Trong thiết kế hệ thống trạm quang điện, tỷ lệ giữa công suất lắp đặt của các mô-đun quang điện với công suất định mức của biến tần là Tỷ lệ công suất DC/AC,
Đây là một thông số thiết kế rất quan trọng. Trong “Tiêu chuẩn hiệu quả hệ thống phát điện quang điện” ban hành năm 2012, tỷ lệ công suất được thiết kế theo 1:1, nhưng do ảnh hưởng của điều kiện ánh sáng và nhiệt độ, các mô-đun quang điện không thể đạt được công suất danh nghĩa hầu hết thời gian và về cơ bản biến tần Tất cả đều chạy ở mức dưới công suất tối đa và hầu hết thời gian đều ở giai đoạn lãng phí công suất.
Trong tiêu chuẩn được ban hành vào cuối tháng 10 năm 2020, tỷ lệ công suất của các nhà máy điện quang điện đã được tự do hóa hoàn toàn và tỷ lệ tối đa của các bộ phận và bộ biến tần đạt 1,8:1. Tiêu chuẩn mới sẽ làm tăng đáng kể nhu cầu trong nước về linh kiện và bộ biến tần. Nó có thể giảm chi phí điện và đẩy nhanh sự xuất hiện của kỷ nguyên cân bằng quang điện.
Bài viết này sẽ lấy hệ thống quang điện phân tán ở Sơn Đông làm ví dụ và phân tích nó từ góc độ công suất đầu ra thực tế của các mô-đun quang điện, tỷ lệ tổn thất do cung cấp quá mức và nền kinh tế.
01
Xu hướng cung cấp quá nhiều tấm pin mặt trời
—
Hiện tại, tỷ lệ cung cấp dư thừa trung bình của các nhà máy quang điện trên thế giới là từ 120% đến 140%. Lý do chính cho việc cung cấp quá mức là các mô-đun PV không thể đạt được công suất đỉnh lý tưởng trong quá trình vận hành thực tế. Các yếu tố ảnh hưởng bao gồm:
1) Cường độ bức xạ không đủ (mùa đông)
2) .Nhiệt độ môi trường
3) .Chặn bụi bẩn
4). Định hướng mô-đun năng lượng mặt trời không tối ưu trong suốt cả ngày (dấu ngoặc theo dõi ít quan trọng hơn)
5). Độ suy giảm mô-đun năng lượng mặt trời: 3% trong năm đầu tiên, 0,7% mỗi năm sau đó
6) Tổn thất phù hợp trong và giữa các chuỗi mô-đun năng lượng mặt trời
Đường cong sản xuất điện hàng ngày với các tỷ lệ cung cấp vượt mức khác nhau
Trong những năm gần đây, tỷ lệ cung cấp quá mức của các hệ thống quang điện có xu hướng ngày càng tăng.
Ngoài các nguyên nhân gây mất hệ thống, giá linh kiện ngày càng giảm trong những năm gần đây và sự cải tiến của công nghệ biến tần đã dẫn đến số lượng dây có thể kết nối ngày càng tăng, khiến việc cung cấp quá mức ngày càng tiết kiệm hơn. , việc cung cấp quá mức các thành phần cũng có thể làm giảm chi phí điện năng, từ đó cải thiện tỷ suất hoàn vốn nội bộ của dự án, do đó khả năng chống rủi ro của việc đầu tư dự án được tăng lên.
Ngoài ra, các mô-đun quang điện công suất cao đã trở thành xu hướng chính trong sự phát triển của ngành quang điện ở giai đoạn này, điều này càng làm tăng khả năng cung cấp quá mức các linh kiện và tăng công suất lắp đặt quang điện trong các hộ gia đình.
Dựa trên các yếu tố trên, việc cung cấp quá mức đã trở thành xu hướng thiết kế dự án quang điện.
02
Sản xuất điện và phân tích chi phí
—
Lấy trạm quang điện gia dụng 6kW do chủ đầu tư làm ví dụ, các mô-đun LONGi 540W vốn được sử dụng phổ biến trên thị trường phân tán đã được chọn. Ước tính mỗi ngày có thể sản xuất trung bình 20 kWh điện, công suất phát điện hàng năm khoảng 7.300 kWh.
