Bei der Auslegung des Photovoltaik-Kraftwerkssystems ist das Verhältnis der installierten Leistung der Photovoltaikmodule zur Nennleistung des Wechselrichters das DC/AC-Leistungsverhältnis.
Dies ist ein sehr wichtiger Designparameter. Im 2012 veröffentlichten „Photovoltaic Power Generation System Efficiency Standard“ ist das Kapazitätsverhältnis nach 1:1 ausgelegt, aber aufgrund des Einflusses von Lichtverhältnissen und Temperatur können die Photovoltaikmodule das nicht erreichen Die meiste Zeit läuft die Nennleistung, und der Wechselrichter läuft grundsätzlich nicht mit voller Kapazität, und die meiste Zeit befindet er sich in der Phase der Kapazitätsverschwendung.
In der Ende Oktober 2020 veröffentlichten Norm wurde das Leistungsverhältnis von Photovoltaikkraftwerken vollständig liberalisiert und das maximale Verhältnis von Komponenten und Wechselrichtern erreichte 1,8:1. Der neue Standard wird die inländische Nachfrage nach Komponenten und Wechselrichtern erheblich steigern. Es kann die Stromkosten senken und den Beginn des Zeitalters der Photovoltaikparität beschleunigen.
In diesem Artikel wird das verteilte Photovoltaiksystem in Shandong als Beispiel genommen und aus der Perspektive der tatsächlichen Ausgangsleistung von Photovoltaikmodulen, des Anteils der durch Überversorgung verursachten Verluste und der Wirtschaftlichkeit analysiert.
01
Der Trend zur Überversorgung mit Solarmodulen
—
Derzeit liegt die durchschnittliche Überversorgung von Photovoltaik-Kraftwerken weltweit zwischen 120 % und 140 %. Der Hauptgrund für eine Überversorgung liegt darin, dass die PV-Module im eigentlichen Betrieb nicht die ideale Spitzenleistung erreichen können. Zu den Einflussfaktoren gehören:
1).Unzureichende Strahlungsintensität (Winter)
2).Umgebungstemperatur
3).Schmutz- und Staubblockierung
4).Die Ausrichtung des Solarmoduls ist den ganzen Tag über nicht optimal (Tracking-Halterungen spielen eine geringere Rolle)
5).Dämpfung des Solarmoduls: 3 % im ersten Jahr, danach 0,7 % pro Jahr
6).Anpassungsverluste innerhalb und zwischen Solarmodulsträngen
Tägliche Stromerzeugungskurven mit unterschiedlichen Überversorgungsverhältnissen
Die Überversorgungsquote von Photovoltaikanlagen zeigt in den letzten Jahren einen steigenden Trend.
Zusätzlich zu den Gründen für den Systemausfall haben der weitere Rückgang der Komponentenpreise in den letzten Jahren und die Verbesserung der Wechselrichtertechnologie dazu geführt, dass die Anzahl der anschließbaren Strings gestiegen ist, wodurch eine Überversorgung immer wirtschaftlicher geworden ist. Darüber hinaus Durch die übermäßige Bereitstellung von Komponenten können auch die Stromkosten gesenkt und dadurch die interne Rendite des Projekts verbessert werden, sodass die Risikoabwehrfähigkeit der Projektinvestitionen erhöht wird.
Darüber hinaus sind Hochleistungs-Photovoltaikmodule in dieser Phase zum Haupttrend in der Entwicklung der Photovoltaikindustrie geworden, was die Möglichkeit einer Überversorgung mit Komponenten und einer Erhöhung der installierten Photovoltaikkapazität in Haushalten weiter erhöht.
Aufgrund der oben genannten Faktoren ist die Überversorgung zum Trend bei der Gestaltung von Photovoltaikprojekten geworden.
02
Stromerzeugungs- und Kostenanalyse
—
Am Beispiel des vom Eigentümer investierten 6-kW-Haushalts-Photovoltaikkraftwerks wurden LONGi 540-W-Module ausgewählt, die häufig im dezentralen Markt eingesetzt werden. Es wird geschätzt, dass durchschnittlich 20 kWh Strom pro Tag erzeugt werden können und die jährliche Stromerzeugungskapazität etwa 7.300 kWh beträgt.
