原創(chuàng)中文翻譯HOMER GettingStartedGuide

1、1第一步：構(gòu)想一個(gè)HOMER可以幫助你解答的問題。HOMER可以解答各種各樣的關(guān)于小功率系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有關(guān)的的問題。在使用HOMER軟件之前，清晰地構(gòu)想出你想讓HOMER解答的問題，這一點(diǎn)很重要。例如下面的一些問題：在我的柴油發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)中添加風(fēng)力發(fā)電機(jī)是否更具成本效益？需要增加多少柴油燃料成本，可以使光伏發(fā)電更有成本效益？我的設(shè)計(jì)是否滿足不斷增長的電力需求？為我的電網(wǎng)連接設(shè)備安裝微型燃?xì)獍l(fā)電機(jī)，生產(chǎn)電力和熱能是否符合成本效益？在這個(gè)練習(xí)中，我們假定，柴油發(fā)電機(jī)通常為在偏遠(yuǎn)地區(qū)的小負(fù)荷，我們要使用HOMER找出在系統(tǒng)中增加風(fēng)力發(fā)電機(jī)是否有意義？需要HOMER幫我們解答的問題是：平均風(fēng)速、柴油燃料價(jià)

2、格的變化對風(fēng)力發(fā)電機(jī)并入柴油電力系統(tǒng)的可行性的影響。第二步：建立一個(gè)新的HOMER文件。打開軟件，點(diǎn)擊新建一個(gè)文件在主窗口出現(xiàn)一個(gè)未添加組件的原理圖框，如下：第三步：建立原理圖1. 點(diǎn)擊，選擇要添加的組件，HOMER在add/memove窗口中顯示所有可能用到的組件。2. 在下圖中勾選Primary Load 1（主負(fù)載1），其它選項(xiàng)如下圖所示。貼士：每個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須有主負(fù)載（電力需求的描述）延期負(fù)載或連接到電網(wǎng)。3.其它選項(xiàng)如下圖所示4.點(diǎn)擊OK返回主窗口。圖中顯示的按鈕代表載荷和組件（風(fēng)力發(fā)電機(jī)，柴油發(fā)電機(jī)和電池）。在圖中Resources部分的按鈕代表各組件所用的資源。在這個(gè)例題中，風(fēng)

3、力資源和柴油資源出現(xiàn)在這里。步驟四：輸入負(fù)載細(xì)節(jié)信息負(fù)載細(xì)節(jié)信息將被用于仿真分析中。負(fù)載細(xì)節(jié)信息描述系統(tǒng)必須提供的電力。本節(jié)介紹如何導(dǎo)入一個(gè)負(fù)載文件。1. 在原理圖中點(diǎn)擊，打開負(fù)載輸入框。2.輸入Remote Load如下圖3.點(diǎn)選AC（載荷類型為交流）4. 點(diǎn)選port hourly data file，并點(diǎn)選Import File按鈕。選擇Remote_Load.dmd文件（此文件存放在HOMER主程序所在目錄中Sample Files文件夾內(nèi)）上圖以表格和圖形的方式顯示日載荷，注意圖形上方的名稱和導(dǎo)入文件的名稱是相同的。5.單擊OK回到主窗口。上圖中，可以看到有箭頭連接負(fù)載和交流總線。也

4、可以看到Remote load（剛才輸入的標(biāo)簽名稱）和平均值（85kw/d），峰值（11.5kw peak）并排顯示在負(fù)載按鈕下面。第五步：輸入組件的詳細(xì)信息HOMER將使用輸入的組件詳細(xì)信息所描述的技術(shù)選項(xiàng)，元件成本，每個(gè)組件的尺寸和號(hào)碼，進(jìn)行模擬。本節(jié)介紹如何輸入柴油發(fā)電機(jī)組，風(fēng)力發(fā)電機(jī)和電池的成本數(shù)據(jù)。這個(gè)練習(xí)的成本可能并不反映真實(shí)的市場條件。1. 單擊原理圖中Generator 1 打開發(fā)電機(jī)輸入框。2. 在成本表中，輸入以下值：其中O&M代表操作和維護(hù)，O&M不應(yīng)包括燃料成本，因?yàn)镠OMER會(huì)單獨(dú)計(jì)算燃料成本（后面會(huì)學(xué)到）。 表5-1上面所輸入的數(shù)據(jù)告訴HOMER程序

