Kuinka järkevästi suunnitella aurinkosähköasemien kapasiteettisuhde Suomi

Uusiutuvan energian kasvavan maailmanlaajuisen kysynnän myötä aurinkosähkön tuotantotekniikkaa on kehitetty nopeasti. Aurinkosähkövoimalan ydinvoimalan kantajana aurinkosähkövoimalan suunnittelun rationaalisuus vaikuttaa suoraan voimalan sähköntuotannon tehokkuuteen, toiminnan vakauteen ja taloudellisiin hyötyihin. Niistä kapasiteettisuhteella, joka on avainparametri aurinkosähkövoimalan suunnittelussa, on tärkeä vaikutus voimalaitoksen yleiseen suorituskykyyn. Tämän artikkelin tarkoituksena on pohtia, miten aurinkosähkövoimalan kapasiteettisuhdetta voidaan järkevästi suunnitella sähköntuotannon tehokkuuden ja taloudellisuuden parantamiseksi.

01 Yleiskatsaus aurinkosähköaseman kapasiteettisuhteeseen
Aurinkosähköaseman kapasiteettisuhde tarkoittaa aurinkosähkömoduulien asennetun kapasiteetin suhdetta invertterilaitteiden kapasiteettiin.
Aurinkosähköisen sähköntuotannon epävakauden ja siitä syystä, että ympäristö vaikuttaa siihen suuresti, aurinkosähköasemien kapasiteettisuhde yksinkertaisesti aurinkosähkömoduulien asennetun kapasiteetin 1:1 konfiguraation mukaan aiheuttaa aurinkosähköinvertterin kapasiteetin hukkaa, joten aurinkosähköjärjestelmä sähköntuotannon tehokkuutta parannetaan aurinkosähköjärjestelmän vakaan toiminnan perusteella, optimaalisen kapasiteettisuhteen suunnittelun tulisi olla suurempi kuin 1:1. Järkevä kapasiteettisuhteen suunnittelu ei voi vain maksimoida tehoa, vaan myös mukautua erilaisiin valaistusolosuhteisiin ja selviytyä joistakin järjestelmän häviöistä.

02 Tärkeimmät volyymisuhteeseen vaikuttavat tekijät
Kohtuullinen kapasiteettisuhteen suunnittelu on harkittava kokonaisvaltaisesti kunkin projektitilanteen mukaan. Kapasiteettisuhteeseen vaikuttavia tekijöitä ovat komponenttien vaimennus, järjestelmän häviö, säteilyteho, komponenttien asennuskulma jne. Tarkka analyysi on seuraava.

1. Komponenttivaimennus
Normaalin ikääntymisen heikkenemisen tapauksessa nykyisen komponentin ensimmäisen vuoden vaimennus on noin 1 %, komponentin vaimennus toisen vuoden jälkeen näyttää lineaarisen muutoksen ja 30 vuoden vaimennusaste on noin 13 %. eli komponentin vuotuinen tuotantokapasiteetti on laskussa, eikä nimellistehoa voida jatkuvasti ylläpitää, joten aurinkosähkökapasiteettisuhteen suunnittelussa on otettava huomioon komponentin vaimennus voimalaitoksen koko elinkaaren aikana. . Maksimoida yhteensopivien komponenttien tehontuotanto ja parantaa järjestelmän tehokkuutta.

Aurinkosähkömoduulien 30 vuoden lineaarinen tehonvaimennuskäyrä

2. Järjestelmän menetys
Aurinkosähköjärjestelmässä aurinkosähkömoduulin ja invertterin lähdön välillä on erilaisia ​​häviöitä, mukaan lukien moduulisarja ja rinnakkais- ja lohkopölyhäviö, DC-kaapelihäviö, aurinkosähköinvertterin häviö jne., kunkin linkin katoaminen vaikuttaa todelliseen tehoon. aurinkosähkövoimalaitoksen invertterin teho.

