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Photovoltaïque ! 6 méthodes pour calculer la production d'énergie des centrales photovoltaïques

Avec le développement rapide des nouvelles énergies, la production d'électricité photovoltaïque est devenue omniprésente. De nombreux clients souhaitent savoir comment la production d'électricité des centrales photovoltaïques est calculée. Aujourd'hui, je vais vous organiser cela :

Après la mise en service d'une centrale photovoltaïque, estimer sa production d'électricité est une tâche très importante et nécessaire, qui nécessite généralement des calculs et analyses basés sur divers facteurs tels que le rayonnement solaire annuel local et l'efficacité de production de la centrale Guangfa !

Méthode de calcul théorique

La production d'énergie théorique (E) d'une centrale photovoltaïque peut être calculée à l'aide de la formule suivante :

E=Pr×H×PRE =Pr×H×PR

E : Production d'électricité (kWh)

Pr : La puissance nominale du système photovoltaïque (kW), qui correspond à la puissance totale de tous les modules photovoltaïques sous conditions de test standard (STC)

H : Rayonnement solaire annuel moyen (kWh/ ㎡ ), exprimé généralement comme le rayonnement journalier multiplié par 365 jours

PR : Rapport de performance, qui représente l'efficacité globale du système, y compris l'efficacité des modules photovoltaïques, l'efficacité de l'onduleur, les pertes sur ligne, etc.

Étapes de calcul :

Déterminer la puissance nominale Pr du système photovoltaïque. La puissance nominale du système photovoltaïque est la puissance totale des modules photovoltaïques sous conditions de test standard (irradiance de 1000 W/ ㎡ et température de 25 ℃ ). Si 1000 modules avec une puissance nominale de 300W sont installés dans la centrale photovoltaïque, la puissance nominale totale est Pr = 1000 × 0,3 kW = 300 kW

Le rayonnement solaire annuel moyen (H) peut être obtenu grâce aux données météorologiques, mesuré en kWh/ ㎡ . Par exemple, le rayonnement solaire annuel moyen dans une certaine région est de 1500 kWh/ ㎡ .

Le rapport de performance calcul (PR) est l'efficacité globale d'un système photovoltaïque, qui varie généralement entre 0,75 et 0,85. Le calcul du PR prend en compte les facteurs suivants : supposons que le PR soit fixé à 0,8.

Efficacité des modules photovoltaïques : environ 15 % à 20 %

Efficacité de l'onduleur : environ 95 % à 98 %

Autres pertes telles que les pertes de ligne, la couverture de poussière, l'impact de la température, etc.

donnez un exemple :

Supposons que les paramètres d'une certaine centrale photovoltaïque soient les suivants :

Puissance nominale du système photovoltaïque (Pr} : 300 kW

Rayonnement solaire annuel moyen (H) : 1500 kWh/ ㎡

Rapport de performance (PR) : 0,8

La production électrique annuelle (E) est :

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

2. Méthode de mesure réelle

L'utilisation de méthodes de mesure réelle pour calculer la production électrique des centrales photovoltaïques est une méthode précise pour garantir les performances du système. Cette méthode peut évaluer l'impact de divers facteurs sur la production électrique lors de l'exploitation réelle. En général, les données suivantes sont collectées

Compteur d'énergie électrique : utilisé pour mesurer la production totale d'électricité.

Radiomètre solaire : utilisé pour mesurer la quantité réelle de rayonnement solaire.

Équipement de surveillance environnementale : y compris des capteurs de température, d'humidité, de vitesse du vent, etc.

La formule de calcul est la suivante :

P (ti) - puissance instantanée au moment P (ti) (kW)

△ t - Intervalle de temps (heures)

3. Méthode d'estimation empirique

Cette méthode estime la production potentielle d'électricité des nouvelles installations photovoltaïques en analysant les données historiques de production d'autres installations photovoltaïques dans la même région ou dans des conditions similaires, en tenant compte des facteurs locaux tels que les conditions d'ensoleillement et les caractéristiques climatiques. Cette méthode repose sur des données historiques suffisantes et une expérience professionnelle, et sa précision dépend de la pertinence et de l'ampleur des données de référence.

