S rychlým vývojem fotovoltaického průmyslu mají časně postavené fotovoltaické elektrárny obecně nízkou účinnost výroby energie v důsledku technologických omezení a stárnutí zařízení. Podle statistik dosáhl rozsah elektráren, které byly uvedeny do provozu a provozovány více než 10 let před rokem 2014. Účinnost složek těchto elektráren je obecně menší než 17%, což vážně ovlivňuje účinnost výroby energie a ekonomické přínosy.
Hloubě analyzujeme specifická technická řešení pro zlepšení účinnosti starých fotovoltaických elektráren ze tří rozměrů: renovace hardwaru, optimalizace systému a inteligentní provoz a údržba. Poskytneme podrobné srovnání parametrů a tabulky analýzy výhod, abychom poskytli praktické pokyny pro technickou renovaci pro majitele elektráren.
Současná situace a problémová diagnostika starých fotovoltaických elektráren
Časně postavené fotovoltaické elektrárny obecně čelily problémům s nízkou účinností výroby energie a vysokými náklady na provoz a údržbu. Podle průmyslových údajů je účinnost modulů fotovoltaické elektrárny uvedená do provozu před rokem 2014 většinou menší než 17%, mnohem nižší než současná úroveň účinnosti modulu mainstreamového modulu 22-25%. Tyto elektrárny mají hlavně následující problémy:
Problém stárnutí zařízení
Obzvláště prominentní. Síla polykrystalických modulů křemíku používaných v časných elektrárnách byla obecně mezi 220-250 W, zatímco síla moderních modulů dosáhla 550-720 w, s významným rozdílem. Útlum složek je také docela závažné. Podle průmyslových standardů by míra útlumu polykrystalických složek křemíku během jejich 25leté životnosti by neměla být menší než 20%.
Ve skutečném provozu však v důsledku nezralého materiálového technologie v rané fázi a některým výrobcům snižují standardy kvality pro kontrolu nákladů během dvojitého zpětného období, mnoho složek elektráren zažilo neočekávané horké spoty, skryté trhliny a stárnutí podlaží. Pokud jde o střídače, časné centralizované střídače používaly hlavně 500 kW a byly vybaveny pouze jediným MPPT. Sledovací rozsah napětí byl úzký a nemohl splňovat technické požadavky moderních komponent.
Vady návrhu systému
Omezení účinnosti výroby energie. Časné fotovoltaické elektrárny byly obvykle navrženy s poměrem kapacity 1: 1, zatímco moderní elektrárny obecně přijímají návrh poměru 1: 1,1 nebo dokonce vyšší kapacity. Pokud jde o rozložení komponent, starým elektrárenům často postrádá vědecká stínová analýza a výpočet rozestupů, což má za následek závažné ztráty okluze mezi polími. Výběr kabelu je také relativně konzervativní a ztráta linky je obecně vysoká, přičemž některé elektrárny dosahují více než 3%, což daleko převyšuje ideální standard odvětví 1%.
Zastaralé řízení provozu a údržby
To je další hlavní bod bolesti. Většina starých elektráren stále používá režimy manuální kontroly a pasivní údržby, postrádají inteligentní monitorovací systémy, nemůže pochopit stav provozu zařízení v reálném čase, má pomalou rychlost odezvy na poruchu a dlouhou dobu na opravu (MTTR).
Čištění a údržba se spoléhá hlavně na manuální práci. Pro elektrárnu 20MW, použití vysokotlakého režimu čištění vodovodu se 4 lidmi na vozidlo trvá asi 15 dní, než dokončí celý proces čištění, což je neefektivní.
Pokud jde o výše uvedené problémy, technologická transformace starých fotovoltaických elektráren se stala klíčovým měřítkem pro zvýšení celkové konkurenceschopnosti fotovoltaického průmyslu. Prostřednictvím vědeckého hodnocení a cílené renovace lze nejen výrazně zvýšit výrobu energie, ale lze také prodloužit životnost elektrárny a návratnost investic lze zlepšit.
Níže budou podrobně diskutována konkrétní technická řešení ze tří dimenzí: transformace hardwaru, optimalizace systému a inteligentní provoz a údržba.
Plán transformace hardwaru a optimalizace parametrů
Renovace hardwaru je nejpřímějším a nejúčinnějším způsobem, jak zlepšit účinnost výroby energie starých fotovoltaických elektráren, zejména včetně aktualizací komponent, náhradních měničů, úprav v držáku a instalací ukládání energie. Upgradováním a výměnou základního zařízení lze výrazně zlepšit kapacitu výroby energie a provozní stability systému.
