Strata elektrárne na základe absorpčnej straty fotovoltaického panela a straty invertora
Okrem vplyvu faktorov zdrojov je výkon fotovoltaických elektrární ovplyvnený aj stratou výrobných a prevádzkových zariadení elektrárne. Čím väčšie sú straty zariadení elektrárne, tým menšia je výroba energie. Straty zariadení fotovoltaickej elektrárne zahŕňajú najmä štyri kategórie: straty absorpcie fotovoltaického štvorcového poľa, straty invertora, straty zberného vedenia a skrinkového transformátora, straty zosilňovacej stanice atď.
(1) Absorpčná strata fotovoltaického poľa je strata výkonu z fotovoltaického poľa cez zlučovaciu skrinku na jednosmerný vstup meniča vrátane strát v dôsledku poruchy fotovoltaického komponentu, strát v dôsledku tienenia, strát v dôsledku uhla, strát v jednosmernom kábli a strát v odbočke zlučovacej skrinky;
(2) Strata invertora sa vzťahuje na stratu výkonu spôsobenú konverziou jednosmerného prúdu na striedavý prúd invertora, vrátane straty účinnosti konverzie invertora a straty schopnosti sledovania maximálneho výkonu MPPT;
(3) Strata na zbernom vedení a v skrinkovom transformátore predstavuje stratu výkonu zo vstupného striedavého prúdu meniča cez skrinkový transformátor k elektromeru každej vetvy vrátane strát na výstupe meniča, strát konverzie skrinkového transformátora a strát vo vnútri zariadenia.
(4) Strata v posilňovacej stanici je strata z elektromera každej vetvy cez posilňovaciu stanicu k meraču v bráne vrátane strát hlavného transformátora, strát transformátora stanice, strát zbernice a iných strát vo vedení stanice.
Po analýze októbrových údajov z troch fotovoltaických elektrární s komplexnou účinnosťou 65 % až 75 % a inštalovaným výkonom 20 MW, 30 MW a 50 MW výsledky ukazujú, že hlavnými faktormi ovplyvňujúcimi výkon elektrárne sú absorpčné straty fotovoltaických panelov a straty meničov. Spomedzi nich majú fotovoltaické panely najväčšie absorpčné straty, ktoré predstavujú približne 20 – 30 %, nasledujú straty meničov s podielom približne 2 – 4 %, zatiaľ čo straty v zbernom vedení, skriňovom transformátore a v posilňovacej stanici sú relatívne malé, celkovo predstavujú približne 2 %.
Pri ďalšej analýze vyššie spomínanej 30 MW fotovoltaickej elektrárne dosiahla investícia do jej výstavby približne 400 miliónov juanov. Strata energie v elektrárni v októbri bola 2 746 600 kWh, čo predstavuje 34,8 % teoretickej výroby energie. Pri prepočte na 1,0 juan za kilowatthodinu dosiahla celková strata v októbri 4 119 900 juanov, čo malo obrovský vplyv na ekonomické prínosy elektrárne.
Ako znížiť straty vo fotovoltaickej elektrárni a zvýšiť výrobu energie
Spomedzi štyroch typov strát zariadení fotovoltaickej elektrárne sú straty v zbernom potrubí a skriňovom transformátore a straty v posilňovacej stanici zvyčajne úzko spojené s výkonom samotného zariadenia a straty sú relatívne stabilné. Ak však zariadenie zlyhá, spôsobí to veľkú stratu energie, preto je potrebné zabezpečiť jeho normálnu a stabilnú prevádzku. V prípade fotovoltaických polí a invertorov možno straty minimalizovať včasnou výstavbou a neskoršou prevádzkou a údržbou. Konkrétna analýza je nasledovná.
