Bagaimana cara merancang nisbah kapasiti stesen fotovoltaik dengan munasabah

Dengan meningkatnya permintaan global akan tenaga renewable, teknologi pembangkitan tenaga photovoltaic telah berkembang dengan pesat. Sebagai pengangkut inti teknologi pembangkitan tenaga photovoltaic, kecerdasan reka bentuk stesen kuasa photovoltaic secara langsung mempengaruhi kecekapan pengeluaran kuasa, kestabilan operasi dan faedah ekonomi stesen tersebut. Di antara itu, nisbah kapasiti, sebagai parameter utama dalam rekabentuk stesen kuasa photovoltaic, mempunyai impak penting terhadap prestasi keseluruhan stesen. Tujuan kajian ini adalah untuk membincangkan bagaimana cara merancang nisbah kapasiti stesen kuasa photovoltaic dengan bijak untuk meningkatkan kecekapan pengeluaran kuasa dan ekonomi.

01 Gambaran keseluruhan tentang nisbah kapasiti stesen fotovoltaik
Nisbah kapasiti stesen fotovoltaik merujuk kepada nisbah kapasiti pemasangan modul fotovoltaik kepada kapasiti peralatan inverter.
Kerana ketidakstabilan pengeluaran kuasa fotovoltaik dan ia sangat dipengaruhi oleh persekitaran, nisbah kapasiti stesen fotovoltaik yang hanya mengikut konfigurasi 1:1 berdasarkan kapasiti pemasangan modul fotovoltaik akan menyebabkan pembaziran kapasiti inverter fotovoltaik. Oleh itu, untuk meningkatkan kecekapan pengeluaran kuasa sistem fotovoltaik di bawah premis operasi stabil sistem fotovoltaik, reka bentuk nisbah kapasiti optimum harus lebih besar daripada 1:1. Reka bentuk nisbah kapasiti yang rasional tidak hanya boleh memaksimumkan keluaran kuasa, tetapi juga boleh menyesuaikan dengan keadaan pencahayaan yang berbeza dan mengatasi beberapa kerugian sistem.

02 Faktor utama yang mempengaruhi nisbah isipadu
Reka bentuk nisbah kapasiti yang munasabah perlu dipertimbangkan secara komprehensif mengikut situasi projek tertentu. Faktor-faktor yang mempengaruhi nisbah kapasiti termasuk pengecutan komponen, kehilangan sistem, keterangusan, sudut pemasangan komponen, dan sebagainya. Analisis spesifik adalah seperti berikut.

1. Pengecutan Komponen
Dalam kes penuaan normal, pengecutan komponen pada tahun pertama adalah kira-kira 1%, pengecutan komponen selepas tahun kedua akan menunjukkan perubahan linear, dan kadar pengecutan dalam tempoh 30 tahun adalah kira-kira 13%, iaitu kapasiti pengeluaran tahunan komponen sedang menurun, dan keluaran kuasa teretak tidak dapat dipertahankan secara berterusan, oleh itu reka bentuk nisbah kapasiti fotovoltaik perlu mempertimbangkan pengecutan komponen sepanjang hayat guna stesen kuasa. Untuk memaksimumkan pengeluaran kuasa komponen yang sesuai dan meningkatkan kecekapan sistem.

Lengkung pengecutan kuasa linear modul fotovoltaik dalam tempoh 30 tahun

2. Kehilangan Sistem
Dalam sistem fotovoltaik, terdapat pelbagai kerugian di antara modul fotovoltaik dan output inverter, termasuk kerugian siri dan selari modul, kerugian debu blok, kerugian kabel DC, kerugian inverter fotovoltaik, dll. Kerugian setiap tautan akan mempengaruhi kuasa output sebenar inverter kilang kuasa fotovoltaik.

