С бързото развитие на фотоволтаичната индустрия ранното изградено фотоволтаични електроцентрали обикновено имат ниска ефективност на генериране на енергия поради технологичните ограничения и стареенето на оборудването. Според статистиката мащабът на електроцентралите, които са били включени в експлоатация и са работили повече от 10 години преди 2014 г. да достигнат 19.5GW. Ефективността на компонентите на тези електроцентрали като цяло е по -малка от 17%, което сериозно влияе върху ефективността на производството на енергия и икономическите ползи.
Ще анализираме в дълбочина специфичните технически решения за подобряване на ефективността на старите фотоволтаични електроцентрали от три измерения: обновяване на хардуер, оптимизация на системата и интелигентна работа и поддръжка. Ще предоставим подробни сравнения на параметрите и таблици за анализ на ползите, за да предоставим практически указания за техническо обновяване на собствениците на електроцентрали.
Текуща ситуация и проблемна диагностика на стари фотоволтаични електроцентрали
Ранните изградени фотоволтаични електроцентрали обикновено са изправени пред проблеми с ниската ефективност на генериране на енергия и високите разходи за работа и поддръжка. Според данните от индустрията, ефективността на модулите на фотоволтаичните електроцентрали, поставени в експлоатация преди 2014 г., е предимно по -малка от 17%, далеч по -ниска от сегашното ниво на ефективност на основния модул от 22-25%. Тези електроцентрали имат главно следните проблеми:
Проблем с стареенето на оборудването
Особено виден. Силата на поликристални силициеви модули, използвани в ранните електроцентрали, обикновено е между 220-250 W, докато силата на съвременните модули е достигнала 550-720 W, със значителна разлика. Затихването на компонентите също е доста тежко. Според индустриалните стандарти степента на затихване на поликристални силиконови компоненти през 25 -годишния им живот не трябва да бъде по -малко от 20%.
Въпреки това, в действителната работа, поради незрялата материална технология в ранния етап и някои производители, които намаляват стандартите за качество, за да контролират разходите през двойния обратен период, много компоненти на електроцентралите са изпитали неочаквани горещи точки, скрити пукнатини и стареене на табрите. По отношение на инверторите, ранните централизирани инвертори са използвали главно 500kW и са оборудвани само с единичен MPPT. Обхватът на проследяващо напрежение беше тесен и не можеше да отговори на техническите изисквания на съвременните компоненти.
Дефекти на дизайна на системата
Ограничаване на ефективността на генериране на енергия. Ранните фотоволтаични електроцентрали обикновено са проектирани със съотношение на капацитета 1: 1, докато съвременните електроцентрали обикновено приемат дизайн на съотношение 1: 1.1 или дори по -висок капацитет. По отношение на оформлението на компонентите, старите електроцентрали често нямат научен анализ на сянка и изчисляване на разстоянието, което води до тежки загуби на оклузия между масивите. Изборът на кабели също е сравнително консервативен, а загубата на линията обикновено е висока, като някои електроцентрали достигат повече от 3%, далеч надвишаващи идеалния стандарт на индустрията от 1%.
Остарело управление на операцията и поддръжката
Това е още една основна болка. Повечето стари електроцентрали все още използват ръчна проверка и пасивни режими на поддръжка, липсват интелигентни системи за мониторинг, не могат да схванат състоянието на работа в реално време на оборудване, да имат бавна скорост на реакция на повреда и дълго средно време за поправяне (MTTR).
Почистването и поддръжката се разчитат главно на ръчен труд. За 20MW електроцентрала, използването на режим на почистване на водни камиони с високо налягане с 4 души на превозно средство отнема около 15 дни, за да завършите целия процес на почистване, което е неефективно.
По отношение на горните проблеми, технологичната трансформация на старите фотоволтаични електроцентрали се превърна в ключова мярка за повишаване на общата конкурентоспособност на фотоволтаичната индустрия. Чрез научна оценка и целенасочено обновяване не само може да се увеличи значително генерирането на електроенергия, но и продължителността на електроцентралата също може да бъде удължена и възвръщаемостта на инвестициите може да бъде подобрена.
По -долу ще бъдат разгледани подробно специфични технически решения от три измерения: хардуерна трансформация, оптимизация на системата и интелигентна работа и поддръжка.
