พลังงานแสงอาทิตย์! 6 วิธีสำหรับการคำนวณกำลังการผลิตของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของพลังงานใหม่ การผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ได้กลายเป็นสิ่งที่พบเห็นได้ทั่วไป ลูกค้าหลายรายต้องการทราบว่าการผลิตไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ถูกคำนวณอย่างไร วันนี้ผมจะมาจัดทำให้ทุกท่าน:

หลังจากการสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์เสร็จสิ้น การประมาณการผลิตไฟฟ้าเป็นงานที่สำคัญและจำเป็นซึ่งมักจะต้องใช้การคำนวณและการวิเคราะห์โดยพิจารณาจากปัจจัยต่าง ๆ เช่น การแผ่รังสีของดวงอาทิตย์ในพื้นที่ตลอดทั้งปีและความสามารถในการผลิตไฟฟ้าของสถานี Guangfa!

• วิธีการคำนวณเชิงทฤษฎี

สามารถคำนวณการผลิตไฟฟ้าเชิงทฤษฎี (E) ของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์โดยใช้สูตรดังนี้:

 

E=Pr×H×PRE =Pr×H×PR

 

E: การผลิตไฟฟ้า (kWh)

 

Pr: อัตราพลังงานที่กำหนดของระบบโฟโตโวลเทอิก (kW) ซึ่งเป็นกำลังรวมของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ทั้งหมดภายใต้เงื่อนไขการทดสอบมาตรฐาน (STC)

 

H: การแผ่รังสีเฉลี่ยรายปีจากดวงอาทิตย์ (kWh/ ㎡ ) โดยทั่วไปจะแสดงเป็นการแผ่รังสีรายวันคูณด้วย 365 วัน

 

PR: อัตราประสิทธิภาพการทำงาน ซึ่งแสดงถึงประสิทธิภาพโดยรวมของระบบ รวมถึงประสิทธิภาพของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์ การสูญเสียในสายไฟ เป็นต้น

 

ขั้นตอนการคำนวณ:

 

 

กำหนดอัตราพลังงาน Pr ของระบบโฟโตโวลเทอิก อัตราพลังงานของระบบโฟโตโวลเทอิกคือกำลังรวมของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ภายใต้เงื่อนไขการทดสอบมาตรฐาน (ความเข้มของการแผ่รังสี 1000 W/ ㎡ และอุณหภูมิ 25 ℃ ) หากติดตั้งแผงเซลล์แสงอาทิตย์จำนวน 1000 แผง ที่มีอัตราพลังงาน 300W ในโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ กำลังรวมที่กำหนดจะเป็น Pr = 1000 × 0.3kW = 300kW

 

การแผ่รังสีเฉลี่ยรายปี (H) สามารถหาได้จากข้อมูลทางอุตุนิยมวิทยา โดยวัดเป็น kWh/ ㎡ ตัวอย่างเช่น การแผ่รังสีเฉลี่ยรายปีในพื้นที่หนึ่งๆ มีค่า 1500 kWh/ ㎡ .

 

อัตราส่วนประสิทธิภาพการคำนวณ (PR) คือประสิทธิภาพโดยรวมของระบบโฟโตโวลเทอิก ซึ่งมักจะอยู่ในช่วง 0.75 ถึง 0.85 การคำนวณ PR จะพิจารณาปัจจัยดังต่อไปนี้: โดยสมมติให้ PR เท่ากับ 0.8

 

ประสิทธิภาพของโมดูลโฟโตโวลเทอิก: ประมาณ 15% ถึง 20%

 

ประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์: ประมาณ 95% ถึง 98%

 

ความสูญเสียอื่น ๆ เช่น ความสูญเสียจากสายไฟ ฝุ่นที่ปกคลุม และผลกระทบจากอุณหภูมิ เป็นต้น

 

ยกตัวอย่าง:

 

สมมติว่าพารามิเตอร์ของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แห่งหนึ่งเป็นดังนี้:

 

กำลังการผลิตตามเกณฑ์ของระบบโฟโตโวลเทอิก (Pr): 300 kW

 

ค่าเฉลี่ยของรังสีดวงอาทิตย์รายปี (H): 1500 kWh/ ㎡

 

อัตราส่วนประสิทธิภาพ (PR): 0.8

 

ปริมาณการผลิตไฟฟ้ารายปี (E) คือ:

 

E = 300kW × 1500kWh/ม² × 0.8 = 360,000kWh

 

2. วิธีการวัดจริง

 