4. Méthode de simulation logicielle

Le calcul de la production d'énergie des centrales photovoltaïques peut être effectué par simulation logicielle, méthode couramment utilisée dans la conception et l'analyse des systèmes photovoltaïques modernes. Cette méthode peut prédire la production d'énergie des systèmes photovoltaïques en simulant la radiation solaire, les caractéristiques des composants du système et d'autres facteurs environnementaux grâce à des logiciels professionnels. Actuellement, les principaux logiciels disponibles sur le marché sont PVSyst, HOMER, SAM (System Advisor Model), PV * SOL.

Étapes générales

Saisie des paramètres du système

Paramètres du module photovoltaïque : y compris le type de module, la puissance, l'efficacité, le coefficient de température, etc.

Paramètres de l'onduleur : y compris l'efficacité, la puissance, la plage de tension d'entrée, etc.

Disposition du système : y compris l'agencement, l'inclinaison, l'orientation, etc., des composants.

Saisie des données météorologiques

Utilisation des données météorologiques locales, incluant la radiation solaire moyenne annuelle, la température, l'humidité, la vitesse du vent, etc.

Ces données peuvent généralement être obtenues auprès des bases de données météorologiques ou des agences d'évaluation des ressources solaires.

Définir les pertes du système

Les pertes du système incluent les pertes dues aux câbles, à la couverture de poussière, aux effets d'ombrage, aux effets de température, etc.

Ces pertes peuvent être ajustées via des valeurs par défaut dans le logiciel ou définies manuellement en fonction de la situation réelle.

Lancer la simulation

Utiliser un logiciel pour exécuter des simulations et calculer la production annuelle d'énergie du système sous les conditions données.

Le logiciel générera des rapports détaillés sur la production d'énergie et une analyse des performances en simulant le fonctionnement d'une journée ou d'une année.

Résultats d'analyse

Analyser les résultats de la simulation et consulter des données détaillées telles que la production d'énergie, le ratio de performance et les pertes du système.

Optimiser la conception du système en fonction des résultats, ajuster l'agencement des composants, sélectionner des onduleurs plus efficaces, etc.

Exemple :

En supposant que nous utilisons le logiciel PVSyst pour simuler une centrale photovoltaïque de 1 MW, les étapes sont les suivantes :

Saisissez les paramètres du module photovoltaïque et de l'onduleur : puissance du module : 300 W, efficacité du module : 18 %, efficacité de l'onduleur : 97 %

Saisissez les données météorologiques : radiation solaire annuelle moyenne : 1600 kWh/ ㎡ , température annuelle moyenne : 25 ℃

Définissez les pertes système : perte de câblage : 2 %, couverture de poussière : 3 %

Exécutez la simulation : le logiciel calcule la production d'électricité annuelle et le ratio de performance.

Résultat de l'analyse : sur la base du rapport de production annuelle, en supposant que la production annuelle calculée est de 1 280 000 kWh.

5. Calculez selon la norme nationale GB/T50797-2012

Le calcul de la production d'électricité basé sur l'article 6.6 de la norme nationale "Code de conception des centrales photovoltaïques GB50797-2012" est illustré dans la capture d'écran ci-dessous

6.6 Calcul de la production d'électricité

6.6.1 La prédiction de la production d'énergie d'une centrale photovoltaïque doit être basée sur les ressources en énergie solaire du site, et divers facteurs tels que la conception du système de la centrale photovoltaïque, l'aménagement du tableau photovoltaïque et les conditions environnementales doivent être pris en compte avant le calcul et la détermination.

