Wraz z rosnącym światowym zapotrzebowaniem na energię odnawialną, technologia wytwarzania energii fotowoltaicznej uległa szybkiemu rozwojowi. Jako główny nośnik technologii wytwarzania energii fotowoltaicznej, racjonalność projektowania elektrowni fotowoltaicznej bezpośrednio wpływa na wydajność wytwarzania energii, stabilność pracy i korzyści ekonomiczne elektrowni. Wśród nich współczynnik mocy, jako kluczowy parametr przy projektowaniu elektrowni fotowoltaicznej, ma istotny wpływ na ogólną wydajność elektrowni. Celem artykułu jest omówienie sposobów racjonalnego projektowania współczynnika mocy elektrowni fotowoltaicznej, aby poprawić efektywność i ekonomiczność wytwarzania energii.

01 Przegląd wskaźnika wydajności stacji fotowoltaicznej
Współczynnik mocy stacji fotowoltaicznej odnosi się do stosunku mocy zainstalowanej modułów fotowoltaicznych do mocy urządzeń inwerterowych.
Ze względu na niestabilność wytwarzania energii fotowoltaicznej i powód, dla którego duży wpływ na nią ma środowisko, stosunek wydajności stacji fotowoltaicznych po prostu w zależności od zainstalowanej mocy modułów fotowoltaicznych w konfiguracji 1:1 spowoduje marnotrawstwo mocy falownika fotowoltaicznego, więc system fotowoltaiczny przy założeniu stabilnej pracy systemu fotowoltaicznego poprawia się efektywność wytwarzania energii, optymalny projektowy współczynnik mocy powinien być większy niż 1:1. Racjonalny projekt współczynnika wydajności może nie tylko zmaksymalizować moc wyjściową, ale także dostosować się do różnych warunków oświetleniowych i poradzić sobie z niektórymi stratami w systemie.

02 Główne czynniki wpływające na stosunek objętościowy
Należy kompleksowo rozważyć projekt rozsądnego współczynnika wydajności, zgodnie z konkretną sytuacją projektu. Czynniki wpływające na współczynnik wydajności obejmują tłumienie komponentów, straty w systemie, natężenie promieniowania, kąt instalacji komponentów itp. Szczegółowa analiza jest następująca.

1. Tłumienie komponentów
W przypadku normalnego zaniku starzenia, tłumienie pierwszego roku bieżącego składnika wynosi około 1%, tłumienie składnika po drugim roku wykaże zmianę liniową, a współczynnik tłumienia 30 lat wynosi około 13%, oznacza to, że roczna zdolność wytwórcza elementu maleje, a znamionowa moc wyjściowa nie może być stale utrzymywana, dlatego przy projektowaniu współczynnika wydajności fotowoltaicznej należy uwzględnić tłumienie elementu podczas całego cyklu życia elektrowni . Aby zmaksymalizować wytwarzanie energii przez dopasowane komponenty i poprawić wydajność systemu.

30-letnia liniowa krzywa tłumienia mocy modułów fotowoltaicznych

2. Utrata systemu
W systemie fotowoltaicznym występują różne straty pomiędzy modułem fotowoltaicznym a mocą wyjściową falownika, w tym straty pyłu w szeregu modułu oraz równolegle i blokowo, straty w kablu DC, straty w falowniku fotowoltaicznym itp. Utrata każdego łącza będzie miała wpływ na rzeczywistą moc wyjściową moc falownika elektrowni fotowoltaicznej.

Raport z symulacji elektrowni fotowoltaicznej PVsyst

Jak pokazano na rysunku, rzeczywista konfiguracja i utrata okluzji projektu może być symulowana przez PVsyst w aplikacji projektowej; W normalnych warunkach strata prądu stałego w systemie fotowoltaicznym wynosi około 7-12%, strata w falowniku około 1-2%, a całkowita strata około 8-13%. W związku z tym istnieje rozbieżność strat pomiędzy mocą zainstalowaną modułów fotowoltaicznych a rzeczywistymi danymi dotyczącymi wytwarzania energii. Jeżeli moc instalacji komponentu zostanie dobrana zgodnie ze stosunkiem wydajności falownika fotowoltaicznego 1:1, rzeczywista maksymalna moc wyjściowa falownika wynosi tylko około 90% mocy znamionowej falownika, nawet przy najlepszym świetle, falownik nie jest w pełni obciążony, co zmniejsza wykorzystanie falownika i systemu.

3. Natężenie promieniowania jest różne w różnych regionach
Element może osiągnąć znamionową moc wyjściową tylko w warunkach pracy STC (warunki pracy STC: natężenie światła wynosi 1000 W/m², temperatura akumulatora wynosi 25°C, a jakość atmosfery wynosi 1.5), jeśli warunki pracy nie osiągną W warunkach STC moc wyjściowa modułu fotowoltaicznego jest nieuchronnie mniejsza niż jego moc znamionowa, a rozkład czasowy zasobów świetlnych w ciągu dnia nie może spełniać warunków STC, głównie ze względu na różnicę między wczesnym, średnim i późnym napromieniowaniem oraz temperaturą jest wielki; Jednocześnie natężenie promieniowania i środowisko w różnych regionach mają różny wpływ na wytwarzanie energii przez moduły fotowoltaiczne, dlatego początkowy projekt musi uwzględniać lokalne dane dotyczące zasobów światła w zależności od konkretnego regionu i przeprowadzać obliczenia danych.

