راه حل طراحی نسبت برق DC/AC را در خانه تهیه کنید

در طراحی سیستم نیروگاه فتوولتائیک، نسبت ظرفیت نصب شده ماژول های فتوولتائیک به ظرفیت نامی اینورتر، نسبت توان DC/AC است.

که یک پارامتر طراحی بسیار مهم است. در "استاندارد کارایی سیستم تولید برق فتوولتائیک" که در سال 2012 منتشر شد، نسبت ظرفیت بر اساس 1:1 طراحی شده است، اما به دلیل تأثیر شرایط نور و دما، ماژول‌های فتوولتائیک نمی‌توانند به توان اسمی اکثر اوقات و اینورتر اساساً همه با کمتر از ظرفیت کامل کار می کنند و بیشتر اوقات در مرحله هدر رفتن ظرفیت هستند.

در استاندارد منتشر شده در پایان اکتبر 2020، نسبت ظرفیت نیروگاه های فتوولتائیک به طور کامل آزاد شد و حداکثر نسبت قطعات و اینورترها به 1.8:1 رسید. استاندارد جدید تقاضای داخلی برای قطعات و اینورترها را به شدت افزایش خواهد داد. می تواند هزینه برق را کاهش دهد و رسیدن به عصر برابری فتوولتائیک را تسریع بخشد.

این مقاله سیستم فتوولتائیک توزیع شده در شاندونگ را به عنوان مثال می‌گیرد و آن را از منظر توان خروجی واقعی ماژول‌های فتوولتائیک، نسبت تلفات ناشی از تامین بیش از حد و اقتصاد تحلیل می‌کند.

01

روند تامین بیش از حد پنل های خورشیدی

-

در حال حاضر، میانگین بیش از حد تامین نیروگاه های فتوولتائیک در جهان بین 120 تا 140 درصد است. دلیل اصلی تامین بیش از حد این است که ماژول های PV نمی توانند در طول عملیات واقعی به حداکثر توان ایده آل برسند. عوامل موثر عبارتند از:

1) شدت تابش ناکافی (زمستان)

2) دمای محیط

3) کثیفی و گرد و غبار مسدود کردن

4) جهت گیری ماژول خورشیدی در طول روز بهینه نیست (براکت های ردیابی عامل کمتری هستند)

5) تضعیف ماژول خورشیدی: 3٪ در سال اول، 0.7٪ در سال پس از آن

6) تطبیق تلفات درون و بین رشته های ماژول های خورشیدی

منحنی های تولید برق روزانه با نسبت های مختلف بیش از حد تامین

در سال های اخیر، نسبت تامین بیش از حد سیستم های فتوولتائیک روند افزایشی را نشان داده است.

علاوه بر دلایل از بین رفتن سیستم، کاهش بیشتر قیمت قطعات در سال‌های اخیر و بهبود فناوری اینورتر منجر به افزایش تعداد رشته‌های قابل اتصال شده است و تامین بیش از حد را بیشتر و مقرون به صرفه‌تر می‌کند. تامین بیش از حد قطعات نیز می تواند هزینه برق را کاهش دهد و در نتیجه نرخ بازده داخلی پروژه را بهبود بخشد، بنابراین توانایی ضد ریسک سرمایه گذاری پروژه افزایش می یابد.

علاوه بر این، ماژول های فتوولتائیک پرقدرت به روند اصلی توسعه صنعت فتوولتائیک در این مرحله تبدیل شده اند که احتمال تامین بیش از حد قطعات و افزایش ظرفیت نصب شده فتوولتائیک خانگی را بیشتر می کند.

بر اساس عوامل فوق، تامین بیش از حد به روند طراحی پروژه فتوولتائیک تبدیل شده است.

02

تولید برق و تجزیه و تحلیل هزینه

-

با در نظر گرفتن نیروگاه برق فتوولتائیک خانگی 6 کیلوواتی که توسط مالک سرمایه گذاری شده است، ماژول های LONGi 540W که معمولا در بازار توزیع شده استفاده می شوند، انتخاب شده اند. تخمین زده می شود که به طور متوسط ​​می توان روزانه 20 کیلووات ساعت برق تولید کرد و ظرفیت تولید برق سالانه حدود 7300 کیلووات ساعت است.

