Fotovoltaik endüstrinin hızlı gelişimi ile, erken inşa edilmiş fotovoltaik enerji istasyonları genellikle teknolojik sınırlamalar ve ekipman yaşlanması nedeniyle düşük enerji üretim verimliliğine sahiptir. İstatistiklere göre, 2014'ten önce 10 yıldan fazla bir süredir faaliyet gösteren ve faaliyet gösteren elektrik santrallerinin ölçeği 19.5GW'ye ulaştı. Bu elektrik santrallerinin bileşen verimliliği genellikle%17'den azdır, bu da enerji üretim verimliliğini ve ekonomik faydaları ciddi şekilde etkiler.
Eski fotovoltaik enerji santrallerinin verimliliğini üç boyuttan artırmak için belirli teknik çözümleri derinlemesine analiz edeceğiz: donanım yenileme, sistem optimizasyonu ve akıllı çalışma ve bakım. Santral sahipleri için pratik teknik yenileme yönergeleri sağlamak için ayrıntılı parametre karşılaştırmaları ve fayda analizi tabloları sağlayacağız.
Eski fotovoltaik santrallerin mevcut durumu ve problem tanısı
Erken inşa edilmiş fotovoltaik enerji istasyonları genellikle düşük enerji üretim verimliliği ve yüksek işletme ve bakım maliyetleri ile karşılaşmıştır. Endüstri verilerine göre, 2014'ten önce faaliyet gösteren fotovoltaik enerji santrali modüllerinin verimliliği, 22-25%mevcut ana akım modül verimlilik seviyesinden çok daha düşüktür. Bu elektrik santralleri esas olarak aşağıdaki sorunlara sahiptir:
Ekipman yaşlanma sorunu
Özellikle öne çıkan. Erken elektrik santrallerinde kullanılan polikristalin silikon modüllerinin gücü genellikle 220-250 W arasındayken, modern modüllerin gücü 550-720 W'ye ulaşmıştır. Bileşenlerin zayıflaması da oldukça şiddetlidir. Endüstri standartlarına göre, 25 yıllık ömrü boyunca polikristalin silikon bileşenlerinin zayıflama oranı%20'den az olmamalıdır.
Bununla birlikte, gerçek operasyonda, erken aşamada olgunlaşmamış malzeme teknolojisi ve bazı üreticilerin çift ters dönemde maliyetleri kontrol etmek için kalite standartlarını düşürmesi nedeniyle, enerji santrallerinin birçok bileşeni beklenmedik sıcak noktalar, gizli çatlaklar ve arka tahtaların yaşlanması yaşamıştır. İnvertörler açısından, erken merkezileştirilmiş invertörler esas olarak 500kW kullandı ve sadece tek MPPT ile donatıldı. İzleme voltaj aralığı dardı ve modern bileşenlerin teknik gereksinimlerini karşılayamadı.
Sistem Tasarım Kusurları
Güç üretim verimliliğinin kısıtlanması. Erken fotovoltaik enerji santralleri genellikle 1: 1 kapasite oranı ile tasarlanırken, modern enerji santralleri genellikle 1: 1.1 veya hatta daha yüksek kapasite oranı tasarımı benimser. Bileşen düzeni açısından, eski enerji santralleri genellikle bilimsel gölge analizi ve aralık hesaplamasından yoksundur, bu da diziler arasında ciddi oklüzyon kayıplarına neden olur. Kablo seçimi de nispeten muhafazakardır ve hat kaybı genellikle yüksektir, bazı enerji istasyonları%3'ten fazla ulaşır ve endüstrinin ideal%1'lik ideal standardını aşar.
Eski işletme ve bakım yönetimi
Bu başka bir büyük ağrı noktası. Çoğu eski elektrik santralleri hala manuel muayene ve pasif bakım modları kullanır, akıllı izleme sistemlerinden yoksundur, ekipmanın gerçek zamanlı çalışma durumunu kavrayamaz, yavaş hata tepki hızına ve uzun ortalama onarım süresine (MTTR) sahiptir.