6.6.2 L'électricité injectée dans le réseau par les centrales photovoltaïques peut être calculée à l'aide de la formule suivante :

E=HA × P _AZ/Es × K

Dans la formule :

H - radiation solaire totale sur le plan horizontal (kW · h/m2, heures de pointe);

E. Je suis désolé. _P —Production d'électricité raccordée au réseau (kW · h) ;

E. Je suis désolé. _S— Je rayonnement sous des conditions standard (constante=1kW · h/m2);

P _AZ—C capacité d'installation des composants (kWp);

K —C coefficient d'efficacité global. Le coefficient d'efficacité global K inclut : coefficient de correction du type de module photovoltaïque, coefficient de correction de l'angle d'inclinaison et de l'azimut du tableau photovoltaïque, taux de disponibilité du système de production d'électricité photovoltaïque, taux d'utilisation de la lumière, efficacité de l'onduleur, pertes sur les lignes de collecte d'énergie, pertes du transformateur de relèvement, numéro de compte officiel pour la correction de la pollution de la surface des modules photovoltaïques, coefficient de partage des connaissances sur le stockage éolien et solaire, et coefficient de correction de l'efficacité de conversion des modules photovoltaïques.

6. Module PV zone - méthode de calcul du rayonnement

Ep=HA*S*K1*K2

HA - rayonnement solaire total sur une surface inclinée (kW. h/m ²)

S - Surface totale des composants (m ²)

K1- Taux de Conversion des Composants

K2- Efficacité Globale du Système

Le coefficient d'efficacité global K2 est un coefficient de correction qui prend en compte divers facteurs, y compris :

1) Réduction d'énergie pour l'électricité d'usine, les pertes sur les lignes, etc.

Les pertes des salles de distribution AC/DC et des lignes de transmission représentent environ 3 % de la production totale d'électricité, et le facteur de correction correspondant est fixé à 97 %.

2) Remise sur l'onduleur

L'efficacité de l'onduleur se situe entre 95 % et 98 %.

3) Réduction des pertes dues à la température de fonctionnement

L'efficacité des cellules photovoltaïques varie avec les changements de température lors de leur fonctionnement. Lorsque leur température augmente, l'efficacité de production d'électricité des modules photovoltaïques a tendance à diminuer. En général, la perte moyenne liée à la température de fonctionnement est d'environ 2 à 5 %.

4) Autres facteurs réducteurs

En plus des facteurs mentionnés ci-dessus, les facteurs qui affectent la production d'électricité des centrales photovoltaïques incluent également la réduction des pertes de rayonnement solaire non utilisable et l'impact de la précision du suivi du point de puissance maximum, ainsi que d'autres facteurs incertains tels que l'absorption par le réseau. Le facteur de correction correspondant est fixé à 95 %.

Cette méthode de calcul est une variation de la première méthode, applicable aux projets avec installation inclinée. Il suffit d'obtenir l'irradiance sur la surface inclinée (ou de la convertir à partir de l'irradiance horizontale : irradiance sur surface inclinée = irradiance sur surface horizontale / cos α),

Des données plus précises peuvent être calculées.

Calcul d'un cas pratique

Prenons l'exemple du projet de toiture de 1 MWp dans un certain emplacement. Le projet utilise 4000 pièces de 250W Panneaux photovoltaïques avec des dimensions de 1640 * 992 mm, connectée au réseau à un niveau de tension de 10KV. La radiation solaire locale est de 5199 MJ • m-2, et l'efficacité du système est calculée à 80 %.

Il est d'abord nécessaire de convertir le rayonnement solaire de MJ • m ^-2en kWh • m ^-2, comme 1MJ=0,27778kWh. Ensuite, en fonction de la capacité totale installée du système (1MWp), de la radiation solaire et de l'efficacité du système, nous pouvons estimer la production annuelle d'énergie.

Convertir la radiation solaire

5199MJ/cdotpm ^-2=5199 × 0,27778kWh/codtp m ^-2

Calculer la production annuelle d'énergie

Production annuelle d'énergie (kWh) = capacité installée (MWp) × radiation solaire (kWh \ cdotpm ^-2) × 365 × efficacité du système

Parmi eux, la capacité installée est de 1MWp et l'efficacité du système est de 80 %.

Faisons les calculs.

En prenant l'exemple du projet photovoltaïque de toit de 1MWp, en considérant le niveau local de radiation solaire de 5199 MJ • m ^-2et avec une efficacité du système de 80 %, la production annuelle théorique du projet est d'environ 421 ,700 kWh.