Φωτοβολταϊκό! 6 μέθοδοι για τον υπολογισμό της παραγωγής ενέργειας στα φωτοβολταϊκά ηλεκτροσταθμιά

Με την γρήγορη ανάπτυξη της νέας ενέργειας, η φωτοβολταϊκή παραγωγή ενέργειας έχει γίνει διαδεδομένη, Πολλοί πελάτες θέλουν να μάθουν πώς υπολογίζεται η παραγωγή ενέργειας των φωτοβολταϊκών ηλεκτροσταθμίων. Σήμερα είμαι εδώ για να το οργανώσω για εσάς:

Μετά την ολοκλήρωση ενός φωτοβολταϊκού σταθμού, η εκτίμηση της παραγωγής ηλεκτρισμού του είναι μια πολύ σημαντική και απαραίτητη εργασία, η οποία συνήθως απαιτεί υπολογισμούς και ανάλυση βάσει διαφόρων παραγόντων όπως η ετήσια ηλιακή ακτινοβολία της περιοχής και η αποδοτικότητα παραγωγής ηλεκτρισμού του σταθμού Guangfa!

• Θεωρητική μέθοδος υπολογισμού

Η θεωρητική παραγωγή ηλεκτρισμού (E) ενός φωτοβολταϊκού σταθμού μπορεί να υπολογιστεί με την εξής εξίσωση:

 

E=Pr×H×PRE =Pr×H×PR

 

E: Παραγωγή ηλεκτρισμού (kWh)

 

Pr: Η ρυθμιζόμενη δύναμη του φωτοβολταϊκού συστήματος (kW), η οποία είναι η συνολική δύναμη όλων των φωτοβολταϊκών μονάδων υπό πρότυπες δοκιμαστικές συνθήκες (STC)

 

H: Ετήσια μέση ηλιακή ακτινοβολία (kWh/ ㎡ ), συνήθως εκφράζεται ως ημερήσια ακτινοβολία πολλαπλασιασμένη με 365 ημέρες

 

PR: Performance Ratio, ο οποίος αντιπροσωπεύει τη συνολική αποτελεσματικότητα του συστήματος, περιλαμβανομένης της αποτελεσματικότητας των φωτοβολταϊκών μονάδων, της αποτελεσματικότητας των μετατροπεών, των απώλειων γραμμής κλπ.

 

Βήματα υπολογισμού:

 

 

Να καθοριστεί η ρυθμισμένη δύναμη Pr του φωτοβολταϊκού συστήματος. Η ρυθμισμένη δύναμη του φωτοβολταϊκού συστήματος είναι η συνολική δύναμη των φωτοβολταϊκών μονάδων υπό πρότυπες δοκιμαστικές συνθήκες (ακτινοβολία 1000 W/ ㎡ και θερμοκρασία 25 ℃ ). Εάν εγκατασταθούν 1000 μονάδες με ρυθμισμένη δύναμη 300W στο φωτοβολταϊκό σταθμό, η συνολική ρυθμισμένη δύναμη είναι Pr=1000 × 0.3kW=300kW

 

Η μέση ετήσια ακτινοβολία ήλιου (H) μπορεί να αποκτηθεί μέσω μετεωρολογικών δεδομένων, με μονάδα kWh/ ㎡ . Για παράδειγμα, η μέση ετήσια ακτινοβολία σε μια συγκεκριμένη περιοχή είναι 1500 kWh/ ㎡ .

