استراتژی برای افزایش تولید برق ایستگاه های قدرت فتوولتائیک قدیمی

با توسعه سریع صنعت فتوولتائیک ، نیروگاه های اولیه فتوولتائیک ساخته شده به طور کلی به دلیل محدودیت های تکنولوژیکی و پیری تجهیزات ، بهره وری تولید کمتری دارند. طبق آمار ، مقیاس نیروگاه هایی که به بهره برداری رسیده و بیش از 10 سال قبل از سال 2014 به کار گرفته شده اند ، به 19.5 گرم رسیده است. راندمان مؤلفه این نیروگاه ها به طور کلی کمتر از 17 ٪ است که به طور جدی بر بهره وری تولید برق و مزایای اقتصادی تأثیر می گذارد.

ما به طور عمیق راه حل های فنی خاص برای بهبود کارآیی نیروگاه های قدیمی فتوولتائیک از سه بعد را تجزیه و تحلیل خواهیم کرد: نوسازی سخت افزار ، بهینه سازی سیستم و عملکرد و نگهداری هوشمند. ما مقایسه پارامترهای مفصلی و جداول تجزیه و تحلیل سود را برای ارائه دستورالعمل های نوسازی فنی عملی برای صاحبان نیروگاه ارائه خواهیم داد.

وضعیت فعلی و تشخیص مشکل نیروگاه های فتوولتائیک قدیمی

نیروگاه های اولیه فتوولتائیک ساخته شده به طور کلی با مشکلات بازده تولید انرژی کم و هزینه های بالای عملکرد و نگهداری روبرو بودند. براساس داده های صنعت ، راندمان ماژول های نیروگاه فتوولتائیک که قبل از سال 2014 به بهره برداری رسیده است ، عمدتا کمتر از 17 ٪ است ، بسیار پایین تر از سطح فعلی ماژول اصلی ماژول فعلی 22-25. این نیروگاه ها عمدتا مشکلات زیر را دارند:

مسئله پیری تجهیزات

مخصوصاً برجسته قدرت ماژول های سیلیکون پلی کریستالی مورد استفاده در نیروگاه های اولیه به طور کلی بین {0}} W بود ، در حالی که قدرت ماژول های مدرن با تفاوت معنی داری به {1}} W رسیده است. میرایی اجزای نیز بسیار شدید است. طبق استانداردهای صنعت ، میزان میرایی اجزای سیلیکون پلی کریستالی در طول طول عمر 25 ساله آنها نباید کمتر از 20 ٪ باشد.

با این حال ، در عملکرد واقعی ، به دلیل فناوری مواد نابالغ در مراحل اولیه و برخی از تولید کنندگان که استانداردهای کیفیت را برای کنترل هزینه ها در دوره دو برابر کاهش می دهند ، بسیاری از اجزای نیروگاه ها نقاط داغ غیر منتظره ، ترک های پنهان و پیری تابلوهای پشتی را تجربه کرده اند. از نظر اینورترها ، اینورترهای متمرکز اولیه عمدتاً از 500 کیلو وات استفاده می کردند و فقط به MPPT مجهز بودند. دامنه ولتاژ ردیابی باریک بود و نتوانست نیازهای فنی اجزای مدرن را برآورده کند.

نقص طراحی سیستم

محدود کردن بهره وری تولید برق. نیروگاه های فتوولتائیک اولیه معمولاً با نسبت ظرفیت 1: 1 طراحی می شدند ، در حالی که نیروگاه های مدرن به طور کلی یک طراحی 1: 1.1 یا حتی بالاتر از ظرفیت بالاتر را اتخاذ می کنند. از نظر طرح مؤلفه ، نیروگاه های قدیمی اغلب فاقد تجزیه و تحلیل سایه علمی و محاسبه فاصله هستند و در نتیجه تلفات انسداد شدید بین آرایه ها ایجاد می شود. انتخاب کابل همچنین نسبتاً محافظه کارانه است و از بین رفتن خط به طور کلی زیاد است ، با برخی از نیروگاه ها به بیش از 3 ٪ می رسند ، بسیار بیشتر از استاندارد ایده آل صنعت 1 ٪ است.