План за хардуерна трансформация и оптимизация на параметрите
Обновяването на хардуера е най -директният и ефективен начин за подобряване на ефективността на производството на енергия на старите фотоволтаични електроцентрали, главно включващи актуализации на компонентите, замествания на инвертора, корекции на скобите и инсталации за съхранение на енергия. Чрез надграждане и подмяна на основното оборудване, капацитетът на производството на електроенергия на системата и стабилността на експлоатацията могат да бъдат значително подобрени.
Параметри на стратегията за актуализиране на компонентите и параметрите на подбора
Компонентите са „сърцето“ на фотоволтаичните електроцентрали и тяхната работа пряко влияе върху цялостната ефективност на производството на енергия на електроцентралата. За по -старите електроцентрали, които работят повече от 10 години, надстройките на компонентите могат да доведат до незабавни резултати. В момента на пазара има две основни решения за актуализиране на компонентите:
Пълен план за подмяна
Подходящ за електроцентрали с тежко стареене на компонентите (скорост на затихване над 2 0%) или големи площи на скрити пукнатини и горещи точки. Препоръчва се да се използват N-тип TopCon или HJT компоненти за нови компоненти, с типични параметри, включително мощност 570-720 WP, ефективност на конверсия от 22. 4-25%, температурен коефициент от -0.
В сравнение с ранните поликристални компоненти (с годишна скорост на разпадане {{0}}. 8-1%), той може да генерира 15-20% повече електричество в рамките на 25 -годишен жизнен цикъл. Общата цена на подмяна обаче е сравнително висока, около 0. 7-0. 9 юана\/W, и е необходимо цялостно да се разгледа капацитетът на носенето на товари на оригиналната скоба и съвместимостта на електрическата система.
План за допълване на капацитет
Подходящ за електроцентрали с компоненти в добро състояние, но недостатъчен капацитет. Общият подход за увеличаване на капацитета на системата без увеличаване на използването на земята е увеличаване на първоначалното съотношение 1: 1 до 1: 1. 1-1. 2. При допълване на капацитета трябва да се обърне внимание на съвместимостта на нови и стари компоненти. Препоръчва се да избирате компоненти с подобни параметри на напрежението (VMP, VOC), за да се избегне „ефектът на цевта“.
Например, оригиналната електроцентрала използва компоненти с VOC от 38V, а ново добавените компоненти трябва да бъдат контролирани в обхвата на VOC от 36-40 V, за да се осигурят последователни параметри на низовете в една и съща MPPT верига. Оформлението на компонентите може да бъде инсталирано вертикално, което води до по -малка загуба на мощност в сравнение с хоризонталното оформление при засенчване (половината от компонента все още може да поддържа 50% мощност при блокиране на ред батерии).
Инверторно надграждане и оптимизация на MPPT
Инверторът е "мозъкът" на фотоволтаичната система и неговата ефективност на преобразуване и производителността на MPPT влияят пряко върху производството на енергия. Ранните електроцентрали често използват централизирани инвертори, които обикновено имат проблеми като малък брой MPPTs (само един канал на единица), тесен диапазон на напрежение (като 450-820 V) и високо начално напрежение (като 200V), което води до тежки загуби на производство на енергия в сутрешните и вечерните периоди. Съвременните струнни инвертори обикновено са оборудвани с 3-6 mppts, с широк диапазон на напрежението 200-1000 V и начално напрежение до 80V, което може да удължи ефективното време за генериране на енергия чрез 1-2 часа.
Когато подменяте инвертора, важно е да се вземе предвид следното съвпадение на параметъра:
Диапазон на напрежението на MPPT:Той трябва да покрие работното напрежение на компонентите при екстремни температури. Вземане на серия от компоненти 20 540 W (VMP =41. 65V) Като пример, едностерното напрежение може да достигне по -голям или равен на ({=49. 5V, температурен коефициент -0. 1000V.
Адаптивност на съотношението на капацитета:Съотношението на капацитета на модифицираната система обикновено се увеличава до 1. 1-1.
Нощна реактивна компенсация на мощността:Електростанцията участва в регулирането на напрежението на мрежата, а новият инвертор трябва да поддържа нощния SVG режим с диапазон на регулиране на коефициента на мощност от ± 0. 9.
За електроцентрали със сложен терен, струнните инвертори могат да се използват за заместване на централизирани решения. Вземането на 50MW електроцентрала като пример, замяна на 10 500 kW централизирани инвертори с 150 110 kW низови инвертори, въпреки че първоначалната инвестиция се увеличава с около 5%, загубата на несъответствие на низовете, причинена от различията в терена, може да бъде намалена от 5%до по -малко от 1%, а годишното генериране на енергия може да бъде увеличено чрез 3-5%.
