基于PVSyst的独立太阳能光伏-储能系统技术经济可行性及敏感性分析

《Next Research》：Techno-Economic Feasibility and Sensitivity Analysis of a Stand-Alone Solar Photovoltaic Power Plant with Battery Energy Storage Using PVSyst

本研究针对教育机构能源可持续需求，利用PVSyst软件对印度Agra地区某高校物理系开展独立太阳能光伏(PV)-电池储能系统(BESS)的仿真设计。系统采用119 kWp光伏阵列与锂离子电池配置，年发电量达170,881 kWh，性能比(PR)达71.2%，太阳能占比(SF)达97.5%。研究通过量化热损失、失配损失等关键参数，为 institutional-scale 清洁能源系统提供了可复制的优化框架。

　　

随着全球气候变暖与化石能源枯竭的双重挑战日益严峻，联合国可持续发展目标（SDG 7）将"可负担、可靠和可持续的现代能源"列为核心议题。在太阳能资源丰富的印度，教育机构如何实现能源自给自足成为推进清洁能源转型的关键环节。位于北印度Agra地区的RBS学院物理系，正是探索这一议题的绝佳样本——这里既有高太阳辐射量的天然优势，又面临着季节性气候差异带来的能源供应稳定性挑战。

近日发表于《Next Research》的研究论文，通过PVSyst仿真平台构建了一套针对该地区的独立太阳能光伏-储能系统（PV-BESS）解决方案。研究团队创新性地将技术性能分析与气候适应性评估相结合，不仅验证了系统在热带半干旱气候下的运行效能，更通过敏感性分析揭示了关键设备参数对系统可靠性的影响机制。

关键技术方法方面，研究主要依托三大支柱：首先采用地理定位（27.20° N, 77.99° E）气象数据集成技术，建立符合当地太阳辐射与温度特征的仿真模型；其次运用光伏阵列优化设计方法，确定30°固定倾角安装方案并配置297个400 Wp组件；最后通过电池管理系统（BMS）与最大功率点跟踪（MPPT）转换器的协同控制，实现能量动态调度与损失最小化。

模拟方法学

研究以PVSyst v7.3为仿真平台，构建包含119 kWp光伏阵列与锂离子电池的独立系统。通过导入当地典型气象年数据，模拟系统在热带半干旱气候下的全年运行状态，重点分析阵列倾角、电池容量与负载特性的匹配关系。

阵列损失

热损失系数（20.0 W/m2K）与零风速冷却因子（Uv=0.0）的量化分析表明，模块温升是效率主要制约因素。研究通过改进安装通风方案，将热损失控制在合理阈值，同时针对布线损耗（1.5%）、失配损耗（1.2%）等实施针对性补偿策略。

结论

年度发电量170,881 kWh的实现，印证了系统97.5%能源自给率的可行性。特别值得注意的是，即使在7-9月季风期太阳能占比短暂下降期间，电池储能系统（BESS）仍能维持关键负荷供电。性能比（PR）71.2%的数据表明，该系统已达到商业级光伏电站的效能标准。

命名规则

研究明确定义了PR（性能比）、LCOE（平准化能源成本）等关键指标的计算范式，为同类研究建立标准化比对基准。

资助声明

北方邦政府项目（47/2021/606/ lRrj-4-2021-4(56)/2020）的资金支持，保障了系统精细化建模与多场景测试的实施。

这项研究的突破性价值在于，它首次构建了适用于印度教育机构的PV-BESS系统全生命周期评估模型。通过将技术参数（如特定产率164.3 kWh/kWp）与社会经济效应关联，研究为政策制定者提供了兼具技术可行性与投资吸引力的清洁能源方案。更值得称道的是，该模型具备高度可移植性——只需替换当地气象数据与负载曲线，即可快速生成定制化解决方案，这对正在积极推行"国家太阳能使命"的印度乃至全球发展中国家具有重要参考意义。

正如作者团队在讨论部分强调的，未来研究可进一步整合人工智能预测算法，提升系统对极端天气事件的响应能力。而随着锂离子电池成本的持续下降，这类独立光伏-储能系统的经济性优势将更加凸显，最终推动教育机构向"零碳校园"的完美转型。