Fotovoltaika! 6 metod pro výpočet výroby elektrické energie z fotovoltaických elektráren

S rychlým rozvojem nových zdrojů energie se stala fotovoltaická výroba elektriny běžnou. Mnoho zákazníků chce vědět, jak se počítá výroba elektřiny fotovoltaických elektráren. Dnes vám to tu uspořádám:

Po dokončení fotovoltaické elektrárny je odhad její výroby velmi důležitou a nezbytnou úlohou, která obvykle vyžaduje výpočty a analýzy na základě různých faktorů, jako je místní roční sluneční záření a účinnost výroby elektrárny Guangfa!

• Teoretická metoda výpočtu

Teoretická výroba elektřiny (E) fotovoltaické elektrárny lze spočítat pomocí následujícího vzorce:

 

E=Pr×H×PRE =Pr×H×PR

 

E: Výroba elektřiny (kWh)

 

Pr: Nominální výkon fotovoltaického systému (kW), který je celkovým výkonem všech fotovoltaických modulů za standardních testovacích podmínek (STC)

 

H: Roční průměrné sluneční záření (kWh/ ㎡ ), obvykle vyjádřeno jako denní záření násobené 365 dny

 

PR: Výkonnostní poměr, který představuje celkovou účinnost systému, včetně účinnosti fotovoltaických moduleů, účinnosti inverteru, ztrát na lince atd.

 

Kroky výpočtu:

 

 

Určete nominální výkon Pr fotovoltaického systému. Nominální výkon fotovoltaického systému je celkový výkon fotovoltaických modulů za standardních testovacích podmínek (ozaření 1000 W/ ㎡ a teplota 25 ℃ ). Pokud je ve stanici nainstalováno 1000 modulů s nominálním výkonem 300W, celkový nominální výkon je Pr=1000 × 0,3kW=300kW

 

Roční průměrné sluneční záření (H) lze získat prostřednictvím meteorologických dat, měřeno v kWh/ ㎡ . Například roční průměrné sluneční záření v určité oblasti je 1500 kWh/ ㎡ .

 

Výpočetní výkonnostní poměr (PR) je celková efektivita fotovoltaického systému, obvykle se pohybuje v rozmezí 0,75 až 0,85. Výpočet PR bere v úvahu následující faktory: předpokládejme, že PR je nastaven na 0,8.

 

Efektivita fotovoltaického modulu: asi 15 % až 20 %

 

Efektivita inverteru: přibližně 95 % až 98 %

 

Další ztráty, jako jsou ztráty na vedení, prachové nánosy, vliv teploty atd.

 

Uveďte příklad:

 

Předpokládejme, že parametry určité fotovoltaické elektrárny jsou následující:

 

Nominální výkon fotovoltaického systému (Pr): 300 kW

 

Roční průměrné sluneční záření (H): 1500 kWh/ ㎡

 

Výkonnostní poměr (PR): 0,8

 

Roční produkce elektřiny (E) je:

 

E = 300 kW × 1500 kWh/m² × 0,8 = 360 000 kWh

 

2. Metoda skutečného měření

 

Použitím metody skutečného měření k výpočtu produkce elektřiny fotovoltaických elektráren je přesná metoda, která zajistí výkon systému. Tato metoda může posoudit vliv různých faktorů na produkci elektřiny během skutečného provozu. Obvykle jsou shromážděna následující data

 

Elektrický energetický čítač: používá se k měření celkové produkce elektrické energie.

 

Sluneční radiometr: používá se k měření skutečného množství slunečního záření.

 

Zařízení pro monitorování prostředí: včetně senzorů pro teplotu, vlhkost, rychlost větru atd.

 

Výpočtový vzorec je následující:

P (ti) - okamžitá výkon v časovém bodě P (ti) (kW)

 

△ t - Časový interval (hodiny)

 

3. Empirická metoda odhadu

 

Tato metoda odhadovala potenciální produkci elektřiny nově vybudovaných fotovoltaických elektráren tím, že analyzovala historická data o produkci elektrické energie jiných fotovoltaických elektráren ve stejném regionu nebo za podobných podmínek, kombinovaná s místními faktory jako jsou podmínky oslunění a klimatické charakteristiky. Tato metoda spočívá na dostatečných historických datech a profesionálním zkušenostech, přičemž přesnost závisí na relevantnosti a dostatečnosti referenčních dat.

