Bagaimana merancang rasio kapasitas stasiun fotovoltaik secara wajar

Dengan meningkatnya permintaan global akan energi terbarukan, teknologi pembangkit listrik fotovoltaik telah berkembang pesat. Sebagai pembawa inti teknologi pembangkit listrik fotovoltaik, rasionalitas desain pembangkit listrik fotovoltaik secara langsung mempengaruhi efisiensi pembangkit listrik, stabilitas operasi, dan manfaat ekonomi dari pembangkit listrik tersebut. Diantaranya, rasio kapasitas, sebagai parameter utama dalam desain pembangkit listrik fotovoltaik, mempunyai dampak penting terhadap kinerja pembangkit listrik secara keseluruhan. Tujuan dari makalah ini adalah untuk membahas bagaimana merancang rasio kapasitas pembangkit listrik fotovoltaik secara rasional untuk meningkatkan efisiensi dan ekonomi pembangkit listrik.

01 Ikhtisar rasio kapasitas stasiun fotovoltaik
Rasio kapasitas stasiun fotovoltaik mengacu pada rasio kapasitas terpasang modul fotovoltaik dengan kapasitas peralatan inverter.
Karena ketidakstabilan pembangkit listrik fotovoltaik dan alasan bahwa hal itu sangat dipengaruhi oleh lingkungan, rasio kapasitas stasiun fotovoltaik hanya sesuai dengan kapasitas terpasang modul fotovoltaik konfigurasi 1:1 akan menyebabkan pemborosan kapasitas inverter fotovoltaik, sehingga sistem fotovoltaik efisiensi pembangkit listrik ditingkatkan dengan premis pengoperasian sistem fotovoltaik yang stabil, desain rasio kapasitas optimal harus lebih besar dari 1:1. Desain rasio kapasitas yang rasional tidak hanya dapat memaksimalkan keluaran daya, tetapi juga beradaptasi dengan kondisi pencahayaan yang berbeda dan mengatasi beberapa kerugian sistem.

02 Faktor utama yang mempengaruhi rasio volume
Desain rasio kapasitas yang masuk akal perlu dipertimbangkan secara komprehensif sesuai dengan situasi proyek tertentu. Faktor-faktor yang mempengaruhi rasio kapasitas meliputi redaman komponen, kehilangan sistem, radiasi, sudut pemasangan komponen, dll. Analisis spesifiknya adalah sebagai berikut.

1. Redaman komponen
Dalam kasus peluruhan penuaan normal, redaman komponen saat ini pada tahun pertama adalah sekitar 1%, redaman komponen setelah tahun kedua akan menunjukkan perubahan linier, dan tingkat redaman pada 30 tahun adalah sekitar 13%. yaitu, kapasitas pembangkitan tahunan komponen tersebut menurun, dan keluaran daya terukur tidak dapat dipertahankan secara terus menerus, sehingga desain rasio kapasitas fotovoltaik perlu memperhitungkan redaman komponen selama seluruh siklus hidup pembangkit listrik. . Untuk memaksimalkan pembangkitan listrik dari komponen yang cocok dan meningkatkan efisiensi sistem.

Kurva redaman daya linier modul fotovoltaik selama 30 tahun

2. Kehilangan sistem
Pada sistem fotovoltaik terdapat berbagai macam rugi-rugi antara modul fotovoltaik dan keluaran inverter, antara lain rugi-rugi modul seri dan paralel serta debu blok, rugi-rugi kabel DC, rugi-rugi inverter fotovoltaik, dll. Hilangnya setiap link akan mempengaruhi keluaran sebenarnya. kekuatan inverter pembangkit listrik fotovoltaik.

Laporan simulasi pembangkit listrik PV PVsyst

Seperti yang ditunjukkan pada gambar, konfigurasi aktual dan kehilangan oklusi proyek dapat disimulasikan oleh PVsyst dalam aplikasi proyek; Dalam keadaan normal, kerugian DC pada sistem fotovoltaik sekitar 7-12%, kerugian inverter sekitar 1-2%, dan kerugian total sekitar 8-13%. Oleh karena itu, terdapat deviasi kerugian antara kapasitas terpasang modul fotovoltaik dan data pembangkit listrik sebenarnya. Jika kapasitas pemasangan komponen dipilih sesuai dengan rasio kapasitas inverter fotovoltaik 1:1, kapasitas maksimum keluaran sebenarnya dari inverter hanya sekitar 90% dari kapasitas pengenal inverter, bahkan ketika cahayanya paling baik, inverter tidak terisi penuh, sehingga mengurangi pemanfaatan inverter dan sistem.

3. Penyinaran bervariasi di berbagai wilayah
Komponen hanya dapat mencapai keluaran daya terukur dalam kondisi pengoperasian STC (kondisi pengoperasian STC: Intensitas cahaya 1000W/m², suhu baterai 25°C, dan kualitas atmosfer 1.5), jika kondisi kerja tidak mencapai Dalam kondisi STC, daya keluaran modul fotovoltaik pasti lebih kecil dari daya pengenalnya, dan distribusi waktu sumber daya cahaya dalam satu hari tidak semuanya dapat memenuhi kondisi STC, terutama karena perbedaan antara penyinaran dan suhu awal, tengah, dan akhir. besar; Pada saat yang sama, penyinaran dan lingkungan di berbagai wilayah memiliki pengaruh yang berbeda terhadap pembangkit listrik modul fotovoltaik, sehingga proyek awal perlu memahami data sumber daya cahaya lokal menurut wilayah tertentu, dan melakukan penghitungan data.