مدیریت و مدیریت نگهداری منسوخ

این یکی دیگر از نقاط مهم درد است. بیشتر نیروگاه های قدیمی هنوز از حالت های بازرسی دستی و نگهداری منفعل استفاده می کنند ، فاقد سیستم نظارت هوشمندانه هستند ، نمی توانند وضعیت عملکرد زمان واقعی تجهیزات را درک کنند ، سرعت پاسخ گسل آهسته و زمان طولانی برای ترمیم (MTTR) داشته باشند.

تمیز کردن و نگهداری عمدتا به کار دستی متکی است. برای یک نیروگاه 20 مگاوات ، با استفاده از یک حالت تمیز کردن کامیون آب با فشار بالا با 4 نفر در هر وسیله نقلیه حدود 15 روز طول می کشد تا کل فرآیند تمیز کردن را انجام دهد که ناکارآمد است.

با توجه به موضوعات فوق ، تحول فن آوری نیروگاه های فتوولتائیک قدیمی به یک اقدام اساسی برای تقویت رقابت کلی صنعت فتوولتائیک تبدیل شده است. از طریق ارزیابی علمی و نوسازی هدفمند ، نه تنها می توان تولید برق را به میزان قابل توجهی افزایش داد ، بلکه طول عمر نیروگاه نیز می تواند افزایش یابد و بازده سرمایه گذاری بهبود می یابد.

در زیر ، راه حل های فنی خاص با جزئیات از سه بعد مورد بحث قرار خواهد گرفت: تبدیل سخت افزار ، بهینه سازی سیستم و عملکرد و نگهداری هوشمند.

برنامه تحول سخت افزار و بهینه سازی پارامتر

نوسازی سخت افزار مستقیم ترین و مؤثرترین روش برای بهبود بهره وری تولید برق نیروگاه های قدیمی فتوولتائیک است ، که عمدتا شامل به روزرسانی های مؤلفه ، تعویض اینورتر ، تنظیم براکت و تاسیسات ذخیره انرژی است. با به روزرسانی و جایگزینی تجهیزات اصلی ، ظرفیت تولید برق سیستم و ثبات عملیاتی می تواند به طور قابل توجهی بهبود یابد.

استراتژی به روزرسانی مؤلفه و پارامترهای انتخاب

مؤلفه ها "قلب" نیروگاه های فتوولتائیک هستند و عملکرد آنها به طور مستقیم بر راندمان تولید برق کلی نیروگاه تأثیر می گذارد. برای نیروگاه های قدیمی تر که بیش از 10 سال در حال بهره برداری بوده اند ، به روزرسانی های مؤلفه می توانند نتایج فوری را به ارمغان بیاورند. در حال حاضر دو راه حل به روزرسانی مؤلفه اصلی در بازار وجود دارد:

برنامه جایگزینی کامل

مناسب برای نیروگاه های دارای پیری مؤلفه شدید (میزان میرایی بیش از 2 {7}} ٪) یا مناطق بزرگی از ترک های پنهان و نقاط داغ. توصیه می شود از اجزای N-Type Topcon یا HJT برای اجزای جدید استفاده کنید ، با پارامترهای معمولی از جمله قدرت {{2} WP ، راندمان تبدیل 22. {4}} ٪ ، ضریب دما 29} 29 ٪\/ درجه ، درجه ، و میرایی سالانه فقط 0.

در مقایسه با اجزای اولیه پلی کریستالی (با نرخ پوسیدگی سالانه {{0}. 8-1 ٪) ، می تواند {2}}} ٪ برق را در یک چرخه عمر 25 سال تولید کند. با این حال ، کل هزینه جایگزینی نسبتاً زیاد است ، در حدود 0. {5}}. 9 یوان\/W ، و لازم است که به طور جامع ظرفیت بارگذاری براکت اصلی و سازگاری سیستم الکتریکی را در نظر بگیرید.

