في تصميم نظام محطة الطاقة الكهروضوئية، تكون نسبة السعة المركبة للوحدات الكهروضوئية إلى السعة المقدرة للعاكس هي نسبة طاقة التيار المستمر/التيار المتردد،
وهي معلمة تصميم مهمة للغاية. في "معيار كفاءة نظام توليد الطاقة الكهروضوئية" الذي صدر في عام 2012، تم تصميم نسبة السعة وفقًا لـ 1: 1، ولكن بسبب تأثير ظروف الإضاءة ودرجة الحرارة، لا يمكن للوحدات الكهروضوئية الوصول إلى المستوى المطلوب. الطاقة الاسمية في أغلب الأحيان، والعاكس بالأساس كلها تعمل بأقل من طاقتها الكاملة، وفي أغلب الأحيان تكون في مرحلة هدر القدرة.
وفي المعيار الذي صدر في نهاية أكتوبر 2020، تم تحرير نسبة قدرة محطات الطاقة الكهروضوئية بالكامل، ووصل الحد الأقصى لنسبة المكونات والعاكسات إلى 1.8:1.سيزيد المعيار الجديد بشكل كبير من الطلب المحلي على المكونات والمحولات.يمكنه تقليل تكلفة الكهرباء وتسريع وصول عصر التكافؤ الكهروضوئي.
ستأخذ هذه الورقة النظام الكهروضوئي الموزع في شاندونغ كمثال، وتحلله من منظور طاقة الإنتاج الفعلية للوحدات الكهروضوئية، ونسبة الخسائر الناجمة عن الإفراط في التزويد، والاقتصاد.
01
اتجاه الإفراط في توفير الألواح الشمسية
—
في الوقت الحاضر، يتراوح متوسط الإمداد الزائد لمحطات الطاقة الكهروضوئية في العالم بين 120% و140%.السبب الرئيسي للإفراط في التزويد هو أن الوحدات الكهروضوئية لا يمكنها الوصول إلى ذروة الطاقة المثالية أثناء التشغيل الفعلي.العوامل المؤثرة تشمل:
1).كثافة الإشعاع غير كافية (الشتاء)
2). درجة الحرارة المحيطة
3).حجب الأوساخ والغبار
4). إن اتجاه الوحدة الشمسية ليس هو الأمثل طوال اليوم (أقواس التتبع أقل عاملاً)
5).توهين وحدة الطاقة الشمسية: 3% في السنة الأولى، 0.7% في السنة بعد ذلك
6).مطابقة الخسائر داخل وبين سلاسل وحدات الطاقة الشمسية
منحنيات توليد الطاقة اليومية مع نسب مختلفة من الإفراط في التزويد
في السنوات الأخيرة، أظهرت نسبة الإفراط في توفير الأنظمة الكهروضوئية اتجاها متزايدا.
بالإضافة إلى أسباب فقدان النظام، أدى الانخفاض المتزايد في أسعار المكونات في السنوات الأخيرة وتحسين تكنولوجيا العاكس إلى زيادة عدد السلاسل التي يمكن توصيلها، مما يجعل الإفراط في التزويد أكثر اقتصادية. ، فإن الإفراط في توفير المكونات يمكن أن يقلل أيضًا من تكلفة الكهرباء، وبالتالي تحسين معدل العائد الداخلي للمشروع، وبالتالي يتم زيادة القدرة على مكافحة المخاطر لاستثمار المشروع.
بالإضافة إلى ذلك، أصبحت الوحدات الكهروضوئية عالية الطاقة الاتجاه الرئيسي في تطوير صناعة الخلايا الكهروضوئية في هذه المرحلة، مما يزيد من إمكانية الإفراط في توفير المكونات وزيادة القدرة المركبة الكهروضوئية المنزلية.
بناءً على العوامل المذكورة أعلاه، أصبح الإفراط في التزويد هو الاتجاه السائد في تصميم المشاريع الكهروضوئية.
02
توليد الطاقة وتحليل التكلفة
—
بأخذ محطة الطاقة الكهروضوئية المنزلية بقدرة 6 كيلووات التي استثمرها المالك كمثال، تم اختيار وحدات LONGi 540W، والتي تُستخدم بشكل شائع في السوق الموزعة.وتشير التقديرات إلى أنه يمكن توليد ما متوسطه 20 كيلووات ساعة من الكهرباء يوميًا، وتبلغ قدرة توليد الطاقة السنوية حوالي 7300 كيلووات ساعة.
