Ker svetovno povpraševanje po obnovljivi energiji še naprej narašča, se je tehnologija fotovoltaične proizvodnje energije hitro razvila. Kot osrednji nosilec tehnologije fotonapetostne proizvodnje električne energije racionalnost zasnove fotovoltaične elektrarne neposredno vpliva na učinkovitost proizvodnje električne energije, stabilnost delovanja in gospodarske koristi elektrarne. Med njimi je razmerje zmogljivosti ključni parameter pri načrtovanju fotonapetostnih elektrarn in pomembno vpliva na celotno delovanje elektrarne.
01
Pregled razmerja zmogljivosti fotovoltaičnih elektrarn
Razmerje zmogljivosti fotovoltaičnih elektrarn se nanaša na razmerje med nameščeno zmogljivostjo fotovoltaičnih modulov in zmogljivostjo inverterske opreme. Zaradi nestabilnosti fotonapetostne proizvodnje električne energije in velikega vpliva na okolje bo razmerje zmogljivosti fotonapetostnih elektrarn, ki je preprosto konfigurirano glede na nameščeno zmogljivost fotonapetostnih modulov na 1:1, povzročilo izgubo zmogljivosti fotonapetostnega pretvornika. Zato je potrebno povečati zmogljivost fotovoltaičnega sistema pod predpostavko stabilnega delovanja fotovoltaičnega sistema. Za učinkovitost proizvodnje električne energije fotovoltaičnega sistema mora biti optimalno razmerje zmogljivosti večje od 1:1. Racionalna zasnova razmerja zmogljivosti ne more samo povečati proizvodnje električne energije, ampak se tudi prilagodi različnim svetlobnim pogojem in se spopade z nekaterimi sistemskimi izgubami.
02
Glavni vplivni dejavniki volumskega razmerja
Razumno zasnovo razmerja med zmogljivostjo in distribucijo je treba temeljito preučiti glede na situacijo specifičnega projekta. Dejavniki, ki vplivajo na razmerje med zmogljivostjo in porazdelitvijo, vključujejo slabljenje komponent, sistemske izgube, obsevanost, naklon vgradnje komponent itd. Posebna analiza je naslednja.
1. Slabljenje komponente
Pod pogojem normalnega staranja in atenuacije je trenutna atenuacija modulov v prvem letu približno 1 %, atenuacija modulov po drugem letu pa se bo spreminjala linearno. Stopnja upadanja v 30 letih je približno 13 %, kar pomeni, da letna zmogljivost proizvodnje električne energije modula upada, nazivne izhodne moči ni mogoče vzdrževati neprekinjeno. Zato mora zasnova razmerja fotonapetostne zmogljivosti upoštevati slabljenje komponent v celotnem življenjskem ciklu elektrarne, da se poveča ujemanje proizvodnje električne energije komponent in izboljša učinkovitost sistema.
2. Izguba sistema
V fotonapetostnem sistemu prihaja do različnih izgub med fotonapetostnimi moduli in izhodom pretvornika, vključno z izgubo zaporednih in vzporednih komponent in zaščitnega prahu, izgubami kabla DC, izgubami fotonapetostnega pretvornika itd. Izgube v vsaki povezavi bodo vplivale na pretvornik fotovoltaične elektrarne. dejansko izhodno moč pretvornika.
V projektnih aplikacijah lahko PVsyst uporabimo za simulacijo dejanske konfiguracije in izgube senčenja projekta; na splošno je stranska izguba enosmernega toka fotovoltaičnega sistema približno 7-12%, izguba pretvornika je približno 1-2%, skupna izguba pa približno 8-13%; Zato prihaja do odstopanja izgube med instalirano močjo fotovoltaičnih modulov in podatki o dejanski proizvodnji električne energije. Če je fotonapetostni razsmernik izbran na podlagi zmogljivosti namestitve modula in razmerja zmogljivosti 1:1, je dejanska največja izhodna zmogljivost razsmernika le okoli 90 % nazivne zmogljivosti razsmernika. Tudi ko je osvetlitev najboljša, bo pretvornik Nedelovanje pri polni obremenitvi zmanjša izkoriščenost pretvornika in sistema.
3. Različna področja imajo različno obsevanost
Modul lahko doseže samo nazivno izhodno moč pod delovnimi pogoji STC (delovni pogoji STC: jakost svetlobe 1000 W/m², temperatura baterije 25 stopinj, kakovost zraka 1,5). Če delovni pogoji ne izpolnjujejo pogojev STC, mora biti izhodna moč fotovoltaičnega modula manjša od njegove nazivne moči, časovna porazdelitev svetlobnih virov v enem dnevu pa ne more v celoti izpolnjevati pogojev STC, predvsem zaradi velikih razlik v obsevanju. , temperatura itd. zjutraj, sredi in zvečer; hkrati imajo različna obsevanja in okolja v različnih regijah različne vplive na proizvodnjo električne energije fotovoltaičnih modulov. , zato je treba v zgodnji fazi projekta razumeti podatke o lokalnih virih razsvetljave glede na specifično območje in izvesti izračune podatkov.
Zato so tudi na istem območju vira velike razlike v obsevanju skozi vse leto. To pomeni, da je enaka konfiguracija sistema, to je zmogljivost proizvodnje električne energije, različna pri istem razmerju zmogljivosti. Da bi dosegli enako proizvodnjo električne energije, je to mogoče doseči s spremembo razmerja zmogljivosti.
