Cum să proiectezi în mod rațional raportul de capacitate al stațiilor fotovoltaice

Cu creșterea cererii globale pentru energie regenerabilă, tehnologia de generare a energiei fotovoltaice s-a dezvoltat rapid. Ca și nucleu al tehnologiei de generare a energiei fotovoltaice, raționalitatea proiectării stațiunii fotovoltaice afectează direct eficiența de generare a energiei, stabilitatea operaționară și beneficiile economice ale stațiunii. Printre acestea, raportul de capacitate, ca parametru cheie în proiectarea stațiunii fotovoltaice, are un impact important asupra performanței generale a stațiunii. Scopul acestei lucrări este de a discuta cum se poate proiecta în mod rațional raportul de capacitate al stațiunii fotovoltaice pentru a îmbunătăți eficiența și economia generării de energie.

01 Prezentare generală a raportului de capacitate al stației fotovoltaice
Raportul de capacitate al stației fotovoltaice se referă la raportul dintre capacitatea instalată a modulelor fotovoltaice și capacitatea echipamentelor de inversare.
Datorită instabilității generării de energie fotovoltaică și faptului că aceasta este puternic influențată de mediul, configurarea simplă a raportului de capacitate al stațiilor fotovoltaice în proporție 1:1 pe baza capacității instalate a modulelor fotovoltaice va duce la o pierdere a capacității inversorului fotovoltaic, astfel încât eficiența de generare a sistemului fotovoltaic poate fi îmbunătățită sub pretextul unei funcționări stabilite ale sistemului fotovoltaic, iar proiectarea optimă a raportului de capacitate ar trebui să fie mai mare de 1:1. O proiectare rațională a raportului de capacitate poate nu numai să maximizeze ieșirea energetică, dar și să se adapteze la diferite condiții de iluminare și să facă față unor pierderi ale sistemului.

02 Factorii principalii care influențează raportul volumetric
Proiectarea unui raport de capacitate rezonabil trebuie să fie luată în considerare în mod comprehensiv în funcție de situația specifică a proiectului. Factorii care influențează raportul de capacitate includ atenuarea componentelor, pierderea sistemului, iradiația, unghiul de instalare al componentelor, etc. Analiza specifică este următoarea.

1. Atenuarea componentelor
În cazul decaderea normală prin îmbătrânire, atenuarea componentelor în primul an este de aproximativ 1%, iar după al doilea an, atenuarea va arăta o schimbare liniară, cu o rată de atenuare de 30 de ani de aproximativ 13%, adică capacitatea anuală de generare a componentelor scade, iar ieșirea de putere nominală nu poate fi menținută continuu. Astfel, proiectarea raportului de capacitate fotoelectrică trebuie să țină cont de atenuarea componentelor pe întreaga durată de viață a centralei electrice pentru a maximiza generarea de energie a componentelor potrivite și a îmbunătăți eficiența sistemului.

Curba de atenuare liniară a puterii pentru module fotoelectrice pe 30 de ani

2. Pierderi de sistem
În sistemul fotovoltaic, există diverse pierderi între modulul fotovoltaic și iesirea inversorului, inclusiv pierderile serie și paralel ale modulului și pierderile cauzate de praf, pierderile de la cablu DC, pierderea inversorului fotovoltaic, etc., pierderea fiecărei legături afectând puterea efectivă de ieșire a inversorului centralei fotovoltaice.

Raport de simulare al centrării fotovoltaice PVsyst

După cum se arată în figură, configurația reală și pierderea de occludere a proiectului poate fi simulată de PVsyst în cadrul aplicației proiectului; În condiții normale, pierderea DC a sistemului fotovoltaic este de aproximativ 7-12%, pierderea inversorului este de aproximativ 1-2%, iar pierderea totală este de aproximativ 8-13%. Prin urmare, există o deviație de pierdere între capacitatea instalată a modulelor fotovoltaice și datele reale de producție electrică. Dacă capacitatea de instalare a componentelor este selectată în raportul de capacitate de 1:1 al inversorului fotovoltaic, capacitatea maximă de ieșire reală a inversorului este doar de aproximativ 90% din capacitatea nominală a inversorului, chiar și când lumina este cea mai bună, inversorul nu este încărcat la capacitate, ceea ce reduce utilizarea inversorului și a sistemului.

3. Radiația variază în regiuni diferite
Componentul poate atinge doar puterea nominală de ieșire sub condițiile de funcționare STC (condiții de funcționare STC: intensitatea luminii este de 1000W/m², temperatura bateriei este de 25°C, și calitatea atmosferică este de 1.5), dacă condițiile de lucru nu îndeplinesc condițiile STC, puterea de ieșire a modulului fotovoltaic este inevitabil mai mică decât puterea sa nominală, iar distribuția temporară a resurselor luminoase într-o zi nu poate să îndeplinească toate condițiile STC, principialmente din cauza diferențelor mari între radianța și temperatura dimineață, după-amiază și seară; În același timp, radianța și mediul diferitelor regiuni au efecte diferite asupra producției de energie a modulelor fotovoltaice, prin urmare, la începutul proiectului, este necesar să se cunoască datele legate de resursele luminoase locale în funcție de regiunea specifică și să se efectueze calcule cu aceste date.

