Завдяки швидкому розвитку фотоелектричної промисловості, рано побудовані фотоелектричні електростанції, як правило, мають низьку ефективність виробництва електроенергії завдяки технологічним обмеженням та старінню обладнання. Згідно зі статистикою, масштаб електростанцій, які були введені в експлуатацію та працювали більше 10 років до 2014 року, досяг 19,5 ГВт. Ефективність компонентів цих електростанцій, як правило, менше 17%, що серйозно впливає на ефективність виробництва електроенергії та економічні вигоди.
Поглиблюємось глибоко проаналізувати конкретні технічні рішення для підвищення ефективності старих фотоелектричних електростанцій з трьох вимірів: реконструкція обладнання, оптимізація системи та інтелектуальна експлуатація та обслуговування. Ми надамо детальні порівняння параметрів та таблиці аналізу виплат, щоб забезпечити практичні рекомендації щодо технічного оновлення для власників електростанцій.
Поточна ситуація та проблемна діагностика старих фотоелектричних електростанцій
Рання побудовані фотоелектричні електростанції, як правило, стикаються з проблемами з низькою ефективністю виробництва електроенергії та високими витратами на експлуатацію та обслуговування. Згідно з даними промисловості, ефективність модулів фотоелектричних електростанцій, що вводяться в дію до 2014 року, здебільшого менше 17%, набагато нижчий, ніж поточний рівень ефективності модуля 22-25%. Ці електростанції в основному мають такі проблеми:
Питання старіння обладнання
Особливо видатно. Потужність полікристалічних модулів кремнію, що використовуються на ранніх електростанціях, як правило, між 220-250 W, тоді як потужність сучасних модулів досягла 550-720 W, зі значною різницею. Ослаблення компонентів також є досить суворим. Відповідно до галузевих стандартів, рівень ослаблення полікристалічних кремнієвих компонентів протягом 25 -річного життя не повинен бути менше 20%.
Однак, насправді, завдяки технології незрілих матеріалів на ранній стадії та деякими виробниками, що знижують стандарти якості, для контролю витрат протягом подвійного зворотного періоду, багато компонентів електростанцій пережили несподівані гарячі точки, приховані тріщини та старіння дощок. Що стосується інверторів, ранні централізовані інвертори в основному використовували 500 кВт і були обладнані лише одиночним MPPT. Діапазон напруги відстеження був вузьким і не міг відповідати технічним вимогам сучасних компонентів.
Дефекти дизайну системи
Обмеження ефективності виробництва електроенергії. Ранні фотоелектричні електростанції зазвичай були розроблені з співвідношенням потужностей 1: 1, тоді як сучасні електростанції, як правило, приймають конструкцію співвідношення 1: 1,1 або навіть більш високої ємності. З точки зору компонента, старим електростанціям часто не вистачає наукового аналізу тіней та розрахунку відстані, що призводить до сильних втрат оклюзії між масивами. Вибір кабелю також є відносно консервативним, а втрата лінії, як правило, висока, деякі електростанції досягають понад 3%, що значно перевищує ідеальний стандарт галузі в 1%.
Застаріла експлуатація та управління технічним обслуговуванням
Це ще одна велика больова точка. Більшість старих електростанцій все ще використовують ручну огляд та пасивні режими технічного обслуговування, не мають інтелектуальних систем моніторингу, не можуть зрозуміти стан роботи обладнання в режимі реального часу, мають повільну швидкість реакції несправностей та тривалий середній час для ремонту (MTTR).
Очищення та технічне обслуговування в основному покладаються на ручну працю. Для електростанції 20 МВт, використовуючи режим очищення водних вантажних автомобілів високого тиску з 4 людини на транспортний засіб, потрібно близько 15 днів, щоб завершити весь процес очищення, що є неефективним.
Що стосується вищезазначених питань, то технологічна трансформація старих фотоелектричних електростанцій стала ключовим заходом для підвищення загальної конкурентоспроможності фотоелектричної галузі. Завдяки науковій оцінці та цілеспрямованому ремонті не тільки виробництво електроенергії може бути значно збільшено, але й тривалість життя електростанції також може бути продовжена, а рентабельність інвестицій може бути покращена.
Нижче конкретні технічні рішення будуть детально розглянуті з трьох вимірів: трансформація обладнання, оптимізація системи та інтелектуальна експлуатація та обслуговування.
