¡Fotovoltaica! 6 métodos para calcular la generación de energía de plantas fotovoltaicas

Con el rápido desarrollo de las energías renovables, la generación de energía fotovoltaica se ha vuelto omnipresente. Muchos clientes quieren saber cómo se calcula la generación de energía de las plantas fotovoltaicas. Hoy voy a organizar esto para ti:

Después de la finalización de una planta fotovoltaica, estimar su generación de energía es una tarea muy importante y necesaria, que generalmente requiere cálculos y análisis basados en varios factores, como la radiación solar anual local y la eficiencia de generación de la planta Guangfa!

• Método de cálculo teórico

La generación de energía teórica (E) de una planta fotovoltaica se puede calcular utilizando la siguiente fórmula:

 

E=Pr×H×PRE =Pr×H×PR

 

E: Generación de electricidad (kWh)

 

Pr: La potencia nominal del sistema fotovoltaico (kW), que es la potencia total de todos los módulos fotovoltaicos bajo condiciones de prueba estándar (STC)

 

H: Radiación solar promedio anual (kWh/ ㎡ ), generalmente expresada como la radiación diaria multiplicada por 365 días

 

PR: Ratio de Rendimiento, que representa la eficiencia general del sistema, incluyendo la eficiencia de los módulos fotovoltaicos, la eficiencia del inversor, las pérdidas en la línea, etc.

 

Pasos de cálculo:

 

 

Determinar la potencia nominal Pr del sistema fotovoltaico. La potencia nominal del sistema fotovoltaico es la potencia total de los módulos fotovoltaicos bajo condiciones de prueba estándar (irradiación de 1000 W/ ㎡ y temperatura de 25 ℃ ). Si se instalan 1000 módulos con una potencia nominal de 300W en la planta fotovoltaica, la potencia nominal total es Pr=1000 × 0.3kW=300kW

 

La radiación solar promedio anual (H) se puede obtener a través de datos meteorológicos, medida en kWh/ ㎡ . Por ejemplo, la radiación solar promedio anual en una determinada región es de 1500 kWh/ ㎡ .

 

La relación de rendimiento computacional (PR) es la eficiencia general de un sistema fotovoltaico, normalmente oscila entre 0,75 y 0,85. El cálculo del PR tiene en cuenta los siguientes factores: suponiendo que el PR está fijado en 0,8

 

Eficiencia del módulo fotovoltaico: aproximadamente del 15% al 20%

 

Eficiencia del inversor: aproximadamente del 95% al 98%

 

Otras pérdidas como pérdida en líneas, polvo acumulado, impacto de la temperatura, etc.

 

dar un ejemplo:

 

Suponiendo que los parámetros de una planta fotovoltaica son los siguientes:

 

Potencia nominal del sistema fotovoltaico (Pr): 300 kW

 

Radiación solar promedio anual (H): 1500 kWh/ ㎡

 

Relación de rendimiento (PR): 0,8

 

La generación eléctrica anual (E) es:

 

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

 

2. Método de medición real

 

El uso de métodos de medición reales para calcular la generación eléctrica de plantas fotovoltaicas es un método preciso para garantizar el rendimiento del sistema. Este método puede evaluar el impacto de varios factores en la generación eléctrica durante la operación real. Por lo general, se recopilan los siguientes datos

 

Medidor de energía eléctrica: se utiliza para medir la producción total de energía.

 

Radiómetro solar: se utiliza para medir la cantidad real de radiación solar.

 

Equipo de monitoreo ambiental: incluyendo sensores de temperatura, humedad, velocidad del viento, etc.

 

La fórmula de cálculo es la siguiente:

P (ti) - potencia instantánea en el punto de tiempo P (ti) (kW)

 

△ t - Intervalo de tiempo (horas)

 

3. Método de estimación empírica

 

Este método estima la posible generación de energía de plantas fotovoltaicas recién construidas analizando datos históricos de generación de otras plantas fotovoltaicas en la misma región o en condiciones similares, combinados con factores locales como las condiciones de sol y características climáticas. Este método depende de datos históricos suficientes y experiencia profesional, y su precisión depende de la relevancia y suficiencia de los datos de referencia.

