Photovoltaik! 6 Methoden zur Berechnung der Stromerzeugung von Photovoltaikanlagen

Mit der raschen Entwicklung neuer Energiequellen ist die Photovoltaik-Energieerzeugung allgegenwärtig geworden. Viele Kunden möchten wissen, wie die Energieerzeugung von Photovoltaik-Kraftwerken berechnet wird. Heute möchte ich das für Sie zusammenfassen:

Nach dem Bau eines Photovoltaik-Kraftwerks ist die Schätzung seiner Energieerzeugung eine sehr wichtige und notwendige Aufgabe, die normalerweise auf der Basis verschiedener Faktoren wie dem jährlichen Sonneneinstrahlungsgrad des Standorts und der Energieerzeugungseffizienz des Guangfa-Kraftwerks basiert!

• Theoretische Berechnungsmethode

Die theoretische Energieerzeugung (E) eines Photovoltaik-Kraftwerks kann mit folgender Formel berechnet werden:

 

E=Pr×H×PRE =Pr×H×PR

 

E: Stromerzeugung (kWh)

 

Pr: Die Nennleistung des Photovoltaiksystems (kW), dies ist die Gesamt-Leistung aller Photovoltaikmodule unter Standardtestbedingungen (STC)

 

H: Jahresdurchschnittliche Sonneneinstrahlung (kWh/ ㎡ ), normalerweise als tägliche Einstrahlung multipliziert mit 365 Tagen ausgedrückt

 

PR: Performance Ratio, das stellt die Gesamteffizienz des Systems dar, einschließlich der Effizienz der Photovoltaikmodule, Wechselrichtereffizienz, Leitungsschäden usw.

 

Berechnungsschritte:

 

 

Bestimmen Sie die Nennleistung Pr des Photovoltaiksystems. Die Nennleistung des Photovoltaiksystems ist die Gesamt-Leistung der Photovoltaikmodule unter Standardtestbedingungen (Einstrahlungsstärke von 1000 W/ ㎡ und Temperatur von 25 ℃ ). Wenn im Photovoltaik-Kraftwerk 1000 Module mit einer Nennleistung von 300W installiert sind, beträgt die Gesamtnennleistung Pr=1000 × 0,3kW=300kW

 

Die durchschnittliche jährliche Sonneneinstrahlung (H) kann über meteorologische Daten ermittelt werden und wird in kWh/ ㎡ gemessen. Zum Beispiel beträgt die durchschnittliche jährliche Sonneneinstrahlung in einem bestimmten Gebiet 1500 kWh/ ㎡ .

 

Das Rechenleistungsverhältnis (PR) ist die Gesamteffizienz eines Photovoltaiksystems und liegt normalerweise zwischen 0,75 und 0,85. Die Berechnung des PR berücksichtigt die folgenden Faktoren: es wird angenommen, dass PR auf 0,8 gesetzt wird.

 

Effizienz des Photovoltaikmoduls: etwa 15 % bis 20 %

 

Wandlereffizienz: ungefähr 95 % bis 98 %

 

Andere Verluste wie Leitungsschäden, Staubüberzug, Temperaturauswirkungen usw.

 

geben Sie ein Beispiel:

 

Angenommen, die Parameter einer bestimmten Photovoltaikanlage sind wie folgt:

 

Nennleistung des Photovoltaiksystems (Pr): 300 kW

 

Jahresdurchschnittliche Sonneneinstrahlung (H): 1500 kWh/ ㎡

 

Leistungsauslastungsverhältnis (PR): 0,8

 

Die jährliche Stromerzeugung (E) beträgt:

 

E = 300 kW × 1500 kWh/m² × 0,8 = 360.000 kWh

 

2. Methode der tatsächlichen Messung

 

Die Verwendung der Methode der tatsächlichen Messung zur Berechnung der Stromerzeugung von Photovoltaik-Kraftwerken ist eine genaue Methode, um die Systemleistung sicherzustellen. Diese Methode kann den Einfluss verschiedener Faktoren auf die Stromerzeugung während des tatsächlichen Betriebs bewerten. Normalerweise werden die folgenden Daten gesammelt

 

Stromzähler: Dient zur Messung der gesamten Stromerzeugung.

 

Solarimeter: Dient zur Messung der tatsächlichen Sonneneinstrahlung.

 

Umgebungsaufzeichnungsgeräte: Enthalten Sensoren für Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit usw.

 

Die Berechnungsformel lautet wie folgt:

P (ti) - Momentanleistung zum Zeitpunkt P (ti) (kW)

 

△ t - Zeitintervall (Stunden)

 

3. Erfahrungsbasierte Schätzungsmethode

 

Diese Methode schätzt die potenzielle Stromerzeugung von neu gebauten Photovoltaikanlagen, indem sie historische Erzeugungsdaten anderer Photovoltaikanlagen in derselben Region oder unter ähnlichen Bedingungen analysiert und dabei lokale Faktoren wie Sonneneinstrahlungsbedingungen und Klima berücksichtigt. Diese Methode basiert auf ausreichenden historischen Daten und fachlicher Erfahrung, und die Genauigkeit hängt von der Relevanz und Ausreichung der Referenzdaten ab.

