Làm thế nào để thiết kế hợp lý tỷ lệ công suất của trạm quang điện Việt Nam

Với nhu cầu toàn cầu ngày càng tăng về năng lượng tái tạo, công nghệ sản xuất năng lượng quang điện đã nhanh chóng phát triển. Là nền tảng cốt lõi của công nghệ phát điện quang điện, tính hợp lý trong thiết kế của nhà máy quang điện ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất phát điện, độ ổn định vận hành và lợi ích kinh tế của nhà máy điện. Trong số đó, tỷ lệ công suất, là thông số chính trong thiết kế nhà máy quang điện, có tác động quan trọng đến hiệu suất tổng thể của nhà máy điện. Mục đích của bài viết này là thảo luận về cách thiết kế hợp lý tỷ lệ công suất của nhà máy quang điện để nâng cao hiệu quả phát điện và tính kinh tế.

01 Tổng quan về tỷ lệ công suất trạm quang điện
Tỷ lệ công suất của trạm quang điện là tỷ lệ giữa công suất lắp đặt của các mô-đun quang điện với công suất của thiết bị biến tần.
Do tính không ổn định của việc phát điện quang điện và bị ảnh hưởng lớn bởi môi trường nên tỷ lệ công suất của các trạm quang điện chỉ đơn giản theo công suất lắp đặt của các mô-đun quang điện cấu hình 1:1 sẽ gây lãng phí công suất biến tần quang điện, do đó hệ thống quang điện Hiệu suất phát điện được cải thiện trên cơ sở hệ thống quang điện hoạt động ổn định, thiết kế tỷ lệ công suất tối ưu phải lớn hơn 1:1. Thiết kế tỷ lệ công suất hợp lý không chỉ có thể tối đa hóa công suất đầu ra mà còn thích ứng với các điều kiện ánh sáng khác nhau và đối phó với một số tổn thất hệ thống.

02 Các yếu tố ảnh hưởng chính đến tỷ lệ thể tích
Thiết kế tỷ lệ công suất hợp lý cần được xem xét toàn diện tùy theo tình hình dự án cụ thể. Các yếu tố ảnh hưởng đến tỷ lệ công suất bao gồm độ suy giảm thành phần, tổn thất hệ thống, độ chiếu xạ, Góc lắp đặt thành phần, v.v. Phân tích cụ thể như sau.

1. Suy giảm thành phần
Trong trường hợp suy giảm lão hóa thông thường, độ suy giảm của năm đầu tiên của thành phần hiện tại là khoảng 1%, độ suy giảm của thành phần sau năm thứ hai sẽ thay đổi tuyến tính và tốc độ suy giảm trong 30 năm là khoảng 13%, nghĩa là công suất phát điện hàng năm của bộ phận này ngày càng giảm và công suất phát định mức không thể duy trì liên tục nên việc thiết kế tỷ số công suất quang điện cần tính đến độ suy giảm của bộ phận đó trong toàn bộ vòng đời của nhà máy điện. . Để tối đa hóa khả năng phát điện của các bộ phận phù hợp và nâng cao hiệu suất hệ thống.

Đường cong suy giảm công suất tuyến tính 30 năm của mô-đun quang điện

2. Mất hệ thống
Trong hệ thống quang điện, có nhiều tổn thất khác nhau giữa mô-đun quang điện và đầu ra biến tần, bao gồm tổn thất loạt mô-đun và bụi song song và khối, mất cáp DC, mất biến tần quang điện, v.v., việc mất từng liên kết sẽ ảnh hưởng đến đầu ra thực tế công suất của bộ biến tần nhà máy quang điện.