การใช้วิธีการวัดจริงเพื่อคำนวณปริมาณการผลิตไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์เป็นวิธีที่แม่นยำในการตรวจสอบประสิทธิภาพของระบบ วิธีนี้สามารถประเมินผลกระทบของปัจจัยต่าง ๆ ต่อการผลิตไฟฟ้าในระหว่างการดำเนินงานจริง โดยทั่วไปแล้วจะรวบรวมข้อมูลดังต่อไปนี้

 

เครื่องวัดพลังงานไฟฟ้า: ใช้วัดปริมาณการผลิตพลังงานไฟฟ้าทั้งหมด

 

เรเดียเตอร์แสงอาทิตย์: ใช้วัดปริมาณรังสีดวงอาทิตย์จริง

 

อุปกรณ์ตรวจสอบสภาพแวดล้อม: รวมถึงเซนเซอร์สำหรับวัดอุณหภูมิ ความชื้น ความเร็วลม ฯลฯ

 

สูตรการคำนวณคือดังนี้:

P (ti) - กำลังไฟฟ้าในขณะนั้นที่จุดเวลา P (ti) (กิโลวัตต์)

 

△ t - ช่วงเวลา (ชั่วโมง)

 

3. วิธีการประมาณการเชิงประสบการณ์

 

วิธีนี้ประเมินศักยภาพการผลิตพลังงานของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่เพิ่งสร้างใหม่ โดยการวิเคราะห์ข้อมูลการผลิตในอดีตของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์อื่นๆ ในพื้นที่เดียวกันหรือภายใต้เงื่อนไขที่คล้ายคลึงกัน พร้อมทั้งพิจารณาปัจจัยท้องถิ่น เช่น สภาพแสงแดดและลักษณะอากาศ วิธีนี้พึ่งพาข้อมูลประวัติศาสตร์ที่เพียงพอและประสบการณ์เฉพาะทาง และความแม่นยำขึ้นอยู่กับความเกี่ยวข้องและความเพียงพอของข้อมูลอ้างอิง

4. วิธีการจำลองด้วยซอฟต์แวร์

 

การคำนวณกำลังการผลิตของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์สามารถทำได้ผ่านการจำลองด้วยซอฟต์แวร์ ซึ่งเป็นวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการออกแบบและการวิเคราะห์ระบบพลังงานแสงอาทิตย์สมัยใหม่ วิธีนี้สามารถทำนายกำลังการผลิตของระบบพลังงานแสงอาทิตย์โดยการจำลองรังสีดวงอาทิตย์ คุณลักษณะขององค์ประกอบในระบบ และปัจจัยสิ่งแวดล้อมอื่น ๆ ผ่านซอฟต์แวร์เฉพาะทาง ในปัจจุบันมีซอฟต์แวร์หลัก ๆ เช่น PVSyst, HOMER, SAM (System Advisor Model), PV * SOL ในตลาด

 

ขั้นตอนทั่วไป

ใส่พารามิเตอร์ของระบบ

 

พารามิเตอร์ของโมดูลพลังงานแสงอาทิตย์: รวมถึงประเภทของโมดูล กำลังไฟฟ้า ประสิทธิภาพ สัมประสิทธิ์อุณหภูมิ เป็นต้น

 

พารามิเตอร์ของอินเวอร์เตอร์: รวมถึงประสิทธิภาพ กำลังไฟฟ้า ช่วงแรงดันไฟฟ้าขาเข้า เป็นต้น

 

การจัดเรียงระบบ: รวมถึงการวางตำแหน่ง มุมเอียง มุมทิศทาง เป็นต้น

 

ใส่ข้อมูลสภาพอากาศ

 

ใช้ข้อมูลสภาพอากาศท้องถิ่น รวมถึงค่าเฉลี่ยประจำปีของรังสีดวงอาทิตย์ อุณหภูมิ ความชื้น ความเร็วลม เป็นต้น

 

ข้อมูลเหล่านี้สามารถค้นหาได้จากฐานข้อมูลอุตุนิยมวิทยา หรือหน่วยงานประเมินทรัพยากรแสงอาทิตย์ทั่วไป

 

ตั้งค่าการสูญเสียของระบบ

 

การสูญเสียของระบบรวมถึงการสูญเสียจากสายเคเบิล การปิดบังด้วยฝุ่น ผลกระทบจากการบดบัง ผลกระทบจากอุณหภูมิ เป็นต้น

 

การสูญเสียเหล่านี้สามารถปรับเปลี่ยนผ่านค่าเริ่มต้นในซอฟต์แวร์ หรือกำหนดเองตามสถานการณ์จริง

 

รันการจำลอง

 

ใช้ซอฟต์แวร์ในการจำลองและคำนวณการผลิตไฟฟ้ารายปีของระบบภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด

 