5、，最初安裝在系統(tǒng)中的柴油發(fā)電機(jī)組的成本是每千瓦1500美元，更換發(fā)電機(jī)，將花費(fèi)1200美元每千瓦，操作和維護(hù)，將花費(fèi)0.05美元每千瓦每小時(shí)，注：HOMER程序?qū)⒏鶕?jù)您在成本表中輸入的值繪制成本曲線。在這個(gè)例子中，成本曲線是線性的：HOMER假設(shè)認(rèn)為，成本和發(fā)電機(jī)的大小是線性相關(guān)的，即，硬件安裝的成本是柴油發(fā)電1千瓦的價(jià)值為1500美元，2千瓦3,000美元 ， $ 3千瓦4500美元。您也可以通過在表中增加行來定義非線性的成本曲線。當(dāng)你在表格中輸入值時(shí)，HOMER在表的底部自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)空白行，使您可以添加額外的值。3.在下面表格中，刪除0.000和1.000并且添入15。這個(gè)表中的值稱為優(yōu)化

6、變量。 表5-2注意：Sizes to consider表中的系統(tǒng)默認(rèn)值是0和你填入cost表中的值，如果默認(rèn)值正是你所需要的值，可以不更改。如果你想定義其他值進(jìn)行模擬，可以刪除默認(rèn)值并添加你所定義的值。HOMER將模擬15KW的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的成本曲線。注：圖中優(yōu)化變量處用菱形表示。 表5-3HOMER使用cost表中的值進(jìn)行的系統(tǒng)成本計(jì)算是HOMER計(jì)算應(yīng)該添加多少安裝，操作，維護(hù)保養(yǎng)柴油發(fā)電機(jī)費(fèi)用到電力系統(tǒng)成本進(jìn)程的一部分。優(yōu)化變量告訴HOMER程序柴油發(fā)電機(jī)容納將要分析的不同系統(tǒng)配置的能力4.點(diǎn)擊OK回到主窗口。5.在原理圖中單擊Wind Turbine 1打開風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸入窗。6.在風(fēng)力

7、發(fā)電機(jī)類型下拉菜單（turbine type），選擇generic10kw，HOMER會(huì)顯示該發(fā)電機(jī)的功率曲線。7.在cost表，輸入下列值： 表5-4注意：這里O&M的單位是($/yr)，表示：美元/年，不同于表5-1中（$/hr）美元/小時(shí)。在 Sizes to consider表中，保留默認(rèn)值不做更改，如下： 表5-58.點(diǎn)擊OK回主窗口。9.在原理圖中點(diǎn)擊Battery 打開電池輸入框。10.在電池類型（battery type）下拉菜單中，選擇Trojan L16P，HOMER會(huì)顯示電池屬性。 表5-611.填寫cost表和size to consider表，如下 表5-7

8、表5-812.點(diǎn)擊OK回主窗口現(xiàn)在已經(jīng)完成了組件信息的輸入，現(xiàn)在的原理圖應(yīng)該和下面的圖相同。第六步：輸入資源的詳細(xì)信息資源的詳細(xì)信息描述的是一年中每個(gè)小時(shí)的可用的太陽輻射，風(fēng)力，水力，燃料的值。對于太陽能，風(fēng)能和水能資源，你可以從一個(gè)文件導(dǎo)入數(shù)據(jù)，也可以使用HOMER把平均每月值合成處理為每小時(shí)值。這一章講如何定義風(fēng)力和燃料資源的值，如何輸入HOMER將要模擬的風(fēng)力發(fā)電機(jī)和柴油發(fā)電機(jī)組所需的資源。1. 原理圖中點(diǎn)擊打開風(fēng)力資源輸入窗。2.如下圖，選擇Import hourly data file，點(diǎn)擊Import File，打開Sample_Wind_Data.wnd 圖6-1貼士：HOMER

