ככל שהביקוש העולמי לאנרגיה מתחדשת ממשיך לגדול, טכנולוגיית ייצור החשמל הפוטו-וולטאית התפתחה במהירות. בתור נושאת הליבה של טכנולוגיית ייצור חשמל פוטו-וולטאית, רציונליות התכנון של תחנת הכוח הפוטו-וולטאית משפיעה ישירות על יעילות ייצור החשמל, היציבות התפעולית והיתרונות הכלכליים של תחנת הכוח. ביניהם, יחס הקיבולת מהווה פרמטר מרכזי בתכנון תחנות כוח פוטו-וולטאיות ויש לו השפעה חשובה על הביצועים הכוללים של תחנת הכוח.
01
סקירה כללית של יחס קיבולת תחנת כוח פוטו-וולטאית
יחס קיבולת תחנת כוח פוטו-וולטאית מתייחס ליחס בין הקיבולת המותקנת של מודולים פוטו-וולטאיים לקיבולת של ציוד מהפך. בשל חוסר היציבות של ייצור החשמל הפוטו-וולטאי וההשפעה הגדולה של הסביבה, יחס הקיבולת של תחנות כוח פוטו-וולטאיות המוגדרות בפשטות לפי הקיבולת המותקנת של מודולים פוטו-וולטאיים ב-1:1 יגרום לבזבוז של קיבולת המהפך הפוטו-וולטאי. לכן, יש צורך להגדיל את הקיבולת של המערכת הפוטו-וולטאית בהנחה של פעולה יציבה של המערכת הפוטו-וולטאית. ליעילות ייצור חשמל של מערכת פוטו-וולטאית, תכנון יחס הקיבולת האופטימלי צריך להיות גדול מ-1:1. תכנון רציונלי של יחס קיבולת יכול לא רק למקסם את תפוקת ייצור החשמל, אלא גם להסתגל לתנאי תאורה שונים ולהתמודד עם כמה הפסדי מערכת.
02
גורמי ההשפעה העיקריים של יחס נפח
יש לשקול באופן מקיף עיצוב יחס קיבולת-הפצה בהתבסס על המצב של הפרויקט הספציפי. גורמים המשפיעים על יחס קיבולת להפצה כוללים הנחתה של רכיבים, אובדן מערכת, קרינה, נטיית התקנת רכיב וכו'. הניתוח הספציפי הוא כדלקמן.
1. הנחתת רכיבים
בתנאי הזדקנות והנחתה תקינים, ההפחתה הנוכחית של המודולים בשנה הראשונה היא כ-1%, וההנחתה של המודולים לאחר השנה השנייה תשתנה באופן ליניארי. קצב הדעיכה ב-30 שנה הוא כ-13%, מה שאומר שיכולת ייצור החשמל השנתית של המודול יורדת, לא ניתן לשמור על תפוקת ההספק המדורגת ברציפות. לכן, תכנון יחס הקיבולת הפוטו-וולטאית חייב לקחת בחשבון את הנחתת הרכיבים במהלך כל מחזור החיים של תחנת הכוח כדי למקסם את ההתאמה של ייצור החשמל של הרכיבים ולשפר את יעילות המערכת.
2. אובדן מערכת
במערכת הפוטו-וולטאית ישנם הפסדים שונים בין המודולים הפוטו-וולטאיים לפלט המהפך, לרבות אובדן רכיבים סדרתיים ומקבילים ואבק מיגון, אובדן כבל DC, אובדן מהפך פוטו-וולטאי וכו'. ההפסדים בכל חוליה ישפיעו על המהפך של תחנת הכוח הפוטו-וולטאית. הספק המוצא בפועל של הממיר.
