Dizajnersko rješenje DC/AC Power Ratio za domaćinstvo

U dizajnu sistema fotonaponskih elektrana, odnos instaliranog kapaciteta fotonaponskih modula prema nazivnom kapacitetu invertera je DC/AC Power Ratio，

Što je veoma važan parametar dizajna. U “Standardu efikasnosti sistema za proizvodnju fotonaponske energije” objavljenom 2012. godine, odnos kapaciteta je projektovan prema 1:1, ali zbog uticaja svetlosnih uslova i temperature, fotonaponski moduli ne mogu dostići nominalna snaga većinu vremena, a inverter u osnovi svi rade manjim od punog kapaciteta, a većinu vremena je u fazi trošenja kapaciteta.

U standardu objavljenom krajem oktobra 2020. godine, omjer kapaciteta fotonaponskih elektrana je u potpunosti liberaliziran, a maksimalni omjer komponenti i invertera dostigao je 1,8:1. Novi standard će uvelike povećati domaću potražnju za komponentama i inverterima. Može smanjiti troškove električne energije i ubrzati dolazak ere fotonaponskog pariteta.

Ovaj rad će uzeti distribuirani fotonaponski sistem u Šandongu kao primjer i analizirati ga iz perspektive stvarne izlazne snage fotonaponskih modula, udjela gubitaka uzrokovanih prekomjernim napajanjem i ekonomije.

01

Trend prevelike nabavke solarnih panela

—

Trenutno je prosječna prekomjerna opskrba fotonaponskim elektranama u svijetu između 120% i 140%. Glavni razlog za prekomjerno napajanje je taj što PV moduli ne mogu postići idealnu vršnu snagu tokom stvarnog rada. Uticajni faktori uključuju:

1).Nedovoljan intenzitet zračenja (zima)

2). Temperatura okoline

3). Blokiranje prljavštine i prašine

4). Orijentacija solarnog modula nije optimalna tokom dana (zagrade za praćenje su manji faktor)

5). Slabljenje solarnog modula: 3% u prvoj godini, 0,7% godišnje nakon toga

6). Usklađivanje gubitaka unutar i između nizova solarnih modula

Dnevne krive proizvodnje električne energije s različitim omjerima prekomjerne proizvodnje

Posljednjih godina, omjer prekomjerne opskrbe fotonaponskim sistemima pokazuje trend rasta.

Pored razloga za gubitak sistema, dalji pad cena komponenti u poslednjih nekoliko godina i poboljšanje tehnologije invertera doveli su do povećanja broja nizova koji se mogu povezati, čineći prekomerno snabdevanje sve ekonomičnijim. , prekomjerna nabavka komponenti također može smanjiti troškove električne energije, čime se poboljšava interna stopa povrata projekta, tako da se povećava antirizična sposobnost projektne investicije.

Osim toga, fotonaponski moduli velike snage postali su glavni trend u razvoju fotonaponske industrije u ovoj fazi, što dodatno povećava mogućnost prekomjerne nabavke komponenti i povećanja instalisanog kapaciteta fotonaponske energije u domaćinstvu.

Na osnovu gore navedenih faktora, prekomjerno obezbjeđivanje je postalo trend dizajna fotonaponskih projekata.

02

Proizvodnja električne energije i analiza troškova

—

Uzimajući za primjer kućnu fotonaponsku elektranu od 6kW koju je uložio vlasnik, odabrani su LONGi 540W moduli, koji se najčešće koriste na distribuiranom tržištu. Procjenjuje se da se u prosjeku dnevno može proizvesti 20 kWh električne energije, a godišnji kapacitet proizvodnje električne energije je oko 7.300 kWh.

Prema električnim parametrima komponenti, radna struja maksimalne radne tačke je 13A. Odaberite mainstream inverter GoodWe GW6000-DNS-30 na tržištu. Maksimalna ulazna struja ovog pretvarača je 16A, što se može prilagoditi trenutnom tržištu. komponente velike struje. Uzimajući 30-godišnju prosječnu vrijednost godišnjeg ukupnog zračenja svjetlosnih resursa u gradu Yantai, provincija Shandong kao referencu, analizirani su različiti sistemi sa različitim omjerima prekomjernih proporcija.

2.1 efikasnost sistema

S jedne strane, prekomjerno obezbjeđivanje povećava proizvodnju energije, ali s druge strane, zbog povećanja broja solarnih modula na DC strani, odgovarajući gubitak solarnih modula u solarnom nizu i gubitak energije Povećanje DC linije, tako da postoji optimalan odnos kapaciteta, maksimizira efikasnost sistema. Nakon PVsyst simulacije, može se dobiti efikasnost sistema pod različitim omjerima kapaciteta 6kVA sistema. Kao što je prikazano u tabeli ispod, kada je odnos kapaciteta oko 1,1, efikasnost sistema dostiže maksimum, što takođe znači da je stopa iskorišćenja komponenti najveća u ovom trenutku.