برنامه مکمل ظرفیت افزایشی

مناسب برای نیروگاه ها با اجزای موجود در شرایط مناسب اما ظرفیت کافی نیست. رویکرد متداول برای افزایش ظرفیت سیستم بدون افزایش کاربری اراضی افزایش نسبت ظرفیت اصلی 1: 1 به 1: 1. است. {4 4}} 2. هنگام تکمیل ظرفیت ، باید به سازگاری اجزای جدید و قدیمی توجه شود. برای جلوگیری از "اثر بشکه" توصیه می شود قطعات با پارامترهای ولتاژ مشابه (VMP ، VOC) را انتخاب کنید.

به عنوان مثال ، نیروگاه اصلی از اجزای استفاده شده با VOC 38 ولت استفاده می شود ، و اجزای تازه اضافه شده باید در محدوده VOC از {1}} V کنترل شوند تا از پارامترهای رشته سازگار در همان مدار MPPT اطمینان حاصل شود. طرح مؤلفه را می توان به صورت عمودی نصب کرد ، که منجر به از بین رفتن قدرت کمتر در مقایسه با طرح افقی در هنگام سایه زدن (نیمی از مؤلفه هنوز می تواند 50 ٪ توان خروجی را هنگام مسدود کردن ردیف باتری ها حفظ کند).

به روزرسانی اینورتر و بهینه سازی MPPT

اینورتر "مغز" سیستم فتوولتائیک است و راندمان تبدیل آن و عملکرد MPPT مستقیماً بر تولید برق تأثیر می گذارد. نیروگاه های اولیه اغلب از اینورترهای متمرکز استفاده می کردند ، که به طور کلی مشکلاتی از قبیل تعداد کمی MPPT (فقط یک کانال در واحد) ، دامنه ولتاژ باریک (مانند {0}} V) و ولتاژ شروع بالا (مانند 200 ولت) و در نتیجه تلفات شدید تولید در دوره های صبح و عصر وجود دارد. اینورترهای رشته ای مدرن معمولاً مجهز به MPPT های 3-6 ، با دامنه ولتاژ گسترده ای از {3}} V و ولتاژ شروع به اندازه 80 ولت هستند که می تواند زمان تولید انرژی روزانه مؤثر را با ساعت 5 {5} افزایش دهد.

هنگام تعویض اینورتر ، مهم است که پارامتر زیر را تطبیق دهید:

دامنه ولتاژ MPPT:این باید ولتاژ عملیاتی قطعات را در دمای شدید پوشش دهد. با استفاده از یک سری از اجزای {0}} W (VMP {1}}}. 65V) به عنوان نمونه ، ولتاژ تک رشته ای می تواند به 920 ولت برسد (VOC {4}. 5V ، ضریب دما {6} 27 27 ٪) در {{8} orter

سازگاری نسبت ظرفیت:نسبت ظرفیت سیستم اصلاح شده معمولاً به 1 افزایش می یابد. {1 {1} 2 ، و اینورتر برای جلوگیری از تلفات محدودیت قدرت باید ظرفیت اضافه بار DC را 1.3 برابر یا بیشتر داشته باشد.

جبران قدرت واکنشی شبانه:نیروگاه در تنظیم ولتاژ شبکه شرکت می کند ، و اینورتر جدید باید از حالت SVG شب با دامنه تنظیم فاکتور قدرت از ± 0 9 پشتیبانی کند.

برای ایستگاه های برق با زمین پیچیده ، می توان از اینورترهای رشته ای برای جایگزینی راه حل های متمرکز استفاده کرد. به عنوان نمونه از نیروگاه 50 مگاواتی به عنوان نمونه ، با جایگزینی 10 500 kw kw متمرکز با اینورترهای رشته 150 110} kw ، اگرچه سرمایه گذاری اولیه حدود 5 ٪ افزایش می یابد ، اما از دست دادن ناسازگاری رشته ای ناشی از اختلاف زمین می تواند از 5 ٪ به کمتر از 1 ٪ کاهش یابد و نسل سالانه تولید می تواند توسط 6 {} افزایش یابد.