Conform standardelor de clasificare ale Centrului de Evaluare a Energiei Vantului și Solară al Serviciului Național de Meteorologie, se pot afla datele specifice privind iradiația în diferite regiuni, iar iradiația totală anuală a radiațiilor solare este împărțită în patru clase:

Clasificarea iradiației totale anuale a radiațiilor solare

Prin urmare, chiar și în aceeași zonă resursă, există diferențe semnificative privind cantitatea de iradiație pe durata întregii anului. Acest lucru înseamnă că aceeași configurare a sistemului, adică aceeași raport de capacitate sub producție electrică, nu este la fel. Pentru a obține aceeași producție electrică, aceasta poate fi realizată prin modificarea raportului de volum.

Unghiul de montare al componentelor
Vor fi prezenți diferite tipuri de acoperiș în aceeași proiect pentru stația fotovoltaică de pe partea utilizatorului, iar vor fi implicate unghiuri diferite de design ale componentelor în funcție de tipurile de acoperiș, iar radianța primită de componentele corespunzătoare va fi și ea diferită. De exemplu, într-un proiect industrial și comercial din provincia Zhejiang, există acoperișe din plăci colorate și acoperișe din beton, iar unghiurile de inclinare ale design-ului sunt respectiv de 3° și 18°. Datele de iradiație ale planului inclinat simulat de PV pentru diferite unghiuri de inclinare sunt prezentate în figura de mai jos. Se poate observa că radianța primită de componentele montate la diferite unghiuri este diferită. Dacă acoperișul distribuit este în mare parte cu tâmplări, energia de ieșire a componentelor cu aceeași capacitate este mai mică decât cea a celor cu un anumit unghi de inclinare.

Radianță totală la unghi de 3°

Radianță totală la unghi de 18°

03 Idei de proiectare a raportului de capacitate
Conform analizei de mai sus, proiectarea raportului de capacitate este în principal pentru a îmbunătăți beneficiul general al centralei electrice prin ajustarea capacității de acces DC a inversorului. În prezent, metodele de configurare a raportului de capacitate sunt împărțite în principal în supramuchiere compensatorie și supramuchiere activă.

1. Compensarea supramuchierii
Supramuchierea compensatorie înseamnă că prin ajustarea raportului volumetric, inversorul poate atinge ieșirea integrală la cea mai bună lumină. Această metodă ține cont doar de pierderile parțiale din sistemul fotovoltaic, prin creșterea capacității componentei (așa cum se arată în figura de mai jos), se poate compensa pierderea energiei în procesul de transmisie, astfel încât inversorul să atingă efectul de ieșire integrală în utilizarea reală, fără pierderi prin taiere.

Diagramă de supramuchiere compensatorie

2. Supramuchiere activă
Supradimensionarea activă presupune continuarea mării capacității modulurilor fotovoltaice pe baza supradimensionării de compensare (așa cum se arată în figura de mai jos). Această metodă ține cont nu numai de pierderile sistemului, dar și de factorii legați de costurile de investiție și veniturilor. Scopul este de a minimiza costul mediu al puterii sistemului (LCOE) prin prelungirea activă a timpului de lucru integral al inversorului, găsind un echilibru între creșterea costului componentelor și veniturile generate de producția electrică a sistemului. Chiar și în cazul iluminării deficiente, inversorul lucrează la sarcină integrală, astfel încât să se prelinge timpul de funcționare integrală; Cu toate acestea, curba reală de producție a sistemului va prezenta fenomenul de „decapare a vârfurilor”, așa cum se arată în figura de mai jos, iar anumite perioade vor fi în stare de limitare a producției. Cu toate acestea, la un raport adecvat de capacitate, LCOE-ul sistemului în ansamblu este cel mai mic, adică beneficiul este crescut.

Diagramă a supradimensionării active

După cum se arată în figura de mai jos, LCOE continuă să scadă cu creșterea raportului de capacitate. La punctul de excedent compensatoriu, LCOE-ul sistemului nu atinge valoarea cea mai mică. Când raportul de capacitate este crescut mai mult până la punctul de excedent activ, LCOE-ul sistemului ajunge la valoarea cea mai mică, iar LCOE va crește după ce raportul de capacitate este crescut mai departe. Prin urmare, punctul de supramuchenie activă reprezintă cel mai bun raport de capacitate al sistemului.

Diagramă LCOE/raport de capacitate

Pentru invertere, cum să se îndeplinească LCOE-ul minim al sistemului necesită o capacitate suficientă de supralocare pe partea DC pentru a fi realizat, pentru diferite regiuni, în special pentru zonele cu condiții de iradiație deficiente, este necesar un plan de supralocare activă mai mare pentru a prelungi timpul de ieșire la puterea nominală a inverterului și pentru a maximiza reducerea LCOE-ului sistemului.

04 Concluzii și Recomandări
În sinteză, schemele de superalocare compensatorie și superalocare activă sunt mijloace eficiente de a îmbunătăți eficiența sistemelor fotovoltaice, dar fiecare are propria sa prioritate. Superacordarea compensatorie se concentrează în principal pe compensarea pierderilor sistemului, în timp ce superacordarea activă acordă mai multă atenție găsirii unui echilibru între creșterea investițiilor și îmbunătățirea veniturilor. Prin urmare, într-un proiect real, este recomandat să se selecteze în mod comprehensiv schema de configurare a raportului de capacitate potrivită conform cerințelor proiectului.