Báo cáo mô phỏng nhà máy điện PVsyst PV

Như trong hình, cấu hình thực tế và mất khả năng tắc nghẽn của dự án có thể được PVsyst mô phỏng trong ứng dụng dự án; Trong trường hợp bình thường, tổn thất DC của hệ thống quang điện là khoảng 7-12%, tổn thất biến tần khoảng 1-2% và tổng tổn thất khoảng 8-13%. Do đó, có sự sai lệch về tổn thất giữa công suất lắp đặt của các mô-đun quang điện và dữ liệu phát điện thực tế. Nếu chọn công suất lắp đặt của linh kiện theo tỷ lệ công suất 1:1 của biến tần quang điện thì công suất tối đa đầu ra thực tế của biến tần chỉ đạt khoảng 90% công suất định mức của biến tần, kể cả khi có ánh sáng tốt nhất, biến tần không được tải đầy đủ, làm giảm việc sử dụng biến tần và hệ thống.

3. Bức xạ thay đổi ở các vùng khác nhau
Thành phần chỉ có thể đạt công suất đầu ra định mức trong điều kiện vận hành STC (điều kiện vận hành STC: Cường độ ánh sáng là 1000W/m25, nhiệt độ pin là 1.5°C và chất lượng không khí là XNUMX), nếu điều kiện làm việc không đạt được Điều kiện STC, công suất đầu ra của mô-đun quang điện chắc chắn nhỏ hơn công suất định mức của nó và sự phân bổ thời gian của các nguồn ánh sáng trong một ngày không thể đáp ứng tất cả các điều kiện STC, chủ yếu là do sự khác biệt giữa bức xạ sớm, giữa và muộn và nhiệt độ lớn; Đồng thời, bức xạ và môi trường của các khu vực khác nhau có tác động khác nhau đến việc phát điện của mô-đun quang điện, vì vậy dự án ban đầu cần hiểu dữ liệu tài nguyên ánh sáng cục bộ theo khu vực cụ thể và tiến hành tính toán dữ liệu.

Theo tiêu chuẩn phân loại của Trung tâm đánh giá năng lượng gió và mặt trời của Cơ quan thời tiết quốc gia, có thể học được dữ liệu cụ thể về bức xạ ở các vùng khác nhau và tổng bức xạ bức xạ mặt trời hàng năm được chia thành bốn cấp:

Phân loại tổng bức xạ mặt trời hàng năm

Vì vậy, ngay cả trong cùng một khu vực tài nguyên, lượng bức xạ trong năm cũng có sự khác biệt lớn. Có nghĩa là cùng một cấu hình hệ thống, tức là cùng một tỷ lệ công suất trong quá trình phát điện là không giống nhau. Để đạt được mức phát điện tương tự, có thể đạt được bằng cách thay đổi tỷ lệ âm lượng.

4. Góc lắp đặt linh kiện
Sẽ có các loại mái khác nhau trong cùng một dự án dành cho nhà máy quang điện phía người dùng và các góc thiết kế thành phần khác nhau sẽ được áp dụng tùy theo các loại mái khác nhau và bức xạ mà các thành phần tương ứng nhận được cũng sẽ khác nhau. Ví dụ, có mái ngói thép màu và mái bê tông trong một dự án công nghiệp và thương mại ở tỉnh Chiết Giang, và góc nghiêng thiết kế lần lượt là 3° và 18°. Dữ liệu chiếu xạ của mặt phẳng nghiêng được mô phỏng bởi PV cho các góc nghiêng khác nhau được thể hiện trong hình bên dưới. Có thể thấy rằng bức xạ mà các bộ phận lắp đặt ở các góc khác nhau nhận được là khác nhau. Nếu mái phân phối chủ yếu được lợp ngói thì năng lượng phát ra của các bộ phận có cùng công suất sẽ thấp hơn năng lượng phát ra của các bộ phận có cùng một Góc nghiêng nhất định.

Tổng bức xạ góc nghiêng 3°

Tổng bức xạ góc nghiêng 18°

03 Ý tưởng thiết kế tỉ lệ công suất
Theo phân tích ở trên, việc thiết kế tỷ lệ công suất chủ yếu là để cải thiện lợi ích chung của nhà máy điện bằng cách điều chỉnh công suất truy cập DC của biến tần. Hiện nay, các phương pháp cấu hình tỷ lệ công suất chủ yếu được chia thành vượt trội bù đắp và vượt trội chủ động.

