Bij het ontwerp van het fotovoltaïsche energiecentralesysteem is de verhouding tussen het geïnstalleerde vermogen van de fotovoltaïsche modules en het nominale vermogen van de omvormer gelijkstroom/wisselstroomvermogensverhouding.
Dat is een zeer belangrijke ontwerpparameter. In de “Photovoltaic Power Generation System Efficiency Standard”, uitgebracht in 2012, is de capaciteitsverhouding ontworpen volgens 1:1, maar vanwege de invloed van lichtomstandigheden en temperatuur kunnen de fotovoltaïsche modules de maximale capaciteit niet bereiken. Meestal draait het nominale vermogen, en de omvormer feitelijk allemaal op minder dan de volledige capaciteit, en bevindt zich het grootste deel van de tijd in de fase van capaciteitsverspilling.
In de norm die eind oktober 2020 werd vrijgegeven, werd de capaciteitsverhouding van fotovoltaïsche energiecentrales volledig geliberaliseerd en bereikte de maximale verhouding tussen componenten en omvormers 1,8:1. De nieuwe standaard zal de binnenlandse vraag naar componenten en omvormers enorm vergroten. Het kan de elektriciteitskosten verlagen en de komst van het tijdperk van fotovoltaïsche pariteit versnellen.
In dit artikel wordt het gedistribueerde fotovoltaïsche systeem in Shandong als voorbeeld genomen en geanalyseerd vanuit het perspectief van het feitelijke uitgangsvermogen van fotovoltaïsche modules, het aandeel van de verliezen veroorzaakt door overbevoorrading, en de economie.
01
De trend van overbevoorrading van zonnepanelen
—
Momenteel ligt de gemiddelde overbevoorrading van fotovoltaïsche energiecentrales in de wereld tussen de 120% en 140%. De belangrijkste reden voor overprovisioning is dat de PV-modules tijdens de daadwerkelijke werking niet het ideale piekvermogen kunnen bereiken. De beïnvloedende factoren zijn onder meer:
1). Onvoldoende stralingsintensiteit (winter)
2). Omgevingstemperatuur
3). Vuil- en stofblokkering
4). De oriëntatie van de zonnemodule is niet de hele dag optimaal (volgbeugels zijn minder belangrijk)
5).Verzwakking zonnepaneel: 3% in het eerste jaar, daarna 0,7% per jaar
6). Matchen van verliezen binnen en tussen reeksen zonnepanelen
Curven van dagelijkse energieopwekking met verschillende overbevoorradingsverhoudingen
De afgelopen jaren heeft de overbevoorrading van fotovoltaïsche systemen een stijgende trend laten zien.
Naast de redenen voor systeemverlies hebben de verdere daling van de componentprijzen in de afgelopen jaren en de verbetering van de invertertechnologie geleid tot een toename van het aantal strings dat kan worden aangesloten, waardoor overprovisioning steeds economischer wordt. kan de overbevoorrading van componenten ook de elektriciteitskosten verlagen, waardoor het interne rendement van het project wordt verbeterd, waardoor het antirisicovermogen van de projectinvestering wordt vergroot.
Bovendien zijn fotovoltaïsche modules met hoog vermogen in dit stadium de belangrijkste trend geworden in de ontwikkeling van de fotovoltaïsche industrie, wat de mogelijkheid van overbevoorrading van componenten en de toename van de geïnstalleerde fotovoltaïsche capaciteit van huishoudens verder vergroot.
Op basis van de bovenstaande factoren is overbevoorrading de trend geworden bij het ontwerpen van fotovoltaïsche projecten.
02
Energieopwekking en kostenanalyse
—
Als voorbeeld wordt de door de eigenaar geïnvesteerde fotovoltaïsche elektriciteitscentrale van 6 kW voor huishoudelijk gebruik genomen. Er worden LONGi 540W-modules geselecteerd, die gewoonlijk op de gedistribueerde markt worden gebruikt. Er wordt geschat dat er gemiddeld 20 kWh elektriciteit per dag kan worden opgewekt, en de jaarlijkse stroomopwekkingscapaciteit bedraagt ongeveer 7.300 kWh.
Volgens de elektrische parameters van de componenten is de werkstroom van het maximale werkpunt 13A. Kies de reguliere omvormer GoodWe GW6000-DNS-30 op de markt. De maximale ingangsstroom van deze omvormer is 16A, waardoor deze zich kan aanpassen aan de huidige markt. componenten met hoge stroomsterkte. Door de 30-jaars gemiddelde waarde van de jaarlijkse totale straling van lichtbronnen in de stad Yantai, in de provincie Shandong, als referentie te nemen, werden verschillende systemen met verschillende overproportionele verhoudingen geanalyseerd.
2.1 systeemefficiëntie
Aan de ene kant vergroot overbevoorrading de energieopwekking, maar aan de andere kant, als gevolg van de toename van het aantal zonnepanelen aan de DC-zijde, het bijbehorende verlies van de zonnepanelen in de zonnereeks en het verlies van de DC-lijnverhoging, dus er is een optimale capaciteitsverhouding, maximaliseer de efficiëntie van het systeem. Na PVsyst-simulatie kan de systeemefficiëntie onder verschillende capaciteitsverhoudingen van het 6kVA-systeem worden verkregen. Zoals blijkt uit de onderstaande tabel, bereikt de systeemefficiëntie het maximum wanneer de capaciteitsverhouding ongeveer 1,1 is, wat ook betekent dat de bezettingsgraad van de componenten op dit moment het hoogst is.
