Фотоэлектричество! 6 методов расчета выработки электроэнергии солнечных электростанций

С быстрым развитием новых источников энергии, фотоэлектрическая генерация стала повсеместной. Многие клиенты хотят знать, как рассчитывается выработка электроэнергии солнечными электростанциями. Сегодня я хочу для вас это систематизировать:

После завершения строительства солнечной электростанции, оценка ее выработки является очень важной и необходимой задачей, которая обычно требует расчета и анализа на основе различных факторов, таких как годовая солнечная радиация в регионе и эффективность выработки электроэнергии станцией Guangfa!

• Теоретический метод расчета

Теоретическая выработка электроэнергии (E) солнечной электростанции может быть рассчитана по следующей формуле:

 

E=Pr×H×PRE =Pr×H×PR

 

E: Выработка электроэнергии (кВт·ч)

 

Pr: Номинальная мощность фотоэлектрической системы (кВт), которая является общей мощностью всех фотоэлектрических модулей при стандартных тестовых условиях (STC)

 

H: Среднегодовая солнечная радиация (кВт·ч/ ㎡ ), обычно выражается как ежедневная радиация, умноженная на 365 дней

 

PR: Коэффициент производительности, который представляет общую эффективность системы, включая эффективность фотоэлектрических модулей, инверторов, потери в линии и т.д.

 

Шаги расчета:

 

 

Определите номинальную мощность Pr фотоэлектрической системы. Номинальная мощность фотоэлектрической системы — это общая мощность фотоэлектрических модулей при стандартных тестовых условиях (излучение 1000 Вт/ ㎡ и температура 25 ℃ °C). Если на солнечной электростанции установлено 1000 модулей с номинальной мощностью 300 Вт, общая номинальная мощность составляет Pr = 1000 × 0,3 кВт = 300 кВт

 

Среднегодовую солнечную радиацию (H) можно получить из метеорологических данных, измеряемую в кВт·ч/ ㎡ . Например, среднегодовая солнечная радиация в определенной местности составляет 1500 кВт·ч/ ㎡ .

 

Коэффициент вычислительной производительности (PR) — это общая эффективность фотоэлектрической системы, которая обычно находится в пределах от 0,75 до 0,85. Расчет PR учитывает следующие факторы: предполагается, что PR установлен на уровне 0,8

 

Эффективность фотоэлектрического модуля: около 15% до 20%

 

Эффективность инвертора: примерно 95% до 98%

 

Другие потери, такие как потери в линии, пыльное покрытие, влияние температуры и т.д.

 

приведите пример:

 

Предположим, параметры определенной фотоэлектрической электростанции следующие:

 

Номинальная мощность фотоэлектрической системы (Pr): 300 кВт

 

Годовая средняя солнечная радиация (H): 1500 кВт·ч/ ㎡

 

Коэффициент производительности (PR): 0,8

 

Годовая выработка электроэнергии (E) составляет:

 

E = 300 кВт × 1500 кВт·ч/м² × 0,8 = 360 000 кВт·ч

 

2. Метод фактических измерений

 

Использование метода фактических измерений для расчета выработки электроэнергии фотоэлектрическими станциями является точным способом обеспечения производительности системы. Этот метод может оценить влияние различных факторов на выработку электроэнергии во время фактической эксплуатации. Обычно собираются следующие данные

 

Счетчик электроэнергии: используется для измерения общей выработки электроэнергии.

 

Солнечный радиометр: используется для измерения фактического количества солнечной радиации.

 

Оборудование для мониторинга окружающей среды: включает датчики температуры, влажности, скорости ветра и т.д.

 

Формула расчета следующая:

P (ti) - мгновенная мощность в момент времени P (ti) (кВт)

 

△ t - Временной интервал (часы)

 

3. Метод эмпирической оценки

 

Этот метод оценивает потенциальную выработку электроэнергии новыми фотоэлектрическими станциями путем анализа исторических данных по выработке электроэнергии других фотоэлектрических станций в том же регионе или при схожих условиях, с учетом местных факторов, таких как условия освещенности и климатические особенности. Этот метод опирается на достаточные исторические данные и профессиональный опыт, а точность зависит от релевантности и достаточности ссылочных данных.

