromdatetimeimportdatetimeimportpandasaspd# Create input datadf_inputs=pd.DataFrame({'solar_zenith':[20.,50.],'solar_azimuth':[110.,250.],'surface_tilt':[10.,20.],'surface_azimuth':[90.,270.],'dni':[1000.,300.],'dhi':[50.,500.],'albedo':[0.2,0.2]},index=[datetime(2017,8,31,11),datetime(2017,8,31,15)])df_inputs
| albedo | dhi | dni | solar_azimuth | solar_zenith | surface_azimuth | surface_tilt | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2017-08-31 11:00:00 | 0.2 | 50.0 | 1000.0 | 110.0 | 20.0 | 90.0 | 10.0 |
| 2017-08-31 15:00:00 | 0.2 | 500.0 | 300.0 | 250.0 | 50.0 | 270.0 | 20.0 |
以及一些光伏阵列参数
pvarray_parameters={'n_pvrows':3,# number of pv rows'pvrow_height':1,# height of pvrows (measured at center / torque tube)'pvrow_width':1,# width of pvrows'axis_azimuth':0.,# azimuth angle of rotation axis'gcr':0.4,# ground coverage ratio'rho_front_pvrow':0.01,# pv row front surface reflectivity'rho_back_pvrow':0.03# pv row back surface reflectivity}
用户可以使用PVEngine
frompvfactors.engineimportPVEnginefrompvfactors.geometryimportOrderedPVArray# Create an ordered PV arraypvarray=OrderedPVArray.init_from_dict(pvarray_parameters)# Create engineengine=PVEngine(pvarray)# Fit engine to dataengine.fit(df_inputs.index,df_inputs.dni,df_inputs.dhi,df_inputs.solar_zenith,df_inputs.solar_azimuth,df_inputs.surface_tilt,df_inputs.surface_azimuth,df_inputs.albedo)
对于单个时间戳
# Import external librariesimportmatplotlib.pyplotasplt# Get pvarray at given timestamppvarray=engine.run_timestep(idx=1)# Plot pvarray shapely geometriesf,ax=plt.subplots(figsize=(10,3))pvarray.plot(ax)plt.show()
由于简单的几何API，用户可以非常轻松地检查结果
print("Incident irradiance on front surface of middle pv row: {} W/m2".format(pvarray.pvrows[1].front.get_param_weighted('qinc')))print("Reflected irradiance on back surface of left pv row: {} W/m2".format(pvarray.pvrows[0].back.get_param_weighted('reflection')))print("Isotropic irradiance on back surface of right pv row: {} W/m2".format(pvarray.pvrows[2].back.get_param_weighted('isotropic')))
Incident irradiance on front surface of middle pv row: 811.7 W/m2
Reflected irradiance on back surface of left pv row: 90.2 W/m2
Isotropic irradiance on back surface of right pv row: 9.3 W/m2
用户还可以对所有时间戳运行模拟，并获得一个“报告”，该报告将看起来像用户想要的任何东西，并且将依赖于上面显示的简单几何api。 下面是一个示例：
# Create a function that will build a reportfrompvfactors.reportimportexample_fn_build_report# Run full simulationreport=engine.run_all_timesteps(fn_build_report=example_fn_build_report)# Print results (report is defined by report function passed by user)df_report=pd.DataFrame(report,index=df_inputs.index)df_report
100%|██████████| 2/2 [00:00<00:00, 26.58it/s]
| qinc_back | iso_back | qinc_front | iso_front | |
|---|---|---|---|---|
| 2017-08-31 11:00:00 | 106.627832 | 0.115792 | 1034.967753 | 20.848345 |
| 2017-08-31 15:00:00 | 85.535537 | 6.304878 | 811.659036 | 276.181750 |
安装
pvfactors目前与python版本2.7和3.6兼容并经过测试，可在PyPI中获得。
安装pvfactors的最简单方法是使用pip如下：
$ pip install pvfactors
包控制盘文件也可以在github存储库的release section中找到。
要求
需求包含在包的requirements.txt文件中。这是
重要依赖项列表：
引用pvfactors
感谢您使用pvfactors。 如果您在已发表的作品中使用pvfactors，我们恳请您引用：
Anoma, M., Jacob, D., Bourne, B.C., Scholl, J.A., Riley, D.M. and Hansen, C.W., 2017. View Factor Model and Validation for Bifacial PV and Diffuse Shade on Single-Axis Trackers. In 44th IEEE Photovoltaic Specialist Conference.
贡献
为了改善pvfactors，需要做出贡献。 如果您想贡献，可以从分叉和克隆存储库开始，然后使用pip在包的根文件夹中安装pvfactors:
$ pip install .
要在可编辑模式下安装软件包，可以使用：
$ pip install -e .
参考文献
[1]Anoma，M.，Jacob，D.，Bourne，B.C.，Scholl，J.A.，Riley，D.M.，和Hansen，C.W.（2017年）。 单轴跟踪器中PV和漫射阴影的视景因子模型及验证。在第44届ieee光伏专家会议上。
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