Jak rozumně navrhnout poměr kapacity fotovoltaických stanic Česká republika

S rostoucí celosvětovou poptávkou po obnovitelné energii se rychle rozvíjí technologie výroby fotovoltaické energie. Racionalita návrhu fotovoltaické elektrárny, která je hlavním nositelem technologie výroby fotovoltaické energie, přímo ovlivňuje efektivitu výroby energie, stabilitu provozu a ekonomické přínosy elektrárny. Mezi nimi má poměr kapacity jako klíčový parametr při návrhu fotovoltaické elektrárny důležitý vliv na celkový výkon elektrárny. Účelem tohoto článku je diskutovat o tom, jak racionálně navrhnout poměr kapacity fotovoltaické elektrárny pro zlepšení účinnosti a hospodárnosti výroby elektrické energie.

01 Přehled poměru kapacity fotovoltaických stanic
Výkonový poměr fotovoltaické stanice je poměr instalovaného výkonu fotovoltaických modulů ke kapacitě střídačového zařízení.
Vzhledem k nestabilitě výroby fotovoltaické elektřiny a důvodu, že je značně ovlivněna životním prostředím, způsobí poměr kapacity fotovoltaických stanic jednoduše podle instalovaného výkonu fotovoltaických modulů konfigurace 1:1 plýtvání kapacitou fotovoltaického střídače, takže fotovoltaický systém Účinnost výroby energie je zlepšena za předpokladu stabilního provozu fotovoltaického systému, optimální návrh poměru kapacity by měl být větší než 1:1. Návrh racionálního poměru kapacity může nejen maximalizovat výstupní výkon, ale také se přizpůsobit různým světelným podmínkám a vyrovnat se s některými ztrátami systému.

02 Hlavní faktory ovlivňující objemový poměr
Rozumný návrh kapacitního poměru je třeba komplexně zvážit podle konkrétní projektové situace. Faktory ovlivňující poměr kapacity zahrnují útlum komponentu, ztrátu systému, ozáření, úhel instalace komponent atd. Konkrétní analýza je následující.

1. Komponentní útlum
V případě normálního stárnutí stárnutí je útlum prvního roku běžné složky asi 1 %, útlum složky po druhém roce bude vykazovat lineární změnu a míra útlumu po 30 letech je asi 13 %, to znamená, že roční výrobní kapacita komponenty klesá a jmenovitý výkon nelze trvale udržovat, takže návrh poměru fotovoltaické kapacity musí brát v úvahu útlum komponenty během celého životního cyklu elektrárny. . Maximalizovat výrobu energie sladěnými součástmi a zlepšit účinnost systému.

30letá lineární křivka útlumu výkonu fotovoltaických modulů

2. Ztráta systému
Ve fotovoltaickém systému dochází k různým ztrátám mezi fotovoltaickým modulem a výstupem invertoru, včetně sériového a paralelního a blokového úbytku prachu, ztráty stejnosměrného kabelu, ztráty fotovoltaického střídače atd., ztráta každého spoje ovlivní skutečný výkon výkon střídače fotovoltaické elektrárny.

PVsyst Zpráva o simulaci FV elektrárny

Jak je znázorněno na obrázku, skutečnou konfiguraci a ztrátu okluze projektu lze simulovat pomocí PVsyst v projektové aplikaci; Za normálních okolností je stejnosměrná ztráta fotovoltaického systému asi 7-12%, ztráta invertoru je asi 1-2% a celková ztráta je asi 8-13%. Proto existuje ztrátová odchylka mezi instalovaným výkonem fotovoltaických modulů a skutečnými údaji o výrobě elektřiny. Pokud je instalační kapacita komponenty zvolena podle poměru výkonu fotovoltaického střídače 1:1, je skutečná výstupní maximální kapacita střídače pouze asi 90 % jmenovité kapacity střídače, a to i při nejlepším osvětlení, měnič není plně zatížen, což snižuje využití měniče a systému.

3. Ozáření se v různých regionech liší
Součást může dosáhnout jmenovitého výkonu pouze za provozních podmínek STC (provozní podmínky STC: Intenzita světla je 1000 W/m², teplota baterie je 25 °C a kvalita atmosféry je 1.5), pokud pracovní podmínky nedosahují Podmínky STC, výstupní výkon fotovoltaického modulu je nevyhnutelně nižší než jeho jmenovitý výkon a časové rozložení světelných zdrojů během dne nemůže všechny splňovat podmínky STC, zejména proto, že rozdíl mezi časným, středním a pozdním ozářením a teplotou je velký; Zároveň má ozáření a prostředí různých regionů různé vlivy na výrobu energie fotovoltaických modulů, takže počáteční projekt musí porozumět místním datům světelných zdrojů podle konkrétní oblasti a provést výpočet dat.