PVsyst aurinkovoimalan simulaatioraportti

Kuten kuvasta näkyy, PVsyst voi simuloida projektin todellisen konfiguraation ja okkluusiohäviön projektihakemuksessa; Normaalioloissa aurinkosähköjärjestelmän tasavirtahäviö on noin 7-12 %, invertterin häviö on noin 1-2 % ja kokonaishäviö noin 8-13 %. Siksi aurinkosähkömoduulien asennetun kapasiteetin ja todellisten sähköntuotantotietojen välillä on häviöpoikkeama. Jos komponentin asennuskapasiteetti valitaan aurinkosähköinvertterin kapasiteettisuhteen 1:1 mukaan, invertterin todellinen maksimiteho on vain noin 90 % invertterin nimelliskapasiteetista, vaikka valaistus olisi paras. taajuusmuuttaja ei ole täysin kuormitettu, mikä vähentää invertterin ja järjestelmän käyttöastetta.

3. Säteilyvoimakkuus vaihtelee eri alueilla
Komponentti voi saavuttaa nimellistehon vain STC-käyttöolosuhteissa (STC-käyttöolosuhteet: valon voimakkuus on 1000 W/m², akun lämpötila 25 °C ja ilmanlaatu 1.5), jos työolosuhteet eivät saavuta STC-olosuhteissa aurinkosähkömoduulin lähtöteho on väistämättä pienempi kuin sen nimellisteho, ja valoresurssien aikajakauma vuorokaudessa ei voi kaikki täyttää STC-ehtoja, pääasiassa siksi, että aikaisen, keskimmäisen ja myöhäisen säteilyn ja lämpötilan välinen ero on suuri; Samanaikaisesti eri alueiden säteilyvoimakkuudella ja ympäristöllä on erilaisia ​​vaikutuksia aurinkosähkömoduulien sähköntuotantoon, joten alkuperäisen projektin on ymmärrettävä paikalliset valoresurssitiedot tietyn alueen mukaan ja suoritettava datalaskenta.

Ilmatieteen laitoksen tuuli- ja aurinkoenergian arviointikeskuksen luokitusstandardien mukaan eri alueiden säteilyvoimakkuustiedot voidaan oppia ja vuotuinen auringon säteilyn kokonaissäteilytys jakautuu neljään luokkaan:

Auringon kokonaissäteilyn vuotuisen irradianssin luokitus

Siksi jopa samalla luonnonvara-alueella on suuria eroja säteilyn määrässä ympäri vuoden. Se tarkoittaa, että sama järjestelmäkokoonpano eli sama kapasiteettisuhde sähköntuotannossa ei ole sama. Saman sähköntuotannon saavuttamiseksi se voidaan saavuttaa muuttamalla tilavuussuhdetta.

4. Komponenttien asennuskulma
Käyttäjäpuolen aurinkosähkövoimalaitokselle tulee samassa projektissa eri kattotyyppejä ja eri kattotyypeittäin mukana eri komponenttien suunnittelukulmat, ja myös vastaavien komponenttien vastaanottama säteilyvoimakkuus on erilainen. Esimerkiksi Zhejiangin maakunnassa teollisessa ja kaupallisessa projektissa on värillisiä terästiilikattoja ja betonikattoja, ja suunnitellut kaltevuuskulmat ovat 3° ja 18°. PV:llä simuloidun kaltevan tason säteilytystiedot eri kaltevuuskulmille on esitetty alla olevassa kuvassa. Voidaan nähdä, että eri kulmiin asennettujen komponenttien vastaanottama säteilyvoimakkuus on erilainen. Jos hajakatto on pääosin tiiliä, on saman kapasiteetin komponenttien lähtöenergia pienempi kuin tietyn kaltevuuskulman omaavien komponenttien.

3° kallistuskulman kokonaissäteily

18° kallistuskulman kokonaissäteily

03 Kapasiteettisuhteen suunnitteluideoita
Yllä olevan analyysin mukaan kapasiteettisuhteen suunnittelun tarkoituksena on lähinnä parantaa voimalaitoksen kokonaishyötyä säätämällä invertterin DC-käyttökapasiteettia. Tällä hetkellä kapasiteettisuhteen konfigurointimenetelmät jaetaan pääasiassa kompensoivaan ylisovitukseen ja aktiiviseen ylisovitukseen.

