Hoe de capaciteitsverhouding van fotovoltaïsche stations redelijkerwijs te ontwerpen Nederland

Met de groeiende mondiale vraag naar hernieuwbare energie is de technologie voor de opwekking van fotovoltaïsche energie snel ontwikkeld. Als de kerndrager van de fotovoltaïsche energieopwekkingstechnologie heeft de ontwerprationaliteit van een fotovoltaïsche energiecentrale rechtstreeks invloed op de efficiëntie van de energieopwekking, de operationele stabiliteit en de economische voordelen van de energiecentrale. Onder hen heeft de capaciteitsverhouding, als sleutelparameter bij het ontwerp van een fotovoltaïsche elektriciteitscentrale, een belangrijke impact op de algehele prestaties van de elektriciteitscentrale. Het doel van dit artikel is om te bespreken hoe de capaciteitsverhouding van fotovoltaïsche elektriciteitscentrales rationeel kan worden ontworpen om de efficiëntie en de economie van de energieopwekking te verbeteren.

01 Overzicht van de capaciteitsverhouding van fotovoltaïsche stations
De capaciteitsverhouding van fotovoltaïsche stations verwijst naar de verhouding tussen de geïnstalleerde capaciteit van fotovoltaïsche modules en de capaciteit van inverterapparatuur.
Vanwege de instabiliteit van de fotovoltaïsche energieopwekking en de reden dat deze sterk wordt beïnvloed door de omgeving, zal de capaciteitsverhouding van fotovoltaïsche stations eenvoudigweg op basis van de geïnstalleerde capaciteit van de 1:1-configuratie van de fotovoltaïsche modules leiden tot verspilling van capaciteit van de fotovoltaïsche omvormer, zodat het fotovoltaïsche systeem De efficiëntie van de energieopwekking wordt verbeterd onder het uitgangspunt van een stabiele werking van het fotovoltaïsche systeem, het ontwerp van de optimale capaciteitsverhouding moet groter zijn dan 1:1. Een rationeel ontwerp van de capaciteitsverhouding kan niet alleen het uitgangsvermogen maximaliseren, maar zich ook aanpassen aan verschillende lichtomstandigheden en bepaalde systeemverliezen opvangen.

02 Belangrijkste beïnvloedende factoren van de volumeverhouding
Het ontwerp van een redelijke capaciteitsverhouding moet uitgebreid worden overwogen, afhankelijk van de specifieke projectsituatie. Factoren die de capaciteitsverhouding beïnvloeden, zijn onder meer componentverzwakking, systeemverlies, instraling, installatiehoek van componenten, enz. De specifieke analyse is als volgt.

1. Componentverzwakking
In het geval van normaal verouderingsverval bedraagt ​​de verzwakking van de huidige component in het eerste jaar ongeveer 1%, zal de verzwakking van de component na het tweede jaar een lineaire verandering vertonen en bedraagt ​​de verzwakkingsgraad van 30 jaar ongeveer 13%. dat wil zeggen dat de jaarlijkse opwekkingscapaciteit van de component afneemt en het nominale vermogen niet continu kan worden gehandhaafd. Daarom moet bij het ontwerp van de fotovoltaïsche capaciteitsverhouding rekening worden gehouden met de verzwakking van de component gedurende de gehele levenscyclus van de energiecentrale. . Om de stroomopwekking van op elkaar afgestemde componenten te maximaliseren en de systeemefficiëntie te verbeteren.

30-jarige lineaire vermogensdempingscurve van fotovoltaïsche modules

2. Systeemverlies
In het fotovoltaïsche systeem zijn er verschillende verliezen tussen de fotovoltaïsche module en de uitgang van de omvormer, inclusief de moduleserie en parallelle en blokstofverlies, verlies van DC-kabels, verlies van de fotovoltaïsche omvormer, enz.. Het verlies van elke link heeft invloed op de werkelijke output vermogen van de omvormer van de fotovoltaïsche energiecentrale.

