Vzhledem k tomu, že celosvětová poptávka po obnovitelné energii neustále roste, technologie výroby fotovoltaické energie se rychle rozvíjí. Racionalita návrhu fotovoltaické elektrárny jakožto hlavního nositele technologie výroby fotovoltaické energie přímo ovlivňuje účinnost výroby energie, provozní stabilitu a ekonomické přínosy elektrárny. Mezi nimi je poměr kapacity klíčovým parametrem při návrhu fotovoltaických elektráren a má důležitý vliv na celkový výkon elektrárny.
01
Přehled poměru výkonu fotovoltaické elektrárny
Poměr výkonu fotovoltaické elektrárny je poměr instalovaného výkonu fotovoltaických modulů ke kapacitě střídačového zařízení. Vzhledem k nestabilitě výroby fotovoltaické energie a velkému vlivu životního prostředí způsobí poměr kapacity fotovoltaických elektráren jednoduše konfigurovaných podle instalovaného výkonu fotovoltaických modulů na 1:1 plýtvání kapacitou fotovoltaických střídačů. Proto je nutné zvýšit kapacitu fotovoltaického systému za předpokladu stabilního provozu fotovoltaického systému. Pro účinnost výroby energie fotovoltaického systému by měl být návrh optimálního poměru kapacity větší než 1:1. Racionální návrh poměru kapacity může nejen maximalizovat výkon výroby elektrické energie, ale také se přizpůsobit různým světelným podmínkám a vyrovnat se s některými systémovými ztrátami.
02
Hlavní faktory ovlivňující objemový poměr
Přiměřený návrh poměru kapacity a distribuce je třeba komplexně zvážit na základě situace konkrétního projektu. Mezi faktory, které ovlivňují poměr kapacity a distribuce, patří útlum komponent, ztráta systému, ozáření, sklon instalace komponent atd. Konkrétní analýza je následující.
1. Komponentní útlum
Za podmínek normálního stárnutí a útlumu je aktuální útlum modulů v prvním roce asi 1 % a útlum modulů po druhém roce se bude lineárně měnit. Míra útlumu za 30 let je asi 13 %, což znamená, že roční kapacita výroby energie modulu klesá, jmenovitý výkon nelze trvale udržovat. Proto musí návrh poměru fotovoltaické kapacity brát v úvahu útlum komponent během celého životního cyklu elektrárny, aby se maximalizovalo přizpůsobení výroby energie komponent a zlepšila se účinnost systému.
2. Ztráta systému
Ve fotovoltaickém systému dochází k různým ztrátám mezi fotovoltaickými moduly a výstupem měniče, včetně ztráty sériových a paralelních součástek a stínícího prachu, ztráty stejnosměrného kabelu, ztráty fotovoltaického měniče atd. Ztráty v každém článku ovlivní měnič fotovoltaické elektrárny. skutečný výstupní výkon měniče.
V projektových aplikacích lze PVsyst použít k simulaci skutečné konfigurace a ztráty stínění projektu; obecně je ztráta na DC straně fotovoltaického systému asi 7-12 %, ztráta invertoru je asi 1-2 % a celková ztráta je asi 8-13 %; Proto existuje ztrátová odchylka mezi instalovaným výkonem fotovoltaických modulů a skutečnými údaji o výrobě elektřiny. Pokud je fotovoltaický střídač vybrán na základě kapacity instalace modulu a poměru výkonu 1:1, bude skutečný maximální výstupní výkon střídače pouze asi 90 % jmenovité kapacity střídače. I když je osvětlení nejlepší, střídač nebude pracovat při plné zátěži, což snižuje využití střídače a systému.
3. Různé oblasti mají různé ozáření
Modul může dosáhnout jmenovitého výkonu pouze za pracovních podmínek STC (pracovní podmínky STC: intenzita světla 1000 W/m², teplota baterie 25 stupňů, kvalita vzduchu 1,5). Pokud pracovní podmínky nesplňují podmínky STC, výstupní výkon fotovoltaického modulu musí být nižší než jeho jmenovitý výkon a časové rozložení světelných zdrojů v rámci dne nemůže všechny splňovat podmínky STC, zejména kvůli velkým rozdílům v ozáření. , teplota atd. ráno, uprostřed a večer; zároveň různé ozáření a prostředí v různých regionech mají různé dopady na výrobu energie fotovoltaických modulů. , takže v rané fázi projektu je nutné porozumět datům místních zdrojů osvětlení podle konkrétní oblasti a provést výpočty dat.
Proto i ve stejné zdrojové oblasti existují v průběhu roku velké rozdíly v ozáření. To znamená, že stejná konfigurace systému, tj. kapacita výroby energie, je při stejném poměru kapacity odlišná. Chcete-li dosáhnout stejné výroby energie, lze toho dosáhnout změnou poměru kapacity.