План трансформації обладнання та оптимізація параметрів
Реконструкція обладнання - це найбільш прямий та ефективний спосіб підвищення ефективності виробництва електроенергії старих фотоелектричних електростанцій, в основному, включаючи оновлення компонентів, заміни інверторів, регулювання кронштейнів та установки для зберігання енергії. Під час оновлення та заміни основного обладнання потужність виробництва електроенергії та експлуатаційна стабільність може бути значно покращена.
Стратегія оновлення компонентів та параметри вибору
Компоненти - це "серце" фотоелектричних електростанцій, і їх продуктивність безпосередньо впливає на загальну ефективність виробництва електроенергії електростанції. Для старих електростанцій, які працюють більше 10 років, оновлення компонентів може принести негайні результати. Наразі на ринку є два основні рішення для оновлення компонентів:
Повний план заміни
Підходить для електростанцій із важким старінням компонентів (швидкість ослаблення, що перевищує 2 0%) або великі ділянки прихованих тріщин та гарячих точок. Рекомендується використовувати компоненти N-типу TopCon або HJT для нових компонентів, з типовими параметрами, включаючи потужність 570-720 WP, ефективність перетворення 22. 4-25%, коефіцієнт температури -0. 29%\/ градус і щорічна ставка лише 0. 4-0. 45%.
Порівняно з ранніми полікристалічними компонентами (з річною швидкістю розпаду {{0}}. 8-1%) він може генерувати 15-20% більше електроенергії протягом 25 -річного життєвого циклу. Однак загальна вартість заміни порівняно висока, приблизно 0. 7-0.
План доповнення додаткової потужності
Підходить для електростанцій з компонентами в хорошому стані, але недостатня ємність. Загальний підхід до збільшення ємності системи без збільшення використання земель - це збільшення початкового коефіцієнта потужності 1: 1 до 1: 1. 1-1. 2. При доповненні потужності слід звертати увагу на сумісність нових та старих компонентів. Рекомендується вибирати компоненти з подібними параметрами напруги (VMP, VOC), щоб уникнути "ефекту бочки".
Наприклад, оригінальна електростанція використовувала компоненти з ЛОС 38 В, а нещодавно додані компоненти слід керувати в межах діапазону ЛОС 36-40 v, щоб забезпечити послідовні параметри рядка в одній схемі MPPT. Макет компонентів може бути встановлений вертикально, що призводить до менших втрат потужності порівняно з горизонтальним макетом при затіненні (половина компонента все ще може підтримувати 50% потужності, коли блокує ряд акумуляторів).
Оновлення інвертора та оптимізація MPPT
Інвертор - це "мозок" фотоелектричної системи, а її ефективність перетворення та продуктивність MPPT безпосередньо впливають на виробництво потужності. Ранні електростанції часто використовували централізовані інвертори, які, як правило, мали такі проблеми, як невелика кількість MPPT (лише один канал на одиницю), вузький діапазон напруги (наприклад, 450-820 V) та висока початкова напруга (наприклад, 200 В), що призводить до важких втрат виробництва електроенергії в ранкові та вечірні періоди. Сучасні інвертери рядків зазвичай оснащені 3-6 MPPTS, з широким діапазоном напруги 200-1000 v і початковою напругою до 80 В, що може продовжити ефективний щоденний час генерації потужності на 1-2 години.
При заміні інвертора важливо враховувати наступне узгодження параметрів:
Діапазон напруги MPPT:Він повинен покривати робочу напругу компонентів при екстремальних температурах. Взяття компонентів 20 540 W (vmp =41. 65V) Як приклад, одна напруга рядка може досягти 920v (voc =49. 1000 В.
Пристосованість співвідношення потужності:Коефіцієнт ємності модифікованої системи зазвичай збільшується до 1. 1-1.
Нічна реактивна компенсація влади:Електростанція бере участь у регулюванні напруги сітки, а новий інвертор повинен підтримувати нічний режим SVG з діапазоном коригування коефіцієнта потужності ± 0. 9.
Для електростанцій зі складною місцевістю струнні інвертори можуть використовуватися для заміни централізованих рішень. Візьміть електростанцію 50 МВт, як приклад, замінивши 10 500 KW Централізовані інвертори інверторів 150 110 kw String Inverters, хоча початкові інвестиції збільшуються приблизно на 5%, втрата невідповідності рядка, спричинена різницею місцевості, може бути зменшена з 5%до менше 1%, а щорічне генерація електроенергії може бути збільшена {{6}%.
