ביתי את פתרון העיצוב של DC/AC Power Ratio

בתכנון של מערכת תחנת הכוח הפוטו-וולטאית, היחס בין הקיבולת המותקנת של המודולים הפוטו-וולטאיים לקיבולת המדורגת של המהפך הוא DC/AC Power Ratio，

שזה פרמטר עיצובי חשוב מאוד. ב"תקן יעילות מערכת ייצור חשמל פוטו-וולטאיים" שיצא בשנת 2012, יחס הקיבולת מתוכנן לפי 1:1, אך בשל השפעת תנאי האור והטמפרטורה, המודולים הפוטו-וולטאיים אינם יכולים להגיע ל- הספק נומינלי רוב הזמן, והמהפך בעצם כולם פועלים בקיבולת פחות ממלא, ורוב הזמן בשלב של בזבוז קיבולת.

בתקן שפורסם בסוף אוקטובר 2020, יחס הקיבולת של תחנות כוח פוטו-וולטאיות עבר ליברליזציה מלאה, והיחס המרבי של רכיבים וממירים הגיע ל-1.8:1. התקן החדש יגדיל מאוד את הביקוש המקומי לרכיבים וממירים. זה יכול להוזיל את עלות החשמל ולהאיץ את הגעתו של עידן השוויון הפוטו-וולטאי.

מאמר זה ייקח את המערכת הפוטו-וולטאית המבוזרת בשאנדונג כדוגמה, וינתח אותה מנקודת המבט של הספק התפוקה בפועל של מודולים פוטו-וולטאיים, שיעור ההפסדים הנגרמים מהקצאת יתר והכלכלה.

01

מגמת אספקת יתר של פאנלים סולאריים

—

נכון להיום, אספקת היתר הממוצעת של תחנות כוח פוטו-וולטאיות בעולם היא בין 120% ל-140%. הסיבה העיקרית לאספקת יתר היא שמודולי ה-PV אינם יכולים להגיע לשיא ההספק האידיאלי במהלך הפעולה בפועל. הגורמים המשפיעים כוללים:

1). עוצמת קרינה לא מספקת (חורף)

2). טמפרטורת הסביבה

3). חסימת לכלוך ואבק

4). כיוון המודול הסולארי אינו אופטימלי לאורך כל היום (סוגרי מעקב הם פחות חשובים)

5). הנחתה מודול סולארי: 3% בשנה הראשונה, 0.7% לשנה לאחר מכן

6). התאמת הפסדים בתוך ובין מחרוזות של מודולים סולאריים

עקומות ייצור חשמל יומיות עם יחסי אספקת יתר שונים

בשנים האחרונות, יחס אספקת היתר של מערכות פוטו-וולטאיות הראה מגמת עלייה.

בנוסף לסיבות לאובדן המערכת, הירידה הנוספת של מחירי הרכיבים בשנים האחרונות ושיפור טכנולוגיית האינוורטר הביאו לגידול במספר המיתרים שניתן לחבר, מה שהופך את אספקת היתר לחסכונית יותר ויותר. , אספקת יתר של רכיבים יכולה גם להוזיל את עלות החשמל, ובכך לשפר את שיעור התשואה הפנימי של הפרויקט, כך שהיכולת האנטי-סיכון של ההשקעה בפרויקט מוגברת.

בנוסף, מודולים פוטו-וולטאיים בעלי הספק גבוה הפכו בשלב זה למגמה המרכזית בהתפתחות התעשייה הפוטו-וולטאית, מה שמגביר עוד יותר את האפשרות לאספקת יתר של רכיבים והגדלת הקיבולת הפוטו-וולטאית הביתית המותקנת.

בהתבסס על הגורמים לעיל, אספקת יתר הפכה לטרנד של עיצוב פרויקטים פוטו-וולטאיים.