 

Ο υπολογιστικός παράγοντας απόδοσης (PR) είναι η συνολική απόδοση ενός φωτοβολταϊκού συστήματος, που συνήθως μεταξύ 0,75 και 0,85. Η υπολογισμός του PR λαμβάνει υπόψη τα εξής στοιχεία: υποθέτοντας ότι ο PR είναι 0,8

 

Απόδοση φωτοβολταϊκών μονάδων: περίπου 15% έως 20%

 

Απόδοση μετατροπέα: περίπου 95% έως 98%

 

Άλλες απώλειες όπως γραμμικές απώλειες, κατάκρυψη από σκουπιδιά, επιπτώσεις θερμοκρασίας, κλπ

 

να δοθεί ένα παράδειγμα:

 

Υποθέτοντας ότι οι παράμετροι μιας συγκεκριμένης φωτοβολταϊκής εγκατάστασης είναι ως εξής:

 

Ονομαστική δύναμη του φωτοβολταϊκού συστήματος (Pr): 300 kW

 

Ετήσιος μέσος ροδιακός υπολογισμός (H): 1500 kWh/ ㎡

 

Αποτελεσματικότητα (PR): 0.8

 

Η ετήσια παραγωγή ηλεκτρισμού (E) είναι:

 

E=300kW×1500kWh/μ²×0.8 =360,000kWh

 

2. Μέθοδος πραγματικών μετρήσεων

 

Χρησιμοποιώντας μέθοδους πραγματικών μετρήσεων για τον υπολογισμό της παραγωγής ηλεκτρισμού από φωτοβολταϊκά σταθμούς είναι μια ακριβής μέθοδος για να εξασφαλιστεί η απόδοση του συστήματος. Αυτή η μέθοδος μπορεί να αξιολογήσει την επίδραση διάφορων παραγόντων στην παραγωγή κατά την πραγματική λειτουργία. Συνήθως, συλλέγονται τα εξής δεδομένα

 

Διαμετριακός: χρησιμοποιείται για τον μετρητικό υπολογισμό της συνολικής παραγωγής.

 

Ροδιακός μετρητής: χρησιμοποιείται για τον μετρητικό υπολογισμό του πραγματικού ροδιακού υπολογισμού.

 

Επιτήρηση περιβάλλοντος: περιλαμβάνει αισθητήρες για θερμοκρασία, υγρασία, ταχύτητα ανέμου κλπ.

 

Η τύπος υπολογισμού είναι ο εξής:

P (ti) - άμεση δύναμη στο χρονικό σημείο P (ti) (kW)

 

△ t - Χρονικό διάστημα (ώρες)

 

3. Εμπειρική μέθοδος εκτιμήσεων

 

Αυτή η μέθοδος εκτιμά την δυνατή παραγωγή ισχύος νεων όροφων φωτοβολταϊκών σταθμών αναλύοντας ιστορικά δεδομένα παραγωγής ισχύος άλλων φωτοβολταϊκών σταθμών στην ίδια περιοχή ή υπό παρόμοιες συνθήκες, συνδυάζοντας με τοπικούς παράγοντες όπως τις συνθήκες ηλιοελίσκωσης και του κλίματος. Αυτή η μέθοδος βασίζεται σε αρκετά ιστορικά δεδομένα και επαγγελματική εμπειρία, και η ακρίβεια εξαρτάται από τη σχετικότητα και την αρκετότητα των αναφερόμενων δεδομένων.

4. Μέθοδος λογισμικής προσομοίωσης

 

Η υπολογισμός της παραγωγής ισχύος φωτοβολταϊκών σταθμών μπορεί να γίνει μέσω λογισμικής προσομοίωσης, η οποία είναι μια συνηθισμένη μέθοδος στη σύγχρονη σχεδιασμού και ανάλυσης φωτοβολταϊκών συστημάτων. Αυτή η μέθοδος μπορεί να προβλέψει την παραγωγή ισχύος φωτοβολταϊκών συστημάτων μιμώντας την ηλιακή ακτινοβολία, τις παραγωγικές ιδιότητες των συστατικών του συστήματος και άλλους περιβαλλοντικούς παράγοντες μέσω επαγγελματικού λογισμικού. Σήμερα, στην αγορά υπάρχουν κυρίως τα PVSyst, HOMER, SAM (System Advisor Model), PV * SOL.

 

Γενικοί βήματες

Εισαγωγή παραμέτρων συστήματος

 

Παράμετροι φωτοβολταϊκού μοντούλου: συμπεριλαμβανομένων της τύπος μοντούλου, δυνάμεως, απόδοσης, θερμοκρασιακού συντελεστή, κλπ.

