Missä aurinkosähkövoimalan häviö on?

Voimalaitoksen häviö perustuu aurinkosähköjärjestelmän absorptiohäviöön ja invertterin häviöön
Resurssitekijöiden vaikutuksen lisäksi aurinkosähkövoimalaitosten tuotantoon vaikuttavat myös voimalaitoksen tuotanto- ja käyttölaitteiden häviöt. Mitä suurempi voimalaitoksen laitteiden hävikki on, sitä pienempi on sähköntuotanto. Aurinkosähkövoimalaitoksen laitteiden häviöt voidaan jakaa pääasiassa neljään luokkaan: aurinkosähkön neliömatriisin absorptiohäviöt, invertterin häviöt, sähkönkeräyslinjan ja laatikkomuuntajan häviöt sekä tehosteaseman häviöt.

(1) Aurinkosähköjärjestelmän absorptiohäviö on tehohäviö aurinkosähköjärjestelmästä yhdistelmärasian kautta invertterin tasavirtatuloon, mukaan lukien aurinkosähkökomponenttien laitteiden vikaantumishäviö, suojaushäviö, kulmahäviö, tasavirtakaapelin häviö ja yhdistelmärasian haarahäviö;
(2) Invertterin häviö tarkoittaa tehohäviötä, joka aiheutuu invertterin tasavirrasta vaihtovirtaan muuntamisen seurauksena, mukaan lukien invertterin muuntamisen hyötysuhteen menetys ja MPPT:n maksimitehon seurantakyvyn menetys;
(3) Virrankeräyslinjan ja kotelomuuntajan häviöt ovat tehohäviöitä invertterin vaihtovirtatulopäästä kotelomuuntajan kautta kunkin haaran tehomittariin, mukaan lukien invertterin lähtöhäviöt, kotelomuuntajan muuntohäviöt ja laitoksen sisäiset linjahäviöt;
(4) Paineenkorotusaseman häviö on häviö kunkin haaran tehomittarista paineenkorotusaseman kautta yhdyskäytävämittariin, mukaan lukien päämuuntajan häviö, asemamuuntajan häviö, väylähäviö ja muut aseman sisäiset linjahäviöt.

Analysoituamme lokakuun tietoja kolmesta aurinkosähkövoimalaitoksesta, joiden kokonaishyötysuhde on 65–75 % ja asennettu kapasiteetti 20 MW, 30 MW ja 50 MW, tulokset osoittavat, että aurinkosähköjärjestelmän absorptiohäviöt ja invertterijärjestelmän häviöt ovat tärkeimmät voimalaitoksen tuotantoon vaikuttavat tekijät. Näistä aurinkosähköjärjestelmän absorptiohäviöt ovat suurimmat, noin 20–30 %, ja invertterijärjestelmän häviöt noin 2–4 %. Sähkönkeräyslinjan ja laatikkomuuntajan häviöt sekä tehosteaseman häviöt ovat suhteellisen pieniä, yhteensä noin 2 %.
Edellä mainitun 30 MW:n aurinkosähkövoimalan tarkempi analyysi osoittaa, että sen rakennusinvestointi on noin 400 miljoonaa yuania. Voimalaitoksen tehohäviö lokakuussa oli 2 746 600 kWh, mikä on 34,8 % teoreettisesta sähköntuotannosta. Jos laskelmana on 1,0 yuania kilowattituntia kohden, lokakuun kokonaishäviö oli 4 119 900 yuania, millä oli valtava vaikutus voimalaitoksen taloudelliseen hyötyyn.

Kuinka vähentää aurinkosähkövoimalan häviöitä ja lisätä sähköntuotantoa
Aurinkosähkövoimalaitosten neljästä häviötyypistä keräyslinjan ja laatikkomuuntajan häviöt sekä tehosteaseman häviöt liittyvät yleensä läheisesti itse laitteen suorituskykyyn, ja häviöt ovat suhteellisen vakaat. Jos laite kuitenkin vikaantuu, se aiheuttaa suuren tehohäviön, joten on välttämätöntä varmistaa sen normaali ja vakaa toiminta. Aurinkosähköjärjestelmien ja invertterien häviöt voidaan minimoida varhaisella rakentamisella ja myöhemmällä käytöllä ja huollolla. Tarkempi analyysi on seuraava.