9、能將12個(gè)月的值，Weibull K值或其他一些參量合成處理為一年中每個(gè)小時(shí)的風(fēng)速（暫且譯成“一年中每小時(shí)的風(fēng)速”原文是“hourly wind speeds for a whole year from 12 monthly values”大概是描述風(fēng)力資源的量）。HOMER能將12個(gè)月的值，Weibull K值或其他一些參量合成處理為一年中每個(gè)小時(shí)的風(fēng)速值。閱讀幫助文件獲得更多相關(guān)的信息。原始數(shù)據(jù)是一組風(fēng)速值（原文是The baseline data is a set of 8,760 wind speed values，8760不知是哪來的，圖上沒有），描述了一年的風(fēng)力資源。注意圖中ann

10、ual average值和scaled annual average值。HOMER可以用比例數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，從而允許用戶對資源可用性進(jìn)行敏感性分析（靈敏性分析）。HOMER用scaled annual average（被縮放后的年均值）值除以annual average（年均值）得出比例因子，再用比例因子乘以每個(gè)原始數(shù)據(jù)的值，這樣就形成了比例數(shù)據(jù)（貌似是將原始數(shù)據(jù)按一定規(guī)則縮放）。HOMER默認(rèn)的scaled annual average值與annual average值相同，這時(shí)比例因子為1。你可以更改scaled annual average值來考察更高或者更低風(fēng)速對系統(tǒng)的可行性的影響。當(dāng)s

11、caled annual average值為0時(shí)，HOMER認(rèn)為沒有可用的風(fēng)力資源在這個(gè)練習(xí)中，scaled annual average和annual average是相等的，所以相當(dāng)于使用原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。在第十步，增加敏感性變量，我們將看到如何運(yùn)用scaled annual average考察風(fēng)速的變化對系統(tǒng)的影響，從而進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。3.將風(fēng)速計(jì)高度設(shè)為離地面高度25米，表示在地面高度25米處獲得風(fēng)速測量值。 圖6-24.點(diǎn)擊OK返回主窗口5.點(diǎn)擊打開柴油輸入窗6.核對每公升柴油是否為0.4美元。 圖6-37.點(diǎn)擊OK返回主窗口第七步：檢查輸入和改正錯(cuò)誤HOMER會(huì)檢查你在輸入窗鍵入的數(shù)

12、值是否有意義，如果沒有意義，會(huì)在主窗口顯示警告和錯(cuò)誤信息。對于這個(gè)例子HOMER發(fā)出一個(gè)警告信息，提示用戶系統(tǒng)中應(yīng)該有一個(gè)變換器。變換器指把交流轉(zhuǎn)換成直流（整流器）或直流轉(zhuǎn)換成交流（逆變器）的器件。1.點(diǎn)擊，查看詳細(xì)信息?！癢arnings”表示輸入的數(shù)據(jù)可能存在問題。表明系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在問題，但這些問題不會(huì)導(dǎo)致HOMER不能運(yùn)行。表示系統(tǒng)設(shè)計(jì)有錯(cuò)誤，并且可導(dǎo)致程序不能運(yùn)行在原理圖中可看到，沒有箭頭從DC指向負(fù)載，這表示由風(fēng)電機(jī)發(fā)出的直流電無法加在交流負(fù)載上。警告信息建議添加一個(gè)轉(zhuǎn)換器。2.點(diǎn)擊add/remove按鈕，添加一個(gè)轉(zhuǎn)換器。 圖7-13.點(diǎn)擊打開轉(zhuǎn)換器輸入窗。4.填寫cost表如下