4. Metoda softwarové simulace

 

Výpočet výroby elektrické energie fotovoltaických elektráren může být proveden prostřednictvím softwarové simulace, což je běžně používaná metoda v moderním návrhu a analýze fotovoltaických systémů. Tato metoda může předpovídat výrobu fotovoltaických systémů simulací slunečního záření, charakteristik součástek systému a dalších environmentálních faktorů pomocí odborného softwaru. V současnosti jsou na trhu hlavně PVSyst, HOMER, SAM (System Advisor Model), PV * SOL.

 

Obecné kroky

Zadání systémových parametrů

 

Parametry fotovoltaického modulu: včetně typu modulu, výkonu, účinnosti, teplotního koeficientu atd.

 

Parametry inverteru: včetně účinnosti, výkonu, rozsahu vstupního napětí atd.

 

Rozložení systému: včetně uspořádání, sklonu, azimutu atd. součástek.

 

Zadání meteorologických dat

 

Použití místních meteorologických dat, včetně ročního průměrného slunečního záření, teploty, vlhkosti, rychlosti větru atd.

 

Tyto údaje obvykle lze získat z meteorologických databází nebo agentur pro posouzení slunečních zdrojů.

 

Nastavit systémové ztráty

 

Systémové ztráty zahrnují ztráty v kabelech, prachové potahy, stínící efekty, teplotní efekty atd.

 

Tyto ztráty lze upravit prostřednictvím výchozích hodnot v softwaru nebo ručně nastavit podle skutečné situace.

 

Spustit simulaci

 

Použijte software ke spuštění simulací a výpočtu roční produkce systému za daných podmínek.

 

Software vygeneruje podrobné zprávy o produkci elektřiny a analýzu výkonu pomocí simulace běhu jednoho dne nebo roku.

 

Výsledky analýzy

 

Analyzujte výsledky simulace a prohlédněte si podrobná data, jako je produkce elektřiny, poměr výkonu a systémové ztráty.

 

Optimalizujte návrh systému na základě výsledků, upravte uspořádání součástí, vyberte efektivnější invertery atd.

 

Příklad:

 

Pokud předpokládáme, že používáme software PVSyst pro simulaci 1 MW fotovoltaické elektrárny, postup je následující:

 

Zadejte parametry fotovoltaického modulu a inverteru: výkon modulu: 300 W, účinnost modulu: 18 %, účinnost inverteru: 97 %

 

Zadejte meteorologická data: Roční průměrná sluneční záření: 1600 kWh/ ㎡ , roční průměrná teplota: 25 ℃

 

Nastavte systémové ztráty: ztráty v kabelech: 2 %, prachové nánosy: 3 %

 

Spusťte simulaci: Software vypočítá roční výrobu elektřiny a výkonnostní poměr.

 

Výsledek analýzy: Na základě ročního hlášení o výrobě elektřiny, předpokládejme, že vypočítaná roční výroba je 1 280 000 kWh.

 

5. Výpočet podle národního standardu GB/T50797-2012

 

Výpočet výroby elektřiny podle článku 6.6 národního standardu „Návrhová norma pro fotovoltaické elektrárny GB50797-2012“ je znázorněn na následujícím snímku obrazovky

 

6.6 Výpočet výroby elektřiny

 

6.6.1 Předpověď výroby energie fotovoltaickou elektrárnou by měla být založena na slunečních energetických zdrojích daného místa a měly by být zohledněny různé faktory, jako je návrh systému fotovoltaické elektrárny, uspořádání fotovoltaického pole a environmentální podmínky před výpočtem a určením.

