Hvordan man med rimelighed kan designe kapacitetsforholdet for solcelleanlæg Danmark

Med den voksende globale efterspørgsel efter vedvarende energi er fotovoltaisk elproduktionsteknologi hurtigt blevet udviklet. Som kernebærer af fotovoltaisk elproduktionsteknologi påvirker designrationaliteten af ​​fotovoltaisk kraftværk direkte kraftværkets effektivitet, driftsstabilitet og økonomiske fordele. Blandt dem har kapacitetsforholdet, som en nøgleparameter i design af solcelleanlæg, en vigtig indflydelse på kraftværkets samlede ydeevne. Formålet med dette papir er at diskutere, hvordan man rationelt kan designe kapacitetsforholdet for fotovoltaiske kraftværker for at forbedre energiproduktionens effektivitet og økonomi.

01 Oversigt over solcelleanlæggets kapacitetsforhold
Kapacitetsforholdet for fotovoltaiske stationer refererer til forholdet mellem den installerede kapacitet af fotovoltaiske moduler og kapaciteten af ​​inverterudstyr.
På grund af ustabiliteten af ​​fotovoltaisk elproduktion og grunden til, at den er stærkt påvirket af miljøet, vil kapacitetsforholdet mellem fotovoltaiske stationer simpelthen i henhold til den installerede kapacitet af fotovoltaiske moduler 1:1 konfiguration forårsage fotovoltaisk inverter kapacitet spild, så solcelleanlægget energiproduktionseffektiviteten er forbedret under forudsætningen af ​​stabil drift af solcelleanlægget, det optimale kapacitetsforhold skal være større end 1:1. Rationelt kapacitetsforhold design kan ikke kun maksimere udgangseffekten, men også tilpasse sig forskellige lysforhold og klare nogle systemtab.

02 Hovedpåvirkningsfaktorer for volumenforhold
Design af rimelige kapacitetsforhold skal overvejes grundigt i henhold til den specifikke projektsituation. Faktorer, der påvirker kapacitetsforholdet omfatter komponentdæmpning, systemtab, irradians, komponentinstallationsvinkel osv. Specifik analyse er som følger.

1. Komponentdæmpning
I tilfælde af normalt aldringsforfald er dæmpningen af ​​det første år af den nuværende komponent omkring 1%, dæmpningen af ​​komponenten efter det andet år vil vise en lineær ændring, og dæmpningshastigheden på 30 år er omkring 13%, det vil sige, at den årlige produktionskapacitet for komponenten er faldende, og den nominelle effekt kan ikke opretholdes kontinuerligt, så designet af det fotovoltaiske kapacitetsforhold skal tage højde for dæmpningen af ​​komponenten i hele kraftværkets livscyklus . For at maksimere strømproduktionen af ​​matchede komponenter og forbedre systemets effektivitet.

30-årig lineær effektdæmpningskurve for solcellemoduler

2. Systemtab
I solcelleanlægget er der forskellige tab mellem solcellemodulet og inverterudgangen, herunder modulserien og parallel- og blokstøvtab, DC-kabeltab, solcelle-invertertab osv., tabet af hver forbindelse vil påvirke den faktiske output strøm fra solcelleanlæggets inverter.

PVsyst PV kraftværk simuleringsrapport

Som vist på figuren kan den faktiske konfiguration og okklusionstabet af projektet simuleres af PVsyst i projektapplikationen; Under normale omstændigheder er DC-tabet af solcelleanlægget omkring 7-12%, invertertabet er omkring 1-2%, og det samlede tab er omkring 8-13%. Derfor er der en tabsafvigelse mellem den installerede kapacitet af solcellemoduler og de faktiske strømproduktionsdata. Hvis installationskapaciteten for komponenten vælges i henhold til kapacitetsforholdet 1:1 for den fotovoltaiske inverter, er den faktiske maksimale udgangskapacitet for inverteren kun omkring 90 % af inverterens nominelle kapacitet, selv når lyset er bedst, inverteren er ikke fuldt belastet, hvilket reducerer udnyttelsen af ​​inverteren og systemet.

3. Indstråling varierer i forskellige regioner
Komponenten kan kun nå den nominelle udgangseffekt under STC-driftsforhold (STC-driftsforhold: Lysintensiteten er 1000W/m², batteritemperaturen er 25°C, og den atmosfæriske kvalitet er 1.5), hvis arbejdsforholdene ikke når STC-betingelser, udgangseffekten af ​​det fotovoltaiske modul er uundgåeligt mindre end dets nominelle effekt, og tidsfordelingen af ​​lysressourcerne inden for en dag kan ikke alle opfylde STC-betingelserne, hovedsagelig på grund af forskellen mellem tidlig, middel og sen bestråling og temperatur er stor; Samtidig har bestrålingen og miljøet i forskellige regioner forskellige effekter på elproduktionen af ​​solcellemoduler, så det indledende projekt skal forstå de lokale lysressourcedata i henhold til den specifikke region og udføre databeregning.