4. Software-Simulationsmethode

 

Die Berechnung der Stromerzeugung von Photovoltaikanlagen kann durch Softwaresimulation durchgeführt werden, was eine in der modernen Planung und Analyse von Photovoltaiksystemen häufig verwendete Methode ist. Diese Methode kann die Erzeugung von Photovoltaiksystemen vorhersagen, indem sie Sonneneinstrahlung, Systemkomponentencharakteristiken und andere Umweltfaktoren durch spezialisierte Software simuliert. Derzeit gibt es hauptsächlich PVSyst, HOMER, SAM (System Advisor Model), PV * SOL auf dem Markt.

 

Allgemeine Schritte

Systemparameter eingeben

 

Photovoltaik-Modulparameter: einschließlich Modultyp, Leistung, Effizienz, Temperaturkoeffizienten usw.

 

Wechselrichterparameter: einschließlich Effizienz, Leistung, Eingangsspannungsbereich usw.

 

Systemlayout: einschließlich der Anordnung, Neigung, Azimut etc. der Komponenten.

 

Meteorologische Daten eingeben

 

Lokale meteorologische Daten verwenden, einschließlich des jährlichen Durchschnitts an Sonneneinstrahlung, Temperatur, Feuchtigkeit, Windgeschwindigkeit usw.

 

Diese Daten können normalerweise aus meteorologischen Datenbanken oder von Sonnenenergie-Bewertungsagenturen abgerufen werden.

 

Systemverluste festlegen

 

Systemverluste umfassen Kabelverluste, Staubüberzüge, Schatteneffekte, Temperaturauswirkungen usw.

 

Diese Verluste können durch Standardwerte in der Software angepasst werden oder manuell je nach tatsächlicher Situation eingestellt werden.

 

Simulation ausführen

 

Verwenden Sie die Software, um Simulationen durchzuführen und die jährliche Stromerzeugung des Systems unter gegebenen Bedingungen zu berechnen.

 

Die Software erstellt detaillierte Erzeugungsberichte und Leistungsanalysen, indem sie den Betrieb eines Tages oder eines Jahres simuliert.

 

Analyseergebnisse

 

Analysieren Sie die Simulationsergebnisse und überprüfen Sie detaillierte Daten wie Stromerzeugung, Leistungsauslastung und Systemverluste.

 

Optimieren Sie die Systemgestaltung auf Basis der Ergebnisse, passen Sie die Komponentenanordnung an, wählen Sie effizientere Wechselrichter usw.

 

Beispiel:

 

Angenommen, wir verwenden die PVSyst-Software, um eine 1 MW Photovoltaikanlage zu simulieren, verlaufen die Schritte wie folgt:

 

Eingabe der Photovoltaik-Modul- und Wechselrichterparameter: Modulleistung: 300 W, Modulwirkungsgrad: 18%, Wechselrichterwirkungsgrad: 97%

 

Eingabe meteorologischer Daten: Jahresdurchschnittliche Sonneneinstrahlung: 1600 kWh/ ㎡ , jahresdurchschnittliche Temperatur: 25 ℃

 

Systemverluste festlegen: Kabelverlust: 2%, Staubschutz: 3%

 

Simulation ausführen: Die Software berechnet die jährliche Stromerzeugung und das Leistungsverhältnis.

 

Analyseergebnis: Basierend auf dem Jahresbericht zur Stromerzeugung, unter der Annahme, dass die berechnete jährliche Stromerzeugung 1.280.000 kWh beträgt.

 

5. Berechnung gemäß der nationalen Norm GB/T50797-2012

 

Die Berechnung der Stromerzeugung gemäß Artikel 6.6 der nationalen Norm „Entwurfsnorm für Photovoltaikanlagen GB50797-2012“ ist im folgenden Screenshot dargestellt

 

6.6 Berechnung der Stromerzeugung

 

6.6.1 Die Vorhersage der Stromerzeugung eines Photovoltaik-Kraftwerks sollte auf den Solarenergie-Ressourcen des Standorts basieren, und verschiedene Faktoren wie das Design des Photovoltaik-Kraftwerkssystems, die Anordnung des Photovoltaik-Arrays und die Umweltbedingungen sollten vor der Berechnung und Bestimmung berücksichtigt werden.