1. Bồi thường cho việc vượt trội
Overmatching bù có nghĩa là bằng cách điều chỉnh tỷ lệ âm lượng, biến tần có thể đạt công suất đầy tải khi ánh sáng tốt nhất. Phương pháp này chỉ tính đến tổn thất một phần trong hệ thống quang điện, bằng cách tăng công suất của linh kiện (như hình bên dưới), có thể bù đắp tổn thất năng lượng của hệ thống trong quá trình truyền tải, nhờ đó biến tần trong sử dụng thực tế về hiệu ứng đầu ra đầy tải và không bị mất mát khi cắt.

Sơ đồ bù đắp bù đắp

2. Chủ động áp đảo
Overmatching tích cực là tiếp tục tăng công suất của các mô-đun quang điện trên cơ sở overmatching bù (như trong hình bên dưới). Phương pháp này không chỉ xem xét tổn thất hệ thống mà còn xem xét toàn diện chi phí đầu tư, thu nhập và các yếu tố khác. Mục tiêu là giảm thiểu chi phí điện năng trung bình (LCOE) của hệ thống bằng cách tích cực kéo dài toàn bộ thời gian làm việc của biến tần, tìm sự cân bằng giữa chi phí đầu vào linh kiện tăng lên và thu nhập từ phát điện của hệ thống. Ngay cả trong trường hợp ánh sáng kém, biến tần cũng hoạt động ở mức đầy tải, do đó kéo dài thời gian làm việc ở mức đầy tải; Tuy nhiên, đường cong phát điện thực tế của hệ thống sẽ xuất hiện hiện tượng “cắt đỉnh” như trên hình và một số khoảng thời gian ở trạng thái phát điện hạn chế. Tuy nhiên, với tỷ lệ công suất phù hợp, LCOE của toàn hệ thống là thấp nhất, nghĩa là lợi ích sẽ tăng lên.

Sơ đồ vượt trội hoạt động

Như thể hiện trong hình bên dưới, LCOE tiếp tục giảm khi tỷ lệ công suất tăng. Tại điểm tỷ lệ vượt bù bù, LCOE của hệ thống không đạt giá trị thấp nhất. Khi tỷ lệ công suất được tăng thêm đến điểm tỷ lệ vượt quá hoạt động, LCOE của hệ thống đạt giá trị thấp nhất và LCOE sẽ tăng sau khi tỷ lệ công suất được tăng thêm. Do đó, điểm vượt trội chủ động là tỷ lệ công suất tối ưu của hệ thống.

Biểu đồ tỷ lệ LOCE/công suất

Đối với các bộ biến tần, làm thế nào để đáp ứng LCOE tối thiểu của hệ thống đòi hỏi phải có đủ khả năng phân bổ vượt mức phía DC để đạt được, đối với các vùng khác nhau, đặc biệt đối với các khu vực có điều kiện chiếu xạ kém, cần có sơ đồ phân bổ tổng mức hoạt động cao hơn để kéo dài thời gian đầu ra định mức của biến tần và tối đa hóa việc giảm LCOE của hệ thống.

04 Kết luận và kiến ​​nghị
Tóm lại, các kế hoạch phân bổ vượt mức bù đắp và các kế hoạch phân bổ vượt mức chủ động là những phương tiện hiệu quả để nâng cao hiệu quả của các hệ thống quang điện, nhưng mỗi phương án đều có trọng tâm riêng. Việc bù đắp vượt trội chủ yếu tập trung vào việc bù đắp tổn thất hệ thống, trong khi bù đắp vượt mức chủ động chú ý nhiều hơn đến việc tìm kiếm sự cân bằng giữa tăng đầu vào và cải thiện thu nhập. Do đó, trong dự án thực tế, nên lựa chọn toàn diện sơ đồ cấu hình tỷ lệ công suất phù hợp theo yêu cầu của dự án.