I henhold til klassificeringsstandarderne for Wind and Solar Energy Evaluation Center of the National Weather Service kan de specifikke data for bestråling i forskellige regioner læres, og den samlede årlige solstrålingsbestråling er opdelt i fire kvaliteter:

Klassificering af total solstråling årlig irradians

Derfor er der selv i samme ressourceområde store forskelle i mængden af ​​stråling hen over året. Det betyder, at den samme systemkonfiguration, dvs. det samme kapacitetsforhold under elproduktionen, ikke er den samme. For at opnå den samme strømproduktion kan det opnås ved at ændre volumenforholdet.

4. Komponentinstallationsvinkel
Der vil være forskellige tagtyper i det samme projekt for solcelleværket på brugersiden, og forskellige komponentdesignvinkler vil være involveret i henhold til forskellige tagtyper, og den indstråling, der modtages af de tilsvarende komponenter, vil også være forskellig. For eksempel er der farvede ståltegltage og betontage i et industrielt og kommercielt projekt i Zhejiang-provinsen, og designets hældningsvinkler er henholdsvis 3° og 18°. Bestrålingsdataene for skråplan simuleret af PV for forskellige hældningsvinkler er vist i figuren nedenfor. Det kan ses, at irradiansen modtaget af komponenterne installeret i forskellige vinkler er forskellig. Hvis det fordelte tag for det meste er teglbelagt, er udgangsenergien for komponenterne med samme kapacitet lavere end dem med en vis hældningsvinkel.

3° hældning Vinkel total stråling

18° hældning Vinkel total stråling

03 Designideer for kapacitetsforhold
Ifølge ovenstående analyse er designet af kapacitetsforholdet hovedsageligt at forbedre den samlede fordel ved kraftværket ved at justere DC-adgangskapaciteten for inverteren. På nuværende tidspunkt er konfigurationsmetoderne for kapacitetsforhold hovedsageligt opdelt i kompenserende overmatching og aktiv overmatching.

1. Kompenser for overmatch
Kompensatorisk overtilpasning betyder, at ved at justere volumenforholdet kan inverteren nå fuld belastning, når lyset er bedst. Denne metode tager kun hensyn til det delvise tab i solcelleanlægget, ved at øge kapaciteten af ​​komponenten (som vist i figuren nedenfor), kan kompensere for systemets energitab i transmissionsprocessen, således at inverteren i den faktiske brug af fuldbelastningseffekten og intet kliptab.

Kompensationsovermatch diagram

2. Aktiv overmatch
Aktiv overmatching er at fortsætte med at øge kapaciteten af ​​solcellemoduler på basis af kompensationsovermatching (som vist i figuren nedenfor). Denne metode tager ikke kun hensyn til systemtabet, men tager også omfattende hensyn til investeringsomkostninger og indtægter og andre faktorer. Målet er at minimere de gennemsnitlige strømomkostninger (LCOE) for systemet ved aktivt at forlænge vekselretterens fulde arbejdstid og finde en balance mellem de øgede komponentindgangsomkostninger og systemets elproduktionsindkomst. Selv i tilfælde af dårlig belysning har inverteren også fuld belastning, hvilket forlænger fuld belastnings arbejdstiden; Systemets faktiske strømproduktionskurve vil dog fremstå som fænomenet "peak clipping" som vist på figuren, og nogle tidsperioder er i funktionstilstand med begrænset produktion. Men under det passende kapacitetsforhold er LCOE for systemet som helhed den laveste, det vil sige, at fordelen øges.

Aktivt overmatchningsdiagram

Som vist i figuren nedenfor, fortsætter LCOE med at falde med stigningen i kapacitetsforholdet. Ved det kompenserende overskydende forhold når systemets LCOE ikke den laveste værdi. Når kapacitetsforholdet øges yderligere til det aktive overskydende forholdspunkt, når systemets LCOE den laveste værdi, og LCOE vil stige, efter at kapacitetsforholdet er øget yderligere. Derfor er det aktive overtilpasningspunkt det optimale kapacitetsforhold for systemet.

LOCE/kapacitetsforhold diagram

For invertere kræver det, hvordan systemets minimum LCOE opfyldes, tilstrækkelig DC-side-overallokeringsevne til at opnå, for forskellige regioner, især for områder med dårlige bestrålingsforhold, et højere aktivt overallokeringsskema påkrævet for at forlænge den nominelle udgangstid for inverteren og maksimere reduktionen af ​​systemets LCOE.

04 Konklusioner og forslag
Sammenfattende er kompenserende overallokering og aktive overallokeringsordninger effektive midler til at forbedre effektiviteten af ​​solcelleanlæg, men hver har sit eget fokus. Kompensationsovermatching fokuserer hovedsageligt på kompensation for systemtab, mens aktiv overmatching er mere opmærksom på at finde en balance mellem at øge input og forbedre indkomsten. Derfor anbefales det i det faktiske projekt at udvælge det passende kapacitetsforholdskonfigurationsskema i overensstemmelse med projektets krav.