Nella progettazione del sistema della centrale fotovoltaica, il rapporto tra la capacità installata dei moduli fotovoltaici e la capacità nominale dell'inverter è il rapporto di potenza CC/CA.
Questo è un parametro di progettazione molto importante. Nello "Standard di efficienza del sistema di generazione di energia fotovoltaica" pubblicato nel 2012, il rapporto di capacità è progettato secondo 1:1, ma a causa dell'influenza delle condizioni di luce e temperatura, i moduli fotovoltaici non possono raggiungere il potenza nominale per la maggior parte del tempo e gli inverter sostanzialmente funzionano tutti a una capacità inferiore alla piena capacità e per la maggior parte del tempo sono in fase di spreco di capacità.
Nella norma pubblicata a fine ottobre 2020 il rapporto di capacità degli impianti fotovoltaici è stato completamente liberalizzato e il rapporto massimo tra componenti e inverter ha raggiunto 1,8:1.Il nuovo standard aumenterà notevolmente la domanda interna di componenti e inverter.Può ridurre il costo dell’elettricità e accelerare l’arrivo dell’era della parità fotovoltaica.
Questo documento prenderà come esempio il sistema fotovoltaico distribuito nello Shandong e lo analizzerà dal punto di vista della potenza di uscita effettiva dei moduli fotovoltaici, della proporzione delle perdite causate dall'eccesso di approvvigionamento e dell'economia.
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La tendenza all’eccesso di fornitura di pannelli solari
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Attualmente l’eccesso di approvvigionamento medio degli impianti fotovoltaici nel mondo è compreso tra il 120% e il 140%.Il motivo principale dell’overprovisioning è che i moduli fotovoltaici non riescono a raggiungere la potenza di picco ideale durante il funzionamento effettivo.I fattori che influenzano includono:
1).Intensità di radiazione insufficiente (inverno)
2).Temperatura ambiente
3). Blocco dello sporco e della polvere
4). L'orientamento del modulo solare non è ottimale durante il giorno (le staffe di tracciamento sono meno importanti)
5). Attenuazione del modulo solare: 3% nel primo anno, 0,7% all'anno successivo
6). Perdite di adattamento all'interno e tra stringhe di moduli solari
Curve di generazione di energia giornaliera con diversi rapporti di overprovisioning
Negli ultimi anni, il rapporto di overprovisioning degli impianti fotovoltaici ha mostrato una tendenza in aumento.
Oltre ai motivi di perdita dell'impianto, l'ulteriore calo dei prezzi dei componenti negli ultimi anni e il miglioramento della tecnologia degli inverter hanno portato ad un aumento del numero di stringhe collegabili, rendendo l'overprovisioning sempre più economico.Inoltre , l'eccessivo approvvigionamento di componenti può anche ridurre il costo dell'elettricità, migliorando così il tasso di rendimento interno del progetto, aumentando così la capacità anti-rischio dell'investimento del progetto.
Inoltre, i moduli fotovoltaici ad alta potenza sono diventati in questa fase la tendenza principale nello sviluppo dell'industria fotovoltaica, il che aumenta ulteriormente la possibilità di un approvvigionamento eccessivo di componenti e l'aumento della capacità fotovoltaica installata nelle famiglie.
Sulla base dei fattori di cui sopra, l’eccesso di approvvigionamento è diventato la tendenza nella progettazione di progetti fotovoltaici.
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Produzione di energia e analisi dei costi
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Prendendo ad esempio la centrale fotovoltaica domestica da 6 kW investita dal proprietario, sono stati selezionati i moduli LONGi da 540 W, comunemente utilizzati nel mercato distribuito.Si stima che si possano generare in media 20 kWh di elettricità al giorno e che la capacità annua di generazione di energia sia di circa 7.300 kWh.
Secondo i parametri elettrici dei componenti, la corrente di lavoro del punto di lavoro massimo è 13A.Scegli l'inverter tradizionale GoodWe GW6000-DNS-30 sul mercato.La corrente di ingresso massima di questo inverter è 16 A, che può adattarsi al mercato attuale.componenti ad alta corrente.Prendendo come riferimento il valore medio trentennale della radiazione totale annuale delle risorse luminose nella città di Yantai, nella provincia di Shandong, sono stati analizzati vari sistemi con diversi rapporti di sovraproporzione.
2.1 efficienza del sistema
Da un lato, l'overprovisioning aumenta la produzione di energia, ma dall'altro, a causa dell'aumento del numero di moduli solari sul lato CC, della perdita corrispondente dei moduli solari nella stringa solare e della perdita di Aumento della linea DC, quindi c'è un rapporto di capacità ottimale, massimizza l'efficienza del sistema.Dopo la simulazione PVsyst, è possibile ottenere l'efficienza del sistema con diversi rapporti di capacità del sistema da 6 kVA.Come mostrato nella tabella seguente, quando il rapporto di capacità è di circa 1,1, l'efficienza del sistema raggiunge il massimo, il che significa anche che il tasso di utilizzo dei componenti in questo momento è il più alto.
