Πώς να σχεδιάσετε εύλογα την αναλογία χωρητικότητας των φωτοβολταϊκών σταθμών Ελλάδα

Με την αυξανόμενη παγκόσμια ζήτηση για ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, η τεχνολογία παραγωγής φωτοβολταϊκής ενέργειας έχει αναπτυχθεί γρήγορα. Ως βασικός φορέας της τεχνολογίας παραγωγής φωτοβολταϊκών ενέργειας, ο ορθολογισμός του σχεδιασμού του φωτοβολταϊκού σταθμού επηρεάζει άμεσα την απόδοση παραγωγής ενέργειας, τη σταθερότητα λειτουργίας και τα οικονομικά οφέλη του σταθμού παραγωγής ενέργειας. Μεταξύ αυτών, η αναλογία χωρητικότητας, ως βασική παράμετρος στο σχεδιασμό του φωτοβολταϊκού σταθμού, έχει σημαντικό αντίκτυπο στη συνολική απόδοση του σταθμού παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Ο σκοπός αυτής της εργασίας είναι να συζητήσει πώς να σχεδιάσει ορθολογικά την αναλογία χωρητικότητας του φωτοβολταϊκού σταθμού παραγωγής ενέργειας για να βελτιώσει την απόδοση και την οικονομία παραγωγής ενέργειας.

01 Επισκόπηση του λόγου χωρητικότητας φωτοβολταϊκού σταθμού
Ο λόγος χωρητικότητας του φωτοβολταϊκού σταθμού αναφέρεται στην αναλογία της εγκατεστημένης ισχύος των φωτοβολταϊκών μονάδων προς τη χωρητικότητα του εξοπλισμού του μετατροπέα.
Λόγω της αστάθειας της παραγωγής φωτοβολταϊκών ενέργειας και του λόγου που επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από το περιβάλλον, η αναλογία χωρητικότητας των φωτοβολταϊκών σταθμών απλά σύμφωνα με την εγκατεστημένη ισχύ των φωτοβολταϊκών μονάδων διαμόρφωσης 1:1 θα προκαλέσει σπατάλη χωρητικότητας φωτοβολταϊκού μετατροπέα, οπότε το φωτοβολταϊκό σύστημα Η απόδοση παραγωγής ενέργειας βελτιώνεται υπό την προϋπόθεση της σταθερής λειτουργίας του φωτοβολταϊκού συστήματος, ο σχεδιασμός της βέλτιστης αναλογίας χωρητικότητας θα πρέπει να είναι μεγαλύτερος από 1:1. Ο ορθολογικός σχεδιασμός αναλογίας χωρητικότητας μπορεί όχι μόνο να μεγιστοποιήσει την απόδοση ισχύος, αλλά και να προσαρμοστεί σε διαφορετικές συνθήκες φωτισμού και να αντιμετωπίσει ορισμένες απώλειες του συστήματος.

02 Κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν την αναλογία όγκου
Ο σχεδιασμός της λογικής αναλογίας χωρητικότητας πρέπει να εξεταστεί διεξοδικά σύμφωνα με τη συγκεκριμένη κατάσταση του έργου. Οι παράγοντες που επηρεάζουν την αναλογία χωρητικότητας περιλαμβάνουν την εξασθένηση εξαρτημάτων, την απώλεια συστήματος, την ακτινοβολία, τη γωνία εγκατάστασης εξαρτημάτων κ.λπ. Η ειδική ανάλυση είναι η εξής.

1. Εξασθένιση εξαρτήματος
Στην περίπτωση της φυσιολογικής αποσύνθεσης γήρανσης, η εξασθένηση του πρώτου έτους του τρέχοντος συστατικού είναι περίπου 1%, η εξασθένηση του εξαρτήματος μετά το δεύτερο έτος θα εμφανίσει μια γραμμική αλλαγή και το ποσοστό εξασθένησης των 30 ετών είναι περίπου 13%. Δηλαδή, η ετήσια παραγωγική ικανότητα του εξαρτήματος μειώνεται και η ονομαστική ισχύς εξόδου δεν μπορεί να διατηρηθεί συνεχώς, επομένως ο σχεδιασμός του λόγου ισχύος φωτοβολταϊκών πρέπει να λαμβάνει υπόψη την εξασθένηση του εξαρτήματος κατά τη διάρκεια ολόκληρου του κύκλου ζωής του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής . Για να μεγιστοποιήσετε την παραγωγή ενέργειας των ταιριασμένων εξαρτημάτων και να βελτιώσετε την απόδοση του συστήματος.

