太陽能產業設計挑戰

? 縮短上市時間

– 加快測試和認證過程

? 優化產品性能

? 提高產品質量和可靠性

– 20-30年使用壽命

? 降低制造成本

– 光伏面板有數百萬單元晶格，微小的降本會有顯著的效果

Ansys仿真能力

Ansys提供一個可以對所有主要物理現象進行模擬的仿真平臺。

仿真能力包括：

?  光譜太陽輻射仿真

    –        仿真太陽輻射引起的熱負荷和結構負荷

    –        仿真每個波長的角反射、透射和吸收的光學特性

    –        優化面板位置和方向

?  支撐結構可靠性分析

    –        考慮空氣動力學、慣性和熱載荷的支撐結構應力分析

    –        仿真靜態和動態的支撐結構疲勞失效

?  面板可靠性分析

    –        太陽板冰雹仿真（脆性斷裂）

    –        焊球的熱力耦合仿真

    –        包裝跌落、振動、運輸仿真

    –        太陽能面板結冰、融冰仿真

?  太陽能板散熱分析

    –        混合PV/T板強迫空冷仿真

    –        環形熱虹吸管仿真

    –        太陽能集熱器散熱仿真

?  逆變器仿真

    –        逆變器半導體器件電氣仿真

    –        逆變器EMC傳導干擾仿真

    –        逆變器電磁-熱耦合仿真

?  光伏系統仿真

    –        分層級等效建模

    –        太陽能電池陣仿真

?  CSP支撐結構的可靠性分析

    –        柔性和剛體動力學分析，仿真跟蹤旋轉太陽過程中產生的應力

    –        熱應力分析和屈曲分析，仿真結構可靠性和壽命預測

    –        優化仿真，提高能源轉化率

Ansys光伏行業仿真案例

光譜太陽輻射仿真

?  準確模擬各種環境條件(地理位置、一天、時間、天空渾濁度等)下的光譜太陽輻射

?  基于1976年美國標準大氣的模擬輸入

?  仿真每個波長的角反射、透射和吸收的光學特性

?  優化面板位置和方向

支撐結構可靠性分析

?  考慮空氣動力學、慣性和熱載荷的支撐結構應力仿真.

?  仿真靜態和動態的支撐結構疲勞失效.

?  Fluid-thermal-structural coupling（FSI）

?  氣動穩定性分析——通過旋轉太陽能電池板的空氣動力學.

?  減少支撐結構材料，降低安裝材料和人工成本，降低安全和維護成本

面板可靠性分析

?  設計能承受惡劣環境條件的太陽能電池板

?  提高可靠性，減少電池板意外故障

?  提高電池板的成本效益

?  電池板冬季可能會結冰，影響工作效率以及結構穩定性

?  Ansys CFD提供專業的結冰分析模塊Fensap，生成真實的積冰3D模型

?  內含蒸汽除冰和電加熱除冰分析功能可以分析積冰融冰過程

太陽能板散熱分析

?  混合PV/T板產生電能和熱能，其電效率隨著溫度升高而降低

?  不同結構（翅片數量、排布和空氣速度）對PV模塊電效率的影響不同

?  使用Ansys CFD分析混合PV/T板強迫空冷仿真

?  太陽能板溫度升高會影響系統的效率和使用壽命

?  環形熱虹吸管設置在PV的底部表面，是基于自然對流的被動換熱器

?  使用Ansys CFD仿真環形熱虹吸管中流體與光伏面板的熱交換過程，得到電池的溫度分布

?  光伏集熱器通過將太陽能電池與吸熱器耦合，主動將電池中的多余熱量轉移到傳熱流體上

?  使用Ansys CFD仿真非對稱復合拋物面聚光器 (CPC)，分析了低聚光PVT太陽能集熱器中電池的工作溫度

逆變器仿真

?  半導體器件電氣仿真

?  Simplorer自帶精確IGBT模型

?  IGBT特征化建模

?  半導體器件電氣仿真

?  IGBT發熱仿真

?  EMC傳導干擾仿真

?  線纜母排寄生參數提取

?  EMC傳導干擾仿真

?  系統仿真

?  EMC傳導干擾仿真

?  差模、共模干擾的時域、頻域結果

?  電磁-熱耦合仿真

?  同時映射電應力和熱應力仿真母排形變

光伏系統仿真

?  分層級等效建模（solar cell/module/array）

?  特征化建模（RL、溫度、輻照度、Rs、Rsh）

?  電路參數化分析

?  添加VHDL-AMS電池模型

?  系統仿真涵蓋光伏陣列和AH電池

?  白天提供負載電源和充電電源

?  夜間電池需要在指定的DOD（SOC）供電

?  太陽能電池陣仿真

?  引入ICA（Initial condition block）參數化太陽模型

CSP支撐結構的可靠性分析

?  柔性和剛體動力學分析，仿真跟蹤旋轉太陽過程中產生的應力

?  熱應力分析和屈曲分析，仿真結構可靠性和壽命預測

?  優化仿真—最大限度地提高能源轉化率

?  優化仿真—提高發電量，提高太陽能的成本效益

Ansys光伏解決方案

總結

?  Ansys為光伏產品提供了完整的FEA解決方案

?  集成結構，流體，電磁，電路，控制，多物理場和系統建模等仿真功能

?  自適應網格，高性能計算，場路耦合和高級材料模型等高級功能可確保滿足當前和未來的仿真需求

---

深圳市優飛迪科技有限公司成立于2010年，是一家專注于產品開發平臺解決方案與物聯網技術開發的國家級高新技術企業。

十多年來，優飛迪科技在數字孿生、工業軟件尤其仿真技術、物聯網技術開發等領域積累了豐富的經驗，并在這些領域擁有數十項獨立自主的知識產權。同時，優飛迪科技也與國際和國內的主要頭部工業軟件廠商建立了戰略合作關系，能夠為客戶提供完整的產品開發平臺解決方案。

優飛迪科技技術團隊實力雄厚，主要成員均來自于國內外頂尖學府、并在相關領域有豐富的工作經驗，能為客戶提供“全心U+端到端服務”。