Απώλειες σταθμού παραγωγής ενέργειας με βάση την απώλεια απορρόφησης φωτοβολταϊκών συστοιχιών και την απώλεια μετατροπέα
Εκτός από την επίδραση των παραγόντων πόρων, η παραγωγή των φωτοβολταϊκών σταθμών επηρεάζεται επίσης από την απώλεια εξοπλισμού παραγωγής και λειτουργίας του σταθμού παραγωγής ενέργειας. Όσο μεγαλύτερη είναι η απώλεια εξοπλισμού του σταθμού παραγωγής ενέργειας, τόσο μικρότερη είναι η παραγωγή ενέργειας. Η απώλεια εξοπλισμού ενός φωτοβολταϊκού σταθμού παραγωγής ενέργειας περιλαμβάνει κυρίως τέσσερις κατηγορίες: απώλεια απορρόφησης φωτοβολταϊκών τετραγωνικών συστοιχιών, απώλεια μετατροπέα, απώλεια γραμμής συλλογής ενέργειας και μετασχηματιστή κουτιού, απώλεια σταθμού ενίσχυσης κ.λπ.
(1) Η απώλεια απορρόφησης της φωτοβολταϊκής συστοιχίας είναι η απώλεια ισχύος από τη φωτοβολταϊκή συστοιχία μέσω του κουτιού συνδυασμού προς το άκρο εισόδου DC του μετατροπέα, συμπεριλαμβανομένης της απώλειας λόγω βλάβης του εξοπλισμού φωτοβολταϊκών εξαρτημάτων, της απώλειας θωράκισης, της απώλειας γωνίας, της απώλειας καλωδίου DC και της απώλειας διακλάδωσης του κουτιού συνδυασμού.
(2) Η απώλεια μετατροπέα αναφέρεται στην απώλεια ισχύος που προκαλείται από τη μετατροπή του μετατροπέα από συνεχές ρεύμα σε εναλλασσόμενο ρεύμα, συμπεριλαμβανομένης της απώλειας απόδοσης μετατροπής του μετατροπέα και της απώλειας της μέγιστης ικανότητας παρακολούθησης ισχύος MPPT.
(3) Η απώλεια της γραμμής συλλογής ισχύος και του μετασχηματιστή κουτιού είναι η απώλεια ισχύος από το άκρο εισόδου AC του μετατροπέα μέσω του μετασχηματιστή κουτιού προς τον μετρητή ισχύος κάθε κλάδου, συμπεριλαμβανομένης της απώλειας στην έξοδο του μετατροπέα, της απώλειας μετατροπής του μετασχηματιστή κουτιού και της απώλειας εντός της γραμμής του εργοστασίου.
(4) Η απώλεια σταθμού ενίσχυσης είναι η απώλεια από τον μετρητή ισχύος κάθε κλάδου μέσω του σταθμού ενίσχυσης έως τον μετρητή πύλης, συμπεριλαμβανομένης της απώλειας κύριου μετασχηματιστή, της απώλειας μετασχηματιστή σταθμού, της απώλειας διαύλου και άλλων απωλειών γραμμής εντός του σταθμού.
Μετά την ανάλυση των δεδομένων του Οκτωβρίου από τρεις φωτοβολταϊκούς σταθμούς παραγωγής ενέργειας με συνολική απόδοση 65% έως 75% και εγκατεστημένη ισχύ 20MW, 30MW και 50MW, τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι απώλειες απορρόφησης της φωτοβολταϊκής συστοιχίας και οι απώλειες του μετατροπέα είναι οι κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν την απόδοση του σταθμού παραγωγής ενέργειας. Μεταξύ αυτών, η φωτοβολταϊκή συστοιχία έχει τη μεγαλύτερη απώλεια απορρόφησης, που αντιστοιχεί σε περίπου 20~30%, ακολουθούμενη από τις απώλειες του μετατροπέα, που αντιπροσωπεύουν περίπου 2~4%, ενώ οι απώλειες της γραμμής συλλογής ενέργειας και του μετασχηματιστή κουτιού και οι απώλειες του σταθμού ενίσχυσης είναι σχετικά μικρές, με συνολικά περίπου 2%.
