نحوه طراحی منطقی نسبت ظرفیت نیروگاه های فتوولتائیک

با افزایش تقاضای جهانی برای انرژی های تجدیدپذیر، فناوری تولید برق فتوولتائیک به سرعت توسعه یافته است. به عنوان حامل اصلی فناوری تولید برق فتوولتائیک، عقلانیت طراحی نیروگاه فتوولتائیک مستقیماً بر راندمان تولید برق، پایداری عملیاتی و مزایای اقتصادی نیروگاه تأثیر می‌گذارد. در این میان، نسبت ظرفیت یک پارامتر کلیدی در طراحی نیروگاه های فتوولتائیک است و تأثیر مهمی بر عملکرد کلی نیروگاه دارد.
01

بررسی اجمالی نسبت ظرفیت نیروگاه فتوولتائیک

نسبت ظرفیت نیروگاه فتوولتائیک به نسبت ظرفیت نصب شده ماژول های فتوولتائیک به ظرفیت تجهیزات اینورتر اشاره دارد. با توجه به ناپایداری تولید برق فتوولتائیک و تأثیر زیاد محیط، نسبت ظرفیت نیروگاه های فتوولتائیک که به سادگی بر اساس ظرفیت نصب شده ماژول های فتوولتائیک در 1:1 پیکربندی می شوند، باعث هدر رفتن ظرفیت اینورتر فتوولتائیک می شود. بنابراین افزایش ظرفیت سیستم فتوولتائیک با فرض عملکرد پایدار سیستم فتوولتائیک ضروری است. برای بهره وری تولید برق سیستم فتوولتائیک، طراحی نسبت ظرفیت بهینه باید بیشتر از 1:1 باشد. طراحی منطقی نسبت ظرفیت نه تنها می تواند خروجی تولید برق را به حداکثر برساند، بلکه می تواند با شرایط نوری مختلف سازگار شود و با برخی تلفات سیستم مقابله کند.

عوامل اصلی تأثیرگذار بر نسبت حجم

طراحی نسبت ظرفیت به توزیع معقول باید به طور جامع بر اساس وضعیت پروژه خاص در نظر گرفته شود. عواملی که بر نسبت ظرفیت به توزیع تأثیر می گذارند عبارتند از تضعیف اجزا، از دست دادن سیستم، تابش، تمایل نصب قطعات و غیره. تجزیه و تحلیل خاص به شرح زیر است.

1. تضعیف جزء

در شرایط پیری و میرایی طبیعی، تضعیف فعلی ماژول ها در سال اول حدود 1٪ است و تضعیف ماژول ها پس از سال دوم به صورت خطی تغییر می کند. نرخ پوسیدگی در 30 سال حدود 13٪ است، به این معنی که ظرفیت تولید برق سالانه ماژول کاهش می یابد، خروجی توان نامی را نمی توان به طور مداوم حفظ کرد. بنابراین، طراحی نسبت ظرفیت فتوولتائیک باید تضعیف اجزا را در طول کل چرخه عمر نیروگاه در نظر بگیرد تا تطابق تولید برق جزء را به حداکثر برساند و کارایی سیستم را بهبود بخشد.

2. از دست دادن سیستم

در سیستم فتوولتائیک تلفات مختلفی بین ماژول‌های فتوولتائیک و خروجی اینورتر وجود دارد، از جمله از بین رفتن قطعات سری و موازی و گرد و غبار محافظ، تلفات کابل DC، تلفات اینورتر فتوولتائیک و غیره. تلفات در هر لینک بر اینورتر تأثیر می‌گذارد. نیروگاه فتوولتائیک توان خروجی واقعی مبدل