Strategie aktualizace komponenty a parametry výběru
Komponenty jsou „srdcem“ fotovoltaických elektráren a jejich výkon přímo ovlivňuje celkovou účinnost výroby energie elektrárny. U starších elektráren, které jsou v provozu již více než 10 let, mohou upgrady komponent přinést okamžité výsledky. V současné době existují na trhu dvě řešení hlavních aktualizací komponent:
Úplný plán nahrazení
Vhodné pro elektrárny se závažným stárnutím komponent (rychlost útlumu přesahující 2 0%) nebo velké plochy skrytých trhlin a horkých míst. Doporučuje se použít komponenty N-typu N-typu pro nové komponenty, s typickými parametry včetně napájení 570-720 WP, účinnosti konverze 22. 4-25%, teplotní koeficient -0}} 29%\/ stupně a ročního úschovného a ročního úschovného a ročního úschovného a ročního úschovného a ročního úschova a ročního úschovného a ročního úschovného a ročního úschovného a ročního zvyšování.
Ve srovnání s časnými polykrystalickými komponenty (s roční mírou rozpadu {{0}}. 8-1}}%) může generovat 15-20% více elektřiny v rámci 25letého životního cyklu. Celkové náklady na náhradu jsou však relativně vysoké, asi 0. 7-0. 9 Yuan\/W, a je nutné komplexně zvážit zatížení původní držáku a kompatibilitu elektrického systému.
Plán doplňků přírůstkové kapacity
Vhodné pro elektrárny se součástmi v dobrém stavu, ale nedostatečná kapacita. Společným přístupem ke zvyšování kapacity systému bez zvýšení využití půdy je zvýšení původního poměru kapacity 1: 1 na 1: 1. 1-1. 2. Při doplňování kapacity by měla být věnována pozornost kompatibilitě nových a starých komponent. Doporučuje se vybrat komponenty s podobnými parametry napětí (VMP, VOC), aby se zabránilo „efektu hlavně“.
Například původní elektrárna používala komponenty s VOC 38V a nově přidané komponenty by měly být řízeny v rozsahu VOC 36-40 V, aby se zajistilo konzistentní parametry řetězce ve stejném obvodu MPPT. Rozložení komponenty může být nainstalováno svisle, což má za následek menší ztrátu energie ve srovnání s horizontálním rozvržením při zastínění (polovina komponenty si může při blokování řady baterií stále udržovat 50% výstupní výkon).
Upgrade střídače a optimalizace MPPT
Střídač je „mozek“ fotovoltaického systému a jeho konverzní účinnost a výkon MPPT přímo ovlivňují výrobu energie. Časné elektrárny často používaly centralizované střídače, které obecně měly problémy, jako je malý počet MPPT (pouze jeden kanál na jednotku), úzký rozsah napětí (například 450-820 V) a vysoké počáteční napětí (jako je 200 V), což má za následek vážné ztráty výroby energie ráno a večerní období. Moderní střídače řetězců jsou obvykle vybaveny 3-6 mppts, s širokým rozsahem napětí 200-1000 V a počátečním napětím až 80V, což může prodloužit efektivní denní dobu výroby energie o 1-2 hodin.
Při výměně střídače je důležité zvážit následující porovnávání parametrů:
Rozsah napětí MPPT:Měl by pokrýt provozní napětí komponent při extrémních teplotách. Jako příklad vezmeme řadu 20 540 W Components (VMP =41. 65V), napětí s jedním řetězcem může dosáhnout 920V (VOC {4}}. 5V, teplotní koeficient -0} 27%) na -15, takže je třeba být větší než nebo rovný) 1000V.
Adaptabilita poměru kapacity:Poměr kapacity modifikovaného systému se obvykle zvyšuje na 1. 1-1. 2 a střídač musí mít kapacitu přetížení DC 1,3krát nebo více, aby se zabránilo ztrátám výkonu.
Kompenzace nočního reaktivního výkonu:Elektrárna se účastní regulace napětí mřížky a nový měnič by měl podporovat noční režim SVG s rozsahem úpravy účiníku ± {0}}. 9.
Pro elektrárny s komplexním terénem lze pro nahrazení centralizovaných roztoků použít střídače strun. Vezmeme -li například elektrickou stanici 50MW, nahrazení centralizovaných střídačů 10 500 KW 150 110 KW String Střídači, i když počáteční investice se zvyšuje přibližně o 5%, lze ztrátu řetězce způsobené rozdíly v terénu snížit z méně než 1%a roční výrobu energie lze zvýšit o 3-5%.