 

Παράμετροι μετατροπέα: συμπεριλαμβανομένων της απόδοσης, δυνάμεως, εύρους εισαγωγικής έντασης, κλπ.

 

Διάταξη συστήματος: συμπεριλαμβανομένων της διάταξης, κλίσης, αζιμού, κλπ. των συστατικών μερών.

 

Εισαγωγή μετεωρολογικών δεδομένων

 

Χρήση τοπικών μετεωρολογικών δεδομένων, συμπεριλαμβανομένων της ετήσιας μέσης ακτινοβολίας, θερμοκρασίας, υγρασίας, ταχύτητας ανέμου, κλπ.

 

Αυτά τα δεδομένα μπορούν συνήθως να αποκτηθούν από μετεωρολογικές βάσεις δεδομένων ή οργανισμούς αξιολόγησης ηλιακών πόρων.

 

Ορισμός απώλειας συστήματος

 

Οι απώλειες του συστήματος περιλαμβάνουν απώλειες καλωδίων, κατάκρυψη από κονιά, σκιάγραφοι απολειμματισμοί, θερμοκρασιακές επιπτώσεις, κλπ.

 

Αυτές οι απώλειες μπορούν να ρυθμιστούν μέσω προεπιλεγμένων τιμών στο λογισμικό ή να οριστούν χειροκίνητα σύμφωνα με την πραγματική κατάσταση.

 

Εκτέλεση προσομοίωσης

 

Χρήση λογισμικού για την εκτέλεση προσομοιώσεων και υπολογισμό της ετήσιας παραγωγής ηλεκτρισμού του συστήματος υπό δοθέντες συνθήκες.

 

Το λογισμικό θα παράγει λεπτομερείς αναφορές παραγωγής ενέργειας και ανάλυση επιδόσεων με την προσομοίωση της λειτουργίας μιας μέρας ή ενός έτους.

 

Αποτελέσματα ανάλυσης

 

Ανάλυση των αποτελεσμάτων της προσομοίωσης και προβολή λεπτομερών δεδομένων όπως παραγωγή ενέργειας, αναλογία επιδόσεων και απώλειες συστήματος.

 

Βελτιστοποίηση του σχεδιασμού του συστήματος βάσει των αποτελεσμάτων, συμβολή στην διαταξη των συστατικών, επιλογή πιο αποδοτικών μετατροπών κ.λπ.

 

Παραδείγματος χάρη:

 

Υποθέτοντας ότι χρησιμοποιούμε το λογισμικό PVSyst για να προσομοιώσουμε μια φωτοβολταϊκή εγκατάσταση 1 MW, οι βήματα είναι τα εξής:

 

Εισαγωγή παραμέτρων φωτοβολταϊκών μονάδων και μετατροπών: δύναμη μονάδας: 300 W, απόδοση μονάδας: 18%, απόδοση μετατροπής: 97%

 

Εισαγωγή κλιματολογικών δεδομένων: Ετήσιος μέσος υπολογισμός ακτινοβολίας: 1600 kWh/ ㎡ , ετήσια μέση θερμοκρασία: 25 ℃

 

Ορισμός απώλειας συστήματος: απώλειες καλών: 2%, σκουπιδιά: 3%

 

Εκτέλεση προσομοίωσης: Το λογισμικό υπολογίζει την ετήσια παραγωγή ενέργειας και την αναλογία επιδόσεων.

 

Αποτέλεσμα ανάλυσης: Βάσει της ετήσιας αναφοράς παραγωγής, υποθέτοντας ότι η υπολογισμένη ετήσια παραγωγή είναι 1.280.000 kWh.