با توجه به پارامترهای الکتریکی قطعات، جریان کاری حداکثر نقطه کار 13A است. اینورتر اصلی GoodWe GW6000-DNS-30 موجود در بازار را انتخاب کنید. حداکثر جریان ورودی این اینورتر 16 آمپر است که می تواند خود را با بازار فعلی تطبیق دهد. اجزای جریان بالا با در نظر گرفتن مقدار متوسط ​​30 ساله تابش کل سالانه منابع نور در شهر یانتای، استان شاندونگ به عنوان مرجع، سیستم های مختلف با نسبت های مختلف بیش از حد مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند.

2.1 کارایی سیستم

از یک طرف، تامین بیش از حد تولید برق را افزایش می دهد، اما از طرف دیگر، به دلیل افزایش تعداد ماژول های خورشیدی در سمت DC، تطبیق ماژول های خورشیدی در رشته خورشیدی و از دست دادن انرژی افزایش خط DC، بنابراین نسبت ظرفیت بهینه وجود دارد، کارایی سیستم را به حداکثر می رساند. پس از شبیه سازی PVsyst، راندمان سیستم تحت نسبت های مختلف ظرفیت سیستم 6 کیلو ولت آمپر را می توان به دست آورد. همانطور که در جدول زیر نشان داده شده است، زمانی که نسبت ظرفیت حدود 1.1 باشد، راندمان سیستم به حداکثر می رسد، که همچنین به این معنی است که میزان استفاده از قطعات در این زمان بالاترین میزان است.

راندمان سیستم و تولید برق سالانه با نسبت های مختلف ظرفیت

2.2 تولید برق و درآمد

با توجه به راندمان سیستم تحت نسبت های مختلف بیش از حد تامین و نرخ پوسیدگی نظری ماژول ها در 20 سال، تولید برق سالانه تحت نسبت های مختلف تامین ظرفیت را می توان بدست آورد. با توجه به قیمت برق در شبکه 0.395 یوان / کیلووات ساعت (قیمت معیار برق برای زغال سنگ گوگرد زدایی شده در شاندونگ)، درآمد سالانه فروش برق محاسبه می شود. نتایج محاسبات در جدول بالا نشان داده شده است.

2.3 تجزیه و تحلیل هزینه

هزینه همان چیزی است که کاربران پروژه های فتوولتائیک خانگی بیشتر نگران آن هستند. در میان آنها، ماژول های فتوولتائیک و اینورترها مواد اصلی تجهیزات و سایر مواد کمکی مانند براکت های فتوولتائیک، تجهیزات حفاظتی و کابل ها و همچنین هزینه های مربوط به نصب پروژه هستند. ساخت و ساز.علاوه بر این، کاربران باید هزینه نگهداری نیروگاه های فتوولتائیک را نیز در نظر بگیرند. میانگین هزینه نگهداری حدود 1% تا 3% از کل هزینه سرمایه گذاری را تشکیل می دهد. در کل هزینه، ماژول های فتوولتائیک حدود 50 تا 60 درصد را تشکیل می دهند. بر اساس اقلام هزینه هزینه فوق، قیمت واحد هزینه فتوولتائیک خانگی فعلی تقریباً مطابق جدول زیر است:

هزینه تخمینی سیستم های PV مسکونی

به دلیل نسبت‌های مختلف تامین بیش از حد، هزینه سیستم نیز متفاوت خواهد بود، از جمله قطعات، براکت‌ها، کابل‌های DC و هزینه‌های نصب. با توجه به جدول فوق، هزینه نسبت های مختلف اضافه تامین را می توان همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است محاسبه کرد.

