Miten valvoa järkevästi fotovoltaisten asemien kapasiteettisuhdetta

Kasvaneen maailmanlaajuisen kysynnän vuoksi uusista energialähteistä fotovoltainen sähköntuotantoteknologia on kehittynyt nopeasti. Fotovoltaisen sähköntuotannon teknologian ytimessä olevan fotovoltaisten sähköasemien suunnittelun järkevyys vaikuttaa suoraan sähköaseman tuotantoeffektiivisuuteen, toimintavakauteen ja taloudellisiin etuihin. Niiden keskuudessa kapasiteettisuhde, joka on avainparametri fotovoltaisten sähköasemien suunnittelussa, vaikuttaa merkittävästi sähköaseman kokonaisosuustulokseen. Tämän artikkelin tarkoituksena on käydä läpi, miten fotovoltaisten sähköasemien kapasiteettisuhdet voidaan suunnitella järkevästi parantaakseen sähköntuotannon tehokkuutta ja taloudellisuutta.

01 Yleiskatsaus fotovoltaissuostion kapasiteettisuhteesta
Fotovoltaissuostion kapasiteettisuhde viittaa fotovoltaislaitteiden asennetun kapasiteetin suhteeseen kääntäjälaitteiden kapasiteettiin.
Fotovoltaissuostion epävakauden ja sen suuren ympäristövaikutusten vuoksi yksinkertainen 1:1 -suunnittelu fotovoltaislaitteiden asennetun kapasiteetin perusteella johtaa fotovoltaikkääntäjien kapasiteetin hukkaamiseen. Siksi, jotta fotovoltaajärjestelmän tuotantoefektiivisyys paranee vakaiden toimintaehtojen varassa, optimaalinen kapasiteettisuunnittelu pitäisi olla suurempi kuin 1:1. Järkevä kapasiteettisuunnittelu mahdollistaa ei vain maksimaalisen sähkön tuotannon, vaan myös erilaisten valoisuusehdotusten sopeutumisen ja jonkin määrän systeemihäviöiden hallinnan.

02 Päävaikuttajat tilavuussuhteeseen
Kapasiteettisuhteen suunnittelussa on otettava huomioon kokonaisuudessaan projektin tietty tilanne. Kapasiteettisuhteen vaikuttavat tekijät sisältävät komponenttien heikkenemisen, järjestelmän menetykset, sateilyksen, komponentin asennuskulman jne. Seuraavassa on yksityiskohtainen analyysi.

1. Komponentin heikkeneminen
Normaalissa vanhentumisprosessissa nykyisten komponenttien ensimmäisen vuoden heikkeneminen on noin 1%, ja toisen vuoden jälkeen komponentin heikkeneminen muuttuu lineaarisesti. 30-vuotisen heikkenemiskurssin mukaan heikkenemispercentage on noin 13%, eli komponentin vuosittainen tuotanto laskee ja sen nimellinen teho ei voi pysyä vakiona. Siksi fotovoltaisen kapasiteettisuhteen suunnittelussa on otettava huomioon komponentin heikkeneminen koko voimalan elinkaaren ajan, jotta voidaan maksimoida komponenttien tuotanto ja parantaa järjestelmän tehokkuutta.

Fotovoltaisten modulien 30-vuotinen lineaarinen tehoheikkenemiskäyrä

2. Järjestelmän menetykset
Solarystelmässä on erilaisia menetyksiä solapaneelista inverterin tulosteeseen, mukaan lukien paneelin sarja- ja rinnakkaismenetykset sekä tyyny-menetykset, DC-kaapelimenetykset, solainverterimenetykset jne., jokaisen vaiheen menetykset vaikuttavat solasähköaseman inverterin todelliseen tulostusvoimaan.