Entsprechend den elektrischen Parametern der Komponenten beträgt der Arbeitsstrom am maximalen Arbeitspunkt 13 A. Wählen Sie den Mainstream-Wechselrichter GoodWe GW6000-DNS-30 auf dem Markt. Der maximale Eingangsstrom dieses Wechselrichters beträgt 16 A, was eine Anpassung an den aktuellen Markt ermöglicht. Hochstromkomponenten. Basierend auf dem 30-jährigen Durchschnittswert der jährlichen Gesamtstrahlung von Lichtressourcen in der Stadt Yantai, Provinz Shandong, wurden verschiedene Systeme mit unterschiedlichen Überproportionalverhältnissen analysiert.
2.1 Systemeffizienz
Einerseits erhöht die Überversorgung die Stromerzeugung, andererseits kommt es jedoch aufgrund der Erhöhung der Anzahl der Solarmodule auf der DC-Seite zu einem Anpassungsverlust der Solarmodule im Solarstrang und dem Verlust der Erhöhen Sie die Gleichstromleitung, sodass ein optimales Kapazitätsverhältnis entsteht und die Effizienz des Systems maximiert wird. Nach der PVsyst-Simulation kann der Systemwirkungsgrad bei unterschiedlichen Leistungsverhältnissen des 6-kVA-Systems ermittelt werden. Wie in der folgenden Tabelle gezeigt, erreicht die Systemeffizienz bei einem Kapazitätsverhältnis von etwa 1,1 ihr Maximum, was auch bedeutet, dass die Auslastung der Komponenten zu diesem Zeitpunkt am höchsten ist.
Systemeffizienz und jährliche Stromerzeugung bei unterschiedlichen Kapazitätsverhältnissen
2.2 Stromerzeugung und Umsatz
Abhängig von der Systemeffizienz bei unterschiedlichen Überbereitstellungsverhältnissen und der theoretischen Abklingrate der Module in 20 Jahren kann die jährliche Stromerzeugung bei unterschiedlichen Kapazitätsbereitstellungsverhältnissen ermittelt werden. Basierend auf dem netzgebundenen Strompreis von 0,395 Yuan/kWh (dem Referenzstrompreis für entschwefelte Kohle in Shandong) wird der jährliche Stromverkaufserlös berechnet. Die Berechnungsergebnisse sind in der Tabelle oben dargestellt.
2.3 Kostenanalyse
Den Nutzern privater Photovoltaik-Projekte sind vor allem die Kosten am Herzen. Unter ihnen sind Photovoltaik-Module und Wechselrichter die wichtigsten Ausrüstungsmaterialien, weitere Hilfsmaterialien wie Photovoltaik-Halterungen, Schutzausrüstung und Kabel sowie die mit der Installation verbundenen Kosten für das Projekt Darüber hinaus müssen Nutzer auch die Kosten für die Wartung von Photovoltaikanlagen berücksichtigen. Die durchschnittlichen Wartungskosten machen etwa 1 bis 3 % der Gesamtinvestitionskosten aus. An den Gesamtkosten haben Photovoltaikmodule einen Anteil von etwa 50 bis 60 %. Basierend auf den oben genannten Kostenaufwendungen ergibt sich für den aktuellen Haushalts-Photovoltaik-Kosteneinheitspreis in etwa die folgende Tabelle:
Geschätzte Kosten für private PV-Anlagen
Aufgrund der unterschiedlichen Überbereitstellungsverhältnisse variieren auch die Systemkosten, einschließlich Komponenten, Halterungen, Gleichstromkabel und Installationsgebühren. Anhand der obigen Tabelle können die Kosten für verschiedene Überbereitstellungsverhältnisse berechnet werden, wie in der folgenden Abbildung dargestellt.
