Przy projektowaniu systemu elektrowni fotowoltaicznej stosunek mocy zainstalowanej modułów fotowoltaicznych do mocy znamionowej falownika wynosi stosunek mocy DC/AC,
Jest to bardzo ważny parametr projektowy. W wydanym w 2012 roku „Standrze efektywności systemów wytwarzania energii fotowoltaicznej” współczynnik mocy projektowany jest w stosunku 1:1, jednak ze względu na wpływ warunków oświetleniowych i temperatury moduły fotowoltaiczne nie mogą osiągnąć przez większość czasu, a falownik w zasadzie. Wszystkie pracują z mniejszą niż pełną wydajnością i przez większość czasu znajdują się w fazie marnowania mocy.
W wydanym pod koniec października 2020 roku standardzie współczynnik mocy elektrowni fotowoltaicznych został w pełni zliberalizowany, a maksymalny stosunek komponentów i falowników osiągnął poziom 1,8:1.Nowy standard znacznie zwiększy krajowe zapotrzebowanie na komponenty i falowniki.Może obniżyć koszty energii elektrycznej i przyspieszyć nadejście ery parytetu fotowoltaicznego.
W artykule na przykładzie rozproszonego systemu fotowoltaicznego w Shandong przeanalizuję go pod kątem rzeczywistej mocy wyjściowej modułów fotowoltaicznych, proporcji strat spowodowanych nadmiarem mocy oraz ekonomii.
01
Trend nadmiernego zasilania paneli fotowoltaicznych
—
Obecnie średnie nadmierne zaopatrzenie elektrowni fotowoltaicznych na świecie wynosi od 120% do 140%.Głównym powodem nadmiernej rezerwy jest to, że moduły fotowoltaiczne nie mogą osiągnąć idealnej mocy szczytowej podczas rzeczywistej pracy.Czynniki wpływające obejmują:
1). Niewystarczające natężenie promieniowania (zima)
2). Temperatura otoczenia
3). Blokowanie brudu i kurzu
4). Orientacja modułu słonecznego nie jest optymalna w ciągu dnia (nawiasy śledzące mają mniejsze znaczenie)
5). Tłumienie modułu fotowoltaicznego: 3% w pierwszym roku, później 0,7% rocznie
6). Dopasowanie strat w ciągach modułów fotowoltaicznych i pomiędzy nimi
Krzywe dziennej generacji mocy przy różnych wskaźnikach nadmiernej rezerwy
W ostatnich latach wskaźnik nadprodukcji systemów fotowoltaicznych wykazuje tendencję rosnącą.
Oprócz przyczyn utraty systemu, dalszy spadek cen komponentów w ostatnich latach i udoskonalenie technologii inwerterów doprowadziły do wzrostu liczby ciągów, które można podłączyć, dzięki czemu nadmierne zasilanie staje się coraz bardziej ekonomiczne. nadmierne zaopatrzenie w komponenty może również obniżyć koszt energii elektrycznej, poprawiając w ten sposób wewnętrzną stopę zwrotu projektu, a zatem zwiększa się zdolność inwestycji w ramach projektu do zapobiegania ryzyku.
Dodatkowo moduły fotowoltaiczne dużej mocy stały się na tym etapie głównym trendem rozwoju branży fotowoltaicznej, co dodatkowo zwiększa możliwość nadprodukcji komponentów i zwiększenia mocy zainstalowanej fotowoltaiki w gospodarstwach domowych.
W oparciu o powyższe czynniki nadmierne rezerwy stały się trendem w projektowaniu projektów fotowoltaicznych.
02
Analiza wytwarzania i kosztów energii
—
Biorąc za przykład przydomową elektrownię fotowoltaiczną o mocy 6 kW, którą zainwestował właściciel, wybrano moduły LONGi o mocy 540 W, które są powszechnie stosowane na rynku rozproszonym.Szacuje się, że dziennie można wytworzyć średnio 20 kWh energii elektrycznej, a roczna zdolność wytwarzania energii wynosi około 7300 kWh.
Zgodnie z parametrami elektrycznymi komponentów prąd roboczy maksymalnego punktu pracy wynosi 13A.Wybierz główny falownik GoodWe GW6000-DNS-30 dostępny na rynku.Maksymalny prąd wejściowy tego falownika wynosi 16A, co można dostosować do obecnego rynku.elementy wysokoprądowe.Biorąc za punkt odniesienia średnią wartość całkowitego rocznego promieniowania zasobów świetlnych z 30 lat w mieście Yantai w prowincji Shandong, przeanalizowano różne systemy o różnych współczynnikach nadproporcji.
2.1 wydajność systemu
Z jednej strony nadmierne rezerwy zwiększają wytwarzanie energii, ale z drugiej strony, ze względu na wzrost liczby modułów słonecznych po stronie prądu stałego, odpowiednią stratę modułów słonecznych w ciągu fotowoltaicznym i utratę mocy Zwiększenie linii DC, dzięki czemu istnieje optymalny stosunek wydajności, maksymalizując wydajność systemu.Po symulacji PVsyst można uzyskać wydajność systemu przy różnych współczynnikach wydajności systemu 6 kVA.Jak pokazano w poniższej tabeli, gdy współczynnik wydajności wynosi około 1,1, wydajność systemu osiąga maksimum, co oznacza również, że stopień wykorzystania komponentów jest w tym momencie najwyższy.
