Hur man rimligt utformar kapacitetsförhållandet för solcellsstationer Sverige

Med den växande globala efterfrågan på förnybar energi har fotovoltaisk kraftgenereringsteknik utvecklats snabbt. Som kärnbärare för solcellskraftproduktionsteknik påverkar designrationaliteten hos fotovoltaiska kraftverk direkt kraftverkseffektiviteten, driftsstabiliteten och de ekonomiska fördelarna med kraftverket. Bland dem har kapacitetsförhållandet, som en nyckelparameter vid utformningen av solcellskraftverk, en viktig inverkan på kraftverkets övergripande prestanda. Syftet med detta dokument är att diskutera hur man rationellt utformar kapacitetsförhållandet för solcellskraftverk för att förbättra energiproduktionens effektivitet och ekonomi.

01 Översikt över solcellsstationernas kapacitetsförhållande
Kapacitetsförhållandet för solcellsstationer hänvisar till förhållandet mellan den installerade kapaciteten för solcellsmoduler och kapaciteten hos inverterutrustning.
På grund av instabiliteten hos solcellskraftgenerering och anledningen till att den påverkas mycket av miljön, kommer kapacitetsförhållandet för solcellsstationer helt enkelt enligt den installerade kapaciteten för solcellsmoduler 1:1 konfiguration att orsaka solcellsväxelriktares kapacitetsslöseri, så solcellssystemet kraftgenereringseffektiviteten förbättras under förutsättningen av stabil drift av solcellssystemet, det optimala kapacitetsförhållandet bör vara större än 1:1. Rationell kapacitetsförhållandedesign kan inte bara maximera effektuttaget, utan också anpassa sig till olika ljusförhållanden och klara av vissa systemförluster.

02 Huvudsakliga påverkande faktorer för volymförhållande
Rimlig kapacitetsförhållandedesign måste övervägas helt i enlighet med den specifika projektsituationen. Faktorer som påverkar kapacitetsförhållandet inkluderar komponentdämpning, systemförlust, irradians, komponentinstallationsvinkel, etc. Specifik analys är som följer.

1. Komponentdämpning
I fallet med normalt åldringsförfall är dämpningen av det första året av den aktuella komponenten cirka 1%, dämpningen av komponenten efter det andra året kommer att visa en linjär förändring och dämpningshastigheten på 30 år är cirka 13%, det vill säga att den årliga produktionskapaciteten för komponenten minskar, och den nominella uteffekten kan inte upprätthållas kontinuerligt, så utformningen av fotovoltaisk kapacitetsförhållande måste ta hänsyn till dämpningen av komponenten under kraftverkets hela livscykel . För att maximera kraftgenereringen av matchade komponenter och förbättra systemets effektivitet.

30-årig linjär effektdämpningskurva för solcellsmoduler

2. Systemförlust
I solcellssystemet finns det olika förluster mellan solcellsmodulen och växelriktarutgången, inklusive modulserien och parallell- och blockdammförlust, DC-kabelförlust, solcellsväxelriktarförlust etc., förlusten av varje länk kommer att påverka den faktiska uteffekten kraften hos solcellskraftverkens växelriktare.

PVsyst PV kraftverk simuleringsrapport

Som visas i figuren kan den faktiska konfigurationen och ocklusionsförlusten av projektet simuleras av PVsyst i projektapplikationen; Under normala omständigheter är likströmsförlusten för solcellssystemet cirka 7-12%, växelriktarförlusten är cirka 1-2% och den totala förlusten är cirka 8-13%. Därför finns det en förlustavvikelse mellan den installerade kapaciteten för solcellsmoduler och den faktiska kraftgenereringsdata. Om installationskapaciteten för komponenten väljs enligt kapacitetsförhållandet 1:1 för den fotovoltaiska växelriktaren, är den faktiska maximala kapaciteten för växelriktaren endast cirka 90 % av växelriktarens nominella kapacitet, även när ljuset är bäst, växelriktaren är inte fulladdad, vilket minskar utnyttjandet av växelriktaren och systemet.

3. Instrålningen varierar i olika regioner
Komponenten kan endast nå märkeffekten under STC-driftsförhållanden (STC-driftsförhållanden: Ljusintensiteten är 1000W/m², batteritemperaturen är 25°C och atmosfärskvaliteten är 1.5), om arbetsförhållandena inte når STC-förhållanden, solcellsmodulens uteffekt är oundvikligen mindre än dess nominella effekt, och tidsfördelningen av ljusresurserna inom en dag kan inte alla uppfylla STC-villkoren, främst på grund av skillnaden mellan tidig, medel och sen bestrålning och temperatur är stor; Samtidigt har instrålningen och miljön i olika regioner olika effekter på energigenereringen av solcellsmoduler, så det initiala projektet måste förstå de lokala ljusresursdata enligt den specifika regionen och utföra databeräkning.