Zgodnie ze standardami klasyfikacyjnymi Centrum Oceny Energii Wiatrowej i Słonecznej Krajowej Służby Meteorologicznej można poznać szczegółowe dane dotyczące natężenia napromienienia w różnych regionach, a całkowite roczne napromieniowanie słoneczne dzieli się na cztery stopnie:

Klasyfikacja całkowitego rocznego natężenia promieniowania słonecznego

Dlatego nawet na tym samym obszarze zasobów występują duże różnice w ilości promieniowania w ciągu roku. Oznacza to, że ta sama konfiguracja systemu, czyli ten sam współczynnik wydajności w ramach wytwarzania energii, nie jest taki sam. Aby uzyskać tę samą produkcję energii, można to osiągnąć poprzez zmianę stosunku objętościowego.

4. Kąt montażu komponentów
W tym samym projekcie elektrowni fotowoltaicznej po stronie użytkownika będą różne typy dachów, w zależności od rodzaju dachu będą uwzględniane różne kąty projektowania komponentów, a natężenie promieniowania odbierane przez odpowiednie komponenty również będzie inne. Na przykład w projekcie przemysłowym i komercyjnym w prowincji Zhejiang zastosowano kolorowe dachy z dachówek stalowych i dachy betonowe, a projektowe kąty nachylenia wynoszą odpowiednio 3° i 18°. Dane dotyczące napromieniowania nachylonej płaszczyzny symulowane za pomocą PV dla różnych kątów nachylenia pokazano na poniższym rysunku. Można zauważyć, że natężenie promieniowania odbierane przez komponenty zainstalowane pod różnymi kątami jest różne. Jeśli dach rozproszony jest w większości pokryty dachówką, energia wyjściowa elementów o tej samej wydajności jest niższa niż elementów o określonym kącie nachylenia.

Nachylenie 3° Kąt całkowitego promieniowania

Nachylenie 18° Kąt całkowitego promieniowania

03 Pomysły na projekt współczynnika wydajności
Zgodnie z powyższą analizą projekt współczynnika mocy ma głównie na celu poprawę ogólnych korzyści elektrowni poprzez dostosowanie wydajności dostępu prądu stałego do falownika. Obecnie metody konfiguracji współczynnika wydajności dzielą się głównie na dopasowywanie kompensacyjne i dopasowywanie aktywne.

1. Kompensuj nadmierne dopasowanie
Dopasowanie kompensacyjne oznacza, że ​​regulując stosunek głośności, falownik może osiągnąć moc wyjściową przy pełnym obciążeniu, gdy światło jest najlepsze. Metoda ta uwzględnia jedynie częściowe straty w systemie fotowoltaicznym, zwiększając moc elementu (jak pokazano na poniższym rysunku), może zrekompensować straty energii w systemie w procesie przesyłu, dzięki czemu falownik w rzeczywistym użytkowaniu efektu wyjściowego przy pełnym obciążeniu i braku strat przy obcinaniu.

Schemat przekroczenia rekompensaty

2. Aktywne dopasowywanie
Aktywne dopasowywanie ma na celu kontynuację zwiększania mocy modułów fotowoltaicznych w oparciu o dopasowywanie kompensacyjne (jak pokazano na poniższym rysunku). Metoda ta uwzględnia nie tylko straty w systemie, ale także kompleksowo uwzględnia koszty i dochody inwestycji oraz inne czynniki. Celem jest zminimalizowanie średniego kosztu energii (LCOE) systemu poprzez aktywne wydłużenie pełnego czasu pracy falownika, znalezienie równowagi pomiędzy zwiększonym kosztem wejściowym komponentów a dochodem z wytwarzania energii przez system. Nawet w przypadku słabego oświetlenia falownik również pracuje pod pełnym obciążeniem, wydłużając tym samym czas pracy przy pełnym obciążeniu; Jednakże na rzeczywistej krzywej wytwarzania energii przez system będzie widoczne zjawisko „obcinania wartości szczytowych”, jak pokazano na rysunku, a w niektórych okresach czasu występuje stan pracy ograniczonej generacji. Jednakże przy odpowiednim współczynniku wydajności LCOE systemu jako całości jest najniższe, co oznacza, że ​​korzyści są zwiększone.

Aktywny diagram dopasowywania

Jak pokazano na poniższym rysunku, LCOE w dalszym ciągu spada wraz ze wzrostem wskaźnika wydajności. W punkcie nadwyżki kompensacyjnej LCOE systemu nie osiąga najniższej wartości. Kiedy współczynnik wydajności zostanie dodatkowo zwiększony do punktu współczynnika aktywnego nadmiaru, LCOE systemu osiągnie najniższą wartość, a LCOE wzrośnie po dalszym zwiększeniu współczynnika wydajności. Dlatego aktywnym punktem przeregulowania jest optymalny stosunek wydajności systemu.

Wykres stosunku LOCE/wydajność

W przypadku falowników osiągnięcie minimalnego LCOE systemu wymaga wystarczającej możliwości nadmiernej alokacji po stronie prądu stałego, aby w różnych regionach, zwłaszcza w obszarach o słabych warunkach napromieniowania, wymagany był wyższy aktywny schemat nadmiernego alokacji w celu wydłużenia znamionowego czasu wyjściowego falownika i zmaksymalizować redukcję LCOE systemu.

04 Wnioski i sugestie
Podsumowując, kompensacyjne systemy nadmiernego przydziału i aktywne systemy nadmiernego przydziału to skuteczne środki poprawy wydajności systemów fotowoltaicznych, ale każdy z nich ma swój własny cel. Nadmierne dopasowanie kompensacyjne skupia się głównie na kompensowaniu strat systemowych, podczas gdy aktywne nadmierne dopasowanie skupia większą uwagę na znalezieniu równowagi pomiędzy zwiększaniem wkładu a poprawą dochodów. Dlatego w rzeczywistym projekcie zaleca się kompleksowy dobór odpowiedniego schematu konfiguracji współczynnika wydajności zgodnie z wymaganiami projektu.