وفقًا للمعايير الكهربائية للمكونات، فإن تيار العمل لنقطة العمل القصوى هو 13A.اختر العاكس السائد GoodWe GW6000-DNS-30 في السوق.الحد الأقصى لتيار الإدخال لهذا العاكس هو 16A، والذي يمكن أن يتكيف مع السوق الحالي.مكونات التيار العاليوبأخذ متوسط قيمة الإشعاع الإجمالي السنوي لموارد الضوء على مدار 30 عامًا في مدينة يانتاى بمقاطعة شاندونغ كمرجع، تم تحليل أنظمة مختلفة ذات نسب زائدة مختلفة.
2.1 كفاءة النظام
من ناحية، يؤدي الإفراط في التزويد إلى زيادة توليد الطاقة، ولكن من ناحية أخرى، وبسبب زيادة عدد الوحدات الشمسية على جانب التيار المستمر، فإن فقدان مطابقة الوحدات الشمسية في السلسلة الشمسية وفقدان القدرة زيادة خط التيار المستمر، بحيث تكون هناك نسبة سعة مثالية، مما يزيد من كفاءة النظام.بعد محاكاة PVsyst، يمكن الحصول على كفاءة النظام تحت نسب قدرة مختلفة لنظام 6 كيلو فولت أمبير.كما هو موضح في الجدول أدناه، عندما تكون نسبة السعة حوالي 1.1، تصل كفاءة النظام إلى الحد الأقصى، مما يعني أيضًا أن معدل استخدام المكونات هو الأعلى في هذا الوقت.
كفاءة النظام وتوليد الطاقة السنوي بنسب قدرة مختلفة
2.2 توليد الطاقة والإيرادات
وفقًا لكفاءة النظام في ظل نسب مختلفة من الإفراط في التزويد ومعدل الاضمحلال النظري للوحدات خلال 20 عامًا، يمكن الحصول على توليد الطاقة السنوي في ظل نسب مختلفة من توفير القدرة.وفقًا لسعر الكهرباء على الشبكة البالغ 0.395 يوان/كيلوواط ساعة (سعر الكهرباء القياسي للفحم منزوع الكبريت في شاندونغ)، يتم حساب إيرادات مبيعات الكهرباء السنوية.تظهر نتائج الحساب في الجدول أعلاه.
2.3 تحليل التكلفة
التكلفة هي ما يهتم به مستخدمو مشاريع الطاقة الكهروضوئية المنزلية. من بينها، الوحدات الكهروضوئية والعاكسات هي مواد المعدات الرئيسية، والمواد المساعدة الأخرى مثل الأقواس الكهروضوئية، ومعدات الحماية والكابلات، بالإضافة إلى التكاليف المتعلقة بالتركيب للمشروع البناء. وبالإضافة إلى ذلك، يحتاج المستخدمون أيضًا إلى النظر في تكلفة صيانة محطات الطاقة الكهروضوئية.ويمثل متوسط تكلفة الصيانة حوالي 1% إلى 3% من إجمالي تكلفة الاستثمار.في التكلفة الإجمالية، تمثل الوحدات الكهروضوئية حوالي 50٪ إلى 60٪.استنادا إلى بنود إنفاق التكلفة المذكورة أعلاه، فإن سعر وحدة التكلفة الكهروضوئية المنزلية الحالي هو تقريبا كما هو مبين في الجدول التالي:
التكلفة التقديرية للأنظمة الكهروضوئية السكنية
ونظرًا لاختلاف نسب التوفير الزائد، ستختلف تكلفة النظام أيضًا، بما في ذلك المكونات والأقواس وكابلات التيار المستمر ورسوم التثبيت.ومن خلال الجدول أعلاه يمكن حساب تكلفة نسب الإفراط في المخصصات المختلفة، كما هو موضح في الشكل أدناه.