Laporan simulasi kilang kuasa PVsyst PV

Seperti yang ditunjukkan dalam rajah, konfigurasi sebenar dan kerugian penyumbatan projek boleh disimulasikan oleh PVsyst dalam permohonan projek; Dalam keadaan biasa, kerugian DC sistem fotovoltaik adalah kira-kira 7-12%, kerugian inverter adalah kira-kira 1-2%, dan jumlah kerugian adalah kira-kira 8-13%. Oleh itu, terdapat sisihan kerugian di antara kapasiti pemasangan modul fotovoltaik dan data pengeluaran sebenar. Jika kapasiti pemasangan komponen dipilih mengikut nisbah kapasiti 1:1 bagi inverter fotovoltaik, keluaran maksimum sebenar inverter hanya berkisar 90% daripada kapasiti terukur inverter, walaupun apabila cahaya adalah terbaik, inverter tidak sepenuhnya dimuatkan, yang mengurangkan penggunaan inverter dan sistem.

3. Kecerlangan bervariasi di rantau-rantau yang berbeza
Komponen hanya boleh mencapai keluaran kuasa terRating di bawah keadaan operasi STC (keadaan operasi STC: Kekuatan cahaya adalah 1000W/m², suhu bateri adalah 25°C, dan kualiti atmosfera adalah 1.5), jika keadaan kerja tidak mencapai keadaan STC, keluaran kuasa modul fotovoltaik pasti akan kurang daripada kuasanya yang diratingkan, dan taburan masa sumber cahaya dalam sehari tidak semuanya memenuhi syarat-syarat STC, terutamanya disebabkan perbezaan antara kekuatan cahaya dan suhu pada waktu pagi, tengah hari dan petang adalah besar; Pada masa yang sama, kekuatan cahaya dan persekitaran yang berbeza di rantau-rantau yang berbeza mempunyai kesan yang berbeza terhadap pengeluaran kuasa modul fotovoltaik, maka projek awal perlu memahami data sumber cahaya setempat mengikut rantau tertentu, dan menjalankan pengiraan data.

Berdasarkan piawai klasifikasi Pusat Penilaian Tenaga Angin dan Suria Perkhidmatan Cuaca Negara, data spesifik kecerlangan di rantau-rantau yang berbeza boleh didapati, dan jumlah radiasi solar tahunan dibahagikan kepada empat peringkat:

Klasifikasi jumlah radiasi solar tahunan

Oleh itu, walaupun dalam kawasan sumber yang sama, terdapat perbezaan yang besar dalam jumlah radiasi sepanjang tahun. Ia bermaksud bahawa konfigurasi sistem yang sama, iaitu nisbah kapasiti di bawah pengeluaran tenaga adalah tidak sama. Untuk mencapai pengeluaran tenaga yang sama, ia boleh dicapai dengan mengubah nisbah isipadu.

Sudut pemasangan komponen
Akan terdapat jenis atap yang berbeza dalam projek stesen kuasa fotovoltaik pihak pengguna, dan sudut reka bentuk komponen yang berbeza akan terlibat mengikut jenis atap, serta keterlangsaan yang diterima oleh komponen yang sepadan juga akan berbeza. Sebagai contoh, terdapat atap genteng keluli berwarna dan atap konkrit dalam satu projek perindustrian dan perdagangan di Wilayah Zhejiang, dan sudut condong rekaannya masing-masing adalah 3° dan 18°. Data keterlangsaan permukaan condong yang disimulasikan oleh PV untuk sudut condong yang berbeza ditunjukkan dalam rajah di bawah. Dapat dilihat bahawa keterlangsaan yang diterima oleh komponen yang dipasang pada sudut yang berbeza adalah berbeza. Jika atap teragih kebanyakannya adalah genteng, tenaga keluaran komponen dengan kapasiti yang sama adalah lebih rendah berbanding dengan mereka yang mempunyai sudut condong tertentu.