Enligt klassificeringsstandarderna för vind- och solenergiutvärderingscentret för National Weather Service kan specifika data om bestrålning i olika regioner läras, och den totala årliga solstrålningsstrålningen är uppdelad i fyra grader:

Klassificering av total solinstrålning årlig irradians

Därför är det även inom samma resursområde stora skillnader i mängden strålning under hela året. Det betyder att samma systemkonfiguration, det vill säga samma kapacitetsförhållande under kraftgenereringen inte är densamma. För att uppnå samma kraftgenerering kan det uppnås genom att ändra volymförhållandet.

4. Komponentinstallationsvinkel
Det kommer att finnas olika taktyper i samma projekt för solcellskraftverket på användarsidan, och olika komponentdesignvinklar kommer att vara inblandade beroende på olika taktyper, och instrålningen som tas emot av motsvarande komponenter kommer också att vara olika. Till exempel finns det färgade ståltegeltak och betongtak i ett industriellt och kommersiellt projekt i Zhejiang-provinsen, och designens lutningsvinklar är 3° respektive 18°. Bestrålningsdata för lutande plan simulerad av PV för olika lutningsvinklar visas i figuren nedan. Det kan ses att den instrålning som tas emot av komponenterna installerade i olika vinklar är olika. Om det fördelade taket till största delen är tegelbelagt är uteffekten av komponenterna med samma kapacitet lägre än för de med en viss lutningsvinkel.

3° lutning Vinkel total strålning

18° lutning Vinkel total strålning

03 Designidéer för kapacitetsförhållande
Enligt ovanstående analys är utformningen av kapacitetsförhållandet huvudsakligen till att förbättra kraftstationens totala nytta genom att justera växelriktarens DC-accesskapacitet. För närvarande är konfigurationsmetoderna för kapacitetsförhållande huvudsakligen uppdelade i kompenserande övermatchning och aktiv övermatchning.

1. Kompensera för övermatchning
Kompenserande övermatchning innebär att genom att justera volymförhållandet kan omriktaren nå full belastning när ljuset är som bäst. Denna metod tar endast hänsyn till den partiella förlusten i solcellssystemet, genom att öka kapaciteten hos komponenten (som visas i figuren nedan), kan kompensera systemförlusten av energi i överföringsprocessen, så att växelriktaren i den faktiska användningen av full belastningseffekt och ingen klippförlust.

Övermatchningsdiagram för kompensation

2. Aktiv övermatchning
Aktiv övermatchning är att fortsätta öka kapaciteten hos solcellsmoduler på basis av kompensationsövermatchning (som visas i figuren nedan). Denna metod tar inte bara hänsyn till systemförlusten, utan överväger också övergripande investeringskostnaden och intäkterna och andra faktorer. Målet är att minimera den genomsnittliga energikostnaden (LCOE) för systemet genom att aktivt förlänga växelriktarens fulla arbetstid, hitta en balans mellan den ökade insatskostnaden för komponenter och systemets kraftgenereringsintäkter. Även vid dålig belysning har växelriktaren också full belastningsarbete, vilket förlänger full belastningsarbetstiden; Emellertid kommer den faktiska kraftgenereringskurvan för systemet att uppträda som fenomenet "peak clipping" som visas i figuren, och vissa tidsperioder är i funktionstillstånd av begränsad generering. Under det lämpliga kapacitetsförhållandet är dock LCOE för systemet som helhet den lägsta, det vill säga fördelen ökas.

Aktivt övermatchningsdiagram

Som visas i figuren nedan fortsätter LCOE att minska med ökningen av kapacitetskvoten. Vid den kompensatoriska överskottskvoten når inte systemets LCOE det lägsta värdet. När kapacitetsförhållandet ökas ytterligare till punkten för det aktiva överskottsförhållandet, når systemets LCOE det lägsta värdet, och LCOE kommer att öka efter att kapacitetsförhållandet har ökats ytterligare. Därför är den aktiva övermatchningspunkten systemets optimala kapacitetsförhållande.

LOCE/kapacitetsförhållande diagram

För växelriktare, hur man uppfyller systemets lägsta LCOE kräver tillräcklig överallokeringskapacitet på DC-sidan för att uppnå, för olika regioner, särskilt för områden med dåliga bestrålningsförhållanden, krävs ett högre aktivt överallokeringsschema för att förlänga växelriktarens nominella uteffekttid och maximera minskningen av systemets LCOE.

04 Slutsatser och förslag
Sammanfattningsvis är kompenserande överallokering och aktiva överallokeringssystem effektiva medel för att förbättra effektiviteten hos solcellssystem, men var och en har sin egen inriktning. Kompensationsövermatchning fokuserar främst på kompensation av systemförlust, medan aktiv övermatchning ägnar större uppmärksamhet åt att hitta en balans mellan ökad insats och förbättrad inkomst. Därför rekommenderas det i det faktiska projektet att heltäckande välja lämpligt konfigurationsschema för kapacitetsförhållande enligt projektkraven.