4. Método de simulación por software

 

El cálculo de la generación de energía de plantas fotovoltaicas puede realizarse mediante simulación por software, lo cual es un método comúnmente utilizado en el diseño y análisis de sistemas fotovoltaicos modernos. Este método puede predecir la generación de energía de los sistemas fotovoltaicos al simular la radiación solar, las características de los componentes del sistema y otros factores ambientales a través de software profesional. Actualmente, los principales programas disponibles en el mercado son PVSyst, HOMER, SAM (System Advisor Model), PV * SOL.

 

Pasos generales

Ingresar parámetros del sistema

 

Parámetros del módulo fotovoltaico: incluyendo tipo de módulo, potencia, eficiencia, coeficiente de temperatura, etc.

 

Parámetros del inversor: incluyendo eficiencia, potencia, rango de voltaje de entrada, etc.

 

Diseño del sistema: incluyendo la disposición, inclinación, orientación, etc., de los componentes.

 

Ingresar datos meteorológicos

 

Usar datos meteorológicos locales, incluyendo radiación solar promedio anual, temperatura, humedad, velocidad del viento, etc.

 

Estos datos suelen obtenerse de bases de datos meteorológicas o agencias de evaluación de recursos solares.

 

Establecer pérdidas del sistema

 

Las pérdidas del sistema incluyen pérdidas por cables, efectos de polvo, sombreado, efectos de temperatura, etc.

 

Estas pérdidas se pueden ajustar a través de valores predeterminados en el software o configurarse manualmente según la situación real.

 

Ejecutar simulación

 

Usar software para ejecutar simulaciones y calcular la generación anual de energía del sistema bajo las condiciones dadas.

 

El software generará informes detallados de generación de energía y análisis de rendimiento al simular la operación de un día o un año.

 

Resultados del análisis

 

Analizar los resultados de la simulación y ver datos detallados como la generación de energía, la relación de rendimiento y las pérdidas del sistema.

 

Optimizar el diseño del sistema basándose en los resultados, ajustar el arreglo de componentes, seleccionar inversores más eficientes, etc.

 

Ejemplo:

 

Suponiendo que usamos el software PVSyst para simular una planta fotovoltaica de 1 MW, los pasos son los siguientes:

 

Introduzca los parámetros del módulo fotovoltaico y el inversor: potencia del módulo: 300 W, eficiencia del módulo: 18%, eficiencia del inversor: 97%

 

Introduzca los datos meteorológicos: radiación solar promedio anual: 1600 kWh/ ㎡ , temperatura promedio anual: 25 ℃

 

Establecer pérdidas del sistema: pérdida de cable: 2%, cubierta de polvo: 3%

 

Ejecutar simulación: El software calcula la generación de energía anual y la relación de rendimiento.

 

Resultado del análisis: Según el informe de generación anual, asumiendo que la generación anual calculada es de 1.280.000 kWh.

 

5. Calcular según el estándar nacional GB/T50797-2012

 

El cálculo de la generación de electricidad basado en el Artículo 6.6 del estándar nacional "Código de Diseño para Plantas Fotovoltaicas GB50797-2012" se muestra en la captura de pantalla a continuación

 

6.6 Cálculo de generación de electricidad

 

6.6.1 La predicción de la generación de energía de una planta fotovoltaica debe basarse en los recursos de energía solar del lugar, y se deben considerar varios factores como el diseño del sistema de la planta fotovoltaica, el diseño del arreglo fotovoltaico y las condiciones ambientales antes del cálculo y la determinación.