Реконструкция на системата за регулиране и почистване на скоби
Оптимизацията на скобите е рентабилно решение за подобряване на ефективността на производството на енергия. Ъгълът на наклона на опорите за ранна електроцентрала беше предимно фиксиран и не отчита напълно местната географска ширина (оптималният ъгъл на наклон обикновено е равен на географската ширина ± 5 градуса). Чрез регулиране на ъгъла на наклона, годишното радиационно приемане може да се увеличи с 3-8%. В практическа работа трябва да се използва професионален софтуер (като PVSyst) за симулация, за да се балансират разликите в генерирането на енергия между лятото и зимата.
Автоматизирана система за почистване
Инсталирането може значително да намали разходите за работа и поддръжка и да подобри ефективността на производството на енергия. Сравнителните данни показват, че ежедневната разлика в производството на енергия от силно замърсени компоненти след почистване може да достигне 16%. Традиционното ръчно почистване (4 души на превозно средство) отнема 15 дни за завършване на 20MW електроцентрала, докато използването на автоматизирани превозни средства за почистване (1 човек на превозно средство) отнема само 6 дни, намалявайки разходите за труд със 75%. За райони с оскъдни водни ресурси могат да се инсталират без вода роботи за почистване, за да се почистват веднъж седмично, с период на изплащане около 2-3 години.
Инсталиране на система за съхранение на енергия
Ефективно решение за справяне с проблема с нормирането на мощността. Чрез конфигуриране на съхранение на енергия с {{0}}% Капацитет (като 2MWH за електроцентрала 1 0 MW), електричеството може да се съхранява по време на ограниченията на мощността и да се освободи по време на пиковите часове, намалявайки скоростта на пропиляната слънчева енергия. Настоящата цена на литиевите железни фосфатни батерии е намалена до 0. 7-0. 9 юана\/WH, а с двете стратегии за зареждане и две изхвърляния, вътрешната норма на възвръщаемост може да бъде увеличена с 2-3 процентни точки. Проектирането на системи за съхранение на енергия трябва да обърне внимание на избора на скорост на изпускане на заряд (C-честота). За приложения с дневен среден цикъл се препоръчва 0. 25-0. 5C конфигурация за балансиране на живота и изискванията за мощност.
Оптимизация на системата и интелигентни решения за работа и поддръжка
Въз основа на завършването на хардуерна трансформация, оптимизирането на системното ниво и изграждането на интелигентна система за работа и поддръжка могат допълнително да разгърнат потенциала за производство на енергия на фотоволтаичните електроцентрали. Ключовите задачи на този етап включват оптимизиране на съотношението на капацитета, управление на сянка и изграждане на интелигентни системи за мониторинг. Чрез тези мерки общата ефективност на системата може да бъде подобрена чрез 5-15%.
Оптимизиране на коефициента на капацитет и формиране на квадрат
Оптимизирането на съотношението на капацитета (съотношението на капацитета на фотоволтаичния модул към капацитета на инвертора) е ключът към подобряването на използването на системата. Ранните фотоволтаични електроцентрали обикновено приемат дизайн на съотношението 1: 1, докато съвременните електроцентрали обикновено са проектирани в съотношение 1: 1. 1-1. 2. Увеличаването на съотношението капацитет на капацитета може да даде възможност на инвертора да работи при номинална мощност дори по време на периоди на слаба слънчева светлина, като по този начин увеличава броя на часовете на производство на електроенергия.
Действителните инженерни случаи показват, че увеличаването на съотношението на капацитета от 1. 0 до 1.1 може да даде възможност на инвертора да постигне пълно натоварване през най -добрия период на осветление, да намали единичната вата на системата с 5-8%и да увеличи вътрешната норма на възвръщаемост с 1. 5-2 процентни точки.
Икономически сравнителен анализ на плановете за технологична трансформация
Икономическата оценка на технологичната трансформация на фотоволтаичните електроцентрали е основната основа за инвестиционните решения, която изисква цялостно разглеждане на баланса между технологичното подобряване на ефективността и финансовата възвръщаемост. Настоящите основни планове за обновяване на фотоволтаичните централи са разделени главно на три категории, всяка със значителни разлики в инвестиционния мащаб, ефекта на подобряване на производството на енергия и периода на изплащане на инвестиции и са подходящи за проекти на електроцентрали с различни условия и нужди.