Menurut standar klasifikasi Pusat Evaluasi Energi Angin dan Matahari dari Layanan Cuaca Nasional, data spesifik penyinaran di berbagai wilayah dapat dipelajari, dan total penyinaran radiasi matahari tahunan dibagi menjadi empat tingkatan:

Klasifikasi radiasi matahari total radiasi tahunan

Oleh karena itu, bahkan di wilayah sumber daya yang sama, terdapat perbedaan besar dalam jumlah radiasi sepanjang tahun. Artinya konfigurasi sistem yang sama, yaitu rasio kapasitas yang sama pada pembangkit listrik tidaklah sama. Untuk mencapai pembangkitan listrik yang sama, dapat dicapai dengan mengubah rasio volume.

4. Sudut pemasangan komponen
Akan ada jenis atap yang berbeda dalam proyek yang sama untuk pembangkit listrik fotovoltaik sisi pengguna, dan sudut desain komponen yang berbeda akan dilibatkan sesuai dengan jenis atap yang berbeda, dan radiasi yang diterima oleh komponen terkait juga akan berbeda. Misalnya, terdapat atap genteng baja berwarna dan atap beton pada proyek industri dan komersial di Provinsi Zhejiang, dan sudut kemiringan desain masing-masing adalah 3° dan 18°. Data penyinaran bidang miring yang disimulasikan oleh PV untuk berbagai sudut kemiringan ditunjukkan pada gambar di bawah. Terlihat bahwa radiasi yang diterima oleh komponen yang dipasang pada sudut berbeda berbeda-beda. Jika atap yang didistribusikan sebagian besar berupa genteng, maka energi keluaran komponen dengan kapasitas yang sama lebih rendah dibandingkan dengan komponen dengan sudut kemiringan tertentu.

Radiasi total sudut kemiringan 3°

Radiasi total sudut kemiringan 18°

03 Ide desain rasio kapasitas
Berdasarkan analisis di atas, desain rasio kapasitas terutama untuk meningkatkan manfaat pembangkit listrik secara keseluruhan dengan menyesuaikan kapasitas akses DC inverter. Saat ini, metode konfigurasi rasio kapasitas terutama dibagi menjadi pencocokan berlebih kompensasi dan pencocokan berlebih aktif.

1. Kompensasi untuk pencocokan yang berlebihan
Kompensasi berlebih berarti bahwa dengan menyesuaikan rasio volume, inverter dapat mencapai keluaran beban penuh saat cahaya terbaik. Metode ini hanya memperhitungkan kerugian sebagian pada sistem fotovoltaik, dengan meningkatkan kapasitas komponen (seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah), dapat mengkompensasi hilangnya energi sistem dalam proses transmisi, sehingga inverter dalam penggunaan sebenarnya efek keluaran beban penuh, dan tidak ada kehilangan kliping.

Diagram kelebihan kompensasi

2. Pencocokan berlebihan secara aktif
Overmatching aktif adalah dengan terus meningkatkan kapasitas modul fotovoltaik berdasarkan kompensasi overmatching (seperti terlihat pada gambar di bawah). Metode ini tidak hanya mempertimbangkan kerugian sistem, tetapi juga mempertimbangkan secara komprehensif biaya investasi dan pendapatan serta faktor lainnya. Tujuannya adalah meminimalkan biaya daya rata-rata (LCOE) sistem dengan secara aktif memperpanjang waktu kerja penuh inverter, menemukan keseimbangan antara peningkatan biaya masukan komponen dan pendapatan pembangkitan listrik sistem. Bahkan dalam kondisi pencahayaan yang buruk, inverter juga memiliki pekerjaan beban penuh, sehingga memperpanjang waktu kerja beban penuh; Namun pada kurva pembangkitan listrik sebenarnya dari sistem akan muncul fenomena "puncak kliping" seperti yang ditunjukkan pada gambar, dan beberapa periode waktu berada dalam kondisi kerja pembangkitan terbatas. Namun, dengan rasio kapasitas yang sesuai, LCOE sistem secara keseluruhan adalah yang terendah, sehingga manfaatnya meningkat.

Diagram pencocokan berlebih aktif

Seperti terlihat pada gambar di bawah, LCOE terus menurun seiring dengan peningkatan rasio kapasitas. Pada titik rasio kelebihan kompensasi, LCOE sistem tidak mencapai nilai terendah. Ketika rasio kapasitas ditingkatkan lebih lanjut ke titik rasio kelebihan aktif, LCOE sistem mencapai nilai terendah, dan LCOE akan meningkat setelah rasio kapasitas ditingkatkan lebih lanjut. Oleh karena itu, titik overmatching aktif adalah rasio kapasitas optimal sistem.

Diagram rasio LOCE/kapasitas

Untuk inverter, cara memenuhi LCOE minimum sistem memerlukan kemampuan alokasi keseluruhan sisi DC yang memadai untuk mencapainya, untuk wilayah yang berbeda, terutama untuk wilayah dengan kondisi iradiasi yang buruk, skema alokasi keseluruhan aktif yang lebih tinggi diperlukan untuk memperpanjang waktu keluaran pengenal inverter dan memaksimalkan pengurangan LCOE sistem.

04 Kesimpulan dan Saran
Singkatnya, skema alokasi keseluruhan kompensasi dan skema alokasi keseluruhan aktif merupakan cara yang efektif untuk meningkatkan efisiensi sistem fotovoltaik, namun masing-masing memiliki fokusnya sendiri. Overmatching kompensasi terutama berfokus pada kompensasi kerugian sistem, sedangkan overmatching aktif lebih memperhatikan keseimbangan antara peningkatan input dan peningkatan pendapatan. Oleh karena itu, dalam proyek sebenarnya, disarankan untuk memilih secara komprehensif skema konfigurasi rasio kapasitas yang sesuai dengan kebutuhan proyek.