13、圖7-2這個(gè)表告訴HOMER在系統(tǒng)中安裝和更換一個(gè)轉(zhuǎn)換器成本為1000美元每千瓦，每年操作和維護(hù)成本為100美元每千瓦。5.填寫 Sizes to consider表如下： 圖7-3表中數(shù)值告訴HOMER，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中包含沒有轉(zhuǎn)換器，一個(gè)6千瓦轉(zhuǎn)換器，一個(gè)12千瓦轉(zhuǎn)換器三種情況。因?yàn)樵韴D中顯示負(fù)載的峰值為11.5，我們可以推測12千瓦的轉(zhuǎn)換器在大部分或全部能量由風(fēng)力發(fā)電機(jī)提供的情況下能滿足負(fù)載在任何時(shí)候的需求。在表中填寫6千瓦是在嘗試使用一個(gè)小一點(diǎn)，花費(fèi)少一點(diǎn)的轉(zhuǎn)換器，看它是否更具成本效益。6.點(diǎn)擊OK回主窗口箭頭出現(xiàn)，表明HOMER現(xiàn)在可以考慮能量從直流風(fēng)電機(jī)傳遞到負(fù)載。注意到圖中轉(zhuǎn)換器既包

14、含整流器又包含逆變器，但這不會(huì)影響計(jì)算結(jié)果。如果想去掉整流器，可以打開轉(zhuǎn)換器輸入窗，將Capacity relative to inverter的值設(shè)為0。7.在窗口工具條，點(diǎn)擊查看優(yōu)化變量。彈出的Search Space summary table表中包含所有你輸入的優(yōu)化變量，可以在表中增加，刪除，編輯。例如在表中，G10代表Generic 10 kilowatt wind turbine，Gen1代表Generator 1HOMER模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)考慮表中所有的組合（配置），例如2 (G10), 1 (Gen1), 1 battery quantity, 3 converter 或者 2

15、 x 1 x 1 x 3等組合（配置）。8.點(diǎn)擊OK返回主窗口第九步：檢查優(yōu)化結(jié)果HOMER將考慮你在組件中輸入的優(yōu)化變量的所有組合（配置），并且排除不可行的系統(tǒng)組合（配置），例如不能滿足負(fù)載要求的組合（配置），不能滿足資源要求的組合或者不能滿足你指定的限制要求的組合（配置）等。1. 點(diǎn)擊開始進(jìn)行優(yōu)化分析。當(dāng)HOMER運(yùn)行時(shí)，進(jìn)度指示器顯示分析結(jié)束剩余時(shí)間。2. 當(dāng)模擬結(jié)束時(shí)點(diǎn)擊優(yōu)化結(jié)果表（Optimization Results tab），再點(diǎn)擊全部（Overall），查看所有的可行組合（配置）。在上表中，HOMER找出了四個(gè)可行的組合，它們按成本效益由多到少排列。成本效益的計(jì)算是基于凈現(xiàn)值

16、的，標(biāo)簽是"Total NPC"。可以看到在這個(gè)例子中，勝出的方案是柴油/電池組合，它比兩個(gè)含有風(fēng)電機(jī)的方案更勝一籌。3. 以分類查看的方式查看結(jié)果，按下圖點(diǎn)選。 這個(gè)表中只顯示每種組合類型中最具成本效益的組合。4. 查看風(fēng)力/柴油/轉(zhuǎn)換器組合類型中最具成本效益的組合的詳細(xì)信息。雙擊第二行。在這個(gè)仿真結(jié)果窗口中，可以看到所選組合工程和經(jīng)濟(jì)方面的詳細(xì)信息。例如打開電力標(biāo)簽，可以看到系統(tǒng)產(chǎn)生的多余電量占系統(tǒng)產(chǎn)生的總電量的17%，這部分電沒有被系統(tǒng)利用，被浪費(fèi)掉了。是否可以通過增加電池組使系統(tǒng)將多余電量利用掉呢？5.點(diǎn)擊關(guān)閉回到主窗口6.在文件菜單，選擇save as 將文件另存