PVsyst PV-sähköaseman simulaatioraportti

Kuten kuvassa näkyy, projektin todellinen konfiguraatio ja peittymishäviö voidaan simuloida työkalulla PVsyst projektisovelluksessa; Yleensä fotovoltaisen järjestelmän DC-häviöt ovat noin 7-12 %, kääntimen häviöt noin 1-2 %, ja kokonais Häviöt ovat noin 8-13 %. Siksi on olemassa ero asennuskyvyn ja todellisen sähköntuotannon välillä. Jos komponentin asennuskyky valitaan 1:1-kapasiteettisuhdessa fotovoltaisen kääntimen kanssa, kääntimen todellinen maksimikapasiteetti on vain noin 90 % kääntimen nominelikapasiteetista, ja vaikka valo on paras, kääntimeen ei tule täysi lataus, mikä vähentää kääntimen ja järjestelmän käyttöä.

3. Säteily vaihtelee eri alueilla
Komponentti voi saavuttaa vain nominivirtauksen STC-toimintaolosuhteissa (STC-toimintaolosuhteet: Valon intensiteetti on 1000W/m², akun lämpötila on 25°C ja ilmanlaatu on 1.5). Jos työskentelyolosuhteet eivät ole STC-olosuhteet, fotovoltaisen moduulin tulostusvirta on välttämättä pienempi kuin sen nominivirtaus. Päivän aikana valoressurssien aikajakauma ei välttämättä täytä kaikkia STC-ehoja, pääasiassa koska varhaisessa, keskellä ja myöhään eroavat suuresti toisistaan sekä säteilyssä että lämpötilassa. Samalla eri alueiden säteily ja ympäristö vaikuttavat eri tavoin fotovoltaisten moduulien sähköntuotantoon, joten projektin alkuvaiheessa tarvitaan paikallinen valoressurssidata tietylle alueelle, jotta voidaan tehdä laskelmia.

Kansallisen sääpalvelun Tuulen ja Aurinkoenergian Arviointikeskuksen luokittelunormien mukaan voidaan saada tietoa eri alueiden irradiaation spesifisistä tiedoista, ja vuotuisen aurinkosäteilyn kokonaismäärä on jaettu neljään luokkaan:

Vuotuisen kokonaissäteilyn luokittelu

Siten, vaikka myös samassa resurssialueessa, vuoden ajan säteilyn määrässä on suuria eroja. Se tarkoittaa, että sama järjestelmän konfiguraatio, eli sama kapasiteettisuhteellinen arvo, ei ole sama tuotannossa. Saman tuotannon saavuttamiseksi sen voi toteuttaa muuttamalla tilavuussuhdetta.

Komponentin asennuskulma
Käyttäjän puolen fotovoltaissähköasemassa on erilaisia kattoja samassa projektissa, ja eri katetyypeihin liittyvät erilaiset komponenttien suunnittelukulmat, ja vastaavasti komponentit saavat eri määrän säteilyä. Esimerkiksi Zhejiangin alueella teollisuus- ja kauppaprojektissa on väreitä terässeinäkattoja ja betonikattoja, ja niiden suunnitellut kaltevuuskulmat ovat 3° ja 18°. Alla olevassa kuvassa näkyvät PV:n simuloimat kaltevuuskulmille ominaiset säteilydatat. Voidaan huomata, että eri kulmissa asennettujen komponenttien vastaanottama säteily eroaa. Jos jaetussa katossa on enimmäkseen riippuvihoja, niin samaa kapasiteettia kuvaavia komponenttien tuottama energia on alempi kuin tietyllä kaltevuuskulmalla olevilla.

3° kaltevuuskulman kokonaissäteily

18° kaltevuuskulman kokonaissäteily

03 Kapasiteetin suhdeluku suunnitteluihin
Edellisen analyysin mukaan kapasitettisuhdetason suunnittelu keskittyy pääasiassa siihen, että koko voimalan hyötyä parannetaan säätämällä kääntimen DC-liitoskapasiteettia. Tällä hetkellä kapasitettisuhdetason konfigurointitavat jaetaan pääasiassa kompensoivaksi ylikapasointiin ja aktiiviseksi ylikapasointiin.