Реконструкція кронштейна та реконструкція системи очищення
Оптимізація кронштейнів-це економічно вигідне рішення для підвищення ефективності виробництва електроенергії. Кут нахилу опори ранньої електростанції в основному був фіксований і не повністю враховував локальну широту (оптимальний кут нахилу зазвичай дорівнює широті ± 5 градусів). Регулюючи кут нахилу, щорічний прийом випромінювання можна збільшити на 3-8%. У практичній роботі для моделювання необхідно використовувати професійне програмне забезпечення (наприклад, PVSYST), щоб збалансувати різниці у виробництві електроенергії між літом та зимою.
Автоматизована система очищення
Установка може значно зменшити витрати на експлуатацію та обслуговування та підвищити ефективність виробництва електроенергії. Порівняльні дані показують, що щоденна різниця у виробництві електроенергії сильно забруднених компонентів після очищення може досягти 16%. Традиційне ручне очищення (4 людини на транспортний засіб) займає 15 днів, щоб виконати електростанцію 20 МВт, використовуючи автоматизовані прибирання транспортних засобів (1 людина на транспортний засіб) займає лише 6 днів, зменшуючи витрати на робочу силу на 75%. Для районів з дефіцитними водними ресурсами, для очищення можна встановити безводні чистячі роботи, щоб очистити раз на тиждень, з періодом окупності приблизно 2-3 років.
Встановлення системи зберігання енергії
Ефективне рішення для вирішення питання нормування влади. Налаштуючи зберігання енергії з {{0}}% ємності (наприклад, 2 МВт -год для 1 0 МВт електростанції), електроенергія може зберігатися під час обмежень електроенергії та вивільняється в години пік, знижуючи швидкість витраченої сонячної енергії. Поточна вартість літієвих батарейних батарей заліза була зменшена до 0. 7-0. 9 юан\/шт, і з двома стратегією заряду та двома розрядами внутрішню швидкість прибутку можна збільшити на 2-3 відсоткові пункти. Конструкція систем зберігання енергії повинна звернути увагу на вибір швидкості розряду заряду (C-частота C). Для додатків із середнім циклом щоденного циклу 0. 25-0. Конфігурація 5c рекомендується для збалансування вимог до тривалості життя та живлення.
Оптимізація системи та інтелектуальні рішення роботи та обслуговування
На основі завершення трансформації апаратного забезпечення оптимізація системного рівня та побудова інтелектуальної системи експлуатації та обслуговування можуть додатково розкрити потенціал виробництва електроенергії фотоелектричних електростанцій. Основні завдання на цьому етапі включають оптимізацію співвідношення потужностей, управління тінями та створення інтелектуальних систем моніторингу. Завдяки цим заходам загальна ефективність системи може бути покращена на 5-15%.
Оптимізація співвідношення ємності та квадратного формування
Оптимізація співвідношення ємності (відношення здатності фотоелектричного модуля до ємності інвертора) є ключовим фактором для покращення використання системи. Ранні фотоелектричні електростанції зазвичай приймали конструкцію співвідношення потужностей 1: 1, тоді як сучасні електростанції, як правило, розроблені у співвідношенні 1: 1. 1-1. 2. Збільшення коефіцієнта потужності до потужності може дати можливість інвертору працювати при номінальній потужності навіть у періоди слабкого сонячного світла, тим самим збільшуючи кількість годин виробництва електроенергії.
Фактичні інженерні випадки показують, що збільшення коефіцієнта ємності з 1. 0 до 1,1 може дати можливість інвертору досягти повного виходу навантаження протягом найкращого періоду освітлення, знизити єдину вартість ватт на 5-8%та збільшити внутрішню швидкість повернення на 1. 5-2 відсоткові пункти.
Економічний порівняльний аналіз планів трансформації технології
Економічна оцінка технологічної трансформації фотоелектричних електростанцій є основною основою для інвестиційних рішень, що вимагає всебічного врахування балансу між покращенням технологічних показників та фінансовою віддачею. Нинішні основні плани реконструкції фотоелектричних електростанцій в основному поділяються на три категорії, кожна з яких має значні відмінності в шкалові інвестицій, ефект поліпшення електроенергії та періоду окупності інвестицій, і підходить для електростанцій з різними умовами та потребами.
