Hogar la solución de diseño de relación de potencia CC/CA

En el diseño del sistema de central fotovoltaica, la relación entre la capacidad instalada de los módulos fotovoltaicos y la capacidad nominal del inversor es la relación de potencia CC/CA.

Lo cual es un parámetro de diseño muy importante. En el "Estándar de eficiencia del sistema de generación de energía fotovoltaica" publicado en 2012, la relación de capacidad está diseñada de acuerdo con 1:1, pero debido a la influencia de las condiciones de luz y temperatura, los módulos fotovoltaicos no pueden alcanzar el potencia nominal la mayor parte del tiempo, y el inversor básicamente todos están funcionando a menos de su capacidad total, y la mayor parte del tiempo se encuentra en la etapa de desperdicio de capacidad.

En la norma publicada a finales de octubre de 2020, se liberalizó completamente la relación de capacidad de las centrales fotovoltaicas y la relación máxima de componentes e inversores alcanzó 1,8:1. El nuevo estándar aumentará considerablemente la demanda interna de componentes e inversores. Puede reducir el coste de la electricidad y acelerar la llegada de la era de la paridad fotovoltaica.

Este artículo tomará como ejemplo el sistema fotovoltaico distribuido en Shandong y lo analizará desde la perspectiva de la potencia de salida real de los módulos fotovoltaicos, la proporción de pérdidas causadas por el sobreaprovisionamiento y la economía.

01

La tendencia al sobreaprovisionamiento de paneles solares

En la actualidad, el sobreabastecimiento medio de las centrales fotovoltaicas en el mundo se sitúa entre el 120% y el 140%. La razón principal del sobreaprovisionamiento es que los módulos fotovoltaicos no pueden alcanzar la potencia máxima ideal durante el funcionamiento real. Los factores que influyen incluyen:

1).Intensidad de radiación insuficiente (invierno)

2).Temperatura ambiente

3).Bloqueo de suciedad y polvo.

4).La orientación del módulo solar no es óptima durante el día (los soportes de seguimiento son un factor menor)

5).Atenuación del módulo solar: 3% en el primer año, 0,7% anual a partir de entonces

6).Pérdidas coincidentes dentro y entre cadenas de módulos solares.

Solución de diseño de relación de potencia de CA1

Curvas de generación diaria de energía con diferentes ratios de sobreaprovisionamiento

En los últimos años, el ratio de sobreaprovisionamiento de sistemas fotovoltaicos ha mostrado una tendencia creciente.

Además de las razones de las pérdidas del sistema, la nueva caída de los precios de los componentes en los últimos años y la mejora de la tecnología de inversores han llevado a un aumento en el número de strings que se pueden conectar, lo que hace que el sobreaprovisionamiento sea cada vez más económico. , el aprovisionamiento excesivo de componentes también puede reducir el costo de la electricidad, mejorando así la tasa interna de retorno del proyecto, por lo que aumenta la capacidad anti-riesgo de la inversión del proyecto.

Además, los módulos fotovoltaicos de alta potencia se han convertido en la principal tendencia en el desarrollo de la industria fotovoltaica en esta etapa, lo que aumenta aún más la posibilidad de un sobreaprovisionamiento de componentes y el aumento de la capacidad instalada fotovoltaica en los hogares.

Con base en los factores anteriores, el sobreaprovisionamiento se ha convertido en la tendencia en el diseño de proyectos fotovoltaicos.

02

Análisis de costos y generación de energía.

Tomando como ejemplo la central fotovoltaica doméstica de 6kW invertida por el propietario, se seleccionan módulos LONGi de 540W, que se utilizan comúnmente en el mercado distribuido. Se estima que se puede generar una media de 20 kWh de electricidad al día y la capacidad de generación de energía anual es de unos 7.300 kWh.

Según los parámetros eléctricos de los componentes, la corriente de trabajo del punto máximo de trabajo es 13A. Elija el inversor GoodWe GW6000-DNS-30 convencional del mercado. La corriente máxima de entrada de este inversor es de 16A, que puede adaptarse al mercado actual. Componentes de alta corriente. Tomando como referencia el valor promedio de 30 años de la radiación total anual de los recursos luminosos en la ciudad de Yantai, provincia de Shandong, se analizaron varios sistemas con diferentes proporciones de sobreproporción.

2.1 eficiencia del sistema

Por un lado, el sobreaprovisionamiento aumenta la generación de energía, pero por otro lado, debido al aumento del número de módulos solares en el lado de CC, la correspondiente pérdida de los módulos solares en la cadena solar y la pérdida de Aumento de la línea de CC, para que haya una relación de capacidad óptima, maximice la eficiencia del sistema. Después de la simulación del sistema fotovoltaico, se puede obtener la eficiencia del sistema bajo diferentes relaciones de capacidad del sistema de 6 kVA. Como se muestra en la siguiente tabla, cuando el índice de capacidad es aproximadamente 1,1, la eficiencia del sistema alcanza el máximo, lo que también significa que la tasa de utilización de los componentes es la más alta en este momento.

Solución de diseño de relación de potencia de CA2

Eficiencia del sistema y generación de energía anual con diferentes ratios de capacidad.