PVsyst Simulatierapport voor PV-energiecentrales

Zoals weergegeven in de afbeelding kan de daadwerkelijke configuratie en het occlusieverlies van het project door PVsyst in de projectapplicatie worden gesimuleerd; Onder normale omstandigheden bedraagt ​​het gelijkstroomverlies van het fotovoltaïsche systeem ongeveer 7-12%, het verlies van de omvormer ongeveer 1-2% en het totale verlies ongeveer 8-13%. Daarom is er een verliesafwijking tussen de geïnstalleerde capaciteit van fotovoltaïsche modules en de daadwerkelijke gegevens over de energieopwekking. Als de installatiecapaciteit van het onderdeel wordt geselecteerd op basis van de capaciteitsverhouding van 1:1 van de fotovoltaïsche omvormer, bedraagt ​​de werkelijke maximale uitgangscapaciteit van de omvormer slechts ongeveer 90% van de nominale capaciteit van de omvormer, zelfs als het licht het beste is. de omvormer is niet volledig belast, waardoor de benutting van de omvormer en het systeem afneemt.

3. De bestralingssterkte varieert in verschillende regio's
Het onderdeel kan het nominale uitgangsvermogen alleen bereiken onder STC-bedrijfsomstandigheden (STC-bedrijfsomstandigheden: de lichtintensiteit is 1000 W/m², de batterijtemperatuur is 25 °C en de atmosferische kwaliteit is 1.5), als de werkomstandigheden niet voldoen aan de Onder STC-omstandigheden is het uitgangsvermogen van de fotovoltaïsche module onvermijdelijk lager dan het nominale vermogen, en de tijdsverdeling van de lichtbronnen binnen een dag kan niet allemaal voldoen aan de STC-omstandigheden, voornamelijk omdat het verschil tussen vroege, middelste en late instraling en temperatuur is groot; Tegelijkertijd hebben de instraling en de omgeving van verschillende regio's verschillende effecten op de energieopwekking van fotovoltaïsche modules, dus het initiële project moet de lokale lichtbrongegevens voor de specifieke regio begrijpen en gegevensberekeningen uitvoeren.

Volgens de classificatienormen van het Wind and Solar Energy Evaluation Center van de National Weather Service kunnen de specifieke gegevens over de bestraling in verschillende regio's worden geleerd, en is de totale jaarlijkse zonnestraling verdeeld in vier graden:

Classificatie van de totale zonnestraling jaarlijkse instraling

Daarom zijn er, zelfs in hetzelfde hulpbronnengebied, het hele jaar door grote verschillen in de hoeveelheid straling. Het betekent dat dezelfde systeemconfiguratie, dat wil zeggen dezelfde capaciteitsverhouding bij de energieopwekking, niet hetzelfde is. Om dezelfde energieopwekking te bereiken, kan dit worden bereikt door de volumeverhouding te wijzigen.

4. Installatiehoek van componenten
Er zullen verschillende daktypes in hetzelfde project zijn voor de fotovoltaïsche elektriciteitscentrale aan de gebruikerszijde, en er zullen verschillende ontwerphoeken van componenten betrokken zijn volgens verschillende daktypes, en de door de overeenkomstige componenten ontvangen instraling zal ook verschillend zijn. Er zijn bijvoorbeeld gekleurde stalen pannendaken en betonnen daken in een industrieel en commercieel project in de provincie Zhejiang, en de ontwerphellingshoeken zijn respectievelijk 3° en 18°. De bestralingsgegevens van het hellende vlak, gesimuleerd door PV voor verschillende hellingshoeken, worden weergegeven in de onderstaande afbeelding. Het is duidelijk dat de straling die wordt ontvangen door de componenten die onder verschillende hoeken zijn geïnstalleerd, verschillend is. Als het verdeelde dak grotendeels uit tegels bestaat, is de uitgangsenergie van de componenten met dezelfde capaciteit lager dan die van componenten met een bepaalde hellingshoek.