Temizlik ve bakım esas olarak manuel emeğe güvenir. 20 MW'lık bir elektrik santrali için, araç başına 4 kişi ile yüksek basınçlı bir su kamyonu temizleme modu kullanmak, tüm temizlik işlemini tamamlamak yaklaşık 15 gün sürer, bu da verimsizdir.
Yukarıdaki konularla ilgili olarak, eski fotovoltaik santrallerin teknolojik dönüşümü, fotovoltaik endüstrinin genel rekabet gücünü artırmak için önemli bir önlem haline gelmiştir. Bilimsel değerlendirme ve hedeflenen yenileme yoluyla, enerji üretimi sadece önemli ölçüde artmakla kalmaz, aynı zamanda elektrik santralinin ömrü de genişletilebilir ve yatırım getirisi geliştirilebilir.
Aşağıda, belirli teknik çözümler üç boyuttan ayrıntılı olarak tartışılacaktır: donanım dönüşümü, sistem optimizasyonu ve akıllı çalışma ve bakım.
Donanım Dönüşüm Planı ve Parametre Optimizasyonu
Donanım yenilemesi, esas olarak bileşen güncellemeleri, inverter replasmanları, braket ayarlamaları ve enerji depolama kurulumları dahil olmak üzere eski fotovoltaik enerji santrallerinin enerji üretim verimliliğini artırmanın en doğrudan ve etkili yoludur. Çekirdek ekipmanı yükselterek ve değiştirerek, sistemin enerji üretim kapasitesi ve operasyonel istikrarı önemli ölçüde geliştirilebilir.
Bileşen Güncelleme Stratejisi ve Seçim Parametreleri
Bileşenler, fotovoltaik santrallerin "kalbi" dir ve performansları doğrudan enerji santralinin genel enerji üretim verimliliğini etkiler. 10 yılı aşkın bir süredir faaliyette olan eski enerji santralleri için, bileşen yükseltmeleri anında sonuçlar getirebilir. Şu anda piyasada iki ana bileşen güncelleme çözümü var:
Tam Değiştirme Planı
Şiddetli bileşen yaşlanması (2 0%}}%) veya geniş gizli çatlaklar ve sıcak noktalara sahip enerji santralleri için uygundur. Yeni bileşenler için N-Type Topcon veya HJT bileşenlerinin, 570-720 WP'nin gücü, {{{-0%,%29\/ derece.%29\/ derece.
Erken polikristalin bileşenlerle karşılaştırıldığında (yıllık bozulma oranı {{0}}. 8-1%), 25 yıllık bir yaşam döngüsü içinde 15-20% daha fazla elektrik üretebilir. Bununla birlikte, toplam değiştirme maliyeti nispeten yüksektir, yaklaşık 0.
Artımlı Kapasite Ek Planı
İyi durumda ancak yetersiz kapasiteli bileşenli elektrik santralleri için uygundur. Arazi kullanımını artırmadan sistem kapasitesini artırmaya ortak yaklaşım, orijinal 1: 1 kapasite oranını 1: 1'e yükseltmektir. 1-1. 2. Kapasite takviye ederken, yeni ve eski bileşenlerin uyumluluğuna dikkat edilmelidir. "Namlu Etkisi" ni önlemek için benzer voltaj parametrelerine (VMP, VOC) sahip bileşenlerin seçilmesi önerilir.
Örneğin, orijinal elektrik santrali 38V olan bileşenleri kullandı ve yeni eklenen bileşenler, aynı MPPT devresindeki tutarlı dize parametreleri sağlamak için 36-40 V VOC aralığında kontrol edilmelidir. Bileşen düzeni dikey olarak monte edilebilir, bu da gölgede olduğunda yatay düzene kıyasla daha az güç kaybına neden olur (bileşenin yarısı, bir sıra pil bloke ederken hala% 50 güç çıkışını koruyabilir).
