เนื่องจากความต้องการพลังงานหมุนเวียนทั่วโลกยังคงเติบโต เทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์จึงมีการพัฒนาอย่างรวดเร็ว ในฐานะผู้ให้บริการหลักของเทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ ความสมเหตุสมผลในการออกแบบของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้า เสถียรภาพในการดำเนินงาน และผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจของโรงไฟฟ้า อัตราส่วนกำลังการผลิตเป็นตัวแปรสำคัญในการออกแบบโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ และมีผลกระทบสำคัญต่อประสิทธิภาพโดยรวมของโรงไฟฟ้า
01
ภาพรวมอัตราส่วนความจุของสถานีไฟฟ้าโซลาร์เซลล์
อัตราส่วนความจุของสถานีไฟฟ้าโซลาร์เซลล์หมายถึงอัตราส่วนของกำลังการผลิตติดตั้งของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ต่อความจุของอุปกรณ์อินเวอร์เตอร์ เนื่องจากความไม่แน่นอนของการผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์และผลกระทบอย่างมากต่อสิ่งแวดล้อม อัตราส่วนความจุของสถานีไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ที่กำหนดค่าตามกำลังการผลิตติดตั้งของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ที่ 1:1 จะทำให้ความจุของอินเวอร์เตอร์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์สูญเปล่า ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเพิ่มขีดความสามารถของระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ภายใต้สถานที่ตั้งของการทำงานที่มั่นคงของระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ เพื่อประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าของระบบเซลล์แสงอาทิตย์ การออกแบบอัตราส่วนกำลังการผลิตที่เหมาะสมควรมากกว่า 1:1 การออกแบบอัตราส่วนความจุอย่างสมเหตุสมผลไม่เพียงแต่เพิ่มผลผลิตพลังงานสูงสุดเท่านั้น แต่ยังปรับให้เข้ากับสภาพแสงที่แตกต่างกัน และรับมือกับการสูญเสียของระบบบางส่วนอีกด้วย
02
ปัจจัยที่มีอิทธิพลหลักของอัตราส่วนปริมาตร
การออกแบบอัตราส่วนกำลังการผลิตต่อการกระจายที่เหมาะสมต้องได้รับการพิจารณาอย่างครอบคลุมโดยพิจารณาจากสถานการณ์ของโครงการเฉพาะ ปัจจัยที่ส่งผลต่ออัตราส่วนความสามารถต่อการกระจาย ได้แก่ การลดทอนส่วนประกอบ การสูญเสียของระบบ การฉายรังสี ความโน้มเอียงในการติดตั้งส่วนประกอบ ฯลฯ การวิเคราะห์เฉพาะมีดังนี้
1. การลดทอนส่วนประกอบ
ภายใต้เงื่อนไขของอายุและการลดทอนตามปกติ การลดทอนของโมดูลในปัจจุบันในปีแรกจะอยู่ที่ประมาณ 1% และการลดทอนของโมดูลหลังจากปีที่สองจะเปลี่ยนเป็นเส้นตรง อัตราการสลายตัวใน 30 ปีคือประมาณ 13% ซึ่งหมายความว่ากำลังการผลิตไฟฟ้าต่อปีของโมดูลลดลง ทำให้ไม่สามารถรักษากำลังไฟฟ้าที่ได้รับการจัดอันดับได้อย่างต่อเนื่อง ดังนั้น การออกแบบอัตราส่วนกำลังการผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์จะต้องคำนึงถึงการลดทอนส่วนประกอบตลอดวงจรชีวิตของโรงไฟฟ้า เพื่อเพิ่มการจับคู่การผลิตไฟฟ้าของส่วนประกอบให้สูงสุดและปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบ
2. การสูญเสียระบบ
ในระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ มีการสูญเสียต่างๆ ระหว่างโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์และเอาท์พุตของอินเวอร์เตอร์ รวมถึงการสูญเสียอนุกรมและส่วนประกอบแบบขนานและฝุ่นที่ป้องกัน การสูญเสียสายเคเบิล DC การสูญเสียอินเวอร์เตอร์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ ฯลฯ การสูญเสียในแต่ละลิงค์จะส่งผลกระทบต่ออินเวอร์เตอร์ของ สถานีไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ กำลังขับจริงของตัวแปลง