تكاليف النظام وفوائده وكفاءاته في ظل نسب التوفير المفرط المختلفة
03
تحليل الفوائد الإضافية
—
يمكن أن نرى من التحليل أعلاه أنه على الرغم من أن توليد الطاقة والدخل السنوي سيزداد مع زيادة نسبة التزويد الزائد، فإن تكلفة الاستثمار ستزداد أيضًا.بالإضافة إلى ذلك، يوضح الجدول أعلاه أن كفاءة النظام تكون أفضل بمقدار 1.1 مرة عند الاقتران. لذلك، من وجهة نظر فنية، يعتبر الوزن الزائد بمقدار 1.1 مرة هو الأمثل.
ومع ذلك، من وجهة نظر المستثمرين، لا يكفي النظر في تصميم الأنظمة الكهروضوئية من منظور تقني.ومن الضروري أيضًا تحليل تأثير الإفراط في التخصيص على دخل الاستثمار من منظور اقتصادي.
وفقًا لتكلفة الاستثمار ودخل توليد الطاقة في ظل نسب السعة المختلفة المذكورة أعلاه، يمكن حساب تكلفة كيلوواط ساعة للنظام لمدة 20 عامًا ومعدل العائد الداخلي قبل الضريبة.
LCOE وIRR في ظل نسب زيادة في التوفير مختلفة
كما يتبين من الشكل أعلاه، عندما تكون نسبة تخصيص القدرة صغيرة، يزداد توليد الطاقة وإيرادات النظام مع زيادة نسبة تخصيص القدرة، ويمكن أن تغطي الإيرادات المتزايدة في هذا الوقت التكلفة الإضافية بسبب الإفراط في التخصيص.عندما تكون نسبة السعة كبيرة جدًا، ينخفض معدل العائد الداخلي للنظام تدريجيًا بسبب عوامل مثل الزيادة التدريجية في حد الطاقة للجزء المضاف وزيادة فقدان الخط.عندما تكون نسبة السعة 1.5، يكون معدل العائد الداخلي IRR لاستثمار النظام هو الأكبر.ولذلك، من وجهة نظر اقتصادية، 1.5:1 هي نسبة السعة المثلى لهذا النظام.
من خلال نفس الطريقة المذكورة أعلاه، يتم حساب نسبة السعة المثلى للنظام تحت السعات المختلفة من منظور الاقتصاد، وكانت النتائج كما يلي:
04
الخاتمة
—
باستخدام بيانات موارد الطاقة الشمسية في شاندونغ، في ظل ظروف نسب السعة المختلفة، يتم حساب طاقة مخرج الوحدة الكهروضوئية التي تصل إلى العاكس بعد فقدانها.عندما تكون نسبة السعة 1.1، تكون خسارة النظام هي الأصغر، ومعدل استخدام المكونات هو الأعلى في هذا الوقت. ومع ذلك، من وجهة نظر اقتصادية، عندما تكون نسبة السعة 1.5، تكون إيرادات المشاريع الكهروضوئية هي الأعلى .عند تصميم النظام الكهروضوئي، لا ينبغي النظر فقط في معدل استخدام المكونات في ظل العوامل الفنية، ولكن أيضًا الاقتصاد هو المفتاح لتصميم المشروع.من خلال الحساب الاقتصادي، يعتبر نظام 8 كيلو واط 1.3 هو الأكثر اقتصادا عند الإفراط في التزويد، ونظام 10 كيلو واط 1.2 هو الأكثر اقتصادا عند الإفراط في التزويد، ونظام 15 كيلو واط 1.2 هو الأكثر اقتصادا عند الإفراط في التزويد. .
عندما يتم استخدام نفس الطريقة للحساب الاقتصادي لنسبة السعة في الصناعة والتجارة، بسبب انخفاض التكلفة لكل واط من النظام، فإن نسبة السعة المثلى اقتصاديًا ستكون أعلى.بالإضافة إلى ذلك، ولأسباب السوق، ستختلف أيضًا تكلفة الأنظمة الكهروضوئية بشكل كبير، مما سيؤثر أيضًا بشكل كبير على حساب نسبة السعة المثلى.وهذا أيضًا هو السبب الأساسي وراء قيام العديد من البلدان بإصدار قيود على نسبة القدرة التصميمية للأنظمة الكهروضوئية.
وقت النشر: 28 سبتمبر 2022