نوسازی سیستم تنظیم و تمیز کردن براکت

بهینه سازی براکت یک راه حل مقرون به صرفه برای بهبود بهره وری تولید برق است. زاویه تمایل پشتیبانی از نیروگاه های اولیه بیشتر ثابت بود و عرض جغرافیایی محلی را به طور کامل در نظر نمی گرفت (زاویه تمایل بهینه معمولاً برابر با طول 5 ± درجه است). با تنظیم زاویه شیب ، پذیرش تابش سالانه با 3-8 ٪ افزایش می یابد. در عملکرد عملی ، نرم افزار حرفه ای (مانند PvSyst) برای تعادل تفاوت تولید برق بین تابستان و زمستان باید برای شبیه سازی استفاده شود.

سیستم تمیز کردن خودکار

نصب می تواند به طور قابل توجهی هزینه های عملکرد و نگهداری را کاهش داده و راندمان تولید برق را بهبود بخشد. داده های مقایسه ای نشان می دهد که اختلاف روزانه تولید انرژی اجزای به شدت آلوده پس از تمیز کردن می تواند به 16 ٪ برسد. تمیز کردن دستی سنتی (4 نفر در هر وسیله نقلیه) برای تکمیل نیروگاه 20 مگاوات 15 روز طول می کشد ، در حالی که استفاده از وسایل نقلیه تمیز کننده خودکار (1 نفر در هر وسیله نقلیه) فقط 6 روز طول می کشد و هزینه های نیروی کار را 75 ٪ کاهش می دهد. برای مناطقی که دارای منابع آب کمیاب هستند ، می توان روبات های تمیز کننده بدون آب را برای تمیز کردن یک بار در هفته نصب کرد ، با یک دوره بازپرداخت در حدود سال 7 {7}.

نصب سیستم ذخیره انرژی

یک راه حل مؤثر برای رسیدگی به مسئله جیره بندی قدرت. با پیکربندی ذخیره انرژی با ظرفیت {{0}}} ٪ (مانند 2MWH برای نیروگاه 1 {8} mW} MW) ، برق را می توان در طول محدودیت های برق ذخیره کرد و در ساعات اوج آزاد شد و میزان انرژی خورشیدی هدر رفته را کاهش می دهد. هزینه فعلی باتری های فسفات آهن لیتیوم به 0 کاهش یافته است. {4}} 9 یوان\/WH ، و با دو بار و دو استراتژی تخلیه ، نرخ بازده داخلی می تواند با امتیاز {6} درصد افزایش یابد. طراحی سیستم های ذخیره انرژی باید به انتخاب نرخ تخلیه بار (نرخ C) توجه کند. برای برنامه های دارای چرخه متوسط ​​روزانه ، پیکربندی 5 {9}}. 5C برای تعادل طول عمر و نیازهای برق توصیه می شود.

بهینه سازی سیستم و راه حل های عملکرد هوشمندانه و نگهداری

بر اساس تکمیل تحول سخت افزار ، بهینه سازی سطح سیستم و ساخت سیستم عملکرد و نگهداری هوشمند می تواند پتانسیل تولید برق نیروگاه های فتوولتائیک را بیشتر کند. وظایف اصلی در این مرحله شامل بهینه سازی نسبت ظرفیت ، مدیریت سایه و ساخت سیستم های نظارت هوشمند است. از طریق این اقدامات ، راندمان کلی سیستم می تواند با 5-15 ٪ بهبود یابد.