(1) Porucha a strata fotovoltaických modulov a zariadení zlučovacej skrinky
Existuje mnoho zariadení fotovoltaických elektrární. Fotovoltaická elektráreň s výkonom 30 MW vo vyššie uvedenom príklade má 420 zlučovacích skríň, z ktorých každá má 16 vetiev (spolu 6720 vetiev) a každá vetva má 20 panelov (spolu 134 400 batérií). Celkové množstvo zariadení je obrovské. Čím väčšie je číslo, tým vyššia je frekvencia porúch zariadení a tým väčšie sú straty energie. Medzi bežné problémy patria najmä vyhorené fotovoltaické moduly, požiar v rozvodnej skrini, poškodené panely batérií, nesprávne zvarenie vodičov, poruchy v odbočnom obvode zlučovacej skrine atď. Aby sme znížili straty tejto časti, musíme na jednej strane posilniť akceptáciu dokončenia a zabezpečiť ju prostredníctvom účinných metód kontroly a akceptácie. Kvalita zariadení elektrárne súvisí s kvalitou vrátane kvality výrobného zariadenia, inštalácie a usporiadania zariadení, ktoré spĺňajú projektové normy, a s kvalitou výstavby elektrárne. Na druhej strane je potrebné zlepšiť úroveň inteligentnej prevádzky elektrárne a analyzovať prevádzkové údaje pomocou inteligentných pomocných prostriedkov, aby sa včas zistil zdroj poruchy, vykonalo okamžité riešenie problémov, zvýšila sa efektivita práce prevádzkového a údržbárskeho personálu a znížili sa straty v elektrárni.
(2) Strata tieňovania
V dôsledku faktorov, ako je uhol inštalácie a usporiadanie fotovoltaických modulov, sú niektoré fotovoltaické moduly blokované, čo ovplyvňuje výkon fotovoltaického poľa a vedie k stratám energie. Preto je počas projektovania a výstavby elektrárne potrebné zabrániť tomu, aby sa fotovoltaické moduly nachádzali v tieni. Zároveň, aby sa znížilo poškodenie fotovoltaických modulov javom horúcich bodov, malo by sa nainštalovať vhodné množstvo bypassových diód, ktoré rozdelia reťazec batérií na niekoľko častí, aby sa napätie a prúd reťazca batérií úmerne strácali a znížili sa straty elektriny.
(3) Strata uhla
Uhol sklonu fotovoltaického poľa sa pohybuje od 10° do 90° v závislosti od účelu a zvyčajne sa volí zemepisná šírka. Výber uhla ovplyvňuje na jednej strane intenzitu slnečného žiarenia a na druhej strane je výroba energie fotovoltaických modulov ovplyvnená faktormi, ako je prach a sneh. Strata energie spôsobená snehovou pokrývkou. Zároveň je možné uhol fotovoltaických modulov riadiť inteligentnými pomocnými prostriedkami, aby sa prispôsobili zmenám ročných období a počasia a maximalizovala sa kapacita výroby energie elektrárne.
(4) Strata invertora
Strata invertora sa prejavuje najmä v dvoch aspektoch, jedným je strata spôsobená účinnosťou konverzie invertora a druhým je strata spôsobená schopnosťou sledovania maximálneho výkonu MPPT invertora. Oba aspekty sú určené výkonom samotného invertora. Výhoda zníženia strát invertora neskoršou prevádzkou a údržbou je malá. Preto je výber zariadenia v počiatočnej fáze výstavby elektrárne uzamknutý a straty sa znižujú výberom invertora s lepším výkonom. V neskoršej fáze prevádzky a údržby je možné zhromažďovať a analyzovať prevádzkové údaje invertora pomocou inteligentných prostriedkov, aby sa poskytla podpora rozhodovania pri výbere zariadenia pre novú elektráreň.
Z vyššie uvedenej analýzy vyplýva, že straty spôsobia vo fotovoltaických elektrárňach obrovské straty a celková účinnosť elektrárne by sa mala zlepšiť znížením strát v kľúčových oblastiach. Na jednej strane sa používajú účinné nástroje na zabezpečenie kvality zariadení a konštrukcie elektrárne; na druhej strane je v procese prevádzky a údržby elektrárne potrebné používať inteligentné pomocné prostriedky na zlepšenie úrovne výroby a prevádzky elektrárne a zvýšenie výroby energie.
Čas uverejnenia: 20. decembra 2021
