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Sim. PV Anlage - Unplausible Peaks - Solver Einstellungen?

 

Felix_RRR
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Beiträge: 1
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     Beitrag Verfasst am: 26.03.2021, 15:24     Titel: Sim. PV Anlage - Unplausible Peaks - Solver Einstellungen?
  Antworten mit Zitat      
Hallo Liebe Community,
für eine Investitionsplanung beim Hausbau möchte ich gerne einen A zu B Vergleich von verschiedenen Heizungsanlagen mit der CARNOT-Toolbox simulieren.

Aus meinem Maschinenbaustudium habe ich gewissen Vorkenntnisse in MATLAB und Thermodynamik. Allerdings liegt das jetzt schon ein bisschen zurück und ich habe auch nur eine Grundlagenveranstaltung im Bereich der Mechatronik und Regelungstechnik mit MATLAB gehört.

Ich habe mich also hingesetzt und anhand meiner alten Aufzeichnungen und Unterlagen aus dem Studium den Semesterstoff nochmal durchgearbeitet und bin angefangen mich mi der CARNOT Toolbox zu beschäftigen. Zum Anfang versuche ich die Beispielmodelle nachzuvollziehen.

Im aktuellen Release 7_1 gibt es ein Beispiel für eine einfache PV Anlage. Die Simulation liefert plausible Ergebnisse für eine Kollektorposition von 0°. Unabhängig von den Solver-Einstellungen.

Bild[PV_Anlage_CARNOT_Modell]

Wähle ich allerdings einen wahrscheinlichen Winkel der Kollektorposition von ca. 30°, sind die Ergebnisse nicht mehr plausible und es scheint mir, als ob hier ein numerisches Problem vorliegt. Der Fehler tritt unabhängig von dem gewählten Winkel (aber verschieden von 0°) auf.
Hier wurden 5 Tagesverläufe simuliert. Zu Beginn und Ende der Sonnenlicht Phase treten hohe, nicht plausible, Peaks auf. Zu mindestens bei einigen Tagen. (variable step size, ode45, relative tolerance 10e-4, max step 60)

Bild:[variable_step_ODE45]

Wird mit einer fixen step size von 3600 gerechnet (sample rate vom Wetter input TRY aus den CARNOT Public data) verschwinden die Peaks zu beginn der Sonnenlichtphase. Die Peaks zum Ende des Tages bleiben allerdings bei einigen Tage erhalten.

Bild:[fixed_step_ODE1]

Das Problem scheint die diffuse Strahlung aus dem WDB zu sein. Hier entstehen die Peaks beim Umrechnen der Strahlung auf die geneigte Kollektorfläche.

Ist das Problem bekannt? Habe ich falsche Solver Einstellungen benutzt?

Über Hinweise auf mögliche Fehlerursachen würde ich mich sehr freuen.

Viele Grüße

Felix

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askep
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     Beitrag Verfasst am: 29.03.2021, 10:15     Titel:
  Antworten mit Zitat      
Das angesprochene Problem entsteht durch die Division durch Winkelfunktionen in der Berechnung der Strahlung. Es wird durch Werte ~= 0 dividiert. Wenn Zenith und Azimuth nicht 100% zur Simulationszeit passen können diese peaks entstehen. Bei der Interpolation von Stundendaten kann das auch recht schnell passieren.
Um das abzufedern kann der Block "Add_Solar_Position nach dem Wetterdaten-Block verwendet werden. Damit werden die Sonnenwinkel entsprechend der Simulationszeit neu berechnet. Wichtig ist dabei die zu den Wetterdaten passende geographische Position und Zeitverschiebung einzugeben.
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DrBernd
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Beiträge: 1
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     Beitrag Verfasst am: 12.04.2021, 12:01     Titel: Probleme mit dem Zeitstempel der TRY 2011
  Antworten mit Zitat      
Das Problem ist in den Testreferenzjahren 2011 zu suchen. Leider ist darin der Zeitbezug falsch. Eine allgemeine Korrektur für alle Regionen ist nicht möglich, da der Zeitbezug bei den einzelnen Region unterschiedlich ist .... Sad
Eine genauere Beschreibung findet sich hier:
http://www.ibpsa.org/proceedings/ba.....pers/2014/p1172_final.pdf
Es wird auch eine spezifische Korrektur des Zeitstemples für einzelne Regionen vorgeschlagen.

Man kann das Problem etwas reduzieren, wenn man den Carnot Block "DWD_TRY_Radiation_Filter" verwendet. Ist aber nur ein grober Work-Around. Confused

Korrekt wird es erst, wenn man korrekte Eingangsdaten verwendet. Smile
Damit sollte sich das Problem an der Wurzel beseitigen lassen.
Beispielsweise:
1) Testreferenzjahre 2016: https://www.dwd.de/DE/leistungen/te.....re/testreferenzjahre.html
(für Potsdam auch in Carnot 7.1 abgelegt)
2) Referenzdaten aus anderen Quellen wie Meteonorm
3) Referenzdaten aus anderen Quellen wie Energy-Plus.
Für alle drei Formate gibt's in Carnot Importfilter. Very Happy
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