2.2 generación de energía e ingresos

De acuerdo con la eficiencia del sistema bajo diferentes índices de sobreaprovisionamiento y la tasa de caída teórica de los módulos en 20 años, se puede obtener la generación de energía anual bajo diferentes índices de capacidad-aprovisionamiento. Según el precio de la electricidad conectada a la red de 0,395 yuanes/kWh (el precio de referencia de la electricidad para el carbón desulfurado en Shandong), se calculan los ingresos anuales por ventas de electricidad. Los resultados del cálculo se muestran en la tabla anterior.

2.3 Análisis de costos

El costo es lo que más preocupa a los usuarios de proyectos fotovoltaicos domésticos. Entre ellos, los módulos fotovoltaicos y los inversores son los principales materiales del equipo, y otros materiales auxiliares como soportes fotovoltaicos, equipos de protección y cables, así como los costos relacionados con la instalación del proyecto. construcción.Además, los usuarios también deben considerar el costo de mantenimiento de las plantas de energía fotovoltaica. El costo promedio de mantenimiento representa alrededor del 1% al 3% del costo total de inversión. Del coste total, los módulos fotovoltaicos representan entre el 50% y el 60%. Con base en los gastos de costos anteriores, el precio unitario actual del costo fotovoltaico doméstico es aproximadamente el que se muestra en la siguiente tabla:

Solución de diseño de relación de potencia de CA3

Costo estimado de los sistemas fotovoltaicos residenciales

Debido a las diferentes proporciones de sobreaprovisionamiento, el costo del sistema también variará, incluidos los componentes, soportes, cables de CC y tarifas de instalación. Según la tabla anterior, se puede calcular el costo de diferentes índices de sobreaprovisionamiento, como se muestra en la siguiente figura.

Solución de diseño de relación de potencia de CA4

Costos, beneficios y eficiencias del sistema bajo diferentes índices de sobreaprovisionamiento

03

Análisis de beneficios incrementales

Del análisis anterior se puede ver que, aunque la generación de energía anual y los ingresos aumentarán con el aumento del índice de sobreaprovisionamiento, el costo de inversión también aumentará. Además, la tabla anterior muestra que la eficiencia del sistema es 1,1 veces mejor cuando está emparejado. Por lo tanto, desde un punto de vista técnico, un sobrepeso de 1,1 veces es óptimo.

Sin embargo, desde la perspectiva de los inversores, no basta con considerar el diseño de sistemas fotovoltaicos desde una perspectiva técnica. También es necesario analizar el impacto de la sobreasignación sobre los ingresos por inversiones desde una perspectiva económica.

De acuerdo con el costo de inversión y los ingresos de generación de energía bajo los diferentes ratios de capacidad anteriores, se puede calcular el costo en kWh del sistema durante 20 años y la tasa interna de retorno antes de impuestos.

Solución de diseño de relación de potencia de CA5

LCOE y TIR bajo diferentes ratios de sobreaprovisionamiento

Como se puede ver en la figura anterior, cuando el índice de asignación de capacidad es pequeño, la generación de energía y los ingresos del sistema aumentan con el aumento del índice de asignación de capacidad, y el aumento de los ingresos en este momento puede cubrir el costo adicional debido al exceso de capacidad. asignación.Cuando el índice de capacidad es demasiado grande, la tasa interna de retorno del sistema disminuye gradualmente debido a factores como el aumento gradual en el límite de potencia de la parte agregada y el aumento en la pérdida de línea. Cuando el índice de capacidad es 1,5, la tasa interna de retorno TIR de la inversión en el sistema es la mayor. Por lo tanto, desde un punto de vista económico, 1,5:1 es la relación de capacidad óptima para este sistema.

Mediante el mismo método anterior, la relación de capacidad óptima del sistema bajo diferentes capacidades se calcula desde la perspectiva de la economía, y los resultados son los siguientes:

Solución de diseño de relación de potencia de CA6

04

Epílogo

Utilizando los datos de recursos solares de Shandong, bajo condiciones de diferentes ratios de capacidad, se calcula la potencia de salida del módulo fotovoltaico que llega al inversor después de perderse. Cuando el índice de capacidad es 1,1, la pérdida del sistema es la más pequeña y la tasa de utilización de los componentes es la más alta en este momento. Sin embargo, desde un punto de vista económico, cuando el índice de capacidad es 1,5, los ingresos de los proyectos fotovoltaicos son los más altos. . Al diseñar un sistema fotovoltaico, no sólo se debe considerar la tasa de utilización de los componentes según factores técnicos, sino que también la economía es la clave para el diseño del proyecto.Mediante el cálculo económico, el sistema 1.3 de 8kW es el más económico cuando está sobreaprovisionado, el sistema 1.2 de 10kW es el más económico cuando está sobreaprovisionado y el sistema 1.2 de 15kW es el más económico cuando está sobreaprovisionado. .

Cuando se utiliza el mismo método para el cálculo económico del índice de capacidad en la industria y el comercio, debido a la reducción del costo por vatio del sistema, el índice de capacidad económicamente óptimo será mayor. Además, por motivos de mercado, el coste de los sistemas fotovoltaicos también variará mucho, lo que también afectará en gran medida al cálculo del ratio de capacidad óptimo. Esta es también la razón fundamental por la que varios países han liberado restricciones sobre el ratio de capacidad de diseño de los sistemas fotovoltaicos.


Hora de publicación: 28 de septiembre de 2022