Renovace úpravy a úklidového systému konzoly
Optimalizace držáku je nákladově efektivní řešení pro zlepšení účinnosti výroby energie. Úhel náklonnosti počátečních elektráren byl většinou fixován a nezohlednil plně místní šířku (optimální úhel sklonu se obvykle rovná zeměpisné šířce ± 5 stupňů). Nastavením úhlu náklonu lze roční příjem radiací zvýšit o 3-8%. Při praktickém provozu je třeba pro simulaci použít profesionální software (jako je PVSYST), aby se vyvážilo rozdíly v výrobě energie mezi létem a zimou.
Automatizovaný čisticí systém
Instalace může výrazně snížit náklady na provoz a údržbu a zlepšit účinnost výroby energie. Srovnávací údaje ukazují, že denní rozdíl v výrobě energie u silně znečištěných složek po čištění může dosáhnout 16%. Tradiční manuální čištění (4 osoby na vozidlo) trvá 15 dní, než dokončení elektrárny 20 MW, při použití automatizovaných čisticích vozidel (1 osoba na vozidlo) trvá pouze 6 dní, což snižuje náklady na 75%. U oblastí s vzácnými vodními zdroji lze roboty bez vody nainstalovat tak, aby se čistily jednou týdně, s dobou návratnosti asi 2-3 let.
Instalace systému skladování energie
Efektivní řešení pro řešení problému přídělu energie. Konfigurací ukládání energie s {{{0}}% kapacita (například 2MWH pro 1 0 MW Power Station) může být elektřina uložena během omezení napájení a uvolněná během špičkových hodin, čímž se sníží rychlost plýtvavé solární energie. Současné náklady na lithium železné fosfátové baterie byly sníženy na 0. 7-0. 9 Yuan\/WH, as dvěma nabíjecími a dvěma strategii vypouštění může být vnitřní míra návratnosti zvýšena o 2-3 procentní body. Návrh systémů skladování energie by měl věnovat pozornost výběru rychlosti vypouštění náboje (C-Rate). U aplikací s denním průměrným cyklem se doporučuje 0. 25-0. 5C Konfigurace pro vyrovnávání požadavků na životnost a napájení.
Optimalizace systému a inteligentní řešení provozu a údržby
Na základě dokončení transformace hardwaru může optimalizace úrovně systému a konstrukce inteligentního systému provozu a údržby dále uvolnit potenciál výroby energie fotovoltaických elektráren. Mezi klíčové úkoly v této fázi patří optimalizace poměru kapacity, správu stínů a budování inteligentních monitorovacích systémů. Prostřednictvím těchto opatření lze celkovou účinnost systému vylepšit o 5-15%.
Optimalizace poměru kapacity a tvorby čtverce
Klíčem ke zlepšení využití systému je optimalizace poměru kapacity (poměr kapacity fotovoltaického modulu k kapacitě střídače). Časné fotovoltaické elektrárny běžně přijaly návrh kapacity 1: 1, zatímco moderní elektrárny jsou obvykle navrženy v poměru 1: 1. 1-1. 2. Zvýšení poměru kapacity kapacity může umožnit, aby střídač fungoval při jmenovitém výkonu i v období slabého slunečního světla, čímž se zvýšila počet hodin výroby energie.
Skutečné inženýrské případy ukazují, že zvýšení poměru kapacity z 1. 0 na 1.1 může měnič umožnit dosáhnout výkonu plného zatížení během nejlepšího osvětlení, snížit jednotlivé náklady systému o 5-8%a zvýšit vnitřní rychlost návratnosti 1. 5-2 procentních bodů.
Ekonomická srovnávací analýza plánů technologické transformace
Ekonomické hodnocení technologické transformace fotovoltaických elektráren je hlavním základem pro investiční rozhodnutí, která vyžaduje komplexní zvážení rovnováhy mezi zlepšením technologického výkonu a finančními výnosy. Současné plány na renovaci fotovoltaické elektrárny s fotovoltaickou elektrárnou jsou rozděleny hlavně do tří kategorií, z nichž každá má významné rozdíly v investičním měřítku, efektu zlepšování energie a období návratnosti investic a jsou vhodné pro projekty elektrárny s různými podmínkami a potřebami.
Minimalizujte plán renovace
Jako nejzákladnější technologická transformační cesta zahrnuje hlavně základní práci, jako je běžné čištění komponent, správa vegetace na místě, údržba střídače a kontrola připojení kabelů. Náklady na jednotkovou investici tohoto typu schématu jsou nejnižší, obvykle mezi 0. 1-0. 2 Yuan\/W, ale zvýšení výroby energie je relativně omezené, asi 3-8%. Vzhledem ke své malé investiční stupnici a okamžitým výsledkům je doba návratnosti investic obecně do 1 roku a v některých případech lze náklady dokonce získat zpět během 6-8 měsíců.