ביישומי פרויקט, ניתן להשתמש ב-PVsyst כדי לדמות את התצורה בפועל ואובדן הצללה של הפרויקט; בדרך כלל, אובדן הצד DC של המערכת הפוטו-וולטאית הוא בערך 7-12%, אובדן המהפך הוא בערך 1-2%, וההפסד הכולל הוא בערך 8-13%; לכן, קיימת סטיית הפסד בין הקיבולת המותקנת של מודולים פוטו-וולטאיים לבין נתוני ייצור החשמל בפועל. אם נבחר מהפך פוטו-וולטאי בהתבסס על קיבולת התקנת המודול ויחס קיבולת של 1:1, קיבולת הפלט המקסימלית בפועל של המהפך היא רק כ-90% מהקיבולת הנקובת של המהפך. גם כשהתאורה במיטבה, המהפך יעבוד בעומס מלא מפחית את ניצול המהפך והמערכת.
3. לאזורים שונים יש קרינה שונה
המודול יכול להגיע לתפוקת הכוח המדורגת רק בתנאי עבודה STC (תנאי עבודה STC: עוצמת אור 1000W/m², טמפרטורת הסוללה 25 מעלות, איכות אוויר 1.5). אם תנאי העבודה אינם עומדים בתנאי STC, הספק המוצא של המודול הפוטו-וולטאי חייב להיות נמוך מההספק הנקוב שלו, וחלוקת הזמן של משאבי האור בתוך יום לא יכולה לעמוד בתנאי STC, בעיקר בגלל ההבדלים הגדולים בקרינה , טמפרטורה וכו' בבוקר, באמצע ובערב; יחד עם זאת, לקרינה וסביבות שונות באזורים שונים יש השפעות שונות על ייצור החשמל של מודולים פוטו-וולטאיים. , כך שבשלב המוקדם של הפרויקט, יש צורך להבין את נתוני משאבי התאורה המקומיים בהתאם לאזור הספציפי ולערוך חישובי נתונים.
לכן, גם באותו אזור משאבים קיימים הבדלים גדולים בקרינה לאורך השנה. המשמעות היא שאותה תצורת מערכת, כלומר, יכולת ייצור החשמל שונה תחת אותו יחס קיבולת. כדי להשיג את אותו ייצור חשמל, ניתן להשיג זאת על ידי שינוי יחס הקיבולת.
4. זווית נטייה להתקנת רכיב
יהיו סוגי גגות שונים באותו פרויקט של תחנות כוח פוטו-וולטאיות בצד המשתמש, וסוגי גגות שונים יהיו כרוכים בזוויות נטייה שונות של עיצוב רכיבים, וגם הקרינה המתקבלת על ידי הרכיבים המתאימים תהיה שונה; לדוגמה, בפרויקט תעשייתי ומסחרי בג'ה-ג'יאנג ישנם גגות רעפים בצבע פלדה וגגות בטון, וזוויות הנטייה העיצוביות הן 3 מעלות ו-18 מעלות בהתאמה. זוויות נטייה שונות מדומות באמצעות PV ונתוני הקרינה של המשטח המשופע מוצגים באיור למטה; אתה יכול לראות את הקרינה המתקבלת על ידי רכיבים המותקנים בזוויות שונות. התואר שונה. לדוגמה, אם גגות מבוזרים הם לרוב רעפים, אנרגיית התפוקה של רכיבים בעלי אותה קיבולת תהיה נמוכה יותר מאלו בעלי נטייה מסוימת.
03
רעיונות עיצוב יחס קיבולת
בהתבסס על הניתוח לעיל, התכנון של יחס הקיבולת נועד בעיקר לשפר את היעילות הכוללת של תחנת הכוח על ידי התאמת קיבולת הגישה בצד DC של המהפך; שיטות התצורה הנוכחיות של יחס הקיבולת מחולקות בעיקר להקצאת יתר של פיצויים והקצאת יתר אקטיבית.