 

5. Υπολογισμός σύμφωνα με την εθνική προτυποποίηση GB/T50797-2012

 

Ο υπολογισμός παραγωγής ηλεκτρισμού βάσει του άρθρου 6.6 της εθνικής προτύπου "Κώδικας Σχεδιασμού για Φωτοβολταϊκά Σταθμούς Ηλεκτροπαραγωγών GB50797-2012" εμφανίζεται στην κατωτέρω αποσκευαστική εικόνα

 

6.6 Υπολογισμός παραγωγής ηλεκτρισμού

 

6.6.1 Η πρόβλεψη της παραγωγής ενέργειας ενός φωτοβολταϊκού σταθμού θα πρέπει να βασίζεται στους ηλιακούς πόρους της τοποθεσίας, και διάφοροι παράγοντες όπως ο σχεδιασμός του συστήματος φωτοβολταϊκού σταθμού, η διάταξη του φωτοβολταϊκού πίνακα και οι περιβαλλοντικές συνθήκες θα πρέπει να ληφθούν υπόψη πριν από τον υπολογισμό και την καθορισμό.

 

6.6.2 Ο ηλεκτρισμός που συνδέεται με το δίκτυο για φωτοβολταϊκά σταθμούς μπορεί να υπολογιστεί με την παρακάτω σχέση:

 

E=HA ×  Π _AZ /Es × Κ

 

Στη σχέση:

H - συνολική ηλιακή ακτινοβολία στον οριζόντιο πλάνο (kW · h/μ2, κορυφαίες ώρες);

 

Ε _Π  —Παραγωγή ενέργειας δικτύου (kW · h);

 

Ε _Σ — Ε η ακτινοβολία υπό πρότυπες συνθήκες (σταθερά=1kW · h/μ2);

 

Π _AZ —Γ η χωρητικότητα εγκατάστασης συσταθμών (kWp);

 

Κ —Γ συντελεστής γενικής αποδοτικότητας. Ο συντελεστής γενικής αποδοτικότητας K περιλαμβάνει: συντελεστή διόρθωσης τύπου φωτοβολταϊκού μοντύλου, συντελεστή διόρθωσης γωνίας κλίσης και γωνίας αzιμουθ του φωτοβολταϊκού πίνακα, ποσοστό διαθεσιμότητας του φωτοβολταϊκού συστήματος παραγωγής ηλεκτρισμού, ρυθμό χρήσης φωτισμού, αποδοτικότητα μετατροπέα, απώλειες στις γραμμές συλλογής ενέργειας, απώλειες του μετατροπέα επέλευσης, επίσημο λογαριασμός για διόρθωση της μολυσμένης επιφάνειας του φωτοβολταϊκού μοντύλου, συντελεστή κοινής γνώσης αποθήκευσης ανέμου και ηλίου, και συντελεστή διόρθωσης της αποτελεσματικότητας μετατροπής του φωτοβολταϊκού μοντύλου.

 

6. Φ/Β Μονάδα περιοχή  - μέθοδος υπολογισμού ακτινοβολίας

 

Ep=HA*S*K1*K2

 

HA - συνολική ηλιακή ακτινοβολία στην κλινομενή επιφάνεια (kW. h/ m ²)

 

S - Συνολική επιφάνεια των συστατικών (m ²)

 

K1- Αποτελεσματικότητα Μετατροπής Συστατικών

 

K2- Γενική Αποδοτικότητα Συστήματος

 

Ο συντελεστής γενικής αποδοτικότητας K2 είναι ένας συντελεστής διόρθωσης που λαμβάνει υπόψη διάφορους παράγοντες, συμπεριλαμβανομένων:

 

1) Μειώσεις ενέργειας για βιομηχανική ηλεκτρικότητα, απώλειες γραμμών, κλπ.

 

Οι απώλειες των διανομευστικών θαλάμων AC/DC και των γραμμών μεταφοράς αντιπροσωπεύουν περίπου 3% της συνολικής παραγωγής ενέργειας, και ο αντίστοιχος συντελεστής μείωσης λαμβάνεται ως 97%.

 

2) Έκπτωση μετατροπεών

 

Η απόδοση των μετατροπέων είναι μεταξύ 95% και 98%.