بهینه سازی نسبت ظرفیت و تشکیل مربع

بهینه سازی نسبت ظرفیت (نسبت ظرفیت ماژول فتوولتائیک به ظرفیت اینورتر) کلید بهبود استفاده از سیستم است. نیروگاه های اولیه فتوولتائیک معمولاً از طراحی نسبت ظرفیت 1: 1 استفاده می کنند ، در حالی که نیروگاه های مدرن به طور معمول با نسبت 1: 1. طراحی می شوند. افزایش ظرفیت به ظرفیت می تواند اینورتر را قادر به کار با قدرت دارای امتیاز حتی در دوره های ضعیف نور خورشید کند و از این طریق تعداد ساعات تولید برق را افزایش دهد.

موارد مهندسی واقعی نشان می دهد که افزایش نسبت ظرفیت از 1.. {1}}}} به 1.1 می تواند اینورتر را قادر به دستیابی به بار کامل در دوره بهترین روشنایی کند ، هزینه وات تک سیستم را با {4 4}} ٪ کاهش دهد و نرخ داخلی بازده را 1 افزایش دهد.

تجزیه و تحلیل مقایسه ای اقتصادی برنامه های تحول فن آوری

ارزیابی اقتصادی تحول فن آوری نیروگاه های فتوولتائیک مبنای اصلی تصمیمات سرمایه گذاری است که نیاز به بررسی جامع تعادل بین بهبود عملکرد فناوری و بازده مالی دارد. برنامه های نوسازی نیروگاه فتوولتائیک جریان فعلی عمدتاً به سه دسته تقسیم می شوند که هر کدام تفاوت های قابل توجهی در مقیاس سرمایه گذاری ، اثر بهبود تولید برق و دوره بازپرداخت سرمایه گذاری دارند و برای پروژه های نیروگاه با شرایط و نیازهای مختلف مناسب هستند.

برنامه نوسازی را به حداقل برسانید

به عنوان اساسی ترین مسیر تحول فن آوری ، عمدتاً شامل کار اساسی مانند تمیز کردن قطعات معمولی ، مدیریت پوشش گیاهی سایت ، نگهداری اینورتر و بازرسی اتصال کابل است. هزینه سرمایه گذاری واحد این نوع طرح کمترین ، معمولاً بین 0. 1-0 2 یوان\/w است ، اما افزایش تولید برق نسبتاً محدود است ، در مورد {3 3}}. با توجه به مقیاس سرمایه گذاری اندک و نتایج فوری ، دوره بازپرداخت سرمایه گذاری به طور کلی طی 1 سال است و در برخی موارد ، هزینه حتی می تواند در ماه 5 {5} replove بازپرداخت شود.

برنامه نوسازی به حداقل رساندن به ویژه برای نیروگاه ها با شرایط عملیاتی نسبتاً خوب و دوره های عملیاتی کوتاه مدت (مانند کمتر از 5 سال) یا به عنوان یک اقدام انتقالی قبل از اجرای سایر برنامه های نوسازی مناسب است. در کاربردهای عملی ، تأثیر تمیز کردن مؤلفه به ویژه قابل توجه است. بسته به محیط ، تمیز کردن منظم می تواند راندمان تولید برق را با {1}}} ٪ بهبود بخشد ، در حالی که هزینه سرمایه گذاری فقط 0. {3}}. 05 یوان\/w\/زمان است. شایان ذکر است که به حداقل رساندن نوسازی ممکن است عملکرد کلی نیروگاه را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد ، اما نقش مهمی در حفظ سطح تولید انرژی طراحی شده و جلوگیری از کاهش سریع بهره وری دارد.

برنامه نوسازی در مقیاس متوسط

این یک انتخاب با امکان سنجی فنی و اقتصادی بهتر است ، معمولاً از جمله جایگزینی جزئی جزئی (مانند جایگزینی 0}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} inprade ، به روزرسانی اینورتر رشته ، نصب سیستم نظارت بر داده ها ، تنظیم براکت و بهینه سازی نسبت ظرفیت و سایر اقدامات فنی. سرمایه گذاری واحد برای این نوع طرح در حدود 0 است. 5-0. 8 yuan\/w ، که می تواند یک افزایش {4}}} ٪ افزایش تولید برق را به همراه آورد و دوره بازپرداخت سرمایه گذاری به طور کلی {5 {5 سال است. نوسازی در مقیاس متوسط ​​به ویژه برای پروژه های نیروگاه با وضعیت مؤلفه نامتعادل مناسب است ، فناوری اینورتر به طور قابل توجهی از استانداردهای فعلی عقب مانده است (مانند اینورترهای متمرکز اولیه با راندمان زیر 96 ٪) یا سیستم های نظارتی از دست رفته.