3° kantelhoek totale straling

18° kantelhoek totale straling

03 Ontwerpideeën voor capaciteitsverhouding
Volgens de bovenstaande analyse is het ontwerp van de capaciteitsverhouding voornamelijk bedoeld om het algehele voordeel van de elektriciteitscentrale te verbeteren door de DC-toegangscapaciteit van de omvormer aan te passen. Momenteel zijn de configuratiemethoden voor de capaciteitsverhouding hoofdzakelijk verdeeld in compenserende overmatching en actieve overmatching.

1. Compenseer voor overmatching
Compenserende overmatching betekent dat de omvormer, door de volumeverhouding aan te passen, de volledige belasting kan bereiken wanneer het licht het beste is. Deze methode houdt alleen rekening met het gedeeltelijke verlies in het fotovoltaïsche systeem. Door de capaciteit van het onderdeel te vergroten (zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding), kan het systeemverlies aan energie tijdens het transmissieproces worden gecompenseerd, zodat de omvormer bij daadwerkelijk gebruik van het volledige belastingsuitgangseffect en geen clipping-verlies.

Compensatie-overmatch-diagram

2. Actieve overmatching
Actieve overmatching is het blijven vergroten van de capaciteit van fotovoltaïsche modules op basis van compensatie-overmatching (zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding). Deze methode houdt niet alleen rekening met het systeemverlies, maar houdt ook uitgebreid rekening met de investeringskosten, -inkomsten en andere factoren. Het doel is om de gemiddelde energiekosten (LCOE) van het systeem te minimaliseren door de volledige werktijd van de omvormer actief te verlengen, waarbij een evenwicht wordt gevonden tussen de hogere inputkosten van de componenten en de inkomsten uit stroomopwekking van het systeem. Zelfs bij slechte verlichting kan de omvormer ook bij volledige belasting werken, waardoor de werktijd bij volledige belasting wordt verlengd; De werkelijke stroomopwekkingscurve van het systeem zal echter het fenomeen van "peak clipping" lijken, zoals weergegeven in de figuur, en sommige tijdsperioden bevinden zich in de werkstatus van beperkte opwekking. Bij de juiste capaciteitsverhouding is de LCOE van het systeem als geheel echter het laagst, dat wil zeggen dat het voordeel groter is.

Actief overmatchingdiagram

Zoals blijkt uit onderstaande figuur blijft de LCOE dalen naarmate de capaciteitsratio toeneemt. Op het punt van de compenserende overmaat bereikt de LCOE van het systeem niet de laagste waarde. Wanneer de capaciteitsverhouding verder wordt verhoogd tot het actieve overschotverhoudingspunt, bereikt de LCOE van het systeem de laagste waarde, en zal de LCOE toenemen nadat de capaciteitsverhouding verder is verhoogd. Daarom is het actieve overmatchingpunt de optimale capaciteitsverhouding van het systeem.

LOCE/capaciteitsverhouding diagram

Voor omvormers vereist het voldoen aan de minimale LCOE van het systeem voldoende overlocatiecapaciteit aan de DC-zijde om voor verschillende regio's, vooral voor gebieden met slechte bestralingsomstandigheden, een hoger actief overlocatieschema te bereiken om de nominale uitgangstijd van de omvormer te verlengen en maximaliseer de reductie van de LCOE van het systeem.

04 Conclusies en suggesties
Samenvattend zijn compenserende overlocatie- en actieve overlocatieregelingen effectieve middelen om de efficiëntie van fotovoltaïsche systemen te verbeteren, maar elk heeft zijn eigen focus. Compensatie-overmatching richt zich vooral op de compensatie van systeemverlies, terwijl actieve overmatching meer aandacht besteedt aan het vinden van een balans tussen het verhogen van de input en het verbeteren van het inkomen. Daarom wordt aanbevolen om in het daadwerkelijke project uitgebreid het juiste configuratieschema voor de capaciteitsverhouding te selecteren op basis van de projectvereisten.