İnvertör yükseltmesi ve MPPT optimizasyonu
İnverter, fotovoltaik sistemin "beyni" dir ve dönüşüm verimliliği ve MPPT performansı doğrudan güç üretimini etkiler. Erken elektrik santralleri genellikle az sayıda MPPT (birim başına sadece bir kanal), dar voltaj aralığı (450-820 V) ve yüksek başlangıç voltajı (200V gibi) gibi problemleri olan merkezi invertörler kullandı, bu da sabah ve akşam periyotları şiddetli güç üretim kayıplarına neden oldu. Modern dize invertörleri genellikle geniş bir voltaj 200-1000 V aralığı ve 80V kadar düşük bir başlangıç voltajı ile 3-6 mppts ile donatılmıştır, bu da etkin günlük güç üretim süresini 1-2 saatleri genişletebilir.
İnvertörü değiştirirken, aşağıdaki parametre eşleşmesini dikkate almak önemlidir:
MPPT voltaj aralığı:Bileşenlerin çalışma voltajını aşırı sıcaklıklarda kaplamalıdır. Örnek olarak bir dizi 20 540 w bileşen (vmp {=41. 65V) alarak, tek bir dize voltajı 920V'ye (VOC {-0}}}}}} 'dan daha büyük olmak istemektedir. 1000V.
Kapasite oranının uyarlanabilirliği:Değiştirilmiş sistemin kapasite oranı genellikle 1. 1-1.
Gece Reaktif Güç Tazminatı:Güç istasyonu ızgara voltaj regülasyonuna katılır ve yeni invertör, ± 0 güç faktörü ayar aralığıyla gece SVG modunu desteklemelidir.
Karmaşık araziye sahip elektrik santralleri için, merkezi çözümlerin yerini almak için dize invertörleri kullanılabilir. Örnek olarak 50MW bir elektrik santralinde 10 500 KW merkezileştirilmiş invertörleri 150 110 kw dize invertörleri ile değiştirerek, ilk yatırım yaklaşık%5 artmasına rağmen, arazi farklılıklarının neden olduğu dize uyumsuzluğu kaybı%1'den daha az azalabilir ve yıllık güç üretimi {{6}%daha fazla artırılabilir.
Parantez Ayarlama ve Temizleme Sistemi Yenilemesi
Braket optimizasyonu, enerji üretim verimliliğini artırmak için uygun maliyetli bir çözümdür. Erken elektrik santrali desteklerinin eğim açısı çoğunlukla sabitlendi ve yerel enlemi tam olarak dikkate almadı (optimal eğim açısı genellikle enlem ± 5 derecesine eşittir). Eğim açısını ayarlayarak, yıllık radyasyon alımı 3-8%ile artırılabilir. Pratik operasyonda, yaz ve kış arasındaki enerji üretimi farklılıklarını dengelemek için simülasyon için profesyonel yazılımın (PVSYST gibi) kullanılması gerekmektedir.
Otomatik Temizleme Sistemi
Kurulum, işletme ve bakım maliyetlerini önemli ölçüde azaltabilir ve enerji üretim verimliliğini artırabilir. Karşılaştırmalı veriler, temizlikten sonra ağır kirli bileşenlerin günlük enerji üretimi farkının%16'ya ulaşabileceğini göstermektedir. Geleneksel manuel temizlik (araç başına 4 kişi) 20 MW'lık bir elektrik santralini tamamlamak 15 gün sürerken, otomatik temizleme araçlarını (araç başına 1 kişi) kullanma ve işçilik maliyetlerini%75 azaltarak 6 gün sürer. Kıt su kaynaklarına sahip alanlar için, haftada bir kez temizlemek için susuz temizleme robotları, yaklaşık 2-3 yıldır.
