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Simulationsmodell

PerMod

Performance Simulation Model for PV-Battery Systems

Mit diesem an der HTW Berlin entwickelten Matlab-Programmcode kann das Betriebsverhalten von PV-Batteriesystemen detailliert simuliert werden. Auf dem Simulationsmodell PerMod baut ein modellbasierter Simulationstest auf, der die  Energieeffizienz von AC-, DC- und PV-Generatorgekoppelten Solarstromspeichern bewertet. Mit PerMod kann das Betriebsverhalten der unterschiedlichen Systemkonfigurationen in sekündlicher Auflösung simuliert werden.

Aufbau der unterschiedlichen Systemtopologien zur elektrischen Verknüpfung des PV-Generators mit dem Batteriespeicher in Wohngebäuden.

Das Simulationsmodell erlaubt erstmals die Abbildung der in DC-gekoppelten PV-Batteriesystemen auftretenden gemischten Energieflüsse basierend auf den Wirkungsgradkennlinien der einzelnen Energieflusspfade, die aus Labortests gemäß dem Effizienzleitfaden für PV-Speichersysteme hervorgehen. Die entwickelten Modellansätze wurden anhand realer Messdaten von 10 Speichersystemen validiert. Grundsätzlich konnte eine zufriedenstellende Übereinstimmung zwischen den Mess- und Simulationsergebnissen nachgewiesen werden.

Mit PerMod den System Performance Index (SPI) ermitteln

Das Simulationsmodell PerMod wurde in der Programmierumgebung Matlab entwickelt. Es enthält mehrere Funktionen und wird schrittweise parametriert. Alle relevanten Systemeigenschaften aus den Datenblättern gemäß dem Effizienzleitfaden für PV-Speichersysteme werden zunächst in einer Excel-Tabelle erfasst. Diese Eingangsparameter sowie einsekündig aufgelöste Zeitreihen der elektrischen Last und der PV-Generatorleistung werden anschließend mit einem Matlab-Skript importiert. Es folgt die Bestimmung der Verlustleistungs­parameter mit quadratischer Kurvenanpassung auf Basis der leistungsabhängigen Umwandlungswirkungsgrade, die gemäß Effizienzleitfaden an acht Stützstellen ermittelt wurden.

Schematische Darstellung der Funktionsweise des Performance Simulation Model for PV-Battery Systems (PerMod).

Diese und weitere wichtige Verlustmechanismen dienen schließlich der Abbildung des topologieabhängigen Betriebsverhaltens der PV-Batteriesysteme. Die Simulationsergebnisse beinhalten die DC- und AC-Leistungswerte sowie die Energiesummen über den Simulationszeitraum. Mit PerMod können Sie zudem den System Performance Index (SPI) zur Bewertung der Gesamtsystemeffizienz ermitteln.