(1) Aurinkopaneelien ja liitäntäkoteloiden laitteiden vikaantuminen ja menetys
Aurinkosähkövoimalaitoslaitteita on monia. Yllä olevassa esimerkissä olevassa 30 MW:n aurinkosähkövoimalaitoksessa on 420 yhdistelmärasiaa, joista jokaisessa on 16 haaraa (yhteensä 6720 haaraa) ja jokaisessa haarassa on 20 paneelia (yhteensä 134 400 akkua) eli laitteiden kokonaismäärä on valtava. Mitä suurempi lukumäärä, sitä suurempi on laitevikojen esiintymistiheys ja sitä suurempi on tehohäviö. Yleisiä ongelmia ovat pääasiassa aurinkopaneelien palaminen, kytkentärasian tulipalo, rikkoutuneet akkupaneelit, johtojen väärä hitsaus, yhdistelmärasian haarapiirin viat jne. Tämän osan hävikin vähentämiseksi on vahvistettava valmistumishyväksyntää ja varmistettava se tehokkailla tarkastus- ja hyväksyntämenetelmillä. Voimalaitoslaitteiden laatu liittyy laatuun, mukaan lukien tehdaslaitteiden laatu, laitteiden asennus ja suunnittelustandardien mukainen järjestely sekä voimalaitoksen rakennuslaatu. Toisaalta on tarpeen parantaa voimalaitoksen älykästä toimintatasoa ja analysoida käyttötietoja älykkäiden apuvälineiden avulla, jotta voidaan selvittää ajoissa vian lähde, suorittaa pisteestä pisteeseen -vianetsintä, parantaa käyttö- ja kunnossapitohenkilöstön työtehokkuutta ja vähentää voimalaitoksen häviöitä.
(2) Varjostushäviö
Aurinkopaneelien asennuskulman ja järjestelyn kaltaisten tekijöiden vuoksi jotkut aurinkopaneelit estyvät, mikä vaikuttaa aurinkopaneeliryhmän tehoon ja johtaa tehohäviöön. Siksi voimalaitoksen suunnittelussa ja rakentamisessa on estettävä aurinkopaneelien joutuminen varjoon. Samalla aurinkopaneelien kuumien pisteiden aiheuttamien vaurioiden vähentämiseksi tulisi asentaa sopiva määrä ohitusdiodeja, jotka jakavat akkusarjan useisiin osiin, jotta akkusarjan jännite ja virta menetetään suhteessa sähköhäviöön.

(3) Kulmahäviö
Aurinkopaneelien kaltevuuskulma vaihtelee 10°:sta 90°:een käyttötarkoituksesta riippuen, ja yleensä valitaan leveysaste. Kulman valinta vaikuttaa auringonsäteilyn voimakkuuteen, ja toisaalta aurinkopaneelien sähköntuotantoon vaikuttavat tekijät, kuten pöly ja lumi. Lumipeitteen aiheuttama tehohäviö. Samalla aurinkopaneelien kulmaa voidaan ohjata älykkäillä apuvälineillä, jotta se mukautuu vuodenaikojen ja sään muutoksiin ja maksimoi voimalaitoksen sähköntuotantokapasiteetin.
(4) Invertterin häviö
Invertterin häviö ilmenee pääasiassa kahdella tavalla: toinen on invertterin muuntotehokkuuden aiheuttama häviö ja toinen on invertterin MPPT-maksimitehon seurantakyvyn aiheuttama häviö. Molemmat näkökohdat määräytyvät invertterin itsensä suorituskyvyn perusteella. Invertterin häviön vähentämisestä saatava hyöty myöhemmässä käytössä ja kunnossapidossa on pieni. Siksi laitteiden valinta voimalaitoksen rakentamisen alkuvaiheessa on lukittu, ja häviötä vähennetään valitsemalla suorituskykyisempi invertteri. Myöhemmissä käyttö- ja kunnossapitovaiheissa invertterin toimintatietoja voidaan kerätä ja analysoida älykkäillä keinoilla, jotta voidaan tarjota päätöksentekotukea uuden voimalaitoksen laitteiden valintaan.

Yllä olevasta analyysistä voidaan nähdä, että häviöt aiheuttavat valtavia häviöitä aurinkosähkövoimalaitoksissa, ja voimalaitoksen kokonaishyötysuhdetta tulisi parantaa vähentämällä häviöitä ensin keskeisillä alueilla. Toisaalta tehokkaita hyväksyntätyökaluja käytetään voimalaitoksen laitteiden ja rakentamisen laadun varmistamiseksi; toisaalta voimalaitoksen käytön ja kunnossapidon prosessissa on välttämätöntä käyttää älykkäitä apuvälineitä voimalaitoksen tuotanto- ja toimintatason parantamiseksi sekä sähköntuotannon lisäämiseksi.