Περαιτέρω ανάλυση του προαναφερθέντος φωτοβολταϊκού σταθμού παραγωγής ενέργειας 30MW, δείχνει ότι η επένδυση κατασκευής του ανέρχεται σε περίπου 400 εκατομμύρια γιουάν. Η απώλεια ενέργειας του σταθμού παραγωγής ενέργειας τον Οκτώβριο ήταν 2.746.600 kWh, αντιπροσωπεύοντας το 34,8% της θεωρητικής παραγωγής ενέργειας. Αν υπολογιστεί σε 1,0 γιουάν ανά κιλοβατώρα, η συνολική απώλεια τον Οκτώβριο ήταν 4.119.900 γιουάν, γεγονός που είχε τεράστιο αντίκτυπο στα οικονομικά οφέλη του σταθμού παραγωγής ενέργειας.
Πώς να μειώσετε τις απώλειες ενός φωτοβολταϊκού σταθμού και να αυξήσετε την παραγωγή ενέργειας
Μεταξύ των τεσσάρων τύπων απωλειών του εξοπλισμού φωτοβολταϊκών σταθμών παραγωγής ενέργειας, οι απώλειες της γραμμής συλλογής και του μετασχηματιστή κουτιού και η απώλεια του σταθμού ενίσχυσης συνήθως σχετίζονται στενά με την απόδοση του ίδιου του εξοπλισμού και οι απώλειες είναι σχετικά σταθερές. Ωστόσο, εάν ο εξοπλισμός παρουσιάσει βλάβη, θα προκληθεί μεγάλη απώλεια ισχύος, επομένως είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί η κανονική και σταθερή λειτουργία του. Για τις φωτοβολταϊκές συστοιχίες και τους μετατροπείς, η απώλεια μπορεί να ελαχιστοποιηθεί μέσω της έγκαιρης κατασκευής και της μεταγενέστερης λειτουργίας και συντήρησης. Η συγκεκριμένη ανάλυση έχει ως εξής.
(1) Βλάβη και απώλεια φωτοβολταϊκών μονάδων και εξοπλισμού συνδυαστικού κιβωτίου
Υπάρχει πολύς εξοπλισμός φωτοβολταϊκών σταθμών παραγωγής ενέργειας. Ο φωτοβολταϊκός σταθμός παραγωγής ενέργειας 30MW στο παραπάνω παράδειγμα διαθέτει 420 κιβώτια συνδυασμού, καθένα από τα οποία έχει 16 κλάδους (σύνολο 6720 κλάδους) και κάθε κλάδος έχει 20 πάνελ (σύνολο 134.400 μπαταριών) (Πλακέτα), η συνολική ποσότητα εξοπλισμού είναι τεράστια. Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός, τόσο υψηλότερη είναι η συχνότητα των βλαβών του εξοπλισμού και τόσο μεγαλύτερη είναι η απώλεια ισχύος. Συνηθισμένα προβλήματα περιλαμβάνουν κυρίως καύση φωτοβολταϊκών μονάδων, πυρκαγιά στο κουτί διακλάδωσης, σπασμένα πάνελ μπαταριών, ψευδή συγκόλληση καλωδίων, σφάλματα στο κύκλωμα διακλάδωσης του κουτιού συνδυασμού κ.λπ. Προκειμένου να μειωθούν οι απώλειες αυτού του εξαρτήματος, αφενός, πρέπει να ενισχύσουμε την ολοκλήρωση και να διασφαλίσουμε μέσω αποτελεσματικών μεθόδων επιθεώρησης και αποδοχής. Η ποιότητα του εξοπλισμού του σταθμού παραγωγής ενέργειας σχετίζεται με την ποιότητα, συμπεριλαμβανομένης της ποιότητας του εργοστασιακού εξοπλισμού, της εγκατάστασης και της διάταξης του εξοπλισμού που πληρούν τα πρότυπα σχεδιασμού, και της ποιότητας κατασκευής του σταθμού παραγωγής ενέργειας. Από την άλλη πλευρά, είναι απαραίτητο να βελτιωθεί το έξυπνο επίπεδο λειτουργίας του σταθμού παραγωγής ενέργειας και να αναλυθούν τα δεδομένα λειτουργίας μέσω έξυπνων βοηθητικών μέσων για να εντοπιστεί εγκαίρως η πηγή σφάλματος, να πραγματοποιηθεί η αντιμετώπιση προβλημάτων από σημείο σε σημείο, να βελτιωθεί η αποδοτικότητα της εργασίας του προσωπικού λειτουργίας και συντήρησης και να μειωθούν οι απώλειες του σταθμού παραγωγής ενέργειας.