1. Kompensoiva ylikapasointi
Kompensoivan ylikapasointi tarkoittaa sitä, että säätämällä tilavuussuhteen kääntimet voivat saavuttaa täysi-asteen tulosteen kun valo on paras. Tämä metodi ottaa huomioon vain osittaiset menetykset fotovoltaissysteemissä, ja lisäämällä komponenttien kapasiteettia (kuten alla olevassa kuvassa), voidaan kompensoida energian menetykset siirtoprosessissa, jotta kääntimet saavuttavat todellisessa käytössä täysi-asteen tulosteet ilman katkaistuja menetyksiä.

Kompensaatiokuvio ylikapasoinnista

2. Aktiivinen ylikapasointi
Aktiivinen ylisyötäys tarkoittaa kapasiteetin lisäämistä fotovoltaiikkimoduuleissa perustuen kompensoivaan ylisyötäyksen (kuten alla olevassa kuvassa näkyvä). Tämä menetelmä ottaa huomioon ei vain järjestelmän menetykset, vaan myös investointikustannukset ja tulot muun muassa. Tavoitteena on minimoida järjestelmän keskimäinen sähkönhinta (LCOE) aktiivisesti pidennettäen kääntimen täysiä toiminta-aikoja löytämällä tasapaino lisättyjen komponenttien kustannuksien ja järjestelmän sähköntuotannon tulosten välillä. Vaikka valaistusolosuhteet ovat huonoja, kääntimeillä voi olla edelleen täysi kuormitus, mikä pidennää täyskuormaisia toiminta-aikoja; Kuitenkin järjestelmän todellinen tuotantokäyrä näyttää "huipentumisen" ilmiönä, kuten kuvassa näkyvä, ja joissakin ajanjaksoissa se on rajoitetussa tuotantotilassa. Kuitenkin sopivalla kapasiteettisuhdessa järjestelmän kokonais-LCOE on pienin, eli hyöty kasvaa.

Aktiivisen ylisyötäyksen kaavio

Kuten alla olevassa kuviossa näkyy, LCOE jatkaa laskua kapasiteettisuhdetta kasvattaessa. Kompensaation ylitsemääräisessä pisteessä järjestelmän LCOE ei saavuta aliminta arvoa. Kun kapasiteettisuhteeseen lisätään edelleen ja aktiivinen ylitysraja pisteeseen saavutetaan, järjestelmän LCOE saavuttaa alimmman arvon, ja se kasvaa, kun kapasiteettisuhde lisätään entisestään. Siksi aktiivinen ylikokoonnus on järjestelmän optimaalinen kapasiteettisuhde.

LOCE/kapasiteettisuhde -diagrammi

Kääntöjännitteille miten voidaan saavuttaa järjestelmän minimi-LCOE, vaatii riittävän DC-puolen ylikokoonnuksen, erityisesti eri alueilla, erityisesti heikommassa säteilyoloissa, joilla tarvitaan korkeampaa aktiivista ylikokoonnusta, jotta kääntöjännitteen nimellisen tulot ajanjaksoa voidaan laajentaa ja järjestelmän LCOE vähennetään mahdollisimman paljon.

04 Päätelmät ja suositukset
Yhteenvetona voidaan todeta, että kompensoivat ylikapasiteettisuunnitelmat ja aktiiviset ylikapasiteettisuunnitelmat ovat tehokkaita keinoja parantaa aurinkosähköjärjestelmien tehokkuutta, mutta kukin niistä keskittyy omaan painopisteeseen. Kompensoiva ylikapasiteettisuunnittelu keskittyy pääasiassa järjestelmän menetyksen kompensointiin, kun taas aktiivinen ylikapasiteettisuunnittelu kiinnittää enemmän huomiota tasapainon löytämiseen kasvattaman inputin ja tuoton parantamisen välillä. Siksi suositellaan, että todellisessa projektissa valitaan asianmukainen kapasiteettisuhteen määrityssuunnitelma projektin tarpeiden perusteella.