30ετής γραμμική καμπύλη εξασθένησης ισχύος φωτοβολταϊκών μονάδων

2. Απώλεια συστήματος
Στο φωτοβολταϊκό σύστημα, υπάρχουν διάφορες απώλειες μεταξύ της φωτοβολταϊκής μονάδας και της εξόδου του μετατροπέα, συμπεριλαμβανομένης της σειράς της μονάδας και της απώλειας σκόνης παράλληλων και μπλοκ, απώλεια καλωδίου DC, απώλεια φωτοβολταϊκού μετατροπέα κ.λπ., η απώλεια κάθε ζεύξης θα επηρεάσει την πραγματική έξοδο ισχύς του μετατροπέα φωτοβολταϊκού σταθμού ηλεκτροπαραγωγής.

Έκθεση προσομοίωσης Φ/Β σταθμού παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας PVsyst

Όπως φαίνεται στο σχήμα, η πραγματική διαμόρφωση και απώλεια απόφραξης του έργου μπορεί να προσομοιωθεί από το PVsyst στην εφαρμογή έργου. Υπό κανονικές συνθήκες, η απώλεια DC του φωτοβολταϊκού συστήματος είναι περίπου 7-12%, η απώλεια μετατροπέα είναι περίπου 1-2%, και η συνολική απώλεια είναι περίπου 8-13%. Επομένως, υπάρχει μια απόκλιση απώλειας μεταξύ της εγκατεστημένης ισχύος των φωτοβολταϊκών μονάδων και των πραγματικών δεδομένων παραγωγής ενέργειας. Εάν η χωρητικότητα εγκατάστασης του εξαρτήματος επιλεγεί σύμφωνα με την αναλογία χωρητικότητας 1:1 του φωτοβολταϊκού μετατροπέα, η πραγματική μέγιστη χωρητικότητα εξόδου του μετατροπέα είναι μόνο περίπου το 90% της ονομαστικής χωρητικότητας του μετατροπέα, ακόμη και όταν το φως είναι καλύτερο, ο μετατροπέας δεν είναι πλήρως φορτωμένος, μειώνοντας τη χρήση του μετατροπέα και του συστήματος.

3. Η ακτινοβολία ποικίλλει σε διάφορες περιοχές
Το εξάρτημα μπορεί να φτάσει την ονομαστική ισχύ εξόδου μόνο υπό συνθήκες λειτουργίας STC (συνθήκες λειτουργίας STC: Η ένταση φωτός είναι 1000W/m², η θερμοκρασία της μπαταρίας είναι 25°C και η ατμοσφαιρική ποιότητα είναι 1.5), εάν οι συνθήκες εργασίας δεν φθάνουν Οι συνθήκες STC, η ισχύς εξόδου της φωτοβολταϊκής μονάδας είναι αναπόφευκτα μικρότερη από την ονομαστική της ισχύ και η χρονική κατανομή των πόρων φωτός μέσα σε μια ημέρα δεν μπορεί να ικανοποιήσει όλες τις συνθήκες STC, κυρίως επειδή η διαφορά μεταξύ πρώιμης, μέσης και όψιμης ακτινοβολίας και θερμοκρασίας είναι μεγάλο; Ταυτόχρονα, η ακτινοβολία και το περιβάλλον διαφορετικών περιοχών έχουν διαφορετικές επιπτώσεις στην παραγωγή ενέργειας των φωτοβολταϊκών μονάδων, επομένως το αρχικό έργο πρέπει να κατανοήσει τα δεδομένα τοπικών πόρων φωτός σύμφωνα με τη συγκεκριμένη περιοχή και να πραγματοποιήσει υπολογισμούς δεδομένων.