Systeemefficiëntie en jaarlijkse stroomopwekking met verschillende capaciteitsverhoudingen
2.2 energieopwekking en inkomsten
Afhankelijk van de systeemefficiëntie onder verschillende overbevoorradingsratio's en de theoretische vervalsnelheid van de modules in 20 jaar, kan de jaarlijkse stroomopwekking onder verschillende capaciteitsbevoorradingsratio's worden verkregen. Op basis van de elektriciteitsprijs op het elektriciteitsnet van 0,395 yuan/kWh (de referentie-elektriciteitsprijs voor ontzwavelde steenkool in Shandong), worden de jaarlijkse inkomsten uit de verkoop van elektriciteit berekend. De berekeningsresultaten worden weergegeven in de bovenstaande tabel.
2.3 Kostenanalyse
Gebruikers van fotovoltaïsche projecten voor huishoudelijk gebruik maken zich meer zorgen over de kosten. Hiervan zijn fotovoltaïsche modules en omvormers de belangrijkste apparatuurmaterialen, en andere hulpmaterialen zoals fotovoltaïsche beugels, beschermingsapparatuur en kabels, evenals installatiegerelateerde kosten voor projecten. bouw. Bovendien moeten gebruikers ook rekening houden met de kosten van het onderhoud van fotovoltaïsche energiecentrales. De gemiddelde onderhoudskosten bedragen ongeveer 1% tot 3% van de totale investeringskosten. In de totale kosten zijn fotovoltaïsche modules verantwoordelijk voor ongeveer 50% tot 60%. Op basis van de bovenstaande kostenposten is de huidige prijs per eenheid fotovoltaïsche energie voor huishoudens ongeveer zoals weergegeven in de volgende tabel:
Geschatte kosten van residentiële PV-systemen
Vanwege de verschillende verhoudingen van overprovisioning zullen de systeemkosten ook variëren, inclusief componenten, beugels, DC-kabels en installatiekosten. Volgens de bovenstaande tabel kunnen de kosten van verschillende overbevoorradingsratio's worden berekend, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.
Systeemkosten, voordelen en efficiëntie bij verschillende overprovisioningratio's
03
Analyse van incrementele voordelen
—
Uit de bovenstaande analyse blijkt dat, hoewel de jaarlijkse energieopwekking en inkomsten zullen toenemen met de toename van de overbevoorradingsratio, de investeringskosten ook zullen stijgen. Bovendien laat de bovenstaande tabel zien dat de systeemefficiëntie 1,1 keer zo hoog is als ze worden gekoppeld. Daarom is vanuit technisch oogpunt een overgewicht van 1,1 keer optimaal.
Vanuit het perspectief van investeerders is het echter niet voldoende om het ontwerp van fotovoltaïsche systemen vanuit een technisch perspectief te beschouwen. Het is ook noodzakelijk om de impact van overallocatie op de beleggingsinkomsten vanuit economisch perspectief te analyseren.
Op basis van de investeringskosten en de inkomsten uit stroomopwekking onder de bovengenoemde verschillende capaciteitsverhoudingen kunnen de kWh-kosten van het systeem voor 20 jaar en het interne rendement vóór belastingen worden berekend.
LCOE en IRR onder verschillende overprovisioningratio's
Zoals uit de bovenstaande figuur blijkt, nemen, wanneer de capaciteitstoewijzingsratio klein is, de stroomopwekking en de inkomsten van het systeem toe met de toename van de capaciteitstoewijzingsratio, en de toegenomen inkomsten op dit moment kunnen de extra kosten als gevolg van overschrijding dekken. toewijzing. Wanneer de capaciteitsverhouding te groot is, neemt het interne rendement van het systeem geleidelijk af als gevolg van factoren zoals de geleidelijke toename van de vermogenslimiet van het toegevoegde deel en de toename van lijnverlies. Wanneer de capaciteitsratio 1,5 is, is de interne rendements-IRR van systeeminvesteringen het grootst. Daarom is vanuit economisch oogpunt 1,5:1 de optimale capaciteitsverhouding voor dit systeem.
Via dezelfde methode als hierboven wordt de optimale capaciteitsverhouding van het systeem onder verschillende capaciteiten berekend vanuit een economisch perspectief, en de resultaten zijn als volgt:
04
Epiloog
—
Door gebruik te maken van de zonnegegevens van Shandong, onder de omstandigheden van verschillende capaciteitsverhoudingen, wordt het vermogen berekend van de output van de fotovoltaïsche module die de omvormer bereikt nadat deze verloren is gegaan. Wanneer de capaciteitsverhouding 1,1 is, is het systeemverlies het kleinst en is de bezettingsgraad van de componenten op dit moment het hoogst. Vanuit economisch oogpunt is de omzet van fotovoltaïsche projecten echter het hoogst wanneer de capaciteitsverhouding 1,5 is. . Bij het ontwerpen van een fotovoltaïsch systeem moet niet alleen rekening worden gehouden met de benuttingsgraad van componenten onder technische factoren, maar ook de economie is de sleutel tot het projectontwerp.Volgens de economische berekening is het 8kW-systeem 1.3 het zuinigst als het overbevoorraad is, het 10kW-systeem 1.2 is het zuinigst als het overbevoorraad is, en het 15kW-systeem 1.2 is het zuinigst als het overbevoorraad is .
Wanneer dezelfde methode wordt gebruikt voor de economische berekening van de capaciteitsverhouding in de industrie en de handel, zal vanwege de verlaging van de kosten per watt van het systeem de economisch optimale capaciteitsverhouding hoger zijn. Bovendien zullen de kosten van fotovoltaïsche systemen om marktredenen ook sterk variëren, wat ook een grote invloed zal hebben op de berekening van de optimale capaciteitsverhouding. Dit is ook de fundamentele reden waarom verschillende landen beperkingen hebben opgelegd aan de ontwerpcapaciteitsverhouding van fotovoltaïsche systemen.
Posttijd: 28 september 2022