از دیدگاه فنی و اقتصادی ، ارتقاء اینورتر معمولاً سودآورترین پروژه در این طرح است. اینورترهای رشته ای مدرن نه تنها دارای بازده بیش از 98.5 ٪ هستند ، بلکه می توانند به نظارت سطح رشته نیز دست یابند ، و به طور موثری در دسترس بودن سیستم توسط امتیاز {2} درصد را بهبود می بخشد. برای جایگزینی برخی از مؤلفه ها ، می توان یک استراتژی "à la carte" اتخاذ کرد ، و اولویت جایگزینی اجزای با میرایی شدید (مانند کاهش قدرت بیش از 20 ٪) یا نقاط داغ آشکار ، به منظور به دست آوردن حداکثر مزایای تولید برق با حداقل سرمایه گذاری است. نوسازی در مقیاس متوسط ​​بین مقیاس سرمایه گذاری و بهبود عملکرد به تعادل خوبی رسیده است ، و آن را برای اکثر ایستگاه های برق که برای سال 4 {4}} در حال بهره برداری بوده اند ، به یک انتخاب ایده آل تبدیل کرده است.

برنامه ارتقاء جامع

این کاملترین روش تحول تکنولوژیکی در بین سه مسیر است ، از جمله جایگزینی کلیه مؤلفه ها با مدلهای با راندمان بالا (مانند ارتقاء از سیلیکون پلی کریستالی به مونوکریستین PERC یا TOPCON) ، طراحی مجدد سیستم پشتیبانی ، به روزرسانی همه اینورترها ، بهینه سازی نسبت ظرفیت 1. اقدامات مقیاس سرمایه گذاری چنین طرح هایی نسبتاً بزرگ است ، در حدود 1.. {5}} 8 یوان\/W بدون ذخیره انرژی ، و به 2 افزایش می یابد. {8}}. 5 یوان\/W با سیستم های ذخیره انرژی (مانند 15 ٪ {11} ٪ باتری لیتیوم)) ، اما به طور متناقض می تواند باعث افزایش {12} redation in inta in} inde in}} inde in}} inter in {at int in int in inta in inplede ({as as ate in {12} infer in} in inter seledie in in int in in inta in. دوره بازپرداخت سرمایه گذاری برای یک به روزرسانی جامع نسبتاً طولانی است ، معمولاً {13}}} سال ، که برای نیروگاه های با کیفیت بالا با منابع کمیاب زمین ، بالا در قیمت برق شبکه یا محدودیت های شدید برق ، به ویژه مواردی که در مناطق منابع سبک کلاس اول با بیش از 10 سال کار قرار دارد ، مناسب است.

یک مزیت قابل توجه از یک به روزرسانی جامع ، امکان استفاده کامل از آخرین دستاوردهای فناوری ، مانند اجزای دو طرفه ، ردیابی براکت ها ، عملکرد و نگهداری هوشمند است که نه تنها باعث افزایش تولید برق می شود بلکه باعث کاهش قابل توجه هزینه های عملکرد و نگهداری می شود (کاهش نیازهای بازرسی دستی توسط 1 {1}} ٪). علاوه بر این ، اگرچه نصب سیستم های ذخیره سازی انرژی باعث افزایش سرمایه گذاری اولیه می شود ، می تواند از طریق مدل های ارزش افزوده مانند Peak Valley Dourbitrage و خدمات کمکی درآمد اضافی ایجاد کند. در برخی از مناطق تجارت برق با بازار ، ذخیره انرژی می تواند IRR کلی پروژه را با امتیاز {4} درصد افزایش دهد.