Enerji depolama sisteminin kurulumu
Güç rasyonu konusunu ele almak için etkili bir çözüm. Enerji depolamasını {{0}}% kapasite ile yapılandırarak (1 0 MW elektrik istasyonu için 2MWH gibi), elektrik kısıtlamaları sırasında depolanabilir ve en yoğun saatlerde serbest bırakılarak boşa harcanabilir. Lityum demir fosfat pillerinin mevcut maliyeti 0'a düşürülmüştür. Enerji depolama sistemlerinin tasarımı, yük taburcusu oranının (C-oranı) seçimine dikkat etmelidir. Günlük ortalama döngüye sahip uygulamalar için, a 0. 25-0.
Sistem optimizasyonu ve akıllı çalışma ve bakım çözümleri
Donanım dönüşümünü tamamlamaya dayanarak, sistem seviyesi optimizasyonu ve akıllı çalışma ve bakım sisteminin inşası, fotovoltaik enerji santrallerinin enerji üretim potansiyelini daha da ortaya çıkarabilir. Bu aşamadaki temel görevler, kapasite oranının, gölge yönetimi ve akıllı izleme sistemlerinin oluşturulması yer alıyor. Bu önlemler sayesinde, sistemin genel verimliliği 5-15%ile geliştirilebilir.
Kapasite oranı ve kare oluşumunun optimizasyonu
Kapasite oranının optimizasyonu (fotovoltaik modül kapasitesinin inverter kapasitesine oranı) sistem kullanımını iyileştirmenin anahtarıdır. Erken fotovoltaik enerji santralleri genellikle 1: 1 kapasite oranı tasarımı benimserken, modern enerji santralleri tipik olarak 1: 1 oranında tasarlanmıştır. 1-1. 2. Kapasite \/ kapasite oranının arttırılması, invertörün zayıf güneş ışığı dönemlerinde bile nominal güçte çalışmasını sağlayabilir, böylece güç üretim saatlerinin sayısını artırabilir.
Gerçek mühendislik vakaları, kapasite oranının 1. 0 'dan 1.1'e çıkarılmasının, invertörün en iyi aydınlatma döneminde tam yük çıkışına ulaşmasını sağlayabileceğini, sistemin tek watt maliyetini 5-8%ve iç dönüş hızını 1. 5-2 yüzde puanları artırabileceğini göstermektedir.
Teknolojik dönüşüm planlarının ekonomik karşılaştırmalı analizi
Fotovoltaik santrallerin teknolojik dönüşümünün ekonomik değerlendirilmesi, teknolojik performans iyileştirmesi ve finansal getiri arasındaki dengeyi kapsamlı bir şekilde değerlendirmeyi gerektiren yatırım kararlarının temel temelidir. Mevcut ana akım fotovoltaik enerji santrali yenileme planları esas olarak her biri yatırım ölçeğinde önemli farklılıklar, enerji üretimi iyileştirme etkisi ve yatırım geri ödeme süresi olan üç kategoriye ayrılmıştır ve farklı koşullara ve ihtiyaçlara sahip enerji santrali projeleri için uygundur.
Yenileme planını en aza indirin
En temel teknolojik dönüşüm yolu olarak, esas olarak düzenli bileşen temizliği, saha bitki örtüsü yönetimi, inverter bakımı ve kablo bağlantı denetimi gibi temel çalışmaları içerir. Bu tür bir şemanın birim yatırım maliyeti, genellikle 0 arasında en düşüktür. 1-0. Küçük yatırım ölçeği ve acil sonuçları nedeniyle, yatırım geri ödeme süresi genellikle 1 yıl içindedir ve bazı durumlarda maliyet 6-8 aylarında bile geri kazanılabilir.
