《Renewable Energy》：Comparative Assessment of Long-term Methodologies for Building-Integrated Photovoltaic Fa?ade Energy Yield Estimation
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摘要
对建筑集成光伏（BIPV）的能源产量进行建模需要可靠的长期能源输出预测，以使其实际发电量与预测值相匹配，从而促进其应用并确保成本效益。本文评估了在三种外墙朝向（东、南、西）下，建筑集成光伏模拟中使用典型气象年（Typical Meteorological Year, T
摘要
对建筑集成光伏（BIPV）的能源产量进行建模需要可靠的长期能源输出预测，以使其实际发电量与预测值相匹配，从而促进其应用并确保成本效益。本文评估了在三种外墙朝向（东、南、西）下，建筑集成光伏模拟中使用典型气象年（Typical Meteorological Year, TEY）的性能，并提出了两种改进能源输出预测的策略：一种基于19年模拟数据的典型能源年方法，另一种采用Finkelstein-Schafer统计模型；还有一种专为建筑集成光伏系统设计的典型气象年方法，该方法考虑了光伏组件在建筑外墙上的倾斜角度，并为各种气象变量设置了定制的权重因子。模拟结果显示，这两种策略都表现良好，能够提供高度准确的年度能源产量估算。现有典型气象年的可靠性会因阵列朝向、边界条件和年度变化而有所不同，因此需要针对具体情况进行分析才能评估其适用性。这三种方法相互补充，本文为基于关键决策因素选择合适策略提供了指导，为提高建筑集成光伏性能模拟的准确性以及其在建筑设计中的应用奠定了基础。
章节摘录
引言
近年来，为减少温室气体排放，各国采取了促进化石燃料替换单一可再生能源的政策和措施。这一趋势对城市尤为重要，因为城市产生了60%的温室气体总量。此外，城市消耗了全球约75%的初级能源，同时容纳了世界75%的人口，其中近一半的能源消耗来自建筑行业。
案例研究描述
本案例研究涉及安装在西班牙马德里CIEMAT总部（40.45° N, -3.74° E）42号楼上的五个BIPV系统。该建筑在2017年进行了大规模翻修，其中包括在东、南、西三面外墙的上部安装了多个BIPV阵列（如图1所示）。这栋建筑几乎与四个方位轴对齐，仅存在7.35°的轻微偏移。
TEY与CAMS-PVGIS TMY候选月份的比较
TEY方法根据长期能源输出计算和FS统计模型，为每个研究的BIPV阵列选出了十二个具有代表性的月份。图3展示了CAMS-PVGIS TMY确定的候选月份（每个日历月份对应一个候选月份，该方法与外墙朝向无关），以及采用TEY方法为每个BIPV阵列确定的候选月份。
正如预期，这两种方法之间没有直接关联。
结论
准确建模能源产量是证明BIPV项目可行性的关键步骤，尤其是在其广泛应用的主要限制因素为经济成本（主要是由于较高的初始投资和回报周期问题时）。由于缺乏针对BIPV的专用工具，目前使用传统的光伏软件（如SAM）来模拟BIPV系统是标准做法。尽管此类软件适用于多种光伏安装场景，但仍存在改进空间。
CRediT作者贡献声明
安娜·马科斯·卡斯特罗（Ana Marcos Castro）：撰写 – 审阅与编辑、初稿撰写、可视化展示、数据验证、软件开发、方法论设计、调查分析、概念构建。努里亚·马丁-奇韦莱特（Nuria Martín-Chivelet）：撰写 – 审阅与编辑、项目监督、资金筹集、概念构思。卡洛斯·桑斯-赛斯（Carlos Sanz-Saiz）：撰写 – 审阅与编辑、初稿撰写、可视化展示、数据验证、项目监督。赫苏斯·波洛（Jesús Polo）：撰写 – 审阅与编辑、初稿撰写、可视化展示、数据验证、项目协调。
作者声明他们没有已知的可能影响本文研究工作的财务利益冲突或个人关系。
致谢
本出版物属于“RINGS-BIPV项目（PID2021-124910OB-C31）”的研发计划，该计划由MICIU/AEI/10.13039/501100011033和ERDF/欧盟资助。
作者感谢CIEMAT太阳能光伏小组的成员提供的技术支持，这些成员为案例研究的开展提供了必要的数据。
安娜·马科斯-卡斯特罗（Ana Marcos-Castro）|努里亚·马丁-奇韦莱特（Nuria Martín-Chivelet）|卡洛斯·桑斯-赛斯（Carlos Sanz-Saiz）|赫苏斯·波洛（Jesús Polo）CIEMAT，光伏太阳能部门，Complutense大街40号，28040马德里，西班牙