 

3) Μείωση των απωλειών λειτουργικής θερμοκρασίας

 

Η απόδοση των φωτοβολταϊκών κυλίων θα παραλλαγεί με τις θερμοκρασιακές αλλαγές κατά τη λειτουργία τους.Όταν η θερμοκρασία τους αυξάνεται, η απόδοση παραγωγής ενέργειας των φωτοβολταϊκών μονάδων τείνει να μειώνεται. Γενικά, η μέση απώλεια λειτουργικής θερμοκρασίας είναι περίπου 2-5%.

 

4) Άλλες παράγοντες μείωσης

 

Εκτός από τους παραπάνω παράγοντες, οι παράγοντες που επηρεάζουν την παραγωγή ενέργειας των φωτοβολταϊκών θερμοηλιακών σταθμών περιλαμβάνουν επίσης τη μείωση των μη χρησιμοποιήσιμων αποβολών ηλιακής ακτινοβολίας και την επίδραση της ακρίβειας μέγιστης δυναμικής σημειακής ακολουθίας, καθώς και άλλους ασαφείς παράγοντες όπως η απορρόφηση από το δίκτυο. Ο αντίστοιχος συντελεστής μείωσης λαμβάνεται ως 95%.

 

Αυτή η μέθοδος υπολογισμού είναι μια παραλλαγή της πρώτης μεθόδου, που εφαρμόζεται σε έργα με κλινούσα εγκατάσταση. Μόλις αποκτηθεί (ή μετατραπεί βάσει της οριζόντιας ακτινοβολίας: ακτινοβολία κλινούσης επιφάνειας = οριζόντια ακτινοβολία / cos α),

 

Μπορούν να υπολογιστούν πιο ακριβή δεδομένα.

 

Πραγματική περίπτωση υπολογισμού

 

Λαμβάνοντας υπόψη ένα έργο 1MWp σε δαπέδιο σε κάποια τοποθεσία. Το έργο χρησιμοποιεί 4000 τμήματα 250W Φωτοβολταϊκών πλαισίων με διαστάσεις 1640 * 992mm, συνδεδεμένο στο δίκτυο σε επίπεδο τάσης 10KV. Η τοπική ηλιακή ακτινοβολία είναι 5199 MJ • m-2, και η απόδοση του συστήματος υπολογίζεται στο 80%.

 

Πρώτα απ' όλα, είναι απαραίτητο να μετατραπεί η ηλιακή ακτινοβολία από MJ • m ^-2σε kWh • m ^-2, καθώς 1MJ = 0.27778kWh. Στη συνέχεια, με βάση τη συνολική εγκατεστημένη ικανότητα του συστήματος (1MWp), την ηλιακή ακτινοβολία και την αποδοτικότητα του συστήματος, μπορούμε να εκτιμήσουμε την ετήσια παραγωγή ηλεκτρισμού.

 

Μετατροπή ηλιακής ακτινοβολίας

 

5199MH/cdotpm ^-2=5199 × 0.27778kWh/codtp m ^-2

 

Υπολογισμός ετήσιας παραγωγής

 

Ετήσια παραγωγή (kWh) = εγκατεστημένη ικανότητα (MWp) × ηλιακή ακτινοβολία (kWh \ cdotpm ^-2) × 365 × αποδοτικότητα συστήματος

 

Όπου η εγκατεστημένη ικανότητα είναι 1MWp και η αποδοτικότητα του συστήματος είναι 80%.

Ας κάνουμε τους υπολογισμούς.

 

Χρησιμοποιώντας ως παράδειγμα το έργο φωτοβολταϊκών τροχαλιών 1MWp, λαμβάνοντας υπόψη την τοπική επίπεδη ηλιακή ακτινοβολία 5199 MJ • m ^-2και μια απόδοση συστήματος 80%, η θεωρητική ετήσια παραγωγή ενέργειας του έργου είναι περίπου 421 ,700 kWh.