Minimizasyon yenileme planı, nispeten iyi çalışma koşullarına ve kalan kısa çalışma sürelerine (5 yıldan az gibi) veya diğer yenileme planlarının uygulanmasından önce geçiş önlemi olan elektrik santralleri için özellikle uygundur. Pratik uygulamalarda, bileşen temizliğinin etkisi özellikle önemlidir. Çevreye bağlı olarak, düzenli temizlik enerji üretim verimliliğini 5-15%ile artırabilirken, yatırım maliyeti sadece 0. 02-0. 05 yuan\/w\/zaman. Yenilemeyi en aza indirmenin, elektrik santralinin genel performansını önemli ölçüde iyileştirmeyebileceğini belirtmek gerekir, ancak tasarlanan enerji üretim seviyesinin korunmasında ve hızlı verimlilik düşüşünü önlemede önemli bir rol oynar.
Orta ölçekli yenileme planı
Bu, genellikle kısmi bileşen replasmanı ({0}}}}}}}}}}}}}, dize inverter yükseltmesi, veri izleme sistemi kurulumu, parantez ayarı ve kapasite oranı optimizasyonu ve diğer teknik ölçütler dahil daha iyi teknik ve ekonomik fizibilite ile bir seçimi temsil eder. Bu tür bir şema için birim yatırımı yaklaşık 0'dır. Orta ölçekli yenileme, dengesiz bileşen durumuna sahip enerji santrali projeleri, inverter teknolojisi mevcut standartların (%96'nın altındaki verimliliğe sahip erken merkezi invertörler gibi) önemli ölçüde gecikmeli veya eksik izleme sistemleri için uygundur.
Teknik ve ekonomik açıdan bakıldığında, inverter yükseltmeleri genellikle bu şemadaki en karlı projedir. Modern dize invertörleri sadece%98,5'in üzerinde bir verimliliğe sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda dize seviyesi izlemeyi de sağlayabilir ve sistem kullanılabilirliğini 2-3 yüzde puanlarla etkili bir şekilde iyileştirir. Bazı bileşenlerin değiştirilmesi için, minimum yatırımla maksimum enerji üretimi avantajı elde etmek için, ciddi zayıflama (%20'yi aşan güç zayıflaması gibi) veya belirgin sıcak noktalarla bileşenlerin değiştirilmesine öncelik veren bir "alakart" stratejisi benimsenebilir. Orta ölçekli yenileme, yatırım ölçeği ve performans iyileştirmesi arasında iyi bir denge elde etmiştir, bu da 5-10 yıl boyunca faaliyette olan çoğu elektrik santrali için ideal bir seçim haline getirmiştir.
Kapsamlı yükseltme planı
Tüm bileşenleri yüksek verimli modellerle değiştirme (polikristalin silikondan monokristalin perc veya topcon'a yükseltme gibi), tüm invertörleri güncellemek, kapasite oranını 1. kapsamlı önlemler. Bu tür şemaların yatırım ölçeği nispeten büyük, yaklaşık 1. 2-1. 8 yuan\/w enerji depolama olmadan artar. 0-2. Kapsamlı bir yükseltme için yatırım geri ödeme süresi nispeten uzundur, genellikle 5-7 yıldır, bu da kıt arazi kaynaklarına sahip yüksek kaliteli elektrik santralleri, ızgara elektrik fiyatları veya özellikle 10 yıldan fazla operasyona sahip Sınıf I ışık kaynak alanlarında bulunan şiddetli güç kısıtlamaları için uygundur.
Kapsamlı bir yükseltmenin önemli bir avantajı, çift taraflı bileşenler, izleme parantezleri, akıllı çalışma ve bakım gibi en son teknolojik başarıları tam olarak kullanma yeteneğidir, bu da sadece enerji üretimini arttırmakla kalmaz, aynı zamanda operasyon ve bakım maliyetlerini önemli ölçüde azaltır (manuel denetim ihtiyaçlarını 30-50%) azaltır. Buna ek olarak, enerji depolama sistemlerinin kurulması ilk yatırımı artırmasına rağmen, Peak Valley arbitrajı ve yardımcı hizmetler gibi katma değerli modeller aracılığıyla ek gelir yaratabilir. Pazar odaklı bazı elektrik ticaret bölgelerinde, enerji depolama projenin genel IRR'sini 2-3 yüzde puan artırabilir.