Мінімізувати план оновлення
Як найбільш фундаментальний шлях технологічного трансформації, він в основному включає основні роботи, такі як регулярне очищення компонентів, управління рослинністю на ділянці, технічне обслуговування інвертора та перевірка з'єднання кабелю. Вартість інвестицій в одиницю цього типу схеми є найнижчою, як правило, між 0. 1-0}. 2 юан\/Вт, але збільшення виробництва електроенергії відносно обмежене, приблизно 3-8%. Через свою невелику шкалу інвестицій та негайних результатів період окупності інвестицій, як правило, протягом 1 року, а в деяких випадках вартість навіть може бути відновлена протягом 6-8 місяців.
План оновлення мінімізації особливо підходить для електростанцій з відносно хорошими умовами експлуатації та короткими робочими періодами (наприклад, менше 5 років), або як перехідний захід перед впровадженням інших планів оновлення. У практичних застосуванні ефект очищення компонентів є особливо значним. Залежно від навколишнього середовища, регулярне очищення може підвищити ефективність генерації електроенергії за 5-15%, тоді як вартість інвестицій становить лише 0. 02-0. 05 юан\/Вт\/час. Варто зазначити, що мінімізація реконструкції може не суттєво покращити загальну ефективність електростанції, але вона відіграє важливу роль у підтримці розробленого рівня генерації електроенергії та запобігання швидкому зниженню ефективності.
План ремонту середнього масштабу
Це являє собою вибір з кращою технічною та економічною доцільністю, як правило, включаючи часткову заміну компонентів (наприклад, заміна {{0}}% суворо віщувальних компонентів), оновлення інвертора рядка, встановлення системи моніторингу даних, коригування брекетів та оптимізацію ємності та інші технічні заходи. Інвестиція одиниці для цього типу схеми становить приблизно 0. 5-0. 8 юан\/Вт, що може принести 15-25}% збільшення виробництва електроенергії, а період окупності інвестицій, як правило, 3-5 років. Ремонт середнього масштабу особливо підходить для проектів електростанцій із незбалансованим статусом компонентів, інверторська технологія значно відстає від поточних стандартів (наприклад, ранні централізовані інвертори з ефективністю нижче 96%) або відсутні системи моніторингу.
З технічної та економічної точки зору, оновлення інвертора, як правило, є найбільш вигідним проектом у цій схемі. Сучасні рядкові інвертори не тільки мають ефективність понад 98,5%, але й можуть досягти моніторингу рівня рядків, ефективно покращуючи доступність системи на 2-3 відсоткові точки. Для заміни деяких компонентів може бути прийнята стратегія "а -ля -карт", яка надає пріоритет заміні компонентів із сильним ослабленням (наприклад, ослаблення потужності, що перевищує 20%) або очевидні гарячі точки, щоб отримати максимальні вигоди від виробництва електроенергії з мінімальними інвестиціями. Ремонт середнього масштабу досяг хорошого балансу між інвестиційною шкалою та покращенням ефективності, що робить його ідеальним вибором для більшості електростанцій, які працювали протягом 5-10 років.
Комплексний план оновлення
Це найбільш ретельний метод технологічної трансформації серед трьох шляхів, включаючи заміну всіх компонентів на високоефективні моделі (наприклад, оновлення від полікристалічного кремнію на монокристалічний перк або топкон), перероблення системи підтримки, оновлення всіх інверторів, оптимізації потужності до 1. 3-1. Інші всебічні заходи. Інвестиційна шкала таких схем порівняно велика, приблизно 1. 2-1. 8 юан\/Вт без зберігання енергії, і збільшується до 2. 0-2. Період окупності інвестицій для всебічного оновлення відносно довгий, як правило, 5-7 років, що підходить для високоякісних електростанцій з дефіцитними земельними ресурсами, високими цінами на електроенергію, або суворими обмеженнями електроенергії, особливо тим, що знаходяться в районах легких ресурсів класу I з більш ніж 10 років роботи.
Значною перевагою всебічного оновлення є здатність повністю використовувати новітні технологічні досягнення, такі як двосторонні компоненти, відстеження кронштейнів, інтелектуальна експлуатація та обслуговування, що не тільки збільшує виробництво електроенергії, але й значно знижує витрати на експлуатацію та обслуговування (зменшення потреб в ручному огляді за 30-50%). Крім того, хоча встановлення систем зберігання енергії збільшує початкові інвестиції, він може створити додатковий дохід за допомогою моделей доданої вартості, таких як арбітражні та допоміжні послуги Peak Valley. У деяких регіонах, орієнтованих на ринок, зберігання енергії може збільшити загальний IRR проекту на 2-3 відсоткові пункти.