ซอฟต์แวร์จะสร้างรายงานการผลิตไฟฟ้าอย่างละเอียดและการวิเคราะห์ประสิทธิภาพโดยการจำลองการทำงานเป็นเวลาหนึ่งวันหรือหนึ่งปี

 

ผลลัพธ์ของการวิเคราะห์

 

วิเคราะห์ผลลัพธ์จากการจำลองและดูข้อมูลเชิงลึก เช่น การผลิตไฟฟ้า อัตราส่วนประสิทธิภาพ และการสูญเสียของระบบ

 

ปรับปรุงการออกแบบระบบบนพื้นฐานของผลลัพธ์ เปลี่ยนแปลงการจัดเรียงของชิ้นส่วน เลือกอินเวอร์เตอร์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น เป็นต้น

 

ตัวอย่าง:

 

สมมติว่าเราใช้ซอฟต์แวร์ PVSyst เพื่อจำลองโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ขนาด 1 MW ขั้นตอนคือดังนี้:

 

ป้อนพารามิเตอร์ของโมดูลโฟโตโวลเทอิกและอินเวอร์เตอร์: กำลังโมดูล: 300 W, ประสิทธิภาพโมดูล: 18%, ประสิทธิภาพอินเวอร์เตอร์: 97%

 

ป้อนข้อมูลภูมิอากาศ: การแผ่รังสีเฉลี่ยต่อปี: 1600 kWh/ ㎡ , อุณหภูมิเฉลี่ยต่อปี: 25 ℃

 

ตั้งค่าการสูญเสียของระบบ: การสูญเสียจากสายเคเบิล: 2%, การปกคลุมด้วยฝุ่น: 3%

 

เรียกใช้งานการจำลอง: ซอฟต์แวร์คำนวณการผลิตไฟฟ้ารายปีและการเปรียบเทียบประสิทธิภาพ

 

ผลการวิเคราะห์: จากรายงานการผลิตไฟฟ้ารายปี โดยสมมติว่าการผลิตไฟฟ้ารายปีที่คำนวณได้คือ 1,280,000 kWh

 

5. คำนวณตามมาตรฐานแห่งชาติ GB/T50797-2012

 

การคำนวณการผลิตไฟฟ้าตามมาตรา 6.6 ของมาตรฐานแห่งชาติ "รหัสการออกแบบสำหรับสถานีพลังงานแสงอาทิตย์ PV GB50797-2012" แสดงในภาพหน้าจอต่อไปนี้

 

6.6 การคำนวณการผลิตไฟฟ้า

 

6.6.1 การคาดการณ์การผลิตพลังงานของสถานีผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ควรอิงจากทรัพยากรพลังงานแสงอาทิตย์ของสถานที่ และปัจจัยต่างๆ เช่น การออกแบบระบบสถานีผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ การจัดเรียงแผงเซลล์แสงอาทิตย์ และสภาพแวดล้อมควรได้รับการพิจารณาก่อนการคำนวณและการกำหนด

 

6.6.2 สามารถคำนวณปริมาณไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ได้โดยใช้สูตรดังนี้:

 

E=HA ×  พ _AZ /Es × k

 

ในสูตร:

H - การแผ่รังสีรวมของดวงอาทิตย์บนระนาบแนวนอน (kW · h/ม2, ชั่วโมงพีค);

 

E _พ  —การผลิตพลังงานจากกริด (kW · h);

 

E _S — ฉัน ความเข้มของรังสีใต้เงื่อนไขมาตรฐาน (ค่าคงที่=1kW · h/ม2);

 

พ _AZ —C ความจุการติดตั้งขององค์ประกอบ (kWp);

 

k —C สัมประสิทธิ์ประสิทธิภาพโดยรวม สัมประสิทธิ์ประสิทธิภาพโดยรวม K รวมถึง: ค่าปรับตามประเภทของโมดูลพลังงานแสงอาทิตย์, ค่าปรับตามมุมเอียงและมุมทิศทางของแผงโซลาร์, อัตราการใช้งานของระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์, อัตราการใช้แสง, ประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์, การสูญเสียในสายรวบรวมพลังงาน, การสูญเสียจากทรานส์ฟอร์เมอร์เพิ่มแรงดัน, หมายเลขบัญชีสำหรับการแก้ไขความสกปรกบนพื้นผิวโมดูลพลังงานแสงอาทิตย์, สัมประสิทธิ์การแบ่งปันความรู้เกี่ยวกับพลังงานลมและแสงอาทิตย์พร้อมการจัดเก็บ, และค่าปรับประสิทธิภาพการแปลงของโมดูลพลังงานแสงอาทิตย์;

 

6. โมดูล PV พื้นที่  - วิธีการคำนวณรังสี

 