Efficienza del sistema e produzione annua di energia con diversi rapporti di capacità
2.2 produzione di energia e ricavi
In base all'efficienza del sistema con diversi rapporti di over-provisioning e al tasso di decadimento teorico dei moduli in 20 anni, è possibile ottenere la produzione annua di energia con diversi rapporti di capacità-provisioning.In base al prezzo dell’elettricità in rete di 0,395 yuan/kWh (il prezzo di riferimento dell’elettricità per il carbone desolforato nello Shandong), viene calcolato il fatturato annuo della vendita di elettricità.I risultati del calcolo sono mostrati nella tabella sopra.
2.3 Analisi dei costi
Il costo è ciò che preoccupa di più gli utenti dei progetti fotovoltaici domestici. Tra questi, i moduli fotovoltaici e gli inverter sono i materiali principali delle apparecchiature e altri materiali ausiliari come staffe fotovoltaiche, dispositivi di protezione e cavi, nonché i costi relativi all'installazione per il progetto costruzione. Inoltre, gli utenti devono considerare anche i costi di manutenzione degli impianti fotovoltaici.Il costo medio di manutenzione rappresenta circa l’1%-3% del costo totale dell’investimento.Nel costo totale, i moduli fotovoltaici rappresentano circa il 50-60%.Sulla base delle voci di spesa di cui sopra, l'attuale prezzo unitario del costo fotovoltaico domestico è più o meno quello mostrato nella tabella seguente:
Costo stimato degli impianti fotovoltaici residenziali
A causa dei diversi rapporti di overprovisioning, varierà anche il costo del sistema, compresi componenti, staffe, cavi CC e costi di installazione.Secondo la tabella sopra, è possibile calcolare il costo dei diversi rapporti di overprovisioning, come mostrato nella figura seguente.
Costi, vantaggi ed efficienza del sistema con diversi rapporti di overprovisioning
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Analisi dei benefici incrementali
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Dall’analisi di cui sopra si può vedere che, sebbene la produzione annua di energia e il reddito aumenteranno con l’aumento del rapporto di over-provisioning, aumenteranno anche i costi di investimento.Inoltre, la tabella sopra mostra che l'efficienza del sistema è 1,1 volte superiore a quella migliore se accoppiato. Pertanto, da un punto di vista tecnico, un sovrappeso di 1,1x è ottimale.
Dal punto di vista degli investitori, però, non è sufficiente considerare la progettazione degli impianti fotovoltaici dal punto di vista tecnico.È inoltre necessario analizzare l’impatto della sovraallocazione sui redditi da investimenti da una prospettiva economica.
In base al costo di investimento e al reddito della produzione di energia con i diversi rapporti di capacità di cui sopra, è possibile calcolare il costo in kWh del sistema per 20 anni e il tasso di rendimento interno al lordo delle imposte.
LCOE e IRR con diversi rapporti di overprovisioning
Come si può vedere dalla figura sopra, quando il rapporto di allocazione della capacità è piccolo, la produzione di energia e le entrate del sistema aumentano con l’aumento del rapporto di allocazione della capacità, e l’aumento delle entrate in questo momento può coprire i costi aggiuntivi dovuti all’eccessivo rapporto di allocazione della capacità. allocazione.Quando il rapporto di capacità è troppo grande, il tasso di rendimento interno del sistema diminuisce gradualmente a causa di fattori quali il graduale aumento del limite di potenza della parte aggiunta e l'aumento della perdita di linea.Quando il rapporto di capacità è 1,5, il tasso interno di rendimento IRR dell'investimento nel sistema è il maggiore.Pertanto, da un punto di vista economico, 1,5:1 è il rapporto di capacità ottimale per questo sistema.
Attraverso lo stesso metodo di cui sopra, il rapporto di capacità ottimale del sistema con diverse capacità viene calcolato dal punto di vista economico, e i risultati sono i seguenti:
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Epilogo
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Utilizzando i dati sulle risorse solari dello Shandong, in condizioni di diversi rapporti di capacità, viene calcolata la potenza in uscita del modulo fotovoltaico che raggiunge l'inverter dopo essere stato perso.Quando il rapporto di capacità è 1,1, la perdita del sistema è minima e il tasso di utilizzo dei componenti è il più alto in questo momento. Tuttavia, da un punto di vista economico, quando il rapporto di capacità è 1,5, le entrate dei progetti fotovoltaici sono le più alte .Quando si progetta un sistema fotovoltaico, non solo il tasso di utilizzo dei componenti dovrebbe essere considerato come fattore tecnico, ma anche l'economia è la chiave per la progettazione.Attraverso il calcolo economico, il sistema 1.3 da 8 kW è il più economico quando è in eccesso, il sistema 1.2 da 10 kW è il più economico quando è in eccesso e il sistema 1.2 da 15 kW è il più economico quando è in eccesso .
Quando lo stesso metodo viene utilizzato per il calcolo economico del rapporto di capacità nell'industria e nel commercio, a causa della riduzione del costo per watt del sistema, il rapporto di capacità economicamente ottimale sarà più elevato.Inoltre, per ragioni di mercato, anche il costo degli impianti fotovoltaici varierà notevolmente, il che influenzerà notevolmente anche il calcolo del rapporto di capacità ottimale.Questo è anche il motivo fondamentale per cui diversi paesi hanno rilasciato restrizioni sul rapporto di capacità di progettazione degli impianti fotovoltaici.
Orario di pubblicazione: 28 settembre 2022