Σύμφωνα με τα πρότυπα ταξινόμησης του Κέντρου Αξιολόγησης Αιολικής και Ηλιακής Ενέργειας της Εθνικής Μετεωρολογικής Υπηρεσίας, μπορείτε να μάθετε τα συγκεκριμένα δεδομένα ακτινοβολίας σε διάφορες περιοχές και η συνολική ετήσια ηλιακή ακτινοβολία χωρίζεται σε τέσσερις βαθμούς:

Ταξινόμηση της συνολικής ετήσιας ακτινοβολίας ηλιακής ακτινοβολίας

Επομένως, ακόμη και στην ίδια περιοχή πόρων, υπάρχουν μεγάλες διαφορές στην ποσότητα της ακτινοβολίας καθ' όλη τη διάρκεια του έτους. Σημαίνει ότι η ίδια διαμόρφωση συστήματος, δηλαδή η ίδια αναλογία χωρητικότητας στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας δεν είναι η ίδια. Για να επιτευχθεί η ίδια παραγωγή ενέργειας, μπορεί να επιτευχθεί αλλάζοντας την αναλογία όγκου.

4. Γωνία εγκατάστασης εξαρτήματος
Θα υπάρχουν διαφορετικοί τύποι στέγης στο ίδιο έργο για τον φωτοβολταϊκό σταθμό ηλεκτροπαραγωγής από την πλευρά του χρήστη και διαφορετικές γωνίες σχεδιασμού εξαρτημάτων θα εμπλέκονται ανάλογα με τους διαφορετικούς τύπους στέγης και η ακτινοβολία που λαμβάνεται από τα αντίστοιχα εξαρτήματα θα είναι επίσης διαφορετική. Για παράδειγμα, υπάρχουν έγχρωμες στέγες από κεραμίδια από χάλυβα και στέγες από σκυρόδεμα σε ένα βιομηχανικό και εμπορικό έργο στην επαρχία Zhejiang και οι γωνίες κλίσης σχεδιασμού είναι 3° και 18° αντίστοιχα. Τα δεδομένα ακτινοβολίας κεκλιμένου επιπέδου που προσομοιώνονται με ΦΒ για διαφορετικές γωνίες κλίσης φαίνονται στο παρακάτω σχήμα. Μπορεί να φανεί ότι η ακτινοβολία που λαμβάνουν τα εξαρτήματα που είναι εγκατεστημένα σε διαφορετικές γωνίες είναι διαφορετική. Εάν η κατανεμημένη οροφή είναι ως επί το πλείστον με κεραμίδια, η ενέργεια εξόδου των εξαρτημάτων με την ίδια χωρητικότητα είναι χαμηλότερη από εκείνη των εξαρτημάτων με συγκεκριμένη γωνία κλίσης.

Κλίση 3° Ολική ακτινοβολία γωνίας

Κλίση 18° Ολική ακτινοβολία γωνίας

03 Ιδέες σχεδιασμού αναλογίας χωρητικότητας
Σύμφωνα με την παραπάνω ανάλυση, ο σχεδιασμός της αναλογίας χωρητικότητας είναι κυρίως για να βελτιώσει το συνολικό όφελος του σταθμού παραγωγής ενέργειας ρυθμίζοντας την ικανότητα πρόσβασης DC του μετατροπέα. Προς το παρόν, οι μέθοδοι διαμόρφωσης του λόγου χωρητικότητας χωρίζονται κυρίως σε αντισταθμιστική υπεραντίστοιχη και ενεργή υπεραντίστοιχη.

1. Αντιστάθμιση για υπερταίριασμα
Η αντισταθμιστική υπεραντιστοιχία σημαίνει ότι ρυθμίζοντας την αναλογία όγκου, ο μετατροπέας μπορεί να φτάσει στην έξοδο πλήρους φορτίου όταν το φως είναι καλύτερο. Αυτή η μέθοδος λαμβάνει υπόψη μόνο τη μερική απώλεια στο φωτοβολταϊκό σύστημα, αυξάνοντας την χωρητικότητα του εξαρτήματος (όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα), μπορεί να αντισταθμίσει την απώλεια ενέργειας του συστήματος στη διαδικασία μετάδοσης, έτσι ώστε ο μετατροπέας στην πραγματική χρήση του εφέ εξόδου πλήρους φορτίου και χωρίς απώλεια αποκοπής.