(2) Απώλεια σκίασης
Λόγω παραγόντων όπως η γωνία εγκατάστασης και η διάταξη των φωτοβολταϊκών μονάδων, ορισμένες φωτοβολταϊκές μονάδες μπλοκάρονται, γεγονός που επηρεάζει την ισχύ εξόδου της φωτοβολταϊκής συστοιχίας και οδηγεί σε απώλεια ισχύος. Επομένως, κατά τον σχεδιασμό και την κατασκευή του σταθμού παραγωγής ενέργειας, είναι απαραίτητο να αποτραπεί η σκιά των φωτοβολταϊκών μονάδων. Ταυτόχρονα, για να μειωθεί η ζημιά στις φωτοβολταϊκές μονάδες από το φαινόμενο των θερμών σημείων, θα πρέπει να εγκατασταθεί κατάλληλη ποσότητα διόδων παράκαμψης για να διαιρεθεί η σειρά μπαταριών σε πολλά μέρη, έτσι ώστε η τάση και το ρεύμα της σειράς μπαταριών να χάνονται αναλογικά, ώστε να μειωθεί η απώλεια ηλεκτρικής ενέργειας.
(3) Απώλεια γωνίας
Η γωνία κλίσης της φωτοβολταϊκής συστοιχίας κυμαίνεται από 10° έως 90° ανάλογα με τον σκοπό και συνήθως επιλέγεται το γεωγραφικό πλάτος. Η επιλογή γωνίας επηρεάζει αφενός την ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας και αφετέρου την παραγωγή ενέργειας των φωτοβολταϊκών μονάδων επηρεάζεται από παράγοντες όπως η σκόνη και το χιόνι. Απώλειες ενέργειας που προκαλούνται από την κάλυψη χιονιού. Ταυτόχρονα, η γωνία των φωτοβολταϊκών μονάδων μπορεί να ελεγχθεί με έξυπνα βοηθητικά μέσα για προσαρμογή στις αλλαγές των εποχών και του καιρού και μεγιστοποίηση της ικανότητας παραγωγής ενέργειας του σταθμού παραγωγής ενέργειας.
(4) Απώλεια μετατροπέα
Οι απώλειες του μετατροπέα αντικατοπτρίζονται κυρίως σε δύο πτυχές: η μία είναι η απώλεια που προκαλείται από την απόδοση μετατροπής του μετατροπέα και η άλλη είναι η απώλεια που προκαλείται από τη μέγιστη ικανότητα παρακολούθησης ισχύος MPPT του μετατροπέα. Και οι δύο πτυχές καθορίζονται από την απόδοση του ίδιου του μετατροπέα. Το όφελος από τη μείωση των απωλειών του μετατροπέα μέσω της μεταγενέστερης λειτουργίας και συντήρησης είναι μικρό. Επομένως, η επιλογή εξοπλισμού στο αρχικό στάδιο κατασκευής του σταθμού παραγωγής ενέργειας είναι κλειδωμένη και η απώλεια μειώνεται επιλέγοντας τον μετατροπέα με καλύτερη απόδοση. Στο μεταγενέστερο στάδιο λειτουργίας και συντήρησης, τα δεδομένα λειτουργίας του μετατροπέα μπορούν να συλλεχθούν και να αναλυθούν μέσω έξυπνων μέσων για να παρέχουν υποστήριξη λήψης αποφάσεων για την επιλογή εξοπλισμού του νέου σταθμού παραγωγής ενέργειας.
Από την παραπάνω ανάλυση, φαίνεται ότι οι απώλειες θα προκαλέσουν τεράστιες απώλειες σε φωτοβολταϊκούς σταθμούς παραγωγής ενέργειας και η συνολική απόδοση του σταθμού παραγωγής ενέργειας θα πρέπει να βελτιωθεί με τη μείωση των απωλειών πρώτα σε βασικούς τομείς. Αφενός, χρησιμοποιούνται αποτελεσματικά εργαλεία αποδοχής για να διασφαλιστεί η ποιότητα του εξοπλισμού και της κατασκευής του σταθμού παραγωγής ενέργειας· αφετέρου, κατά τη λειτουργία και τη συντήρηση του σταθμού παραγωγής ενέργειας, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν έξυπνα βοηθητικά μέσα για τη βελτίωση του επιπέδου παραγωγής και λειτουργίας του σταθμού παραγωγής ενέργειας και την αύξηση της παραγωγής ενέργειας.
Ώρα δημοσίευσης: 20 Δεκεμβρίου 2021