 

6.6.2 La electricidad conectada a la red de las plantas fotovoltaicas puede calcularse según la siguiente fórmula:

 

E=HA ×  P _AZ /Es × K

 

En la fórmula:

H - radiación solar total en el plano horizontal (kW · h/m2, horas pico);

 

E _P  —Generación de electricidad conectada a la red (kW · h);

 

E _s — Yo radiación bajo condiciones estándar (constante=1kW · h/m2);

 

P _AZ —C capacidad de instalación de componentes (kWp);

 

K —C coeficiente de eficiencia integral. El coeficiente de eficiencia integral K incluye: coeficiente de corrección del tipo de módulo fotovoltaico, coeficiente de corrección del ángulo de inclinación y el ángulo azimutal del conjunto fotovoltaico, tasa de disponibilidad del sistema de generación fotovoltaica, tasa de utilización de la luz, eficiencia del inversor, pérdidas en las líneas de recolección de energía, pérdidas del transformador de aumento, número de cuenta oficial para el coeficiente de corrección de contaminación en la superficie del módulo fotovoltaico, coeficiente de compartición de conocimientos sobre almacenamiento eólico y solar, y coeficiente de corrección de la eficiencia de conversión del módulo fotovoltaico.

 

6. Módulo fotovoltaico área  - método de cálculo de radiación

 

Ep=HA*S*K1*K2

 

HA - radiación solar total en la superficie inclinada (kW. h/m ²)

 

S - Área total de los componentes (m ²)

 

K1- Tasa de Conversión del Componente

 

K2- Eficiencia Integral del Sistema

 

El coeficiente de eficiencia integral K2 es un coeficiente de corrección que tiene en cuenta varios factores, incluidos:

 

1) Reducción de energía para electricidad de la fábrica, pérdidas en las líneas, etc.

 

Las pérdidas de las salas de distribución AC/DC y las líneas de transmisión representan aproximadamente el 3% de la generación total de energía, y el factor de corrección correspondiente se toma como 97%.

 

2) Descuento del inversor

 

La eficiencia del inversor está entre el 95% y el 98%.

 

3) Reducción de las pérdidas por temperatura de trabajo

 

La eficiencia de las celdas fotovoltaicas variará con los cambios de temperatura durante su funcionamiento. Cuando su temperatura aumenta, la eficiencia de generación de energía de los módulos fotovoltaicos tiende a disminuir. En general, la pérdida promedio de temperatura operativa está dentro de aproximadamente un 2-5%.

 

4) Otros factores reducidos

 

Además de los factores mencionados anteriormente, los factores que afectan a la generación de electricidad de las plantas fotovoltaicas también incluyen la reducción de las pérdidas de radiación solar no utilizada y el impacto de la precisión del seguimiento del punto de potencia máxima, así como otros factores inciertos como la absorción de la red. El factor de corrección correspondiente de reducción se toma como 95%.

 

Este método de cálculo es una fórmula variante del primer método, aplicable a proyectos con instalación inclinada. Tan pronto como se obtenga la irradiancia de la superficie inclinada (o se convierta en base a la irradiancia horizontal: irradiancia de la superficie inclinada = irradiancia de la superficie horizontal / cos α),

 

Se pueden calcular datos más precisos.

 

Cálculo de caso práctico

 

Tomando como ejemplo un proyecto de 1MWp en una azotea en un determinado lugar. El proyecto utiliza 4000 unidades de 250W paneles pv con dimensiones de 1640 * 992 mm, conectada a la red a un nivel de voltaje de 10KV. La radiación solar local es de 5199 MJ • m-2, y la eficiencia del sistema se calcula en un 80%.

 

En primer lugar, es necesario convertir la radiación solar de MJ • m ^-2a kWh • m ^-2, ya que 1MJ=0.27778kWh. A continuación, basándonos en la capacidad total instalada del sistema (1MWp), radiación solar y eficiencia del sistema, podemos estimar la generación anual de energía.

 

Convertir radiación solar

 

5199MJ/cdtpm ^-2=5199 × 0.27778kWh/cdtp m ^-2

 

Calcular generación anual de energía

 

Generación anual de energía (kWh) = capacidad instalada (MWp) × radiación solar (kWh \ cdotpm ^-2) × 365 × eficiencia del sistema

 

Entre ellos, la capacidad instalada es de 1MWp y la eficiencia del sistema es del 80%.

Hagamos los cálculos.

 

Tomando como ejemplo el proyecto fotovoltaico de techo de 1MWp, considerando la radiación solar local de nivel 5199 MJ • m ^-2y con una eficiencia del sistema del 80%, la generación teórica anual de energía del proyecto es aproximadamente 421 ,700 kWh.