Systemkosten, Vorteile und Effizienz bei unterschiedlichen Überbereitstellungsverhältnissen
03
Inkrementelle Nutzenanalyse
—
Aus der obigen Analyse geht hervor, dass zwar die jährliche Stromerzeugung und das Einkommen mit der Erhöhung der Überversorgungsquote steigen, aber auch die Investitionskosten steigen. Darüber hinaus zeigt die obige Tabelle, dass die Systemeffizienz bei Paarung um das 1,1-fache höher ist. Aus technischer Sicht ist daher eine Übergewichtung um das 1,1-fache optimal.
Aus Sicht der Investoren reicht es jedoch nicht aus, die Auslegung von Photovoltaikanlagen aus technischer Sicht zu betrachten. Es ist auch notwendig, die Auswirkungen einer Überallokation auf die Kapitalerträge aus wirtschaftlicher Sicht zu analysieren.
Anhand der Investitionskosten und der Stromerzeugungserträge unter den oben genannten unterschiedlichen Kapazitätsverhältnissen können die kWh-Kosten des Systems für 20 Jahre und die interne Rendite vor Steuern berechnet werden.
LCOE und IRR bei unterschiedlichen Überbereitstellungsverhältnissen
Wie aus der obigen Abbildung ersichtlich ist, steigen bei einem kleinen Kapazitätszuteilungsverhältnis die Stromerzeugung und die Einnahmen des Systems mit der Erhöhung des Kapazitätszuteilungsverhältnisses, und die erhöhten Einnahmen zu diesem Zeitpunkt können die durch Überschreitung verursachten Mehrkosten decken Zuteilung.Wenn das Kapazitätsverhältnis zu groß ist, nimmt die interne Rendite des Systems aufgrund von Faktoren wie der allmählichen Erhöhung der Leistungsgrenze des hinzugefügten Teils und der Zunahme des Leitungsverlusts allmählich ab. Wenn das Kapazitätsverhältnis 1,5 beträgt, ist der interne Zinsfuß (IRR) der Systeminvestitionen am größten. Aus wirtschaftlicher Sicht ist daher 1,5:1 das optimale Kapazitätsverhältnis für dieses System.
Mit der gleichen Methode wie oben wird das optimale Kapazitätsverhältnis des Systems unter verschiedenen Kapazitäten aus wirtschaftlicher Sicht berechnet, und die Ergebnisse sind wie folgt:
04
Epilog
—
Unter Verwendung der Solarressourcendaten von Shandong wird unter den Bedingungen unterschiedlicher Kapazitätsverhältnisse die Leistung des Photovoltaikmodulausgangs berechnet, der nach dem Verlust den Wechselrichter erreicht. Bei einem Kapazitätsverhältnis von 1,1 ist der Systemverlust zu diesem Zeitpunkt am geringsten und die Komponentenauslastung am höchsten. Aus wirtschaftlicher Sicht sind jedoch bei einem Kapazitätsverhältnis von 1,5 die Einnahmen von Photovoltaikprojekten am höchsten . Bei der Planung einer Photovoltaikanlage sollte nicht nur der Auslastungsgrad der Komponenten unter technischen Gesichtspunkten berücksichtigt werden, sondern auch die Wirtschaftlichkeit ist der Schlüssel zur Projektgestaltung.Durch die wirtschaftliche Berechnung ist das 8-kW-System 1.3 bei Überversorgung am wirtschaftlichsten, das 10-kW-System 1.2 bei Überversorgung am wirtschaftlichsten und das 15-kW-System 1.2 bei Überversorgung am wirtschaftlichsten .
Wenn die gleiche Methode zur wirtschaftlichen Berechnung des Kapazitätsverhältnisses in Industrie und Gewerbe verwendet wird, wird aufgrund der Reduzierung der Kosten pro Watt des Systems das wirtschaftlich optimale Kapazitätsverhältnis höher sein. Darüber hinaus werden marktbedingt auch die Kosten für Photovoltaikanlagen stark variieren, was ebenfalls großen Einfluss auf die Berechnung des optimalen Leistungsverhältnisses hat. Dies ist auch der wesentliche Grund, warum verschiedene Länder Beschränkungen für das Auslegungsleistungsverhältnis von Photovoltaikanlagen erlassen haben.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 28.09.2022