1. Kompensoi ylisovitus
Kompensoiva ylisovitus tarkoittaa, että äänenvoimakkuussuhdetta säätämällä invertteri voi saavuttaa täyden kuormituksen silloin, kun valo on paras. Tämä menetelmä ottaa huomioon vain osittaisen häviön aurinkosähköjärjestelmässä, lisäämällä komponentin kapasiteettia (kuten alla olevassa kuvassa) voi kompensoida järjestelmän energiahäviön siirtoprosessissa niin, että invertteri todellisessa käytössä täyden kuorman ulostulotehoste, eikä leikkaushäviötä.

Kompensaatio-ylityskaavio

2. Aktiivinen ylimatko
Aktiivisen ylisovituksen tarkoituksena on jatkaa aurinkosähkömoduulien kapasiteetin lisäämistä kompensoinnin ylisovituksen perusteella (kuten alla olevasta kuvasta näkyy). Tämä menetelmä ei vain ota huomioon järjestelmän menetystä, vaan myös kokonaisvaltaisesti huomioi investointikustannukset ja tuotot sekä muut tekijät. Tavoitteena on minimoida järjestelmän keskimääräinen tehokustannus (LCOE) pidentämällä aktiivisesti vaihtosuuntaajan täyttä työaikaa, etsimällä tasapaino kohonneiden komponenttien syöttökustannusten ja järjestelmän sähköntuotantotulojen välillä. Huonossakin valaistuksessa invertterillä on myös täysi kuormitustyö, mikä pidentää täyden kuorman työaikaa; Järjestelmän todellinen sähköntuotantokäyrä näyttää kuitenkin "huippujen leikkaamisen" ilmiönä, kuten kuvassa näkyy, ja jotkut ajanjaksot ovat rajoitetun tuotannon toimintatilassa. Kuitenkin sopivalla kapasiteettisuhteella koko järjestelmän LCOE on alhaisin, eli hyöty kasvaa.

Aktiivinen ylisovituskaavio

Kuten alla olevasta kuvasta näkyy, LCOE jatkaa laskuaan kapasiteettisuhteen kasvaessa. Kompensaatioylisuhdepisteessä järjestelmän LCOE ei saavuta alinta arvoa. Kun kapasiteettisuhdetta nostetaan edelleen aktiivisen ylijäämäsuhteen pisteeseen, järjestelmän LCOE saavuttaa alimman arvon ja LCOE kasvaa, kun kapasiteettisuhdetta nostetaan edelleen. Siksi aktiivinen ylisovituspiste on järjestelmän optimaalinen kapasiteettisuhde.

LOCE/kapasiteettisuhdekaavio

Taajuusmuuttajien osalta järjestelmän vähimmäis-LCOE:n saavuttaminen edellyttää riittävää DC-puolen kokonaisallokointikykyä, jotta eri alueilla, erityisesti alueilla, joilla on huonot säteilyolosuhteet, tarvitaan korkeampi aktiivinen kokonaisallokaatiojärjestelmä taajuusmuuttajan nimellislähtöajan pidentämiseksi ja maksimoida järjestelmän LCOE:n pieneneminen.

04 Johtopäätökset ja ehdotukset
Yhteenvetona voidaan todeta, että kompensoiva kokonaisallokaatio ja aktiiviset kokonaisvaltaiset järjestelmät ovat tehokkaita keinoja parantaa aurinkosähköjärjestelmien tehokkuutta, mutta jokaisella on oma painopisteensä. Kompensaatioiden ylisovitus keskittyy pääosin järjestelmähäviöiden kompensointiin, kun taas aktiivinen ylisovitus kiinnittää enemmän huomiota tasapainon löytämiseen panoksen lisäämisen ja tulojen paranemisen välillä. Siksi varsinaisessa projektissa on suositeltavaa valita kattavasti sopiva kapasiteettisuhteen konfigurointimalli projektin vaatimusten mukaisesti.