در برنامه های کاربردی پروژه، PVsyst را می توان برای شبیه سازی پیکربندی واقعی و از دست دادن سایه پروژه استفاده کرد. به طور کلی، تلفات جانبی DC سیستم فتوولتائیک حدود 7-12%، تلفات اینورتر حدود 1-2% و تلفات کل حدود 8-13% است. بنابراین، بین ظرفیت نصب شده ماژول های فتوولتائیک و داده های تولید برق واقعی یک انحراف از دست دادن وجود دارد. اگر یک اینورتر فتوولتائیک بر اساس ظرفیت نصب ماژول و نسبت ظرفیت 1:1 انتخاب شود، حداکثر ظرفیت خروجی واقعی اینورتر تنها حدود 90 درصد ظرفیت نامی اینورتر است. حتی زمانی که روشنایی در بهترین حالت خود باشد، اینورتر با بار کامل کار نمی کند، استفاده از اینورتر و سیستم را کاهش می دهد.
3. مناطق مختلف تابش متفاوتی دارند

ماژول فقط می تواند در شرایط کاری STC به توان خروجی نامی برسد (شرایط کار STC: شدت نور 1000W/m²، دمای باتری 25 درجه، کیفیت هوا 1.5). اگر شرایط کاری با شرایط STC مطابقت نداشته باشد، توان خروجی ماژول فتوولتائیک باید کمتر از توان نامی آن باشد و توزیع زمانی منابع نور در یک روز نمی‌تواند همه شرایط STC را برآورده کند، عمدتاً به دلیل تفاوت زیاد در تابش. ، درجه حرارت و غیره در صبح، وسط و عصر. در عین حال، تابش ها و محیط های مختلف در مناطق مختلف تأثیرات متفاوتی بر تولید برق ماژول های فتوولتائیک دارند. بنابراین در مرحله اولیه پروژه، درک اطلاعات منابع روشنایی محلی با توجه به منطقه خاص و انجام محاسبات داده ضروری است.

بنابراین، حتی در یک منطقه منبع، تفاوت زیادی در تابش در طول سال وجود دارد. این بدان معنی است که پیکربندی سیستم یکسان، یعنی ظرفیت تولید برق در نسبت ظرفیت یکسان متفاوت است. برای دستیابی به همان تولید برق، می توان با تغییر نسبت ظرفیت به آن دست یافت.

4. زاویه شیب نصب قطعات

در پروژه مشابه نیروگاه‌های فتوولتائیک سمت کاربر، انواع سقف‌های متفاوتی وجود خواهد داشت، و انواع سقف‌های مختلف شامل زوایای شیب طراحی اجزای مختلف می‌شوند و تابش دریافتی توسط اجزای مربوطه نیز متفاوت خواهد بود. به عنوان مثال، در یک پروژه صنعتی و تجاری در ژجیانگ سقف های کاشی فولادی رنگی و سقف های بتنی وجود دارد و زوایای شیب طراحی به ترتیب 3 درجه و 18 درجه است. زوایای شیب مختلف از طریق PV شبیه سازی شده و داده های تابش سطح شیبدار در شکل زیر نشان داده شده است. می توانید تابش دریافت شده توسط قطعات نصب شده در زوایای مختلف را مشاهده کنید. درجه متفاوت است. به عنوان مثال، اگر سقف های پراکنده عمدتاً کاشی کاری شده باشند، انرژی خروجی قطعات با ظرفیت یکسان کمتر از آنهایی با شیب معین خواهد بود.

ایده های طراحی نسبت ظرفیت

بر اساس تجزیه و تحلیل فوق، طراحی نسبت ظرفیت عمدتاً برای بهبود راندمان کلی نیروگاه با تنظیم ظرفیت دسترسی جانبی DC اینورتر است. روش های پیکربندی فعلی نسبت ظرفیت به طور عمده به تامین بیش از حد جبران خسارت و تامین بیش از حد فعال تقسیم می شود.