1. פיצוי בגין הקצאת יתר
פיצוי התאמת יתר פירושו התאמת יחס הקיבולת להתאמה כך שהמהפך יוכל להגיע לתפוקת עומס מלא כאשר התאורה הטובה ביותר. שיטה זו לוקחת בחשבון רק חלק מההפסדים הקיימים במערכת הפוטו-וולטאית. על ידי הגדלת הקיבולת של הרכיבים (כפי שמוצג באיור למטה), ניתן לפצות את הפסדי המערכת במהלך העברת האנרגיה, כך שהמהפך יכול להגיע לפלט עומס מלא במהלך השימוש בפועל. אפקט ללא אובדן גזירה שיא.
2. הקצאת יתר פעילה
אספקת יתר אקטיבית היא להמשיך ולהגדיל את הקיבולת של מודולים פוטו-וולטאיים על בסיס פיצוי על אספקת יתר (כמתואר באיור למטה). שיטה זו לא רק לוקחת בחשבון הפסדי מערכת, אלא גם לוקחת בחשבון באופן מקיף גורמים כמו עלויות השקעה ויתרונות. המטרה היא להאריך באופן אקטיבי את זמן פעולת העומס המלא של המהפך כדי למצוא איזון בין עלות ההשקעה המוגדלת ברכיבים לבין הכנסות ייצור החשמל של המערכת, כדי למזער את עלות החשמל הממוצעת של המערכת (LCOE). גם כאשר התאורה גרועה, המהפך עדיין פועל בעומס מלא, ובכך מאריך את זמן הפעולה בעומס מלא; עם זאת, לעקומת ייצור החשמל בפועל של המערכת תהיה תופעת "חיתוך שיא" כפי שמוצג באיור, והיא תהיה בגבול במהלך פרקי זמן מסוימים. שלח סטטוס עבודה. עם זאת, תחת יחס הקיבולת המתאים, ה-LCOE הכולל של המערכת הוא הנמוך ביותר, כלומר ההכנסות גדלות.
הקשר בין התאמת יתר מתוגמלת, התאמת יתר אקטיבית ו-LCOE מוצג באיור שלהלן. LCOE ממשיך לרדת ככל שיחס התאמת הקיבולת עולה. בנקודת התאמת יתר הפיצוי, LCOE של המערכת לא מגיע לערך הנמוך ביותר. אם יחס התאמת הקיבולת גדל עוד יותר לנקודת התאמת היתר הפעילה, LCOE LCOE של המערכת מגיע למינימום. אם יחס הקיבולת ימשיך לעלות, LCOE יגדל. לכן, נקודת חלוקת היתר הפעילה היא ערך יחס הקיבולת האופטימלי של המערכת.
עבור המהפך, איך לעמוד ב-LCOE הנמוך ביותר של המערכת נדרשת יכולת אספקת יתר בצד DC. עבור אזורים שונים, במיוחד אלה עם תנאי קרינה גרועים, יש צורך בפתרונות אספקת יתר אקטיביים גבוהים יותר כדי להשיג היפוך ממושך. ניתן למקסם את זמן הפלט המדורג של המהפך כדי להפחית את ה-LCOE של המערכת; לדוגמה, מהפכים פוטו-וולטאיים של Growatt תומכים באספקת יתר של פי 1.5 בצד DC, מה שיכול לעמוד בתאימות של אספקת יתר אקטיבית ברוב התחומים.
04
מסקנה והצעה
לסיכום, הן אספקת יתר המתוגמלת והן תוכניות אספקת יתר אקטיביות הן אמצעי יעיל לשיפור היעילות של מערכות פוטו-וולטאיות, אך לכל אחת יש דגש משלה. אספקת יתר מפצה מתמקדת בעיקר בפיצוי הפסדי מערכת, בעוד שהקצאת יתר אקטיבית מתמקדת יותר במציאת איזון בין הגדלת ההשקעה ושיפור ההכנסות; לכן, בפרויקטים בפועל, מומלץ לבחור באופן מקיף תוכנית תצורה מתאימה של יחס הקיבולת המבוססת על צרכי הפרויקט.