Izguba elektrarne zaradi izgube absorpcije fotonapetostnega niza in izgube razsmernika
Poleg vpliva dejavnikov virov na proizvodnjo fotovoltaičnih elektrarn vplivajo tudi izgube proizvodne in obratovalne opreme elektrarne. Večja kot je izguba opreme elektrarne, manjša je proizvodnja energije. Izgube opreme fotovoltaične elektrarne vključujejo predvsem štiri kategorije: izgube absorpcije fotovoltaičnih kvadratnih nizov, izgube razsmernikov, izgube zbiralnikov energije in transformatorjev, izgube na pospeševalni postaji itd.
(1) Absorpcijska izguba fotonapetostne celice je izguba moči od fotonapetostne celice skozi združevalno omarico do enosmernega vhodnega konca razsmernika, vključno z izgubo zaradi okvare fotonapetostne komponente opreme, izgubo zaradi zaščite, izgubo kota, izgubo enosmernega kabla in izgubo v veji združevalne omarice;
(2) Izguba razsmernika se nanaša na izgubo moči, ki jo povzroči pretvorba enosmernega toka v izmenični tok razsmernika, vključno z izgubo učinkovitosti pretvorbe razsmernika in izgubo zmogljivosti sledenja največje moči MPPT;
(3) Izguba v zbirnem vodu in transformatorju je izguba moči od vhodnega izmeničnega toka razsmernika skozi transformator do števca moči vsake veje, vključno z izgubo na izhodu razsmernika, izgubo pretvorbe transformatorja in izgubo v elektrarni;
(4) Izguba na povišani postaji je izguba od števca moči vsake veje skozi povišano postajo do merilnika na prehodu, vključno z izgubo glavnega transformatorja, izgubo transformatorja postaje, izgubo vodila in drugimi izgubami v vodih postaje.
Po analizi oktobrskih podatkov treh fotovoltaičnih elektrarn s celovito učinkovitostjo od 65 % do 75 % in nameščeno močjo 20 MW, 30 MW in 50 MW so rezultati pokazali, da sta absorpcijska izguba fotovoltaičnih kolektorjev in izguba razsmernikov glavna dejavnika, ki vplivata na izhodno moč elektrarne. Med njimi ima fotovoltaični kolektor največjo absorpcijsko izgubo, ki predstavlja približno 20–30 %, sledijo izgube razsmernikov, ki predstavljajo približno 2–4 %, medtem ko so izgube v odjemalcu električne energije in transformatorju ter napajalni postaji relativno majhne, skupaj približno 2 %.
Nadaljnja analiza zgoraj omenjene 30 MW fotonapetostne elektrarne kaže, da je naložba v njeno gradnjo znašala približno 400 milijonov juanov. Izguba energije v elektrarni je oktobra znašala 2.746.600 kWh, kar predstavlja 34,8 % teoretične proizvodnje energije. Če preračunamo po ceni 1,0 juana na kilovatno uro, je skupna izguba v oktobru znašala 4.119.900 juanov, kar je imelo velik vpliv na gospodarske koristi elektrarne.
Kako zmanjšati izgube fotovoltaične elektrarne in povečati proizvodnjo električne energije
Med štirimi vrstami izgub opreme fotovoltaičnih elektrarn so izgube v zbirnem vodu in škatlastem transformatorju ter izgube v ojačevalni postaji običajno tesno povezane z delovanjem same opreme, izgube pa so relativno stabilne. Če pa oprema odpove, bo to povzročilo veliko izgubo energije, zato je treba zagotoviti njeno normalno in stabilno delovanje. Pri fotovoltaičnih nizih in razsmernikih je mogoče izgube zmanjšati z zgodnjo gradnjo ter kasnejšim delovanjem in vzdrževanjem. Specifična analiza je naslednja.