4. Метод программного моделирования

 

Расчет выработки электроэнергии солнечными электростанциями может осуществляться через программное моделирование, что является распространенным методом в современном проектировании и анализе фотоэлектрических систем. Этот метод может прогнозировать выработку энергии фотоэлектрическими системами путем моделирования солнечной радиации, характеристик компонентов системы и других факторов окружающей среды с помощью специализированного программного обеспечения. На данный момент на рынке представлены в основном PVSyst, HOMER, SAM (System Advisor Model), PV * SOL.

 

Общие шаги

Ввод параметров системы

 

Параметры фотоэлемента: включая тип модуля, мощность, эффективность, температурный коэффициент и т.д.

 

Параметры инвертора: включая эффективность, мощность, диапазон входного напряжения и т.д.

 

Размещение системы: включая расположение, наклон, азимут и т.д. элементов.

 

Ввод метеорологических данных

 

Использование местных метеорологических данных, включая среднегодовую солнечную радиацию, температуру, влажность, скорость ветра и т.д.

 

Эти данные обычно можно получить из метеорологических баз данных или агентств по оценке солнечных ресурсов.

 

Установить потери системы

 

Потери в системе включают потери на кабелях, пыльном покрытии, теневых эффектах, температурных влияниях и т.д.

 

Эти потери можно скорректировать через значения по умолчанию в программном обеспечении или вручную установить согласно реальной ситуации.

 

Запустить симуляцию

 

Используйте программное обеспечение для запуска симуляций и расчета годовой выработки электроэнергии системы при заданных условиях.

 

Программное обеспечение сгенерирует подробные отчеты о выработке электроэнергии и анализе производительности путем моделирования работы за день или год.

 

Результаты анализа

 

Проанализируйте результаты симуляции и просмотрите детальные данные, такие как выработка электроэнергии, коэффициент производительности и потери в системе.

 

Оптимизируйте конструкцию системы на основе результатов, скорректируйте расположение компонентов, выберите более эффективные инверторы и т.д.

 

Пример:

 

Предположим, что мы используем программное обеспечение PVSyst для моделирования光伏 электростанции мощностью 1 МВт, шаги следующие:

 

Введите параметры фотоэлектрического модуля и инвертора: мощность модуля: 300 Вт, эффективность модуля: 18%, эффективность инвертора: 97%

 

Введите метеорологические данные: среднегодовая солнечная радиация: 1600 кВт·ч/ ㎡ , среднегодовая температура: 25 ℃

 

Установите потери системы: потери в кабеле: 2%, пыльное покрытие: 3%

 

Запустите симуляцию: программа рассчитывает годовую выработку электроэнергии и коэффициент производительности.

 

Результат анализа: на основе годового отчета о выработке электроэнергии, предполагая, что рассчитанная годовая выработка составляет 1 280 000 кВт·ч.

 

5. Расчет согласно национальному стандарту GB/T50797-2012

 

Расчет выработки электроэнергии согласно статье 6.6 национального стандарта «Нормы проектирования солнечных электростанций GB50797-2012» показан на скриншоте ниже

 

6.6 Расчет выработки электроэнергии

 

6.6.1 Прогнозирование выработки энергии фотогальванической электростанции должно основываться на солнечных энергетических ресурсах участка, и перед расчетом и определением должны быть учтены различные факторы, такие как проект системы фотогальванической электростанции, компоновка фотогальванического массива и условия окружающей среды.

