صنعت انرژی خورشیدی با چالشهای مختلفی از جمله جنگهای تجاری، سیاستهای ملی، شرایط اتصال به شبکه و موارد دیگر روبرو است. نصابها و صاحبان نیروگاهها نگران سودآوری نیروگاههای فتوولتائیک (PV) هستند، تولیدکنندگان محصولات خورشیدی نگران فقدان سیاستهای مطلوب هستند و تولیدکنندگان تأسیسات شبکه در مورد رعایت استانداردهای فنی نگرانند. در نهایت، سوال اصلی این است که آیا توان خروجی ایستگاههای PV میتواند نیازهای عملیاتی و سودآوری را برآورده کند و چگونه میتوان برق بیشتری تولید کرد.
کارشناسان صنعت خاطرنشان میکنند که تولید برق خورشیدی فعلی نیازمند رسیدگی به مسائل متعددی مانند نظارت بر آب و هوا در زمان واقعی، تشخیص بار برای تولید برق توزیعشده و متمرکز، ذخیرهسازی انرژی، توسعه اینورترهای هوشمند نسل بعدی، نظارت و کنترل جامع کیفیت توان و همچنین مدیریت در مهندسی، طراحی، بهرهبرداری و نگهداری است.
این مقاله به طور خلاصه عوامل مؤثر بر تولید برق فتوولتائیک را از دیدگاه کیفیت ساخت، طراحی بهینه (مثلاً زاویه شیب ایدهآل) و تجهیزاتی مانند ماژولها و جعبههای کمباینرها تجزیه و تحلیل میکند.
۱. کیفیت ساخت
برخی از نصابها، که هدفشان سود است، کورکورانه هزینههای ساخت را کاهش میدهند که منجر به مشکلات کیفی میشود که ممکن است باعث از دست رفتن ۳ تا ۶ درصد از تولید برق شود.
چن لی، مدیر بخش تولید برق انرژیهای نو در موسسه تحقیقات هوشمند شبکه برق ایالتی، در یک گردهمایی تأکید کرد که شرکتها باید شیوههای مدیریتی اصلاحشدهای را برای جلوگیری از تأخیر در پروژهها اتخاذ کنند، مواد مناسب و واجد شرایط را برای اطمینان از کیفیت انتخاب کنند و برای تضمین عملکرد صحیح ایستگاههای فتوولتائیک، تعمیر و نگهداری و نظارت منظم انجام دهند.
برای نصب سیستمهای فتوولتائیک یکپارچه در ساختمان، باید یک طرح سازماندهی ساخت و ساز و رویههای کنترل کیفیت تهیه شود. طرحهای ساخت و ساز مربوطه و اقدامات ایمنی نیز باید تدوین شوند و در صورت لزوم، ارزیابیهای امکانسنجی انجام شود.
۲. طراحی بهینهسازی
هدف از بهینهسازی سیستم، به حداکثر رساندن تولید برق با ارزیابی عواملی مانند تابش خورشید، بازتاب نور، دمای محیط، شرایط باد و عملکرد و تعامل اجزای مختلف سیستم است. عدم طراحی بهینهسازی در برخی از نیروگاههای فتوولتائیک منجر به کاهش توان خروجی میشود.
ملاحظات کلیدی طراحی عبارتند از:
سایه: سایه به طور قابل توجهی بر راندمان سیستم تأثیر میگذارد، باعث ایجاد تنش حرارتی میشود و طول عمر ماژول را کاهش میدهد. انواع سایه شامل ساختمانهای اطراف، درختان، سایه خود سیستم PV و سایه موقت ناشی از گرد و غبار است.
جهت و زاویه شیب: محاسبه زاویه شیب بهینه ضروری است، زیرا سیستمهای متصل به شبکه یا خارج از شبکه به طراحیهای متفاوتی نیاز دارند. برای سیستمهای متصل به شبکه، زاویه شیب باید میانگین توان خروجی روزانه سالانه را به حداکثر برساند، در حالی که سیستمهای خارج از شبکه ممکن است بارهای تابستانی یا زمستانی را در اولویت قرار دهند.
برای مثال، در نانجینگ:
سیستمهای متصل به شبکه، حداکثر توان خروجی سالانه را در زاویه شیب ۲۵ درجه، حدود ۷ درجه کمتر از عرض جغرافیایی محلی، به دست میآورند.
سیستمهای مستقل از شبکه متفاوت هستند: برای بارهای تابستانی، زاویه شیب بهینه ۷ درجه است که بسیار پایینتر از عرض جغرافیایی محلی است؛ برای بارهای زمستانی، ۴۶ درجه است که بسیار بالاتر از عرض جغرافیایی محلی است؛ برای بارهای متعادل، زاویه شیب ۴۲ درجه توصیه میشود.
۳. تجهیزات
تجهیزات کلیدی مؤثر بر تولید برق در نیروگاههای فتوولتائیک شامل ماژولهای خورشیدی، جعبههای ترکیبی، اینورترها و زیرساختهای شبکه میشود.
ماژولهای خورشیدی
در طول انتخاب ماژول و ساخت سیستم، بهینهسازی سازگاری و استفاده از ترکیبی از سلولهای خورشیدی درجه A و درجه B میتواند راندمان را بهبود بخشد. کیفیت ماژول باید با در نظر گرفتن دقیق عواملی مانند عرض جغرافیایی، طیف، دما، سایه، موقعیت مکانی و شرایط سیمکشی، که همگی بر عملکرد ماژول تأثیر میگذارند، تضمین شود.
اینورترها
اینورترها، جدا از ماژولها، تنها تجهیزاتی هستند که میتوانند مستقیماً راندمان تولید برق را - به طور بالقوه تا 10٪ - بهبود بخشند. قبل از نصب، State Grid توصیه میکند که آزمایشهای شبیهسازی انجام شود و به جای صرفاً دنبال کردن تولید کمهزینه، بر کاهش هزینه از طریق تولید دستهای تمرکز شود.
اتصال شبکه
اتصال به شبکه برق همچنان یک چالش مهم برای سیستمهای انرژی خورشیدی چین است که هنوز در مراحل اولیه توسعه قرار دارند. عدم تطابق بین طراحی سیستمها و شبکه برق، همراه با مسئله جذب کامل برق توسط شبکه، مانع از بهرهوری میشود. کارشناسان پیشنهاد میکنند که برای کاهش بار شبکه، مصرف برق محلی در اولویت قرار گیرد و زیرساختهایی مانند ایستگاههای شارژ خودروهای برقی ساخته شود تا هزینههای انتقال کاهش یابد.
صنعت فتوولتائیک میتواند از طریق مدیریت جامع کیفیت ساخت، بهینهسازی سیستم و انتخاب تجهیزات، بهرهوری تولید برق را افزایش داده و الزامات عملیاتی و سودآوری را بهتر برآورده کند.
