Jėgainės nuostoliai, pagrįsti fotovoltinių masyvų absorbcijos nuostoliais ir keitiklio nuostoliais
Be išteklių veiksnių poveikio, fotovoltinių elektrinių gamybai įtakos turi ir elektrinės gamybos bei eksploatavimo įrangos nuostoliai. Kuo didesni elektrinės įrangos nuostoliai, tuo mažesnė energijos gamyba. Fotovoltinių elektrinių įrangos nuostoliai daugiausia skirstomi į keturias kategorijas: fotovoltinių kvadratinių matricų absorbcijos nuostolius, inverterių nuostolius, energijos surinkimo linijų ir dėžinių transformatorių nuostolius, stiprintuvų stoties nuostolius ir kt.
(1) Fotovoltinės matricos absorbcijos nuostoliai yra fotovoltinės matricos galios nuostoliai per jungimo dėžę iki keitiklio nuolatinės srovės įvesties galo, įskaitant fotovoltinių komponentų įrangos gedimo nuostolius, ekranavimo nuostolius, kampinius nuostolius, nuolatinės srovės kabelio nuostolius ir jungimo dėžutės šakos nuostolius;
(2) Inverterio nuostoliai – tai galios nuostoliai, atsirandantys dėl inverterio nuolatinės srovės konvertavimo į kintamąją srovę, įskaitant inverterio konvertavimo efektyvumo nuostolius ir MPPT maksimalios galios sekimo galimybės nuostolius;
(3) Maitinimo surinkimo linijos ir dėžutės transformatoriaus nuostoliai yra galios nuostoliai nuo keitiklio kintamosios srovės įėjimo galo per dėžutės transformatorių iki kiekvienos šakos galios skaitiklio, įskaitant keitiklio išėjimo nuostolius, dėžutės transformatoriaus konversijos nuostolius ir gamyklos linijos nuostolius;
(4) Slėptuvės nuostoliai – tai nuostoliai nuo kiekvienos atšakos galios skaitiklio per slėginę stotį iki vartų skaitiklio, įskaitant pagrindinio transformatoriaus nuostolius, stoties transformatoriaus nuostolius, šynos nuostolius ir kitus stoties linijų nuostolius.
Išanalizavus trijų fotovoltinių elektrinių, kurių bendras našumas siekia 65–75 %, o įrengta galia – 20 MW, 30 MW ir 50 MW, spalio mėnesio duomenis, gauti rezultatai rodo, kad pagrindiniai veiksniai, darantys įtaką elektrinės galiai, yra fotovoltinių masyvų absorbcijos nuostoliai ir inverterių nuostoliai. Iš jų didžiausi absorbcijos nuostoliai tenka fotovoltinėms masyvams – apie 20–30 %, po jų seka inverterių nuostoliai – apie 2–4 %, o energijos surinkimo linijos ir dėžutės transformatoriaus bei stiprintuvo stoties nuostoliai yra santykinai maži – iš viso apie 2 %.
Tolesnė minėtos 30 MW fotovoltinės elektrinės analizė rodo, kad investicijos į jos statybą siekia apie 400 mln. juanių. Spalio mėnesį elektrinės energijos nuostoliai siekė 2 746 600 kWh, tai sudarė 34,8 % teorinės pagamintos energijos. Skaičiuojant pagal 1,0 juanį už kilovatvalandę, bendri spalio mėnesio nuostoliai siekė 4 119 900 juanių, o tai turėjo didžiulę įtaką elektrinės ekonominei naudai.
Kaip sumažinti fotovoltinės elektrinės nuostolius ir padidinti energijos gamybą
Iš keturių fotovoltinių elektrinių įrangos nuostolių tipų surinkimo linijos ir dėžės transformatoriaus nuostoliai bei slėginės stoties nuostoliai paprastai yra glaudžiai susiję su pačios įrangos veikimu, o nuostoliai yra gana stabilūs. Tačiau įrangos gedimo atveju bus prarasta daug energijos, todėl būtina užtikrinti normalų ir stabilų jos veikimą. Fotovoltinių masyvų ir keitiklių nuostolius galima sumažinti ankstyva konstrukcija ir vėlesnė eksploatacija bei priežiūra. Konkreti analizė pateikiama toliau.
