DESIRE

Prof. Dr. Volker Quaschning
Regenerative Energiesysteme
DESIRE
Dynamisch erweiterbare Simulationsumgebung für regenerative
Energiesysteme
Dynamic Expandable Simulation Environment for
Renewable Energy Systems
Anwenderhandbuch
Stand 03.06.2008
DESIRE © 2006-2008 by FHTW Berlin · University of Applied Sciences
DESIRE - Anwenderhandbuch
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INHALTSVERZEICHNIS
1 2 EINLEITUNG ....................................................................................... 3 BAUSTEINE DER DESIRE-ENTWICKLUNGSUMGEBUNG .............................. 4 2.1 MS-EXCEL ALS SIMULATIONSUMGEBUNG .......................................... 5 2.2 DESIRE - FUNKTIONSBIBLIOTHEKEN (LIBRARIES).............................. 6 2.3 DESIRE - KOMPONENTENDATENBANKEN (DATABASES) ....................... 7 2.4 DESIRE – ANALYSE- UND SIMULATIONSTOOLS (TOOLS) ..................... 7 2.4.1 DESIRE-Tools im Bereich Solar ........................................ 7 DESIRE - Anwenderhandbuch
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1 EINLEITUNG
Bei DESIRE handelt es sich um eine dynamisch erweiterbare Simulationsumgebung mit umfangreichen gut dokumentierten Funktionsbibliotheken.
DESIRE lässt sich um selbst erstellte Bibliotheken erweitern (s. hierzu
DESIRE-Entwicklerhandbuch).
Obwohl diese Simulationsumgebung alle Freiheitsgrade offen lässt, ist ein
Erlernen auch für Personen mit geringeren Computerkenntnissen in kürzester Zeit möglich. Hierzu kann auf bereits vorhandene DESIRE-Bausteine
zurückgegriffen werden. Diese Anwendung von DESIRE wird in diesem
Handbuch näher erläutert.
DESIRE baut auf MS-EXCEL als Entwicklungsumgebung auf. Das System
ist in drei Stufen erweiterbar. Die Funktionsbibliotheken werden in einer
höheren Programmiersprache in Form von Dynamic Link Libraries (DLL)
entwickelt. Diese Entwicklung erfolgt durch einen Personenkreis mit guten
Programmier- und Modellierungskenntnissen. Die Einbindung der DLLs
über Visual Basic in MS-EXCEL ermöglicht das Implementieren komplexerer Berechnungen über Visual Basic Makros durch einen Personenkreis mit
mäßigen Programmierkenntnissen. Für einen in Programmierung ungeübten Personenkreis lassen sich die Funktionsbibliotheken direkt aus MSEXCEL aufrufen. Umfangreiche Tools, Datenbanken und Simulationswerkzeuge bieten auch dem Laien die Möglichkeiten der Simulation von regenerativen Energiesystemen mit DESIRE.
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2 BAUSTEINE DER DESIRE-ENTWICKLUNGSUMGEBUNG
Die Simulationsumgebung DESIRE besteht im Wesentlichen aus vier verschiedenen Programmelementen:
•
Funktionsbibliotheken (Libraries)
•
Komponentendatenbanken (Databases)
•
Analyse- und Simulationstools (Tools)
•
Simulationswerkzeugen (Programs)
Analyse und Simulationswerkzeuge
FunktionsSchnittstelle
Funktionsbibliotheken
Library 3
Library 2
Library 1
Funktion 1
z.B. Berechnung der
Sonnenhöhe
DatenbankSchnittstelle
Funktion 2
z.B. Berechnung des
Sonneneinfallswinkels
DLL
MS-EXCEL
Komponentendatenbanken
Simulationsprogramme
FunktionsSchnittstelle
DatenbankSchnittstelle
Database 3
Database 2
Database 1
z.B.