Jumlah radiasi pada sudut condong 3°

Jumlah radiasi pada sudut condong 18°

03 Idea reka bentuk nisbah kapasiti
Berdasarkan analisis di atas, reka bentuk nisbah kapasiti adalah untuk meningkatkan faedah keseluruhan stesen kuasa dengan menyesuaikan kapasiti akses DC bagi inverter. Pada masa kini, kaedah konfigurasi nisbah kapasiti terbahagi kepada pelampauan kompensasi dan pelampauan aktif.

1. Kompensasi pelampauan
Kompensasi pelampauan bermaksud bahawa dengan menyesuaikan nisbah isipadu, inverter boleh mencapai keluaran pemuatan penuh apabila cahaya adalah terbaik. Kaedah ini hanya mengambil kira kerugian sebahagian dalam sistem fotovoltaik, dengan meningkatkan kapasiti komponen (seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah), ia boleh mengganti kerugian tenaga dalam proses pemindahan, supaya inverter dapat memberi kesan keluaran pemuatan penuh dalam penggunaan sebenar, dan tiada kerugian klipping.

Rajah kompensasi pelampauan

2. Pelampauan aktif
Penyuaian aktif adalah untuk terus meningkatkan kapasiti modul fotovoltaik berdasarkan penyuaian kompensasi (seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah). Kaedah ini tidak hanya mempertimbangkan kehilangan sistem, tetapi juga secara menyeluruh mempertimbangkan kos pelaburan dan pendapatan serta faktor lain. Matlamatnya adalah untuk mengurangkan kos kuasa purata (LCOE) sistem dengan secara aktif memanjangkan masa kerja penuh inverter, mencari keseimbangan antara kos input komponen tambahan dan pendapatan pengeluaran kuasa sistem. Walaupun dalam keadaan pencahayaan yang buruk, inverter masih boleh bekerja pada beban penuh, dengan itu memanjangkan masa kerja penuh; Walau bagaimanapun, lengkung pengeluaran sebenar sistem akan menunjukkan fenomena "pengecapan bukit" seperti yang ditunjukkan dalam rajah, dan beberapa tempoh masa berada dalam keadaan pengeluaran terhad. Tetapi, di bawah nisbah kapasiti yang sesuai, LCOE keseluruhan sistem adalah yang terendah, iaitu faedah meningkat.

Rajah penyuaian aktif

Seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah, LCOE terus menurun dengan peningkatan nisbah kapasiti. Pada titik kelebihan kompensasi, LCOE sistem tidak mencapai nilai terendah. Apabila nisbah kapasiti ditingkatkan lagi hingga titik kelebihan aktif, LCOE sistem mencapai nilai terendah, dan LCOE akan meningkat selepas nisbah kapasiti ditingkatkan lebih jauh. Oleh itu, titik kelebihan aktif adalah nisbah kapasiti optimum bagi sistem.

Rajah LOCE/ nisbah kapasiti

Untuk inverter, bagaimana untuk memenuhi LCOE minimum sistem memerlukan keupayaan alokasi DC sisi yang mencukupi untuk dicapai, bagi kawasan yang berbeza, terutamanya bagi kawasan dengan syarat pembaikan yang buruk, skema kelebihan aktif yang lebih tinggi diperlukan untuk memanjangkan masa output teretak inverter dan memaksimumkan pengurangan LCOE sistem.

04 Kesimpulan dan Cadangan
Secara keseluruhan, skim kelebihan pengimbangan kompensasi dan kelebihan pengimbangan aktif adalah cara yang berkesan untuk meningkatkan kecekapan sistem fotovoltaik, tetapi setiap satu mempunyai fokus masing-masing. Kompensasi kelebihan pertandingan terutamanya berkonsentrasi pada kompensasi kerugian sistem, manakala kelebihan pertandingan aktif lebih memperhatikan mencari keseimbangan di antara peningkatan input dan peningkatan pendapatan. Oleh itu, dalam projek sebenar, disarankan untuk secara komprehensif memilih skema konfigurasi nisbah kapasiti yang sesuai mengikut keperluan projek.