 

6.6.2 Výroba elektřiny fotovoltaických elektráren připojených k síti může být vypočítána pomocí následujícího vzorce:

 

E=HA ×  P _AZ /Es × K

 

Vzorec uvádí:

H - celkové sluneční záření na horizontální ploše (kW · h/m2, vrcholové hodiny);

 

ie _P  —Výroba energie na síti (kW · h);

 

ie _S — Já jasu pod standardními podmínkami (konstanta=1kW · h/m2);

 

P _AZ —C instalační kapacita komponenty (kWp);

 

K —C souhrnný účinnostní koeficient. Souhrnný účinnostní koeficient K zahrnuje: korekční koeficient typu fotovoltaického modulu, korekční koeficient úhlu sklonu a azimutu fotovoltaické pole, využití fotovoltaického systému, využití světla, účinnost inverteru, ztráty při sběru elektřiny, ztráty transformátoru na zvýšení napětí, oficiální účet pro korekci kontaminace povrchu fotovoltaického modulu, sdílení znalostí o větru a sluneční energii a korekční koeficient pro účinnost převodu fotovoltaického modulu.

 

6. PV modul Oblast  - metoda výpočtu záření

 

Ep=HA*S*K1*K2

 

HA - celkové sluneční záření na nakloněné ploše (kW. h/m ²)

 

S - Celková plocha komponentů (m ²)

 

K1- Účinnost převodu komponenty

 

K2- Systémový souhrnný účinnostní koeficient

 

Kompresní eficience koeficient K2 je korekční koeficient, který zohledňuje různé faktory, včetně:

 

1) Snížení energie pro výrobní elektrinu, ztráty na lince atd.

 

Ztráty v rozvodech AC/DC a v přenosových liniích činí asi 3 % celkové produkce elektřiny, přičemž odpovídající korekční faktor snížení je 97 %.

 

2) Sleva inverteru

 

Efficience inverteru se pohybuje mezi 95 % a 98 %.

 

3) Snížení ztrát teploty při práci

 

Efficience fotovoltaických buněk se mění s teplotními změnami během jejich provozu. Když jejich teplota stoupá, tendence k úbytku výkonu fotovoltaických modulů roste. Obecně lze říci, že průměrná operační teplotní ztráta je kolem 2 až 5 %.

 

4) Jiné snížené faktory

 

Kromě uvedených faktorů ovlivňují výrobu elektriny fotovoltaických elektráren také snížení ztrát nevyužitelného slunečního záření, dopad přesnosti sledování maximálního výkonového bodu a další neurčité faktory, jako je například absorpce do sítě. Odpovídající korekční faktor pro snížení je stanoven na 95 %.

 

Tato metoda výpočtu je odvozená varianta první metody, použitelná pro projekty s nакloněnou instalací. Stačí získat (nebo převést na základě horizontálního záření: záření na nакloněné ploše = horizontální záření / cos α),

 

Mohou být spočteny přesnější údaje.

 

Výpočet z praktického případu

 

Jako příklad vezmeme 1MWp střešní projekt v určité lokalitě. Projekt používá 4000 ks 250W fotovoltaických panelů s rozměry 1640 * 992mm, připojena k síti na napěťové úrovni 10KV. Místní úroveň slunečního záření je 5199 MJ • m-2 a účinnost systému je vypočítána na 80%.

 

Nejprve je třeba převést sluneční záření z MJ • m ^-2na kWh • m ^-2, protože 1MJ=0.27778kWh. Následně, na základě celkové nainstalované kapacity systému (1MWp), slunečního záření a účinnosti systému můžeme odhadnout roční výrobu elektrické energie.

 

Převeďte sluneční záření

 

5199MJ•m ^-2=5199 × 0.27778kWh/m ^-2

 

Vypočítejte roční výrobu elektrické energie

 

Roční výroba elektřiny (kWh) = nainstalovaná kapacita (MWp) × sluneční záření (kWh • m ^-2) × 365 × účinnost systému

 

Z nichž nainstalovaná kapacita je 1MWp a účinnost systému je 80%.

Udělejme výpočty.

 

Vezmeme-li jako příklad 1MWp střešní fotovoltaický projekt, s ohledem na místní úroveň slunečního záření 5199 MJ • m ^-2a účinnost systému 80%, teoretická roční výroba energie projektu je přibližně 421 ,700 kWh.