Efikasnost sistema i godišnja proizvodnja električne energije sa različitim omjerima kapaciteta

2.2 proizvodnja energije i prihodi

Prema efikasnosti sistema pod različitim omjerima prekomjernog napajanja i teorijskoj stopi raspada modula za 20 godina, može se dobiti godišnja proizvodnja električne energije pod različitim omjerima obezbjeđenja kapaciteta. Prema cijeni električne energije u mreži od 0,395 juana/kWh (referentna cijena električne energije za desulfurizirani ugalj u Shandongu), izračunat je godišnji prihod od prodaje električne energije. Rezultati proračuna su prikazani u gornjoj tabeli.

2.3 Analiza troškova

Trošak je ono što više brine korisnike fotonaponskih projekata u domaćinstvu. Među njima su fotonaponski moduli i invertori glavni materijali opreme, te drugi pomoćni materijali kao što su fotonaponski nosači, zaštitna oprema i kablovi, kao i troškovi instalacije za projekat Osim toga, korisnici također moraju uzeti u obzir troškove održavanja fotonaponskih elektrana. Prosječni troškovi održavanja čine oko 1% do 3% ukupnih troškova ulaganja. U ukupnim troškovima, fotonaponski moduli čine oko 50% do 60%. Na osnovu gornjih troškovnih stavki, trenutna jedinična cijena fotonaponskih uređaja za domaćinstvo je otprilike kao što je prikazano u sljedećoj tabeli:

Procijenjeni trošak stambenih fotonaponskih sistema

Zbog različitih omjera prekomjernog obezbjeđenja, troškovi sistema će takođe varirati, uključujući komponente, nosače, DC kablove i naknade za instalaciju. Prema gornjoj tabeli, može se izračunati trošak različitih omjera prekomjernog obezbjeđenja, kao što je prikazano na donjoj slici.

Sistemski troškovi, koristi i efikasnost pod različitim omjerima prekomjernog obezbjeđenja

03

Analiza inkrementalne koristi

—

Iz gornje analize se može vidjeti da, iako će godišnja proizvodnja električne energije i prihod rasti s povećanjem omjera prekomjernih rezervi, troškovi ulaganja će se također povećati. Pored toga, gornja tabela pokazuje da je efikasnost sistema 1,1 puta veća. Najbolji kada je uparen. Stoga je, sa tehničke tačke gledišta, 1,1x višak težine optimalan.

Međutim, iz perspektive investitora, nije dovoljno sagledati dizajn fotonaponskih sistema iz tehničke perspektive. Takođe je neophodno analizirati uticaj prekomerne alokacije na prihod od ulaganja iz ekonomske perspektive.

Prema investicionim troškovima i prihodu od proizvodnje električne energije pod gore navedenim različitim omjerima kapaciteta, može se izračunati cijena kWh sistema za 20 godina i interna stopa povrata prije oporezivanja.

LCOE i IRR pod različitim omjerima prekomjernog obezbjeđenja

Kao što se može vidjeti iz gornje slike, kada je omjer alokacije kapaciteta mali, proizvodnja električne energije i prihod sistema se povećavaju s povećanjem omjera alokacije kapaciteta, a povećani prihod u ovom trenutku može pokriti dodatni trošak zbog prekomjerne alokacija. Kada je omjer kapaciteta prevelik, interna stopa povrata sistema postepeno se smanjuje zbog faktora kao što su postepeno povećanje granice snage dodanog dijela i povećanje gubitka linije. Kada je omjer kapaciteta 1,5, interna stopa povrata IRR ulaganja u sistem je najveća. Stoga, sa ekonomske tačke gledišta, 1,5:1 je optimalan odnos kapaciteta za ovaj sistem.

Na isti način kao što je gore navedeno, optimalni omjer kapaciteta sistema pod različitim kapacitetima izračunava se iz perspektive ekonomičnosti, a rezultati su sljedeći:

04

Epilog

—

Koristeći podatke o solarnim resursima iz Shandonga, u uvjetima različitih omjera kapaciteta, izračunava se snaga izlaza fotonaponskog modula koja dolazi do pretvarača nakon gubitka. Kada je omjer kapaciteta 1,1, gubitak sistema je najmanji, a stopa iskorištenosti komponenti najveća u ovom trenutku. Međutim, s ekonomske tačke gledišta, kada je omjer kapaciteta 1,5, prihod fotonaponskih projekata je najveći . Prilikom projektovanja fotonaponskog sistema treba uzeti u obzir ne samo stepen iskorišćenja komponenti pod tehničkim faktorima, već je i ekonomičnost ključ za projektovanje projekta.Prema ekonomskom proračunu, sistem od 8 kW 1.3 je najekonomičniji kada je preopskrbljen, sistem od 10 kW 1.2 je najekonomičniji kada je preopskrbljen, a sistem od 15 kW 1.2 je najekonomičniji kada je preopskrbljen .

Kada se ista metoda koristi za ekonomski proračun omjera kapaciteta u industriji i trgovini, zbog smanjenja cijene po vatu sistema, ekonomski optimalni odnos kapaciteta će biti veći. Osim toga, zbog tržišnih razloga, cijena fotonaponskih sistema će također značajno varirati, što će također u velikoj mjeri utjecati na izračunavanje optimalnog omjera kapaciteta. Ovo je ujedno i osnovni razlog zašto su različite zemlje objavile ograničenja na omjer projektnog kapaciteta fotonaponskih sistema.