Минимизиране на плана за обновяване
Като най -фундаменталният път за технологична трансформация, той включва основно основна работа като редовно почистване на компоненти, управление на растителността на сайта, поддръжка на инвертора и проверка на кабелната връзка. Единичната инвестиционна цена на този тип схема е най -ниската, обикновено между 0. 1-0. Поради малкия си инвестиционен мащаб и непосредствените резултати, периодът на изплащане на инвестициите обикновено е в рамките на 1 година, а в някои случаи цената може дори да бъде възстановена в рамките на 6-8 месеца.
Планът за ремонт на минимизиране е особено подходящ за електроцентрали със сравнително добри работни условия и кратки останали оперативни периоди (като по -малко от 5 години) или като преходна мярка преди изпълнението на други планове за обновяване. В практическите приложения ефектът от почистването на компонентите е особено значителен. В зависимост от околната среда, редовното почистване може да подобри ефективността на производството на енергия чрез 5-15%, докато инвестиционната цена е само 0. 02-0. 05 yuan\/w\/time. Заслужава да се отбележи, че минимизирането на обновяването може да не подобри значително общата работа на електроцентралата, но той играе важна роля за поддържането на проектираното ниво на производство на енергия и предотвратяване на бързо намаляване на ефективността.
План за обновяване на среден мащаб
Това представлява избор с по -добра техническа и икономическа осъществимост, обикновено включваща частична подмяна на компоненти (като подмяна {{0}}% Компоненти с тежко съставка), надграждане на струнни инвертор, вноска за мониторинг на данни, настройка на скобите и оптимизация на съотношението на капацитета и други технически мерки. Единичната инвестиция за този тип схема е около 0. 5-0. 8 Yuan\/W, което може да донесе 15-25% увеличение на производството на електроенергия, а периодът на изплащане на инвестициите като цяло е 3-5 години. Реновирането на среден мащаб е особено подходящо за проекти за електроцентрали с небалансиран състав на компонентите, технологията Inverter значително изостава от настоящите стандарти (като ранни централизирани инвертори с ефективност под 96%) или липсващи системи за мониторинг.
От техническа и икономическа гледна точка надстройките на инверторите обикновено са най -печелившият проект в тази схема. Съвременните струнни инвертори имат не само ефективност над 98,5%, но и могат да постигнат мониторинг на нивото на низове, като ефективно подобряват наличността на системата с 2-3 процентни пункта. За подмяната на някои компоненти може да се приеме стратегия "à la carte", приоритизиране на подмяната на компоненти с силно затихване (като затихване на мощността над 20%) или очевидни горещи точки, за да се получат максимални ползи за производство на енергия с минимални инвестиции. Реновирането на среден мащаб постигна добър баланс между инвестиционната скала и подобряването на производителността, което го прави идеален избор за повечето електроцентрали, които работят за 5-10 години.
Изчерпателен план за надстройка
Това е най-задълбоченият метод за технологична трансформация сред трите пътя, включително замяна на всички компоненти с високоефективни модели (като надграждане от поликристален силиций до монокристален PERC или TopCon), препроектиране на системата за поддръжка, актуализирайки всички инвертори, оптимизирайки съотношението на капацитета до 1. 3-1}. цялостни мерки. Инвестиционната скала на подобни схеми е сравнително голяма, около 1. 2-1. 8 юана\/w без съхранение на енергия и се увеличава до 2. 0-2. 5 юана\/W със системи за съхранение на енергия (като 15% {-20% литиеви батерии), но съответно може да доведе до {30-50% увеличаване на поколение на енергия. Периодът на изплащане на инвестиции за цялостно надграждане е сравнително дълъг, обикновено 5-7 години, което е подходящо за висококачествени електроцентрали с оскъдни ресурси на земята, високи на цените на електроенергията на мрежата или тежки ограничения на мощността, особено тези, разположени в леки ресурсни зони от клас I с повече от 10 години работа.
Значително предимство на цялостно надграждане е възможността да се използват напълно най-новите технологични постижения, като двустранни компоненти, проследяващи скоби, интелигентна работа и поддръжка, които не само увеличават производството на енергия, но и значително намаляват разходите за работа и поддръжка (намаляване на ръчните нужди от проверка от {{1}%). Освен това, въпреки че инсталирането на системи за съхранение на енергия увеличава първоначалните инвестиции, той може да създаде допълнителни приходи чрез модели с добавена стойност като арбитраж на Peak Valley и спомагателни услуги. В някои пазарно ориентирани региони за търговия с електроенергия, съхраняването на енергия може да увеличи общия IRR на проекта с 2-3 процентни пункта.