02

ייצור חשמל וניתוח עלויות

—

אם ניקח לדוגמה את תחנת הכוח הפוטו-וולטאית הביתית בהספק של 6 קילוואט שהושקעה על ידי הבעלים, נבחרים מודולים של LONGi 540W, אשר נמצאים בשימוש נפוץ בשוק המבוזר. ההערכה היא שניתן לייצר בממוצע כ-20 קוט"ש חשמל ביום, וכושר ייצור החשמל השנתי עומד על כ-7,300 קוט"ש.

על פי הפרמטרים החשמליים של הרכיבים, זרם העבודה של נקודת העבודה המקסימלית הוא 13A. בחר בממיר המיינסטרים GoodWe GW6000-DNS-30 בשוק. זרם הכניסה המרבי של מהפך זה הוא 16A, שיכול להתאים לשוק הנוכחי. רכיבי זרם גבוה. בהתייחס לערך הממוצע של 30 שנה של הקרינה הכוללת השנתית של משאבי האור בעיר יאנטאי, מחוז שאנדונג, נותחו מערכות שונות בעלות יחסי יתר שונים.

2.1 יעילות מערכת

מצד אחד, אספקת יתר מגדילה את ייצור החשמל, אך מצד שני, עקב הגידול במספר המודולים הסולאריים בצד DC, אובדן ההתאמה של המודולים הסולאריים במיתר הסולארי ואובדן הסולארי. הגדלת קו DC, כך שיש יחס קיבולת אופטימלי, למקסם את היעילות של המערכת. לאחר הדמיית PVsyst, ניתן לקבל את יעילות המערכת תחת יחסי קיבולת שונים של מערכת 6kVA. כפי שמופיע בטבלה למטה, כאשר יחס הקיבולת הוא כ-1.1, יעילות המערכת מגיעה למקסימום, מה שאומר שגם קצב הניצול של הרכיבים הוא הגבוה ביותר בשלב זה.

יעילות מערכת וייצור חשמל שנתי ביחסי קיבולת שונים

2.2 ייצור חשמל והכנסות

על פי יעילות המערכת תחת יחסי אספקת יתר שונים וקצב הדעיכה התיאורטי של המודולים ב-20 שנה, ניתן לקבל את ייצור החשמל השנתי ביחסי אספקת קיבולת שונים. על פי מחיר החשמל ברשת של 0.395 יואן/קוט"ש (מחיר החשמל המבוסס על פחם מפורק גופרית בשאנדונג), מחושבת ההכנסה השנתית ממכירת חשמל. תוצאות החישוב מוצגות בטבלה למעלה.

2.3 ניתוח עלויות

העלות היא מה שמשתמשים בפרויקטים פוטו-וולטאיים ביתיים מודאגים יותר ממנו. ביניהם, מודולים פוטו-וולטאיים וממירים הם חומרי הציוד העיקריים, וחומרי עזר אחרים כגון סוגריים פוטו-וולטאיים, ציוד הגנה וכבלים, כמו גם עלויות הקשורות להתקנה עבור הפרויקט בנייה.בנוסף, המשתמשים צריכים לשקול גם את עלות אחזקת תחנות כוח פוטו-וולטאיות. עלות האחזקה הממוצעת מהווה כ-1% עד 3% מסך עלות ההשקעה. בעלות הכוללת, מודולים פוטו-וולטאיים מהווים כ-50% עד 60%. בהתבסס על סעיפי ההוצאה לעיל, מחיר יחידת העלות הפוטו-וולטאית הנוכחי של משק הבית הוא בערך כפי שמוצג בטבלה הבאה:

עלות משוערת של מערכות PV למגורים

בגלל יחסי הקצאת היתר השונים, עלות המערכת תשתנה גם היא, כולל רכיבים, סוגרים, כבלי DC ודמי התקנה. על פי הטבלה לעיל, ניתן לחשב את העלות של יחסי הפרשות יתר שונים, כפי שמוצג באיור למטה.