4. Úhel sklonu instalace součásti
Ve stejném projektu uživatelských fotovoltaických elektráren budou různé typy střech a různé typy střech budou zahrnovat různé konstrukční úhly sklonu komponentů a bude se také lišit ozáření, které obdrží odpovídající komponenty; například v průmyslovém a komerčním projektu v Zhejiang jsou barevné střechy z ocelových tašek a betonové střechy a úhly sklonu jsou 3 stupně a 18 stupňů. Pomocí PV jsou simulovány různé úhly sklonu a údaje o ozáření nakloněného povrchu jsou uvedeny na obrázku níže; můžete vidět záření přijímané součástmi instalovanými pod různými úhly. Stupeň je jiný. Pokud jsou například rozložené střechy převážně taškové, výstupní energie komponentů se stejnou kapacitou bude nižší než těch s určitým sklonem.
03
Nápady na design poměru kapacity
Na základě výše uvedené analýzy má návrh poměru kapacity hlavně zlepšit celkovou účinnost elektrárny úpravou přístupové kapacity střídače na straně DC; Současné konfigurační metody kapacitního poměru se dělí především na kompenzační over-provisioning a aktivní over-provisioning.
1. Kompenzace za nadměrnou alokaci
Kompenzace nadměrného přizpůsobení znamená úpravu poměru kapacity k přizpůsobení tak, aby střídač mohl dosáhnout plného výkonu zatížení, když je osvětlení nejlepší. Tato metoda zohledňuje pouze část ztrát existujících ve fotovoltaickém systému. Zvýšením kapacity komponent (jak je znázorněno na obrázku níže) lze kompenzovat systémové ztráty při přenosu energie, takže střídač může při skutečném používání dosáhnout plného výkonu zátěže. efekt bez vrcholové ztráty ořezu.
2. Aktivní nadměrná alokace
Aktivní overprovisioning má pokračovat ve zvyšování kapacity fotovoltaických modulů na základě kompenzace overprovisioningu (jak je znázorněno na obrázku níže). Tato metoda zohledňuje nejen systémové ztráty, ale komplexně zvažuje i faktory, jako jsou investiční náklady a přínosy. Cílem je aktivně prodloužit provozní dobu střídače při plném zatížení, aby se nalezla rovnováha mezi zvýšenými investičními náklady na komponenty a příjmy z výroby elektrické energie systému, aby se minimalizovaly průměrné náklady na elektřinu systému (LCOE). I když je osvětlení slabé, střídač stále pracuje při plné zátěži, čímž se prodlužuje doba provozu při plné zátěži; skutečná křivka výroby energie systému však bude mít jev „oříznutí špičky“, jak je znázorněno na obrázku, a během určitých časových období bude na hranici. Odeslat pracovní stav. Při vhodném poměru kapacity je však celkové LCOE systému nejnižší, to znamená, že výnosy rostou.
Vztah mezi kompenzovaným překrytím, aktivním překrytím a LCOE je znázorněn na obrázku níže. LCOE se stále snižuje se zvyšujícím se poměrem kapacity. V bodě překrytí kompenzace nedosahuje systém LCOE nejnižší hodnoty. Pokud se poměr přizpůsobení kapacity dále zvýší na aktivní bod nadměrného přizpůsobení, LCOE systému LCOE dosáhne minima. Pokud se bude poměr kapacity nadále zvyšovat, zvýší se LCOE. Proto je aktivní bod přerozdělení optimální hodnotou poměru kapacity systému.
Pro střídač, jak dosáhnout nejnižšího LCOE systému, vyžaduje dostatečnou kapacitu stejnosměrného napájení. Pro různé oblasti, zejména ty se špatnými podmínkami ozařování, jsou k dosažení prodloužené inverze potřeba vyšší aktivní řešení pro nadměrné zásobování. Jmenovitý výstupní čas invertoru lze maximalizovat pro snížení LCOE systému; například fotovoltaické střídače Growatt podporují 1,5násobné přetížení na straně stejnosměrného proudu, což může ve většině oblastí splnit kompatibilitu aktivního přetížení.
04
závěr a návrh
Shrneme-li to, jak kompenzované nadprovize, tak aktivní nadprovize jsou účinnými prostředky ke zlepšení účinnosti fotovoltaických systémů, ale každý z nich má svůj vlastní důraz. Kompenzační nadměrné zajišťování se zaměřuje především na kompenzaci systémových ztrát, zatímco aktivní nadměrné zajišťování se zaměřuje spíše na nalezení rovnováhy mezi zvýšením investic a zlepšením příjmů; proto se ve skutečných projektech doporučuje komplexně vybrat vhodný plán konfigurace poměru kapacity a zajištění na základě potřeb projektu.