17、為Excess_Energy.hmr。第九步：完善系統(tǒng)設(shè)計(jì)這一節(jié)介紹如何利用優(yōu)化結(jié)果改進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在這個(gè)例子中，我們將看到如果我們往系統(tǒng)中增加電池組，將會(huì)減少系統(tǒng)產(chǎn)生的多余電量。1.點(diǎn)擊原理圖中按鈕，打開電池輸入框。2.在Sizes to consider表格中，增加16和20HOMER將會(huì)用8,16,24進(jìn)行模擬。3.點(diǎn)擊OK返回主窗口。在主窗口顯示出警告菜單，告訴你當(dāng)前的計(jì)算結(jié)果并沒有反映這次輸入的值（重新進(jìn)行計(jì)算才能把8,16,24這組數(shù)計(jì)算進(jìn)去）4. 點(diǎn)擊計(jì)算按鈕進(jìn)行計(jì)算。5.計(jì)算完成后，在結(jié)果表中會(huì)顯示新結(jié)果。同時(shí)在主窗口底部顯示警告信息，點(diǎn)擊警告信息建議增加電池量，由于我們不知道增

18、加電池量的確切數(shù)值，我們只能試著加一系列值。6.點(diǎn)擊OK會(huì)主窗口。7.在主窗口工具條點(diǎn)擊按鈕。在電池欄中添加32,40,48,56。貼士：也可以從Sizes to consider中添加這些數(shù)值9.點(diǎn)擊OK回主窗口10.點(diǎn)擊開始仿真計(jì)算。當(dāng)仿真計(jì)算完成后，在結(jié)果表中將顯示新結(jié)果，剛添加的值也被算入其中。這次沒有出現(xiàn)警告信息。正如在表中所看到的，風(fēng)力/柴油/轉(zhuǎn)換器組合類型中最具成本效益的組合包含的電池量是32.11.在分類優(yōu)化結(jié)果表中，雙擊第二行，顯示詳細(xì)信息。系統(tǒng)產(chǎn)生的多余電量由17%下降為3%。12.打開文件菜單，選擇save as，將文件另存為Reduced_Excess.hmrHOMER

19、通過增加電池組降低多余電量，幫我們完善了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，但是現(xiàn)在沒有風(fēng)電機(jī)的組合仍然比有風(fēng)電機(jī)的組合更具成本效益，在什么情況下包含風(fēng)電機(jī)的系統(tǒng)才更有意義呢？要解決這個(gè)問題，就要用HOMER進(jìn)行敏感性（靈敏性）分析。（原文是sensitivity analysis，暫且譯成敏感性分析，大意是可變因素對結(jié)果的影響分析）第十步：添加敏感性變量。在第五步中，學(xué)到了用比例數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真分析。這一節(jié)學(xué)習(xí)如何輸入風(fēng)速的scaled annual average值和柴油的價(jià)格，并利用這些變量進(jìn)行仿真分析。敏感性分析使你能夠探究年平均風(fēng)速的變化和柴油價(jià)格的變化對系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的影響。換句話說就是，敏感性分析可以顯示出能使包含風(fēng)力發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)有意義（這里有意義大概指比電池/柴油組合更具成本效益）的年平均風(fēng)速和柴油價(jià)格變化范圍。1.點(diǎn)擊打開風(fēng)力資源輸入框。2.點(diǎn)擊打開敏感性輸入框3輸入如下值程序?qū)γ糠N組合（配置）進(jìn)行分析時(shí)，都會(huì)用到這7組速度數(shù)據(jù)。4.點(diǎn)擊OK返回風(fēng)力資源輸入框，可以看到括號(hào)中出現(xiàn)了7，表示有7組敏感性變量。5. 點(diǎn)擊OK返回主窗口。6. 點(diǎn)擊打開柴油輸入框。7. 點(diǎn)擊8. 輸入如下值：程序在計(jì)算每種組合（配置）時(shí)，表中的每個(gè)柴油價(jià)格值都會(huì)被