Theo thông số điện của các bộ phận, dòng điện làm việc của điểm làm việc tối đa là 13A. Hãy lựa chọn biến tần GoodWe GW6000-DNS-30 phổ thông trên thị trường. Dòng điện đầu vào tối đa của biến tần này là 16A, có thể thích ứng với thị trường hiện tại. các thành phần hiện tại cao. Lấy giá trị trung bình trong 30 năm của tổng bức xạ tài nguyên ánh sáng hàng năm ở thành phố Yên Đài, tỉnh Sơn Đông làm tham chiếu, các hệ thống khác nhau với tỷ lệ vượt quá tỷ lệ khác nhau đã được phân tích.
2.1 hiệu quả hệ thống
Một mặt, việc cung cấp quá mức làm tăng khả năng phát điện, nhưng mặt khác, do số lượng mô-đun năng lượng mặt trời ở phía DC tăng lên, sự mất mát tương ứng của các mô-đun năng lượng mặt trời trong chuỗi năng lượng mặt trời và sự mất mát của Đường dây DC tăng lên nên có tỷ lệ công suất tối ưu, phát huy tối đa hiệu quả của hệ thống. Sau khi mô phỏng PVsyst, có thể đạt được hiệu suất hệ thống theo các tỷ lệ công suất khác nhau của hệ thống 6kVA. Như thể hiện trong bảng bên dưới, khi tỷ lệ công suất khoảng 1,1, hiệu suất hệ thống đạt mức tối đa, điều đó cũng có nghĩa là hiệu suất sử dụng của các thành phần là cao nhất tại thời điểm này.
Hiệu suất hệ thống và sản lượng điện hàng năm với các tỷ lệ công suất khác nhau
2.2 sản xuất điện và doanh thu
Theo hiệu suất của hệ thống theo các tỷ lệ cung cấp quá mức khác nhau và tốc độ suy giảm lý thuyết của các mô-đun trong 20 năm, có thể đạt được sản lượng điện hàng năm theo các tỷ lệ cung cấp công suất khác nhau. Theo giá điện nối lưới là 0,395 nhân dân tệ/kWh (giá điện chuẩn cho than đã khử lưu huỳnh ở Sơn Đông), doanh thu bán điện hàng năm được tính toán. Kết quả tính toán được thể hiện ở bảng trên.
2.3 Phân tích chi phí
Chi phí là điều mà người sử dụng các dự án quang điện hộ gia đình quan tâm hơn. Trong số đó, mô-đun quang điện và bộ biến tần là vật liệu thiết bị chính và các vật liệu phụ trợ khác như khung quang điện, thiết bị bảo vệ và cáp, cũng như các chi phí liên quan đến lắp đặt cho dự án Ngoài ra, người dùng cũng cần quan tâm đến chi phí bảo trì nhà máy điện quang điện. Chi phí bảo trì trung bình chiếm khoảng 1% đến 3% tổng chi phí đầu tư. Trong tổng chi phí, mô-đun quang điện chiếm khoảng 50% đến 60%. Dựa trên các hạng mục chi phí nêu trên, đơn giá chi phí quang điện của hộ gia đình hiện tại gần như được trình bày trong bảng sau:
Chi phí ước tính của hệ thống PV dân dụng
Do tỷ lệ cung cấp quá mức khác nhau nên chi phí hệ thống cũng sẽ khác nhau, bao gồm các bộ phận, giá đỡ, cáp DC và phí lắp đặt. Theo bảng trên, chi phí của các tỷ lệ dự phòng vượt mức khác nhau có thể được tính toán như minh họa trong hình bên dưới.