Ep=HA*S*K1*K2

 

HA - รังสีแสงอาทิตย์รวมบนพื้นผิวเอียง (kW. h/ม ²)

 

S - พื้นที่รวมขององค์ประกอบ (ม ²)

 

K1- อัตราการแปลงขององค์ประกอบ

 

K2- ประสิทธิภาพโดยรวมของระบบ

 

สัมประสิทธิ์ความคุ้มค่าที่ครอบคลุม K2 เป็นตัวปรับแก้ที่พิจารณาปัจจัยต่างๆ รวมถึง:

 

1) การลดลงของพลังงานสำหรับไฟฟ้าโรงงาน การสูญเสียในสายไฟ ฯลฯ

 

การสูญเสียในห้องจ่ายไฟ AC/DC และสายส่งไฟฟ้าคิดเป็นประมาณ 3% ของกำลังการผลิตไฟฟ้าทั้งหมด และตัวปรับแก้การลดลงที่เกี่ยวข้องคือ 97%.

 

2) ส่วนลดของอินเวอร์เตอร์

 

ประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์อยู่ระหว่าง 95% ถึง 98%.

 

3) การลดลงเนื่องจากอุณหภูมิการทำงาน

 

ประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์จะเปลี่ยนแปลงตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิในการทำงาน เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าของโมดูลแสงอาทิตย์มักจะลดลง โดยทั่วไปแล้ว การสูญเสียอุณหภูมิเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ 2-5%.

 

4) ปัจจัยอื่นๆ ที่ลดลง

 

นอกจากปัจจัยข้างต้นแล้ว ปัจจัยที่ส่งผลต่อการผลิตไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ยังรวมถึงการลดการสูญเสียรังสีดวงอาทิตย์ที่ไม่สามารถใช้งานได้และความแม่นยำของการติดตามจุดกำลังสูงสุด รวมถึงปัจจัยอื่น ๆ ที่ไม่แน่นอน เช่น การดูดซับของระบบเครือข่าย โดยปัจจัยการปรับลดที่เกี่ยวข้องจะอยู่ที่ 95%

 

วิธีการคำนวณนี้เป็นสูตรแปรผันของวิธีแรก ใช้สำหรับโครงการที่มีการติดตั้งแบบเอียง เพียงแค่หาค่าความเข้มของรังสีบนพื้นผิวเอียง (หรือแปลงจากความเข้มของรังสีบนพื้นผิวราบ: ความเข้มของรังสีบนพื้นผิวเอียง = ความเข้มของรังสีบนพื้นผิวราบ / cos α)

 

สามารถคำนวณข้อมูลที่แม่นยำมากขึ้นได้

 

การคำนวณกรณีศึกษาจริง

 

ยกตัวอย่างโครงการบนหลังคาขนาด 1MWp ในสถานที่หนึ่ง โครงการนี้ใช้แผงโซลาร์เซลล์จำนวน 4000 ชิ้นของ 250W PV panels ขนาด 1640 * 992 มม. เชื่อมต่อกับกริดที่ระดับแรงดัน 10KV. ระดับการแผ่รังสีแสงอาทิตย์ในพื้นที่คือ 5199 MJ • m-2 และประสิทธิภาพของระบบคำนวณที่ 80%

 

ก่อนอื่น จำเป็นต้องแปลงรังสีดวงอาทิตย์จาก MJ • m ^-2เป็น kWh • m ^-2, เนื่องจาก 1MJ=0.27778kWh จากนั้น โดยพิจารณาจากกำลังการติดตั้งทั้งหมดของระบบ (1MWp) การแผ่รังสีแสงอาทิตย์ และประสิทธิภาพของระบบ เราสามารถประมาณการผลิตไฟฟ้ารายปีได้

 

แปลงการแผ่รังสีแสงอาทิตย์

 

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

 

คำนวณการผลิตไฟฟ้ารายปี

 

การผลิตไฟฟ้ารายปี (kWh)=กำลังการติดตั้ง (MWp) × การแผ่รังสีแสงอาทิตย์ (kWh \ cdotpm ^-2) × 365 × ประสิทธิภาพของระบบ

 

ซึ่งกำลังการติดตั้งคือ 1MWp และประสิทธิภาพของระบบคือ 80%.

ลองทำการคำนวณกัน

 

ยกตัวอย่างโครงการพลังงานแสงอาทิตย์บนหลังคาขนาด 1MWp โดยพิจารณาการแผ่รังสีแสงอาทิตย์ในท้องถิ่นระดับ 5199 MJ • m ^-2และประสิทธิภาพของระบบที่ 80% การผลิตพลังงานทฤษฎีประจำปีของโครงการประมาณ 421 ,700 kWh.