(1) Fotovoltinių modulių ir jungiamųjų dėžių įrangos gedimas ir praradimas
Yra daug fotovoltinių elektrinių įrangos. Aukščiau pateiktame pavyzdyje pateikta 30 MW fotovoltinė elektrinė turi 420 jungiamųjų dėžių, kurių kiekviena turi 16 atšakų (iš viso 6720 atšakų), o kiekviena atšaka turi 20 plokščių (iš viso 134 400 akumuliatorių) – bendras įrangos kiekis yra didžiulis. Kuo didesnis skaičius, tuo didesnis įrangos gedimų dažnis ir didesni energijos nuostoliai. Dažniausios problemos daugiausia apima fotovoltinių modulių perdegimą, gaisrą jungiamojoje dėžutėje, nutrūkusius akumuliatorių skydus, neteisingą laidų suvirinimą, jungiamosios dėžutės atšakų grandinės gedimus ir kt. Siekiant sumažinti šios dalies nuostolius, viena vertus, turime sustiprinti užbaigimo priėmimą ir užtikrinti tai veiksmingais tikrinimo ir priėmimo metodais. Elektrinės įrangos kokybė yra susijusi su kokybe, įskaitant gamyklos įrangos kokybę, įrangos įrengimą ir išdėstymą, atitinkantį projektavimo standartus, ir elektrinės konstrukcijos kokybę. Kita vertus, būtina pagerinti elektrinės intelektualųjį veikimo lygį ir analizuoti veikimo duomenis naudojant intelektualias pagalbines priemones, kad būtų galima laiku nustatyti gedimų šaltinį, atlikti taškinį trikčių šalinimą, pagerinti eksploatavimo ir priežiūros personalo darbo efektyvumą ir sumažinti elektrinės nuostolius.
(2) Šešėlio praradimas
Dėl tokių veiksnių kaip fotovoltinių modulių montavimo kampas ir išdėstymas, kai kurie fotovoltiniai moduliai yra užblokuoti, o tai turi įtakos fotovoltinės matricos galiai ir sukelia energijos nuostolius. Todėl projektuojant ir statant elektrinę būtina užtikrinti, kad fotovoltiniai moduliai neatsidurtų šešėlyje. Tuo pačiu metu, siekiant sumažinti fotovoltinių modulių žalą dėl karštųjų taškų reiškinio, reikia įrengti tinkamą kiekį apeinamųjų diodų, kad akumuliatorių grandinė būtų padalinta į kelias dalis, kad akumuliatorių grandinės įtampa ir srovė būtų prarandami proporcingai, taip sumažinant elektros energijos nuostolius.
(3) Kampo praradimas
Fotovoltinių modulių pasvirimo kampas, priklausomai nuo paskirties, svyruoja nuo 10° iki 90°, o platuma paprastai parenkama atskirai. Kampo pasirinkimas turi įtakos saulės spinduliuotės intensyvumui, kita vertus, fotovoltinių modulių energijos gamybai įtakos turi tokie veiksniai kaip dulkės ir sniegas. Energijos nuostoliai, kuriuos sukelia sniego danga. Tuo pačiu metu fotovoltinių modulių kampą galima valdyti išmaniomis pagalbinėmis priemonėmis, kad būtų prisitaikyta prie metų laikų ir oro sąlygų pokyčių ir maksimaliai padidintas elektrinės energijos gamybos pajėgumas.
(4) Inverterio nuostoliai
Inverterio nuostoliai daugiausia atsispindi dviem aspektais: vienas yra nuostolis, atsirandantis dėl keitiklio konversijos efektyvumo, ir kitas yra nuostolis, atsirandantis dėl keitiklio MPPT maksimalios galios sekimo galimybės. Abu aspektus lemia paties keitiklio našumas. Inverterio nuostolių sumažinimo nauda vėlesniam eksploatavimui ir priežiūrai yra nedidelė. Todėl pradiniame elektrinės statybos etape įrangos pasirinkimas yra tikslus, o nuostoliai sumažinami pasirinkus geresnio našumo keitiklį. Vėlesniame eksploatavimo ir priežiūros etape keitiklio veikimo duomenys gali būti renkami ir analizuojami naudojant išmaniąsias priemones, kad būtų galima priimti sprendimus dėl naujos elektrinės įrangos pasirinkimo.
Iš pateiktos analizės matyti, kad nuostoliai fotovoltinėse elektrinėse sukels didžiulius nuostolius, todėl bendrą elektrinės efektyvumą reikėtų gerinti pirmiausia sumažinant nuostolius pagrindinėse srityse. Viena vertus, siekiant užtikrinti elektrinės įrangos ir konstrukcijos kokybę, naudojamos veiksmingos priėmimo priemonės; kita vertus, elektrinės eksploatavimo ir priežiūros procese būtina naudoti išmanias pagalbines priemones, siekiant pagerinti elektrinės gamybos ir eksploatavimo lygį bei padidinti elektros energijos gamybą.
Įrašo laikas: 2021 m. gruodžio 20 d.