Podle klasifikačních standardů Centra pro hodnocení větrné a solární energie Národní meteorologické služby lze zjistit konkrétní údaje o ozáření v různých regionech a celkové roční ozáření slunečním zářením je rozděleno do čtyř stupňů:

Klasifikace celkového ročního slunečního záření

Proto i ve stejné zdrojové oblasti existují v průběhu roku velké rozdíly v množství radiace. To znamená, že stejná konfigurace systému, tedy stejný poměr kapacity při výrobě energie, není stejný. Aby bylo dosaženo stejné výroby energie, lze toho dosáhnout změnou poměru objemu.

4. Úhel instalace součásti
Ve stejném projektu budou pro uživatelskou fotovoltaickou elektrárnu různé typy střech a různé úhly návrhu komponent budou zahrnuty podle různých typů střech a bude se také lišit ozáření, které obdrží odpovídající komponenty. Například v průmyslovém a komerčním projektu v provincii Zhejiang jsou barevné střechy z ocelových tašek a betonové střechy a návrhové úhly sklonu jsou 3° a 18°. Údaje o ozáření nakloněné roviny simulované pomocí PV pro různé úhly sklonu jsou uvedeny na obrázku níže. Je vidět, že ozáření přijímané součástmi instalovanými pod různými úhly je různé. Pokud je rozložená střecha převážně tašková, výstupní energie komponentů se stejnou kapacitou je nižší než těch s určitým Úhlem sklonu.

Úhel sklonu 3° celkové vyzařování

Úhel sklonu 18° celkové vyzařování

03 Nápady na design poměru kapacity
Podle výše uvedené analýzy má návrh poměru kapacity především zlepšit celkový přínos elektrárny úpravou stejnosměrné přístupové kapacity střídače. V současnosti se konfigurační metody kapacitního poměru dělí především na kompenzační overmatching a aktivní overmatching.

1. Kompenzujte překrytí
Kompenzační overmatching znamená, že úpravou poměru hlasitosti může střídač dosáhnout plného výkonu zatížení, když je světlo nejlepší. Tato metoda bere v úvahu pouze částečnou ztrátu ve fotovoltaickém systému, zvýšením kapacity komponenty (jak je znázorněno na obrázku níže), lze kompenzovat systémové ztráty energie v procesu přenosu, takže střídač při skutečném použití efektu výstupu plného zatížení a bez ztráty ořezu.

Kompenzační overmatch diagram

2. Aktivní overmatching
Aktivní overmatching má nadále zvyšovat kapacitu fotovoltaických modulů na základě kompenzačního overmatchingu (jak je znázorněno na obrázku níže). Tato metoda zohledňuje nejen ztrátu systému, ale komplexně zohledňuje i investiční náklady a výnosy a další faktory. Cílem je minimalizovat průměrné náklady na energii (LCOE) systému aktivním prodlužováním plné pracovní doby měniče, nalezením rovnováhy mezi zvýšenými vstupními náklady na komponenty a příjmem systému z výroby energie. I v případě špatného osvětlení má střídač také práci při plném zatížení, čímž se prodlužuje pracovní doba při plném zatížení; Nicméně skutečná křivka výroby energie systému se bude jevit jako fenomén „oříznutí špičky“, jak je znázorněno na obrázku, a některá časová období jsou v pracovním stavu omezené výroby. Při vhodném poměru kapacity je však LCOE systému jako celku nejnižší, to znamená, že se přínos zvýší.

Aktivní schéma překrytí

Jak je znázorněno na obrázku níže, LCOE stále klesá s rostoucím poměrem kapacity. V bodě kompenzačního přebytku nedosahuje LCOE systému nejnižší hodnoty. Když se poměr kapacity dále zvýší na bod aktivního přebytku, LCOE systému dosáhne nejnižší hodnoty a LCOE se zvýší po dalším zvýšení poměru kapacity. Proto je aktivním bodem překrytí optimální poměr kapacity systému.

Diagram poměru LOCE/kapacita

U střídačů, jak splnit minimální LCOE systému, vyžaduje dostatečnou schopnost přemístění stejnosměrné strany, aby bylo v různých regionech, zejména v oblastech se špatnými podmínkami ozáření, vyžadováno schéma vyššího přerozdělení aktivního přerozdělení, aby se prodloužila doba jmenovitého výkonu střídače a maximalizovat snížení LCOE systému.

04 Závěry a návrhy
Stručně řečeno, schémata kompenzačního přerozdělení a aktivního přerozdělení jsou účinnými prostředky ke zlepšení účinnosti fotovoltaických systémů, ale každý má své vlastní zaměření. Kompenzační overmatching se zaměřuje především na kompenzaci systémové ztráty, zatímco aktivní overmatching věnuje větší pozornost nalezení rovnováhy mezi zvýšením vstupu a zlepšením příjmu. Proto se ve vlastním projektu doporučuje komplexně zvolit vhodné schéma konfigurace poměru kapacity podle požadavků projektu.