 

6.6.2 Die Einspeiseenergie von photovoltaischen Kraftwerken kann nach der folgenden Formel berechnet werden:

 

E=HA ×  P _AZ /Es × K

 

In der Formel:

H - Gesamtsolarstrahlung auf der Horizontalfläche (kW · h/m2, Peakstunden);

 

e _P  —Netzstromerzeugung (kW · h);

 

e _s — I Strahlung unter Standardbedingungen (Konstante=1kW · h/m2);

 

P _AZ —C Installierte Leistung der Komponenten (kWp);

 

K —C Gesamteffizienzkoeffizient. Der Gesamteffizienzkoeffizient K umfasst: Korrekturfaktor für den Photovoltaik-Modultyp, Korrekturfaktor für Neigungswinkel und Azimutwinkel des Photovoltaik-Arrays, Verfügbarkeitsrate des Photovoltaik-Energieerzeugungssystems, Lichtnutzungsrate, Wechselrichtereffizienz, Stromsammlungsleitungsverluste, Spannungstransformatorverluste, offizielle Kontonummer für die Korrektur der Oberflächenverschmutzung der Photovoltaik-Module, Wissenstausch-Koeffizient für Wind- und Solarenergie-Speicherung sowie Korrekturfaktor für die Umwandlungseffizienz der Photovoltaik-Module.

 

6. PV-Modul Bereich  - Berechnungsmethode für Strahlung

 

Ep=HA*S*K1*K2

 

HA - Gesamtsonneneinstrahlung auf geneigter Fläche (kW. h/m ²)

 

S - Gesamtfläche der Komponenten (m ²)

 

K1- Modul-Umwandlungsrate

 

K2- System-Gesamteffizienz

 

Der umfassende Effizienzkoeffizient K2 ist ein Korrekturfaktor, der verschiedene Faktoren berücksichtigt, einschließlich:

 

1) Energieverminderung für Werkseigenverbrauch, Leitungsschwächen usw.

 

Die Verluste der AC/DC-Verteilerräume und -Leitungen entsprechen etwa 3 % der Gesamtstromerzeugung, und der entsprechende Reduktion-Korrekturfaktor beträgt 97 %.

 

2) Wechselrichter-Rabatt

 

Die Effizienz des Wechselrichters liegt zwischen 95 % und 98 %.

 

3) Reduktion von Betriebstemperaturverlusten

 

Die Effizienz von Photovoltaikzellen ändert sich je nach Temperatur während ihres Betriebs. Wenn ihre Temperatur steigt, neigen die Photovoltaikmodule dazu, ihre Stromerzeugungseffizienz zu verringern. Im Allgemeinen liegt der durchschnittliche Betriebstemperaturverlust bei etwa 2 bis 5 %.

 

4) Andere reduzierende Faktoren

 

Neben den oben genannten Faktoren umfassen die Faktoren, die die Stromerzeugung von Photovoltaikanlagen beeinflussen, auch die Reduktion der nicht nutzbaren Solareinstrahlungsverluste und die Auswirkungen der Genauigkeit der Maximum-Leistungspunkt-Regelung sowie andere unsichere Faktoren wie Netzabsorption. Der entsprechende Reduktionskorrekturfaktor beträgt 95 %.

 

Diese Berechnungsmethode ist eine Variationsformel der ersten Methode und ist für Projekte mit schräger Installation anwendbar. Sobald die schräge Flächenbestrahlung ermittelt wird (oder auf Basis der horizontalen Bestrahlung umgerechnet: schräge Flächenbestrahlung = horizontale Flächenbestrahlung / cos α),

 

können genauere Daten berechnet werden.

 

Berechnung anhand eines praktischen Beispiels

 

Am Beispiel eines 1MWp-Dachprojekts an einem bestimmten Standort. Das Projekt verwendet 4000 Stück von 250W PV-Module mit Abmessungen von 1640 * 992mm, angeschlossen an das Netz bei einem Spannungsniveau von 10KV. Die lokale solare Strahlung beträgt 5199 MJ • m-2, und die Systemeffizienz wird mit 80% berechnet.

 

Zunächst muss die Sonnenstrahlung von MJ • m in die entsprechende Einheit umgerechnet werden. ^-2zu kWh • m ^-2, da 1MJ=0.27778kWh. Als Nächstes können wir auf Basis der gesamten installierten Kapazität des Systems (1MWp), der Sonneneinstrahlung und der Systemeffizienz die jährliche Stromerzeugung schätzen.

 

Wandele die Solareinstrahlung um

 

5199MJ/cdtpm ^-2=5199 × 0,27778kWh/cdtp m ^-2

 

Berechne die jährliche Stromerzeugung

 

Jährliche Stromerzeugung (kWh) = installierte Kapazität (MWp) × Solareinstrahlung (kWh \cdotpm ^-2) × 365 × Systemeffizienz

 

Dabei beträgt die installierte Kapazität 1MWp und die Systemeffizienz 80%.

Führen wir die Berechnungen durch.

 

Nehmen wir das Beispiel eines 1MWp-Dach-Photovoltaik-Projekts und berücksichtigen die lokale Solareinstrahlung von 5199 MJ • m ^-2und einer Systemeffizienz von 80% beträgt die theoretische jährliche Stromerzeugung des Projekts ungefähr 421 ,700 kWh.