Η βιομηχανία ηλιακής ενέργειας αντιμετωπίζει διάφορες προκλήσεις, όπως εμπορικούς πολέμους, εθνικές πολιτικές, συνθήκες σύνδεσης στο δίκτυο και άλλα. Οι εγκαταστάτες και οι ιδιοκτήτες σταθμών ανησυχούν για την κερδοφορία των φωτοβολταϊκών (Φ/Β) σταθμών παραγωγής ενέργειας, οι κατασκευαστές ηλιακών προϊόντων ανησυχούν για την έλλειψη ευνοϊκών πολιτικών και οι κατασκευαστές εγκαταστάσεων δικτύου ανησυχούν για την τήρηση των τεχνικών προτύπων. Τελικά, το βασικό ερώτημα έγκειται στο εάν η ισχύς που παράγουν οι Φ/Β σταθμοί μπορεί να καλύψει τις λειτουργικές και κερδοφορικές απαιτήσεις και πώς να παράγει περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια.
Οι ειδικοί του κλάδου επισημαίνουν ότι η τρέχουσα παραγωγή ηλιακής ενέργειας απαιτεί την αντιμετώπιση πολλαπλών ζητημάτων, όπως η παρακολούθηση καιρού σε πραγματικό χρόνο, η ανίχνευση φορτίου για κατανεμημένη και κεντρική παραγωγή ενέργειας, η αποθήκευση ενέργειας, η ανάπτυξη έξυπνων μετατροπέων επόμενης γενιάς, η ολοκληρωμένη παρακολούθηση και έλεγχος της ποιότητας ισχύος, καθώς και η διαχείριση στη μηχανική, το σχεδιασμό, τη λειτουργία και τη συντήρηση.
Αυτό το άρθρο αναλύει συνοπτικά τους παράγοντες που επηρεάζουν την παραγωγή φωτοβολταϊκής ενέργειας από την οπτική γωνία της ποιότητας κατασκευής, του βελτιστοποιημένου σχεδιασμού (π.χ., ιδανικές γωνίες κλίσης) και του εξοπλισμού, όπως οι μονάδες και τα κιβώτια συνδυασμού.
1. Ποιότητα κατασκευής
Ορισμένοι εγκαταστάτες, με γνώμονα το κέρδος, μειώνουν τυφλά το κόστος κατασκευής, με αποτέλεσμα προβλήματα ποιότητας που μπορεί να προκαλέσουν απώλεια 3-6% στην παραγωγή ενέργειας.
Ο Chen Lei, διευθυντής του Τμήματος Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας Νέας Ενέργειας στο Κρατικό Ινστιτούτο Έξυπνης Έρευνας Δικτύου (State Grid Smart Research Institute), τόνισε σε ένα φόρουμ ότι οι εταιρείες πρέπει να υιοθετήσουν βελτιωμένες πρακτικές διαχείρισης για την αποτροπή καθυστερήσεων στα έργα, να επιλέξουν κατάλληλα και εξειδικευμένα υλικά για τη διασφάλιση της ποιότητας και να διενεργούν τακτική συντήρηση και εποπτεία για να εγγυηθούν την ορθή λειτουργία των φωτοβολταϊκών σταθμών.
Για την εγκατάσταση φωτοβολταϊκών συστημάτων ενσωματωμένων σε κτίρια, θα πρέπει να καταρτιστεί ένα σχέδιο οργάνωσης κατασκευής και διαδικασίες ποιοτικού ελέγχου. Θα πρέπει επίσης να διαμορφωθούν αντίστοιχα σχέδια κατασκευής και μέτρα ασφαλείας, με διεξαγωγή αξιολογήσεων σκοπιμότητας όταν είναι απαραίτητο.
2. Σχεδιασμός Βελτιστοποίησης
Ο στόχος της βελτιστοποίησης του συστήματος είναι η μεγιστοποίηση της παραγωγής ενέργειας αξιολογώντας παράγοντες όπως η ηλιακή ακτινοβολία, η ανακλαστικότητα του φωτός, η θερμοκρασία περιβάλλοντος, οι συνθήκες ανέμου και η απόδοση και η αλληλεπίδραση διαφόρων στοιχείων του συστήματος. Η έλλειψη σχεδιασμού βελτιστοποίησης σε ορισμένες φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις οδηγεί σε μειωμένη ισχύ εξόδου.
