研究人员发布太阳能数据软件以增加清洁能源发电

该软件工具对杂乱的数据进行排序，以揭示太阳能电池板在阴天和晴天的实际情况。安装在屋顶上的太阳能电池板可能会发生很多事情——从树枝在其上投下阴影到邻居的棒球破裂。

现在，太阳能电池板所有者可以使用新的软件工具更好地了解他们的系统的运行情况，该软件工具可以将太阳能数据转换为一段时间内发电的清晰图像。随着时间的推移，该工具可以让太阳能所有者更轻松地维护他们的系统，帮助他们为家庭和电网产生更多清洁电力。

该软件名为SolarDataTools，可显示系统在阴天和晴天的性能;潜在的遮荫障碍，如建筑物或植被;或更灾难性的变化，例如暴风雨期间冰雹颗粒损坏面板。

该软件由SLAC国家加速器实验室网格集成系统和移动实验室(GISMo)实验室的研究人员团队构建，也是开源的，这意味着任何感兴趣的人都可以访问它。

SLAC科学家BennetMeyers表示：“拥有屋顶太阳能电池板的人可能会想知道，他们的电池板发电是否与首次安装时一样多。”他在GISMo团队工作并领导了该软件的开发。“由于许多人没有数据科学或电气工程背景，我们的软件可以让他们更直接地了解自己的系统。”

需求不断增长

对屋顶太阳能系统的需求不断增长——从2020年到2021年，美国的安装量增加了34%——随之而来的是对太阳能数据工具等更加用户友好的软件的需求。

大型太阳能系统已经存在类似的情况，例如加州沙漠中的公用事业规模太阳能电池阵。但这些较大的系统通常有工程师团队来解释数据，然后开发发电解决方案。工程师利用可靠的天气数据和光伏系统建模知识来做到这一点，而这些知识对于许多日常太阳能发电系统所有者或拥有太阳能系统的弱势社区来说是无法获得的。

如果较小的家用太阳能发电系统得到更好的维护，它们就可以产生更多清洁电力，而且更加可靠，因为它们的发电将更加稳定。随着太阳能和风能等更多间歇性资源接入电网，更可靠的能源资源成为世界各地电网运营商的首要任务。

将不连贯的噪音变成音乐

为了构建他们的软件，研究人员在三到十年内以五分钟的间隔从大约1,000个太阳能电池板站点收集了数据。这些数据帮助研究人员确定了一套算法设计原则，例如需要最少的数据输入和最少的工程工作，以及包括误差估计。

更具体地说，研究人员依靠一种称为信号分解的技术来构建软件。信号分解仅获取太阳能电池板系统记录仪接收到的数据(仅获取发电量，因此没有来自气象站的数据)，并分解这些数据以讲述有关系统发电的故事。

这就像对来自一个你看不到的房间的噪音进行分类——一个孩子们奔跑、播放音乐和狗吠的房间。信号分解将房间内的不同噪音分开，让您一次只能听到一种声音，这样您就可以在噪音中听到音乐。

“光伏数据乍一看可能难以理解，”SLAC工程师SaraMiskovich说道，她是GISMo的成员，也是该项目的开发人员。“但是通过信号分解运行数据后，您可以看到诸如云层遮挡阳光的日子，或者由于可能有东西掉落在面板上而导致完全断电的情况。”

迈耶斯说，重要的是，由于团队决定对算法进行编码的方式，该软件是安全的、可解释的和可审计的。该团队没有使用更流行的人工智能和神经网络编码技术，这会使软件更难以逐步理解，而是使用易于理解的计算机语言进行编码。迈耶斯说，安全、可解释和可审计的软件在能源行业尤其重要，该行业每天为社区提供重要资源。

目前，该团队的软件将帮助拥有家庭太阳能系统和能源组织的人们下载易于理解的随时间发电的图表。这些图表揭示了系统发生故障或由于某种未知原因导致电力下降的时刻——这是解决系统问题始终需要的关键的第一条知识。

展望未来，研究人员希望使该工具更加用户友好，以便更多的人在家中可以通过手机应用程序了解他们的太阳能数据。迈耶斯说，目前，技术性用户可以直接与这些算法交互，因此研究人员正在研究如何允许技术性较低的用户访问应用程序和点击界面上的工具。

“我们可以从太阳能数据中学到很多东西，”迈耶斯说。“越多的人能够理解他们的数据就越好。”