 

6.6.2 Выработка электроэнергии для подключения к сети солнечной электростанции может быть рассчитана по следующей формуле:

 

E=HA ×  Р _AZ /Es × К

 

В формуле:

H - общая солнечная радиация на горизонтальной плоскости (кВт·ч/м2, пиковые часы);

 

Е _Р  —Выработка энергии в сети (кВт · ч);

 

Е _S — Я излучение при стандартных условиях (постоянная=1кВт·ч/м²);

 

Р _AZ —C установленная мощность компонентов (кВтп);

 

К —C коэффициент общей эффективности. Коэффициент общей эффективности K включает: коэффициент коррекции типа фотоэлемента, коэффициент коррекции угла наклона и азимутального угла фотоэлектрического массива, коэффициент доступности фотоэлектрической системы, коэффициент использования света, КПД инвертора, потери в линии сбора электроэнергии, потери трансформатора повышения напряжения, официальный коэффициент коррекции загрязнения поверхности фотоэлемента, коэффициент обмена знаниями о ветро- и солнечной энергии с учетом хранения, и коэффициент коррекции КПД преобразования фотоэлемента.

 

6. Фотоэлектрический модуль область  - метод расчета излучения

 

Ep=HA*S*K1*K2

 

HA - общее солнечное излучение на наклонной поверхности (кВт·ч/м²)

 

S - общая площадь компонентов (м²)

 

K1 - КПД преобразования компонента

 

K2 - общая эффективность системы

 

Комплексный коэффициент эффективности K2 является корректирующим коэффициентом, который учитывает различные факторы, включая:

 

1) Снижение энергии для заводского электроснабжения, потери в линиях и т.д.

 

Потери в помещениях распределительных устройств переменного и постоянного тока и линий передачи составляют около 3% от общей выработки электроэнергии, а соответствующий коэффициент корректировки снижения принимается равным 97%.

 

2) Скидка на инвертор

 

КПД инвертора находится в диапазоне от 95% до 98%.

 

3) Снижение потерь из-за рабочей температуры

 

Эффективность фотоэлементов будет меняться в зависимости от температурных колебаний во время их работы. При повышении температуры КПД фотоэлектрических модулей по выработке электроэнергии имеет тенденцию к снижению. В среднем потери от температуры составляют около 2–5%.

 

4) Другие учтенные факторы снижения

 

Помимо вышеперечисленных факторов, на выработку электроэнергии солнечными электростанциями также влияют снижение потерь солнечной радиации, которые нельзя использовать, точность отслеживания максимальной точки мощности, а также другие неопределенные факторы, такие как поглощение сетью. Соответствующий коэффициент коррекции снижения принят равным 95%.

 

Этот метод расчета является вариацией формулы первого метода и применяется для проектов с наклонной установкой. Достаточно получить значение солнечной радиации на наклонной поверхности (или преобразовать его на основе горизонтальной радиации: солнечная радиация на наклонной поверхности = солнечная радиация на горизонтальной поверхности / cos α),

 

Можно рассчитать более точные данные.

 

Расчет на реальном примере

 

Возьмем в качестве примера проект на крыше мощностью 1 МВт в определенном месте. Проект использует 4000 штук 250Вт Фотоэлектрических панелей с размерами 1640 * 992 мм, подключенная к сети на уровне напряжения 10 кВ. Уровень солнечной радиации на местности составляет 5199 МДж • м-2, а эффективность системы рассчитывается на уровне 80%.

 

Прежде всего, необходимо преобразовать солнечную радиацию из MJ • m ^-2до кВтч • м ^-2, так как 1МДж=0.27778кВт•ч. Далее, на основе общей установленной мощности системы (1МВтп), солнечной радиации и эффективности системы мы можем оценить годовую выработку электроэнергии.

 

Преобразовать солнечную радиацию

 

5199МДж/м² ^-2=5199 × 0.27778кВт•ч/м² ^-2

 

Рассчитать годовую выработку электроэнергии

 

Годовая выработка электроэнергии (кВт•ч) = установленная мощность (МВтп) × солнечная радиация (кВт•ч/м² ^-2) × 365 × эффективность системы

 

Среди них, установленная мощность составляет 1МВтп, а эффективность системы — 80%.

Выполним расчеты.

 

Возьмем в качестве примера проект установки солнечных панелей мощностью 1МВтп на крыше, учитывая местный уровень солнечной радиации 5199 МДж • м ^-2и эффективность системы 80%, теоретическая годовая выработка энергии проекта составляет примерно 421 ,700 кВт•ч.