Βασικές παράμετροι σχεδιασμού περιλαμβάνουν:
Σκίαση: Η σκίαση επηρεάζει σημαντικά την απόδοση του συστήματος, προκαλεί θερμική καταπόνηση και μειώνει τη διάρκεια ζωής των μονάδων. Οι τύποι σκίασης περιλαμβάνουν τα γύρω κτίρια, τα δέντρα, την αυτοσκίαση από το ίδιο το φωτοβολταϊκό σύστημα και την προσωρινή σκίαση που προκαλείται από τη σκόνη.
Προσανατολισμός και Γωνία Κλίσης: Ο υπολογισμός της βέλτιστης γωνίας κλίσης είναι απαραίτητος, καθώς τα συστήματα που είναι συνδεδεμένα στο δίκτυο ή εκτός δικτύου απαιτούν διαφορετικό σχεδιασμό. Για τα συστήματα που είναι συνδεδεμένα στο δίκτυο, η γωνία κλίσης θα πρέπει να μεγιστοποιεί την ετήσια μέση ημερήσια ισχύ εξόδου, ενώ τα συστήματα εκτός δικτύου μπορεί να δίνουν προτεραιότητα στα καλοκαιρινά ή χειμερινά φορτία.
Για παράδειγμα, στη Ναντζίνγκ:
Τα συστήματα που είναι συνδεδεμένα στο δίκτυο επιτυγχάνουν μέγιστη ετήσια παραγωγή ισχύος σε γωνία κλίσης 25°, περίπου 7° μικρότερη από το τοπικό γεωγραφικό πλάτος.
Τα συστήματα αυτόνομου δικτύου ποικίλλουν: για τα καλοκαιρινά φορτία, η βέλτιστη γωνία κλίσης είναι 7°, πολύ κάτω από το τοπικό γεωγραφικό πλάτος· για τα χειμερινά φορτία, είναι 46°, πολύ υψηλότερη από το τοπικό γεωγραφικό πλάτος· για τα ισορροπημένα φορτία, συνιστάται γωνία κλίσης 42°.
3. Εξοπλισμός
Ο βασικός εξοπλισμός που επηρεάζει την παραγωγή ενέργειας σε φωτοβολταϊκά πάρκα περιλαμβάνει ηλιακές μονάδες, κιβώτια συνδυαστών, μετατροπείς και υποδομή δικτύου.
Ηλιακές μονάδες
Κατά την επιλογή των μονάδων και την κατασκευή του συστήματος, η βελτιστοποίηση της συμβατότητας και η χρήση ενός συνδυασμού ηλιακών κυψελών κατηγορίας Α και κατηγορίας Β μπορεί να βελτιώσει την απόδοση. Η ποιότητα των μονάδων πρέπει να διασφαλίζεται, λαμβάνοντας προσεκτικά υπόψη παράγοντες όπως το γεωγραφικό πλάτος, το φάσμα, η θερμοκρασία, η σκίαση, η τοποθεσία και οι συνθήκες καλωδίωσης, οι οποίοι επηρεάζουν την απόδοση των μονάδων.
Μετατροπείς
Οι μετατροπείς είναι ο μόνος εξοπλισμός, εκτός από τις μονάδες, που μπορεί να βελτιώσει άμεσα την απόδοση παραγωγής ενέργειας—πιθανώς έως και 10%. Πριν από την εγκατάσταση, η State Grid συνιστά τη διεξαγωγή πειραμάτων προσομοίωσης και την εστίαση στη μείωση του κόστους μέσω της μαζικής παραγωγής αντί της αποκλειστικής επιδίωξης της κατασκευής χαμηλού κόστους.
Σύνδεση στο Δίκτυο
Η σύνδεση στο δίκτυο παραμένει μια σημαντική πρόκληση για τα συστήματα ηλιακής ενέργειας της Κίνας, τα οποία βρίσκονται ακόμη στα αρχικά στάδια ανάπτυξης. Οι αναντιστοιχίες μεταξύ των σχεδίων των συστημάτων και του δικτύου, μαζί με το ζήτημα της πλήρους απορρόφησης από το δίκτυο, εμποδίζουν την αποδοτικότητα. Οι ειδικοί προτείνουν να δοθεί προτεραιότητα στην τοπική κατανάλωση ενέργειας για τη μείωση του φορτίου του δικτύου και στην κατασκευή υποδομών, όπως σταθμοί φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων, για τη μείωση του κόστους μεταφοράς.
Μέσω της ολοκληρωμένης διαχείρισης της ποιότητας κατασκευής, της βελτιστοποίησης του συστήματος και της επιλογής εξοπλισμού, η φωτοβολταϊκή βιομηχανία μπορεί να βελτιώσει την αποδοτικότητα της παραγωγής ενέργειας και να ανταποκριθεί καλύτερα στις λειτουργικές απαιτήσεις και τις απαιτήσεις κερδοφορίας.