(1) Okvara in izguba fotonapetostnih modulov in opreme kombinirane omarice
Obstaja veliko opreme za fotovoltaične elektrarne. Fotovoltaična elektrarna z močjo 30 MW v zgornjem primeru ima 420 razdelilnih omaric, od katerih ima vsaka 16 vej (skupaj 6720 vej), vsaka veja pa ima 20 panelov (skupaj 134.400 baterij). Skupna količina opreme je ogromna. Večje kot je število, večja je pogostost okvar opreme in večja je izguba moči. Pogoste težave vključujejo predvsem pregorele fotovoltaične module, požar v razdelilni omarici, zlomljene panele baterij, lažno varjenje vodnikov, napake v odcepnem tokokrogu razdelilne omarice itd. Da bi zmanjšali izgubo tega dela, moramo po eni strani okrepiti prevzem dokončanja in zagotoviti učinkovite metode pregleda in prevzema. Kakovost opreme elektrarne je povezana s kakovostjo, vključno s kakovostjo tovarniške opreme, namestitvijo in razporeditvijo opreme, ki ustreza projektnim standardom, ter kakovostjo gradnje elektrarne. Po drugi strani pa je treba izboljšati raven inteligentnega delovanja elektrarne in analizirati obratovalne podatke z inteligentnimi pomožnimi sredstvi, da bi pravočasno odkrili vir napake, izvedli odpravljanje težav od točke do točke, izboljšali delovno učinkovitost obratovalnega in vzdrževalnega osebja ter zmanjšali izgube v elektrarni.
(2) Izguba senčenja
Zaradi dejavnikov, kot sta kot namestitve in razporeditev fotonapetostnih modulov, so nekateri fotonapetostni moduli blokirani, kar vpliva na izhodno moč fotonapetostnega sistema in vodi do izgube energije. Zato je treba med načrtovanjem in gradnjo elektrarne preprečiti, da bi bili fotonapetostni moduli v senci. Hkrati je treba za zmanjšanje poškodb fotonapetostnih modulov zaradi pojava vročih točk namestiti ustrezno število obvodnih diod, ki razdelijo niz baterij na več delov, tako da se napetost in tok niza baterij sorazmerno izgubljata in s tem zmanjšata izgubo električne energije.
(3) Izguba kota
Naklonski kot fotonapetostnega niza se giblje od 10° do 90°, odvisno od namena, običajno pa se izbere tudi zemljepisna širina. Izbira kota vpliva na intenzivnost sončnega sevanja, po drugi strani pa na proizvodnjo energije fotonapetostnih modulov vplivajo dejavniki, kot sta prah in sneg. Izguba energije zaradi snežne odeje. Hkrati je mogoče kot fotonapetostnih modulov nadzorovati z inteligentnimi pomožnimi sredstvi, da se prilagodijo spremembam letnih časov in vremena ter maksimizirajo zmogljivosti elektrarne za proizvodnjo energije.
(4) Izguba inverterja
Izgube razsmernika se odražajo predvsem v dveh vidikih, eden je izguba, ki jo povzroči učinkovitost pretvorbe razsmernika, drugi pa je izguba, ki jo povzroči sposobnost sledenja največje moči MPPT razsmernika. Oba vidika sta odvisna od delovanja samega razsmernika. Prednost zmanjšanja izgub razsmernika s poznejšim delovanjem in vzdrževanjem je majhna. Zato je izbira opreme v začetni fazi gradnje elektrarne zaklenjena, izgube pa se zmanjšajo z izbiro razsmernika z boljšo zmogljivostjo. V poznejši fazi delovanja in vzdrževanja se lahko podatki o delovanju razsmernika zbirajo in analizirajo z inteligentnimi sredstvi, kar zagotavlja podporo pri odločanju o izbiri opreme za novo elektrarno.
Iz zgornje analize je razvidno, da bodo izgube povzročile ogromne izgube v fotovoltaičnih elektrarnah, splošno učinkovitost elektrarne pa je treba izboljšati z zmanjšanjem izgub na ključnih področjih. Po eni strani se uporabljajo učinkovita orodja za prevzem, ki zagotavljajo kakovost opreme in gradnje elektrarne, po drugi strani pa je v procesu delovanja in vzdrževanja elektrarne treba uporabiti inteligentna pomožna sredstva za izboljšanje proizvodnje in obratovalne ravni elektrarne ter povečanje proizvodnje električne energije.
Čas objave: 20. dec. 2021