Plán renovace minimalizace je zvláště vhodný pro elektrárny s relativně dobrými provozními podmínkami a krátkými zbývajícími provozními obdobími (jako je méně než 5 let) nebo jako přechodné opatření před zavedením jiných plánů renovace. V praktických aplikacích je účinek čištění složek obzvláště významný. V závislosti na prostředí může pravidelné čištění zlepšit účinnost výroby energie o 5-15%, zatímco investiční náklady jsou pouze 0. 02-0. 05 Yuan\/W\/Time. Je třeba poznamenat, že minimalizace renovace nemusí výrazně zlepšit celkový výkon elektrárny, ale hraje důležitou roli při udržování navržené úrovně výroby energie a zabránění rychlému poklesu účinnosti.
Plán renovace středního měřítka
To představuje volbu s lepší technickou a ekonomickou proveditelností, obvykle včetně náhrady částečné komponenty (jako je výměna {{0}}% těžce stárnoucí komponenty), upgrade řetězce střídače, instalace systému monitorování dat a optimalizace poměru kapacity a další technické měření. Jednotková investice pro tento typ schématu je asi 0. 5-0. Renovace středního měřítka je zvláště vhodná pro projekty elektrárny s nevyváženým stavem komponent, technologie střídače výrazně zaostává za současnými standardy (jako jsou časné centralizované střídače s účinností pod 96%) nebo chybějící monitorovací systémy.
Z technického a ekonomického hlediska jsou vylepšení střídače obvykle nejziskovějším projektem v tomto schématu. Moderní střídače řetězců mají nejen účinnost více než 98,5%, ale také mohou dosáhnout monitorování na úrovni řetězců, což účinně zlepšuje dostupnost systému 2-3 procentních bodů. Pro výměnu některých složek lze přijmout strategii „à la carte“, která upřednostňuje nahrazení komponent vážným útlumem (jako je útlum energie přesahující 20%) nebo zjevná horká místa, aby se získala maximální výhody výroby energie s minimální investicí. Renovace středního měřítka dosáhla dobré rovnováhy mezi investičním měřítkem a zlepšováním výkonu, což z něj činí ideální volbu pro většinu elektráren, které byly v provozu po dobu 5-10 let.
Komplexní plán upgradu
Jedná se o nejdůkladnější metodu technologické transformace mezi třemi cestami, včetně nahrazení všech komponent vysoce účinnými modely (jako je upgrade z polykrystalického křemíku silikonu Perc nebo Topcon), přepracování podpůrného systému a dalším údržbě a dalším konstrukcí a konstrukcí a konstrukcí a konstrukcí a konstrukci a konstrukci a konstrukci a konstrukci a konstrukční a konstrukční a konstrukční a konstrukční a konstrukční a konstrukční a konstrukční a konstrukční a konstrukce a další a konstrukce a konstrukce, a další a konstrukce a konstrukce a další a konstrukce a konstrukce a další a konstrukce a další konstrukce a konstrukce a další konstrukci a konstrukce a konstrukce a konstrukce a další konstrukci a konstrukci a konstrukci a další konstrukci a konstrukci a další konstrukci a konstrukci a konstrukce a další konstrukci a konstrukci a konstrukce a další. Komplexní opatření. Investiční stupnice takových schémat je relativně velká, asi 1. 2-1. 8 Yuan\/W bez skladování energie a zvyšuje se na 2. 0-2. 5 Yuan\/W s systémy pro skladování energie (například 15% -20% lithiové baterie), ale odpovídajícím způsobem přinese přibližně {30-50% generace. Doba návratnosti investic pro komplexní upgrade je relativně dlouhé, obvykle 5-7 let, což je vhodné pro vysoce kvalitní elektrárny s vzácnými zdroji půdy, vysoké ceny elektřiny v síti nebo závažné omezení energie, zejména ty, které se nacházejí v oblasti lehkých zdrojů třídy I s více než 10 lety provozu.
Významnou výhodou komplexního upgradu je schopnost plně využívat nejnovější technologické úspěchy, jako jsou oboustranné komponenty, sledovací držáky, inteligentní provoz a údržba, což nejen zvyšuje výrobu energie, ale také výrazně snižuje náklady na provoz a údržbu (snižování potřeb manuální kontroly o 30-50%). Kromě toho, ačkoli instalace systémů skladování energie zvyšuje počáteční investice, může vytvářet další příjmy prostřednictvím modelů s přidanou hodnotou, jako je Peak Valley Arbitráž a pomocné služby. V některých regionech obchodování s elektřinou orientovanými na trh může skladování energie zvýšit celkový IRR projektu o 2-3 procentní body.