Sprawność systemu i roczna produkcja energii przy różnych współczynnikach wydajności
2.2 wytwarzanie energii i przychody
W zależności od wydajności systemu przy różnych wskaźnikach nadmiernej rezerwy i teoretycznej szybkości zaniku modułów w ciągu 20 lat, można uzyskać roczną produkcję energii przy różnych wskaźnikach rezerwy mocy.Na podstawie ceny energii elektrycznej w sieci wynoszącej 0,395 juanów/kWh (wskaźnik ceny energii elektrycznej dla odsiarczonego węgla w Shandong) oblicza się roczny przychód ze sprzedaży energii elektrycznej.Wyniki obliczeń przedstawiono w tabeli powyżej.
2.3 Analiza kosztów
Użytkownicy domowych projektów fotowoltaicznych bardziej niepokoją się kosztem. Wśród nich moduły i falowniki fotowoltaiczne są głównymi materiałami sprzętowymi, a inne materiały pomocnicze, takie jak wsporniki fotowoltaiczne, sprzęt ochronny i kable, a także koszty związane z instalacją projektu budowy. Ponadto użytkownicy muszą wziąć pod uwagę koszty utrzymania elektrowni fotowoltaicznych.Średni koszt utrzymania stanowi około 1% do 3% całkowitego kosztu inwestycji.W całkowitych kosztach moduły fotowoltaiczne stanowią około 50% do 60%.W oparciu o powyższe pozycje wydatków, bieżąca cena jednostkowa kosztów fotowoltaicznych dla gospodarstw domowych jest mniej więcej taka, jak pokazano w poniższej tabeli:
Szacowany koszt mieszkaniowych systemów fotowoltaicznych
Ze względu na różne współczynniki nadmiernej alokacji, koszt systemu będzie się również różnić, włączając komponenty, wsporniki, kable prądu stałego i opłaty instalacyjne.Zgodnie z powyższą tabelą można obliczyć koszt różnych wskaźników nadmiernych rezerw, jak pokazano na poniższym rysunku.
Koszty systemu, korzyści i wydajność przy różnych wskaźnikach nadmiernej alokacji
03
Analiza korzyści przyrostowych
—
Z powyższej analizy wynika, że choć roczna produkcja energii i dochody będą rosły wraz ze wzrostem wskaźnika nadwyżki rezerw, to koszt inwestycji również wzrośnie.Ponadto z powyższej tabeli wynika, że wydajność systemu jest 1,1 razy większa w połączeniu w parę. Dlatego z technicznego punktu widzenia optymalna jest nadwaga 1,1x.
Jednak z punktu widzenia inwestorów nie wystarczy rozpatrywać projektowania systemów fotowoltaicznych od strony technicznej.Konieczne jest także przeanalizowanie wpływu nadmiernej alokacji na dochody z inwestycji z ekonomicznego punktu widzenia.
Na podstawie kosztów inwestycji i dochodu z wytwarzania energii w ramach powyższych różnych wskaźników wydajności można obliczyć koszt kWh systemu za 20 lat i wewnętrzną stopę zwrotu przed opodatkowaniem.
LCOE i IRR przy różnych wskaźnikach nadwyżki rezerw
Jak widać z powyższego rysunku, gdy współczynnik alokacji zdolności jest mały, produkcja energii i przychody systemu rosną wraz ze wzrostem współczynnika alokacji zdolności, a zwiększone w tym momencie przychody mogą pokryć dodatkowe koszty wynikające z przekroczenia alokacji. Gdy współczynnik wydajności jest zbyt duży, wewnętrzna stopa zwrotu systemu stopniowo maleje ze względu na takie czynniki, jak stopniowe zwiększanie limitu mocy dodawanej części i wzrost strat na linii.Gdy współczynnik wydajności wynosi 1,5, wewnętrzna stopa zwrotu IRR inwestycji w system jest największa.Dlatego z ekonomicznego punktu widzenia optymalnym stosunkiem wydajności dla tego systemu jest 1,5:1.
W ten sam sposób jak powyżej oblicza się optymalny współczynnik wydajności systemu przy różnych wydajnościach z punktu widzenia ekonomii, a wyniki są następujące:
04
Epilog
—
Wykorzystując dane dotyczące zasobów energii słonecznej Shandong, w warunkach różnych współczynników wydajności, oblicza się moc wyjściową modułu fotowoltaicznego docierającą do falownika po utracie.Gdy współczynnik mocy wynosi 1,1, straty w systemie są w tym momencie najmniejsze, a stopień wykorzystania komponentów najwyższy. Jednak z ekonomicznego punktu widzenia, gdy współczynnik mocy wynosi 1,5, przychody z projektów fotowoltaicznych są najwyższe .Projektując system fotowoltaiczny, należy wziąć pod uwagę nie tylko stopień wykorzystania komponentów ze względu na czynniki techniczne, ale także ekonomia jest kluczem do projektowania projektu.Z rachunku ekonomicznego wynika, że system 1.3 o mocy 8 kW jest najbardziej ekonomiczny w przypadku nadmiaru zasobów, system 10 kW 1.2 jest najbardziej ekonomiczny w przypadku nadmiaru zasobów, a system 15 kW 1.2 jest najbardziej ekonomiczny w przypadku nadmiaru zasobów .
Gdy ta sama metoda zostanie zastosowana do ekonomicznego obliczenia współczynnika mocy w przemyśle i handlu, ze względu na zmniejszenie kosztu na wat systemu, optymalny ekonomicznie współczynnik mocy będzie wyższy.Dodatkowo, ze względów rynkowych, koszt systemów fotowoltaicznych również będzie się znacznie różnić, co również będzie miało duży wpływ na wyliczenie optymalnego współczynnika mocy.Jest to również podstawowy powód, dla którego różne kraje wprowadziły ograniczenia dotyczące współczynnika mocy obliczeniowej systemów fotowoltaicznych.
Czas publikacji: 28 września 2022 r