1. غرامت برای تخصیص بیش از حد

جبران تطابق بیش از حد به معنای تنظیم نسبت ظرفیت به تطابق است تا اینورتر بتواند در زمانی که روشنایی بهترین است به خروجی بار کامل برسد. این روش تنها بخشی از تلفات موجود در سیستم فتوولتائیک را در نظر می گیرد. با افزایش ظرفیت قطعات (همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است)، می توان تلفات سیستم در حین انتقال انرژی را جبران کرد، به طوری که اینورتر می تواند در حین استفاده واقعی به بار خروجی کامل برسد. اثر بدون از دست دادن اوج برش.

2. بیش از حد تخصیص فعال

تامین بیش از حد فعال عبارت است از ادامه افزایش ظرفیت ماژول های فتوولتائیک بر اساس جبران اضافه تامین (همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است). این روش نه تنها زیان های سیستم را در نظر می گیرد، بلکه به طور جامع عواملی مانند هزینه ها و منافع سرمایه گذاری را در نظر می گیرد. هدف این است که به طور فعال زمان کار با بار کامل اینورتر را افزایش دهیم تا تعادلی بین افزایش هزینه سرمایه گذاری قطعات و درآمد تولید برق سیستم پیدا شود، به طوری که هزینه متوسط سطح برق سیستم (LCOE) به حداقل برسد. حتی زمانی که روشنایی ضعیف است، اینورتر همچنان با بار کامل کار می کند، در نتیجه زمان کار با بار کامل را افزایش می دهد. با این حال، منحنی تولید برق واقعی سیستم، همانطور که در شکل نشان داده شده است، یک پدیده "برش پیک" خواهد داشت و در برخی دوره های زمانی در حد محدود خواهد بود. ارسال وضعیت کاری با این حال، تحت نسبت ظرفیت مناسب، LCOE کلی سیستم کمترین است، یعنی درآمد افزایش می یابد.

رابطه بین تطابق بیش از حد جبران شده، بیش تطبیق فعال و LCOE در شکل زیر نشان داده شده است. با افزایش نسبت تطبیق ظرفیت، LCOE به کاهش خود ادامه می دهد. در نقطه تطابق بیش از حد جبران، LCOE سیستم به کمترین مقدار نمی رسد. اگر نسبت تطابق ظرفیت بیشتر به نقطه تطابق بیش از حد فعال افزایش یابد، LCOE LCOE سیستم به حداقل می رسد. اگر نسبت ظرفیت به افزایش ادامه یابد، LCOE افزایش خواهد یافت. بنابراین، نقطه بیش توزیع فعال، مقدار نسبت ظرفیت بهینه سیستم است.

برای اینورتر، نحوه رسیدن به کمترین LCOE سیستم نیاز به قابلیت تامین بیش از حد DC کافی دارد. برای مناطق مختلف، به ویژه مناطقی با شرایط تابش ضعیف، راه‌حل‌های بیش از حد فعال بیشتر برای دستیابی به وارونگی گسترده مورد نیاز است. زمان خروجی نامی اینورتر را می توان برای کاهش LCOE سیستم به حداکثر رساند. به عنوان مثال، اینورترهای فتوولتائیک Growatt از تامین بیش از حد 1.5 برابری در سمت DC پشتیبانی می کنند، که می تواند سازگاری بیش از حد فعال را در بیشتر مناطق برآورده کند.

نتیجه گیری و پیشنهاد

به طور خلاصه، هر دو طرح تامین بیش از حد جبران شده و بیش از حد فعال ابزارهای موثری برای بهبود کارایی سیستم های فتوولتائیک هستند، اما هر کدام تاکید خاص خود را دارند. تأمین بیش از حد جبرانی عمدتاً بر جبران ضررهای سیستم تمرکز دارد، در حالی که تأمین بیش از حد فعال بیشتر بر یافتن تعادل بین افزایش سرمایه گذاری و بهبود درآمد متمرکز است. بنابراین، در پروژه های واقعی، توصیه می شود به طور جامع یک طرح پیکربندی نسبت تامین ظرفیت مناسب بر اساس نیاز پروژه انتخاب شود.