Chi phí, lợi ích và hiệu quả của hệ thống theo các tỷ lệ dự phòng vượt mức khác nhau
03
Phân tích lợi ích gia tăng
—
Có thể thấy từ phân tích trên rằng mặc dù sản lượng điện và thu nhập hàng năm sẽ tăng lên khi tỷ lệ dự phòng vượt mức tăng lên nhưng chi phí đầu tư cũng sẽ tăng lên. Ngoài ra, bảng trên cho thấy hiệu suất hệ thống cao hơn 1,1 lần Tốt nhất khi ghép nối. Vì vậy, xét từ góc độ kỹ thuật, mức thừa cân 1,1x là tối ưu.
Tuy nhiên, từ góc độ các nhà đầu tư, việc xem xét thiết kế hệ thống quang điện từ góc độ kỹ thuật là chưa đủ. Cũng cần phải phân tích tác động của việc phân bổ quá mức đối với thu nhập đầu tư từ góc độ kinh tế.
Căn cứ vào chi phí đầu tư và thu nhập phát điện theo các tỷ lệ công suất khác nhau nêu trên, có thể tính được chi phí kWh của hệ thống trong 20 năm và tỷ suất hoàn vốn nội bộ trước thuế.
LCOE và IRR theo các tỷ lệ dự phòng vượt mức khác nhau
Có thể thấy từ hình trên, khi tỷ lệ phân bổ công suất nhỏ, sản lượng điện và doanh thu của hệ thống tăng theo tỷ lệ phân bổ công suất tăng và doanh thu tăng tại thời điểm này có thể trang trải chi phí tăng thêm do vượt quá phân bổ. Khi tỷ lệ công suất quá lớn, tỷ lệ hoàn vốn nội bộ của hệ thống sẽ giảm dần do các yếu tố như giới hạn công suất của bộ phận được thêm vào tăng dần và tổn thất đường dây tăng. Khi hệ số công suất là 1,5 thì tỷ suất hoàn vốn nội bộ IRR của đầu tư hệ thống là lớn nhất. Do đó, từ quan điểm kinh tế, 1,5:1 là tỷ lệ công suất tối ưu cho hệ thống này.
Thông qua phương pháp tương tự như trên, tỷ lệ công suất tối ưu của hệ thống theo các công suất khác nhau được tính toán từ góc độ kinh tế và kết quả như sau:
04
Lời kết
—
Bằng cách sử dụng dữ liệu tài nguyên năng lượng mặt trời của Sơn Đông, trong các điều kiện có tỷ lệ công suất khác nhau, công suất đầu ra của mô-đun quang điện đến bộ biến tần sau khi bị mất sẽ được tính toán. Khi tỷ lệ công suất là 1,1 thì tổn thất hệ thống là nhỏ nhất và tỷ lệ sử dụng linh kiện là cao nhất tại thời điểm này. Tuy nhiên, xét về mặt kinh tế, khi tỷ lệ công suất là 1,5 thì doanh thu của các dự án quang điện là cao nhất . Khi thiết kế một hệ thống quang điện, không chỉ cần xem xét tỷ lệ sử dụng các bộ phận theo yếu tố kỹ thuật mà tính kinh tế cũng là chìa khóa để thiết kế dự án.Qua tính toán kinh tế, hệ thống 8kW 1.3 tiết kiệm nhất khi dự phòng vượt mức, hệ thống 10kW 1.2 tiết kiệm nhất khi dự phòng vượt mức và hệ thống 15kW 1.2 tiết kiệm nhất khi dự phòng vượt mức .
Khi sử dụng phương pháp tương tự để tính toán tỷ lệ công suất kinh tế trong công nghiệp và thương mại, do chi phí trên mỗi watt của hệ thống giảm nên tỷ lệ công suất tối ưu về mặt kinh tế sẽ cao hơn. Ngoài ra, vì lý do thị trường nên giá thành của hệ thống quang điện cũng sẽ chênh lệch rất nhiều, điều này cũng sẽ ảnh hưởng lớn đến việc tính toán hệ số công suất tối ưu. Đây cũng là lý do cơ bản khiến nhiều quốc gia đưa ra các hạn chế về tỷ lệ công suất thiết kế của hệ thống quang điện.
Thời gian đăng: 28-09-2022