Διάγραμμα αντιστάθμισης αποζημίωσης

2. Ενεργός υπερταίριασμα
Η ενεργή υπεραντιστοιχία είναι η συνέχιση της αύξησης της χωρητικότητας των φωτοβολταϊκών μονάδων με βάση την αντιστάθμιση αντιστάθμισης (όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα). Αυτή η μέθοδος δεν λαμβάνει υπόψη μόνο την απώλεια του συστήματος, αλλά λαμβάνει επίσης υπόψη το κόστος και το εισόδημα της επένδυσης και άλλους παράγοντες. Ο στόχος είναι να ελαχιστοποιηθεί το μέσο κόστος ισχύος (LCOE) του συστήματος επεκτείνοντας ενεργά τον πλήρη χρόνο λειτουργίας του μετατροπέα, βρίσκοντας μια ισορροπία μεταξύ του αυξημένου κόστους εισόδου εξαρτημάτων και του εισοδήματος παραγωγής ενέργειας του συστήματος. Ακόμη και σε περίπτωση κακού φωτισμού, ο μετατροπέας έχει επίσης εργασία πλήρους φορτίου, επεκτείνοντας έτσι τον χρόνο λειτουργίας πλήρους φορτίου. Ωστόσο, η πραγματική καμπύλη παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας του συστήματος θα εμφανιστεί το φαινόμενο του "αποκοπής αιχμής" όπως φαίνεται στο σχήμα, και ορισμένες χρονικές περίοδοι βρίσκονται σε κατάσταση λειτουργίας περιορισμένης παραγωγής. Ωστόσο, με την κατάλληλη αναλογία χωρητικότητας, το LCOE του συστήματος συνολικά είναι το χαμηλότερο, δηλαδή το όφελος αυξάνεται.

Ενεργό διάγραμμα αντιστοίχισης

Όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, το LCOE συνεχίζει να μειώνεται με την αύξηση του λόγου χωρητικότητας. Στο σημείο αντισταθμιστικής υπέρβασης του λόγου, το LCOE του συστήματος δεν φτάνει στη χαμηλότερη τιμή. Όταν ο λόγος χωρητικότητας αυξάνεται περαιτέρω στο σημείο ενεργού πλεονάζοντος λόγου, το LCOE του συστήματος φτάνει στη χαμηλότερη τιμή και το LCOE θα αυξηθεί μετά την περαιτέρω αύξηση του λόγου χωρητικότητας. Επομένως, το ενεργό σημείο υπεραντίστοιχης είναι η βέλτιστη αναλογία χωρητικότητας του συστήματος.

Διάγραμμα αναλογίας LOCE/ χωρητικότητας

Για τους μετατροπείς, το πώς να επιτευχθεί το ελάχιστο LCOE του συστήματος απαιτεί επαρκή ικανότητα υπερανάθεσης πλευρικής DC για να επιτευχθεί, για διαφορετικές περιοχές, ειδικά για περιοχές με κακές συνθήκες ακτινοβολίας, απαιτείται υψηλότερο σχέδιο ενεργού υπερεννομής για την επέκταση του ονομαστικού χρόνου εξόδου του μετατροπέα και μεγιστοποιήστε τη μείωση του LCOE του συστήματος.

04 Συμπεράσματα και Προτάσεις
Συνοπτικά, τα συστήματα αντισταθμιστικής υπερανάθεσης και ενεργού υπερκατανομής είναι αποτελεσματικά μέσα για τη βελτίωση της απόδοσης των φωτοβολταϊκών συστημάτων, αλλά το καθένα έχει τη δική του εστίαση. Η αντιστοίχιση αποζημίωσης επικεντρώνεται κυρίως στην αντιστάθμιση της απώλειας του συστήματος, ενώ η ενεργή υπεραντίστοιχη αντιστοιχία δίνει μεγαλύτερη προσοχή στην εξεύρεση ισορροπίας μεταξύ της αύξησης των εισροών και της βελτίωσης του εισοδήματος. Ως εκ τούτου, στο πραγματικό έργο, συνιστάται η συνολική επιλογή του κατάλληλου σχήματος διαμόρφωσης αναλογίας χωρητικότητας σύμφωνα με τις απαιτήσεις του έργου.