هزینه‌ها، مزایا و کارایی سیستم تحت نسبت‌های مختلف تامین بیش از حد

03

تجزیه و تحلیل سود افزایشی

-

از تحلیل فوق می توان دریافت که اگرچه تولید برق و درآمد سالانه با افزایش نسبت تامین بیش از حد افزایش می یابد، اما هزینه سرمایه گذاری نیز افزایش می یابد. علاوه بر این، جدول بالا نشان می دهد که راندمان سیستم در هنگام جفت شدن 1.1 برابر بهترین است. بنابراین، از نقطه نظر فنی، اضافه وزن 1.1 برابر بهینه است.

با این حال، از دیدگاه سرمایه گذاران، توجه به طراحی سیستم های فتوولتائیک از منظر فنی کافی نیست. همچنین لازم است تأثیر تخصیص بیش از حد بر درآمد سرمایه گذاری از منظر اقتصادی تحلیل شود.

با توجه به هزینه سرمایه گذاری و درآمد تولید برق تحت نسبت های مختلف ظرفیت فوق، هزینه کیلووات ساعت سیستم برای 20 سال و نرخ بازده داخلی قبل از مالیات قابل محاسبه است.

LCOE و IRR تحت نسبت های مختلف تامین اضافی

همانطور که از شکل بالا مشخص است، زمانی که نسبت تخصیص ظرفیت کم باشد، تولید برق و درآمد سیستم با افزایش نسبت تخصیص ظرفیت افزایش می یابد و افزایش درآمد در این زمان می تواند هزینه های اضافی ناشی از بیش از حد را پوشش دهد. تخصیص. زمانی که نسبت ظرفیت بیش از حد زیاد باشد، نرخ بازده داخلی سیستم به تدریج به دلیل عواملی مانند افزایش تدریجی حد توان قطعه اضافه شده و افزایش تلفات خط کاهش می یابد. وقتی نسبت ظرفیت 1.5 باشد، نرخ بازده داخلی IRR سرمایه گذاری سیستم بزرگترین است. بنابراین، از نظر اقتصادی، نسبت ظرفیت بهینه برای این سیستم 1.5:1 است.

با همان روش فوق، نسبت ظرفیت بهینه سیستم تحت ظرفیت های مختلف از منظر اقتصادی محاسبه می شود و نتایج به شرح زیر است:

04

پایان

-

با استفاده از داده های منبع خورشیدی شاندونگ، تحت شرایط نسبت های مختلف ظرفیت، توان خروجی ماژول فتوولتائیک پس از از دست رفتن به اینورتر محاسبه می شود. وقتی نسبت ظرفیت 1.1 باشد، تلفات سیستم کمترین است، و نرخ بهره برداری از قطعات در این زمان بالاترین است. اما، از نقطه نظر اقتصادی، زمانی که نسبت ظرفیت 1.5 باشد، درآمد پروژه های فتوولتائیک بالاترین است. . هنگام طراحی یک سیستم فتوولتائیک، نه تنها میزان استفاده از قطعات تحت فاکتورهای فنی باید در نظر گرفته شود، بلکه اقتصاد نیز کلید طراحی پروژه است.از طریق محاسبات اقتصادی، سیستم 8 کیلووات 1.3 در صورت تامین بیش از حد مقرون به صرفه ترین است، سیستم 10 کیلووات 1.2 زمانی که بیش از حد تامین شود مقرون به صرفه ترین است و سیستم 15 کیلووات 1.2 اقتصادی ترین زمانی است که بیش از حد تامین شود. .

هنگامی که از همین روش برای محاسبه اقتصادی نسبت ظرفیت در صنعت و تجارت استفاده می شود، به دلیل کاهش هزینه هر وات سیستم، نسبت ظرفیت بهینه اقتصادی بالاتر خواهد بود. علاوه بر این، به دلایل بازار، هزینه سیستم های فتوولتائیک نیز بسیار متفاوت خواهد بود، که بر محاسبه نسبت ظرفیت بهینه نیز تأثیر زیادی خواهد داشت. همچنین این دلیل اساسی است که کشورهای مختلف محدودیت هایی را برای نسبت ظرفیت طراحی سیستم های فتوولتائیک منتشر کرده اند.