4. Kot naklona vgradnje komponente
V istem projektu fotonapetostnih elektrarn na strani uporabnika bodo različne vrste streh, različne vrste streh pa bodo vključevale različne kote naklona zasnove komponent, različno pa bo tudi obsevanje, ki ga prejmejo ustrezne komponente; na primer v industrijskem in komercialnem projektu v Zhejiangu so strehe iz barvnih jeklenih ploščic in betonske strehe, konstrukcijski koti naklona pa so 3 stopinje oziroma 18 stopinj. Različni koti naklona so simulirani s PV in podatki o obsevanju nagnjene površine so prikazani na spodnji sliki; lahko vidite sevanje, ki ga prejmejo komponente, nameščene pod različnimi koti. Stopnja je drugačna. Na primer, če so razdeljene strehe večinoma pokrite s ploščicami, bo izhodna energija komponent z enako zmogljivostjo nižja od tistih z določenim naklonom.
03
Ideje za oblikovanje razmerja zmogljivosti
Na podlagi zgornje analize je zasnova razmerja zmogljivosti namenjena predvsem izboljšanju splošne učinkovitosti elektrarne s prilagajanjem zmogljivosti stranskega dostopa DC pretvornika; trenutne konfiguracijske metode razmerja zmogljivosti so v glavnem razdeljene na kompenzacijsko prekomerno zagotavljanje in aktivno prekomerno zagotavljanje.
1. Nadomestilo za preveliko dodelitev
Kompenzacija čezmernega ujemanja pomeni prilagajanje razmerja med zmogljivostjo in ujemanjem, tako da lahko pretvornik doseže polno obremenitev, ko je osvetlitev najboljša. Ta metoda upošteva samo del izgub, ki obstajajo v fotovoltaičnem sistemu. S povečanjem zmogljivosti komponent (kot je prikazano na spodnji sliki) je mogoče kompenzirati sistemske izgube med prenosom energije, tako da lahko pretvornik med dejansko uporabo doseže polno obremenitev. učinek brez največje izgube izrezovanja.
2. Aktivna prekomerna dodelitev
Aktivno prekomerno zagotavljanje je nadaljevanje povečevanja zmogljivosti fotonapetostnih modulov na podlagi kompenzacije prekomernega zagotavljanja (kot je prikazano na spodnji sliki). Ta metoda ne upošteva samo sistemskih izgub, temveč celovito upošteva tudi dejavnike, kot so stroški in koristi naložbe. Cilj je aktivno podaljšati čas delovanja pretvornika pri polni obremenitvi, da se najde ravnovesje med povečanimi stroški naložbe komponent in prihodki od proizvodnje električne energije sistema, tako da se čim bolj zmanjšajo povprečni stroški električne energije sistema (LCOE). Tudi pri slabi osvetlitvi pretvornik še vedno deluje pri polni obremenitvi in s tem podaljša čas delovanja pri polni obremenitvi; vendar bo dejanska krivulja proizvodnje električne energije v sistemu imela pojav "rezovanja vrhov", kot je prikazano na sliki, in bo v nekaterih časovnih obdobjih na meji. Pošlji delovno stanje. Vendar pa je pod ustreznim razmerjem zmogljivosti skupni LCOE sistema najnižji, kar pomeni, da se prihodek poveča.
Razmerje med kompenziranim čezmernim usklajevanjem, aktivnim čezmernim usklajevanjem in LCOE je prikazano na spodnji sliki. LCOE se še naprej zmanjšuje, ko se razmerje ujemanja zmogljivosti povečuje. Na točki prekomernega ujemanja kompenzacije LCOE sistema ne doseže najnižje vrednosti. Če se razmerje ujemanja zmogljivosti dodatno poveča do aktivne točke prekomernega ujemanja, sistem LCOE LCOE doseže minimum. Če se razmerje zmogljivosti še naprej povečuje, se bo LCOE povečal. Zato je aktivna točka prekomerne porazdelitve optimalna vrednost razmerja zmogljivosti sistema.
Da bi pretvornik dosegel najnižji LCOE sistema, zahteva zadostno zmogljivost prekomernega zagotavljanja na strani enosmernega toka. Za različne regije, zlasti tiste s slabimi pogoji obsevanja, so za doseganje razširjene inverzije potrebne rešitve za večjo aktivno prekomerno zagotavljanje. Nazivni izhodni čas pretvornika se lahko poveča, da se zmanjša LCOE sistema; fotovoltaični pretvorniki Growatt na primer podpirajo 1,5-kratno prekomerno zagotavljanje na strani DC, kar lahko zadosti združljivosti aktivnega prekomernega zagotavljanja na večini območij.
04
sklep in predlog
Če povzamemo, sheme kompenziranega prekomernega zagotavljanja in aktivnega prekomernega zagotavljanja sta učinkoviti sredstvi za izboljšanje učinkovitosti fotovoltaičnih sistemov, vendar ima vsak svoj poudarek. Kompenzacijsko prekomerno oblikovanje se osredotoča predvsem na kompenzacijo sistemskih izgub, medtem ko se aktivno prekomerno oblikovanje bolj osredotoča na iskanje ravnovesja med povečanjem naložb in izboljšanjem prihodkov; zato je pri dejanskih projektih priporočljivo celovito izbrati ustrezen konfiguracijski načrt razmerja zagotavljanja zmogljivosti glede na potrebe projekta.