Solarstrahlungsdaten
oder
Photovoltaikmodule
CSV
SQL
DESIRE-Programmelemente
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2.1 MS-EXCEL ALS SIMULATIONSUMGEBUNG
DESIRE basiert auf MS-EXCEL als Simulationsumgebung. Um DESIRE korrekt verwenden zu können, müssen Makros korrekt aktiviert sein. Ändern
Sie hierzu die Makro-Sicherheitseinstellungen auf Mittel (s. nachfolgende
Screenshots).
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2.2 DESIRE - FUNKTIONSBIBLIOTHEKEN (LIBRARIES)
Die Funktionsbibliotheken werden in einer höheren Programmiersprache
wie beispielsweise Delphi, Visual Basic oder C++ entwickelt. Diese werden
so kompiliert, dass die enthaltenen Funktionen als Dynamic Link Libraries
(DLL) zur Verfügung stehen. Insgesamt enthält eine DESIRE-Funktionsbibliothek folgende Komponenten
•
Dynamic Link Library (DLL)
•
Visual Basic Datei (BAS)
•
MS-EXCEL-Funktionstesttool (XLS)
•
Funktionsdokumentation (DOC oder PDF)
Für die Dateinamen entsprechen folgender Konvention:
•
DesireLIB_Name.dll
•
DesireLIB_Name.bas
•
DesireLIB_Name.xls
•
DesireLIB_Name.doc oder .pdf
Folgende Funktionsbibliotheken wurden für DESIRE entwickelt:
DesireLIB_Solarfunctions
Ermöglicht die Berechnung des Sonnenstandes, Sonnenauf- und Untergangszeiten
sowie die Umrechnung verschiedener
Komponenten der Bestrahlungsstärke sowie
die Umrechnung auf die geneigte Ebene
DesireLIB_Photovoltaic
Ermöglicht die Berechnung wichtiger
Parameter von PV-Modulen, Zellen und
Wechselrichtern
DesireLIB_Shading
Ermöglicht die Berechnung zweidimensionaler
Verschattungsverlusten
Das Einbinden von Funktionsbibliotheken in eigene MS-EXCEL-Dateien
wird in Kapitel Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden
werden. ausführlich beschrieben.
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2.3 DESIRE - KOMPONENTENDATENBANKEN (DATABASES)
Ausführliche Informationen zur Erstellung und zum Einbinden von Datenbanken erhalten Sie im Dokument
DesireDB_Database-D.pdf
2.4 DESIRE – ANALYSE- UND SIMULATIONSTOOLS (TOOLS)
Bei DESIRE-Tools handelt es sich um kleine Werkzeuge, die einfache Berechnungen oder eine anschauliche Darstellung von komplexeren Zusammenhängen ermöglichen.
Die Dateinamen von Tools entsprechen der folgenden Namenskonvention:
•
DesireTOOL_Name.xls
Folgende Tools wurden für DESIRE entwickelt:
2.4.1 DESIRE-Tools im Bereich Solar
DesireTOOL_SolarPositionDiagram Erstellt ein Sonnenbahndiagramm.
Uhrzeit, Datum und Ort lassen sich
über Schieberegler verstellen.
DesireTOOL_PV-Modules
Berechnet die I-U-Kennlinie eines PVModuls. Bestrahlungsstärke und
Temperatur lassen sich über
Schieberegler verstellen.
DesireTOOL_PV-TwoDiodesModel
Berechnet die I-U-Kennlinie eines PVModuls. Verschiedene Parameter des
2-Dioden-Modells lassen sich über
Schieberegler verstellen.
DesireTOOL_IterationTwoDiodeModel
Berechnet die I-U-Kennlinie eines PVModuls über das Newton’sche
Iterationsverfahren und ermöglicht
den Startwert zu variieren.
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DesireTOOL_Row-To-RowShading
Berechnet die Verschattungsverluste
zwischen Modulreihen.
Einzelne Screenshots zeigen eine Auswahl an DESIRE-Tools:
Screenshot: DesireTOOL_SolarPositionDiagram
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Screenshot: DesireTOOL_PV-Moduls
´
Screenshot: DesireTOOL_Row-To-Row-Shading