Branża energetyki słonecznej stoi w obliczu różnorodnych wyzwań, takich jak wojny handlowe, polityka krajowa, warunki przyłączenia do sieci i inne. Instalatorzy i właściciele elektrowni martwią się o rentowność elektrowni fotowoltaicznych (PV), producenci paneli słonecznych obawiają się braku korzystnych przepisów, a producenci instalacji sieciowych obawiają się o spełnienie norm technicznych. Ostatecznie, kluczowe pytanie brzmi, czy moc wyjściowa elektrowni fotowoltaicznych jest w stanie sprostać wymaganiom operacyjnym i rentownościowym oraz jak wygenerować więcej energii elektrycznej.
Eksperci branżowi wskazują, że współczesne wytwarzanie energii słonecznej wymaga uwzględnienia wielu kwestii, takich jak monitorowanie pogody w czasie rzeczywistym, wykrywanie obciążenia w przypadku rozproszonego i scentralizowanego wytwarzania energii, magazynowanie energii, rozwój inteligentnych inwerterów nowej generacji, kompleksowe monitorowanie i kontrola jakości energii, a także zarządzanie w zakresie inżynierii, projektowania, obsługi i konserwacji.
W tym artykule krótko przeanalizowano czynniki wpływające na wytwarzanie energii fotowoltaicznej z perspektywy jakości konstrukcji, optymalizacji projektu (np. idealnych kątów nachylenia) oraz wyposażenia, takiego jak moduły i skrzynki rozdzielcze.
1. Jakość konstrukcji
Niektórzy instalatorzy, kierując się zyskiem, bezmyślnie zaniżają koszty budowy, co skutkuje problemami z jakością, mogącymi skutkować stratą 3–6% w wytwarzaniu energii.
Chen Lei, kierownik działu generacji energii ze źródeł nowych w State Grid Smart Research Institute, podkreślił na forum, że firmy muszą przyjąć udoskonalone praktyki zarządzania, aby zapobiegać opóźnieniom w realizacji projektów, wybierać odpowiednie i kwalifikowane materiały w celu zapewnienia jakości oraz przeprowadzać regularną konserwację i nadzór w celu zagwarantowania prawidłowego funkcjonowania elektrowni fotowoltaicznych.
W przypadku instalacji systemów fotowoltaicznych zintegrowanych z budynkiem należy opracować plan organizacji budowy i procedury kontroli jakości. Należy również opracować odpowiednie plany budowy i środki bezpieczeństwa, a w razie potrzeby przeprowadzić ocenę wykonalności.
2. Projekt optymalizacji
Celem optymalizacji systemu jest maksymalizacja wytwarzania energii poprzez ocenę takich czynników, jak natężenie promieniowania słonecznego, współczynnik odbicia światła, temperatura otoczenia, warunki wietrzne oraz wydajność i interakcja różnych komponentów systemu. Brak optymalizacji projektu w niektórych elektrowniach fotowoltaicznych prowadzi do obniżenia mocy wyjściowej.
Kluczowe zagadnienia projektowe obejmują:
Zacienienie: Zacienienie znacząco wpływa na wydajność systemu, powoduje naprężenia termiczne i skraca żywotność modułów. Do rodzajów zacienienia należą: otaczające budynki, drzewa, samozacienianie przez system fotowoltaiczny oraz tymczasowe zacienienie spowodowane kurzem.
Orientacja i kąt nachylenia: Obliczenie optymalnego kąta nachylenia jest kluczowe, ponieważ systemy podłączone do sieci i poza nią wymagają różnych konstrukcji. W przypadku systemów podłączonych do sieci, kąt nachylenia powinien maksymalizować roczną średnią dzienną moc wyjściową, podczas gdy systemy poza siecią mogą priorytetowo traktować obciążenia letnie lub zimowe.
Na przykład w Nankinie:
Systemy podłączone do sieci osiągają maksymalną roczną moc wyjściową przy kącie nachylenia 25°, czyli o około 7° mniejszym od lokalnej szerokości geograficznej.
Systemy niezależne od sieci różnią się między sobą: w przypadku obciążeń letnich optymalny kąt nachylenia wynosi 7°, czyli znacznie poniżej lokalnej szerokości geograficznej; w przypadku obciążeń zimowych wynosi on 46°, czyli znacznie powyżej lokalnej szerokości geograficznej; w przypadku obciążeń zrównoważonych zalecany jest kąt nachylenia 42°.
3. Sprzęt
Kluczowe urządzenia mające wpływ na wytwarzanie energii w elektrowniach fotowoltaicznych obejmują moduły słoneczne, skrzynki rozdzielcze, inwertery i infrastrukturę sieciową.
Moduły słoneczne
Podczas doboru modułów i budowy systemu, optymalizacja kompatybilności oraz zastosowanie kombinacji ogniw słonecznych klasy A i B może poprawić wydajność. Należy zapewnić jakość modułu, starannie uwzględniając takie czynniki, jak szerokość geograficzna, widmo, temperatura, zacienienie, lokalizacja i stan okablowania, które wpływają na wydajność modułu.
Falowniki
Falowniki to jedyne urządzenia, poza modułami, które mogą bezpośrednio poprawić sprawność wytwarzania energii – potencjalnie nawet o 10%. Przed instalacją State Grid zaleca przeprowadzenie eksperymentów symulacyjnych i skupienie się na redukcji kosztów poprzez produkcję seryjną, zamiast wyłącznie dążenia do produkcji niskokosztowej.
Połączenie sieciowe
Podłączenie do sieci elektroenergetycznej pozostaje poważnym wyzwaniem dla chińskich systemów fotowoltaicznych, które wciąż znajdują się na wczesnym etapie rozwoju. Niedopasowanie projektów systemów do sieci, a także problem pełnej absorpcji energii elektrycznej w sieci, obniżają wydajność. Eksperci sugerują priorytetowe traktowanie lokalnego zużycia energii w celu zmniejszenia obciążenia sieci oraz budowę infrastruktury, takiej jak stacje ładowania pojazdów elektrycznych, w celu obniżenia kosztów przesyłu.
Dzięki kompleksowemu zarządzaniu jakością konstrukcji, optymalizacją systemu i doborem sprzętu, branża fotowoltaiczna może zwiększyć wydajność wytwarzania energii i lepiej sprostać wymaganiom operacyjnym i rentowności.