עלויות, יתרונות ויעילות מערכת תחת יחסי אספקת יתר שונים

03

ניתוח תועלת מצטבר

—

ניתן לראות מהניתוח שלעיל כי למרות שייצור החשמל וההכנסה השנתית יגדלו עם עליית יחס הפרשת היתר, גם עלות ההשקעה תגדל. בנוסף, הטבלה לעיל מראה כי יעילות המערכת היא פי 1.1 יותר. הטוב ביותר בשילוב. לכן, מנקודת מבט טכנית, עודף משקל של פי 1.1 הוא אופטימלי.

עם זאת, מנקודת מבטם של משקיעים, לא מספיק להתייחס לתכנון של מערכות פוטו-וולטאיות מנקודת מבט טכנית. כמו כן, יש צורך לנתח את ההשפעה של הקצאת יתר על הכנסות מהשקעות מנקודת מבט כלכלית.

על פי עלות ההשקעה והכנסות ייצור החשמל תחת יחסי הקיבולת השונים לעיל, ניתן לחשב את עלות הקוט"ש של המערכת למשך 20 שנה ואת שיעור התשואה הפנימי לפני מס.

LCOE ו-IRR ביחסי הקצאת יתר שונים

כפי שניתן לראות מהאיור שלעיל, כאשר יחס הקצאת הקיבולת קטן, ייצור החשמל וההכנסה של המערכת גדלים עם העלייה של יחס הקצאת הקיבולת, וההכנסה המוגדלת בשלב זה יכולה לכסות את העלות הנוספת עקב מעל הקצאה.כאשר יחס הקיבולת גדול מדי, שיעור ההחזר הפנימי של המערכת יורד בהדרגה עקב גורמים כמו עלייה הדרגתית במגבלת ההספק של החלק שנוסף והעלייה באובדן הקו. כאשר יחס הקיבולת הוא 1.5, שיעור התשואה הפנימי IRR של השקעה במערכת הוא הגדול ביותר. לכן, מנקודת מבט חסכונית, 1.5:1 הוא יחס הקיבולת האופטימלי עבור מערכת זו.

באותה שיטה כמו לעיל, יחס הקיבולת האופטימלי של המערכת ביכולות שונות מחושב מנקודת מבט של כלכלה, והתוצאות הן כדלקמן:

04

אֶפִּילוֹג

—

על ידי שימוש בנתוני המשאב הסולארי של שאנדונג, בתנאים של יחסי קיבולת שונים, מחושב הספק של פלט המודול הפוטו-וולטאי המגיע למהפך לאחר אובדן. כאשר יחס הקיבולת הוא 1.1, אובדן המערכת הוא הקטן ביותר, ושיעור ניצול הרכיבים הוא הגבוה ביותר בשלב זה. עם זאת, מבחינה כלכלית, כאשר יחס הקיבולת הוא 1.5, ההכנסה של פרויקטים פוטו-וולטאיים היא הגבוהה ביותר . בעת תכנון מערכת פוטו-וולטאית, יש להתייחס לא רק לשיעור הניצול של רכיבים תחת גורמים טכניים, אלא גם הכלכלה היא המפתח לתכנון הפרויקט.באמצעות החישוב הכלכלי, מערכת 8kW 1.3 היא החסכונית ביותר כאשר היא מאוזנת יתר על המידה, מערכת 10kW 1.2 היא החסכונית ביותר כאשר היא מופקת יתר על המידה, ומערכת 15kW 1.2 היא החסכונית ביותר כאשר היא מאובזרת יתר על המידה. .

כאשר משתמשים באותה שיטה לחישוב כלכלי של יחס קיבולת בתעשייה ובמסחר, עקב הפחתת העלות לוואט של המערכת, יחס הקיבולת האופטימלי מבחינה כלכלית יהיה גבוה יותר. בנוסף, מסיבות שוק, גם עלות מערכות פוטו-וולטאיות תשתנה מאוד, מה שישפיע מאוד גם על חישוב יחס הקיבולת האופטימלי. זו גם הסיבה הבסיסית לכך שמדינות שונות שחררו הגבלות על יחס קיבולת התכנון של מערכות פוטו-וולטאיות.