ในการใช้งานโปรเจ็กต์ PVsyst สามารถใช้เพื่อจำลองการกำหนดค่าจริงและการสูญเสียแรเงาของโปรเจ็กต์ โดยทั่วไป การสูญเสียด้าน DC ของระบบเซลล์แสงอาทิตย์จะอยู่ที่ประมาณ 7-12% การสูญเสียของอินเวอร์เตอร์จะอยู่ที่ประมาณ 1-2% และการสูญเสียทั้งหมดจะอยู่ที่ประมาณ 8-13%; ดังนั้นจึงมีความเบี่ยงเบนในการสูญเสียระหว่างกำลังการผลิตติดตั้งของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์และข้อมูลการผลิตไฟฟ้าจริง หากเลือกอินเวอร์เตอร์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ตามความสามารถในการติดตั้งโมดูลและอัตราส่วนความจุ 1:1 ความจุเอาต์พุตสูงสุดจริงของอินเวอร์เตอร์จะอยู่ที่ประมาณ 90% ของความจุพิกัดของอินเวอร์เตอร์เท่านั้น แม้ว่าแสงสว่างจะดีที่สุด อินเวอร์เตอร์จะไม่ทำงานที่โหลดเต็มที่จะลดการใช้งานของอินเวอร์เตอร์และระบบลง
3. บริเวณที่ต่างกันมีรังสีต่างกัน
โมดูลสามารถเข้าถึงกำลังไฟฟ้าที่กำหนดภายใต้สภาพการทำงานของ STC เท่านั้น (สภาพการทำงานของ STC: ความเข้มของแสง 1000W/m² อุณหภูมิแบตเตอรี่ 25 องศา คุณภาพอากาศ 1.5) หากสภาพการทำงานไม่ตรงตามเงื่อนไข STC กำลังไฟฟ้าเอาท์พุตของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์จะต้องน้อยกว่ากำลังไฟพิกัด และการกระจายเวลาของทรัพยากรแสงภายในหนึ่งวันไม่สามารถตอบสนองเงื่อนไข STC ทั้งหมดได้ สาเหตุหลักมาจากความแตกต่างอย่างมากในการฉายรังสี อุณหภูมิ ฯลฯ ในตอนเช้า กลางวัน และเย็น; ในขณะเดียวกัน การแผ่รังสีและสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันในภูมิภาคต่างๆ ก็มีผลกระทบต่อการผลิตไฟฟ้าของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์แตกต่างกัน ดังนั้นในระยะแรกของโครงการ จำเป็นต้องทำความเข้าใจข้อมูลทรัพยากรแสงสว่างในท้องถิ่นตามพื้นที่เฉพาะ และดำเนินการคำนวณข้อมูล
ดังนั้นแม้จะอยู่ในพื้นที่ทรัพยากรเดียวกัน การฉายรังสีก็มีความแตกต่างกันมากตลอดทั้งปี ซึ่งหมายความว่าการกำหนดค่าระบบเดียวกัน คือ กำลังการผลิตไฟฟ้าจะแตกต่างกันภายใต้อัตราส่วนกำลังการผลิตเดียวกัน เพื่อให้บรรลุการผลิตไฟฟ้าเท่าเดิม สามารถทำได้โดยการเปลี่ยนอัตราส่วนกำลังการผลิต
4. มุมเอียงในการติดตั้งส่วนประกอบ
ในโครงการเดียวกันของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ฝั่งผู้ใช้จะมีประเภทหลังคาที่แตกต่างกัน และประเภทหลังคาที่แตกต่างกันจะเกี่ยวข้องกับมุมเอียงของการออกแบบส่วนประกอบที่แตกต่างกัน และการฉายรังสีที่ได้รับจากส่วนประกอบที่เกี่ยวข้องก็จะแตกต่างกันเช่นกัน เช่นในโครงการอุตสาหกรรมและพาณิชยกรรมในเจ้อเจียง มีหลังคากระเบื้องเหล็กสีและหลังคาคอนกรีต โดยมุมเอียงของการออกแบบอยู่ที่ 3 องศา และ 18 องศา ตามลำดับ มุมเอียงที่แตกต่างกันจะถูกจำลองผ่าน PV และข้อมูลการฉายรังสีของพื้นผิวเอียงจะแสดงในรูปด้านล่าง คุณสามารถมองเห็นการฉายรังสีที่ได้รับจากส่วนประกอบที่ติดตั้งในมุมที่ต่างกัน ปริญญาก็ต่างกัน ตัวอย่างเช่น หากหลังคาแบบกระจายส่วนใหญ่เป็นกระเบื้อง พลังงานเอาต์พุตของส่วนประกอบที่มีความจุเท่ากันจะต่ำกว่าชิ้นส่วนที่มีความโน้มเอียงที่แน่นอน
03
แนวคิดการออกแบบอัตราส่วนความจุ
จากการวิเคราะห์ข้างต้น การออกแบบอัตราส่วนกำลังการผลิตส่วนใหญ่เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของโรงไฟฟ้าโดยการปรับความสามารถในการเข้าถึงด้าน DC ของอินเวอร์เตอร์ วิธีการกำหนดค่าปัจจุบันของอัตราส่วนความจุส่วนใหญ่จะแบ่งออกเป็นการชดเชยการจัดสรรมากเกินไปและการจัดสรรที่ใช้งานมากเกินไป
1. ค่าชดเชยการจัดสรรเกิน
การชดเชยการจับคู่ที่มากเกินไปหมายถึงการปรับอัตราส่วนความจุต่อการจับคู่เพื่อให้อินเวอร์เตอร์สามารถเข้าถึงเอาท์พุตโหลดเต็มเมื่อแสงสว่างดีที่สุด วิธีการนี้จะพิจารณาความเสียหายที่มีอยู่ในระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์เพียงบางส่วนเท่านั้น ด้วยการเพิ่มความจุของส่วนประกอบ (ดังแสดงในรูปด้านล่าง) จะสามารถชดเชยการสูญเสียของระบบระหว่างการส่งพลังงานได้ เพื่อให้อินเวอร์เตอร์สามารถเข้าถึงเอาท์พุตโหลดเต็มระหว่างการใช้งานจริง เอฟเฟกต์โดยไม่มีการสูญเสียการตัดสูงสุด
2. การจัดสรรเกินที่ใช้งานอยู่
การจัดสรรส่วนเกินที่ใช้งานอยู่คือการเพิ่มขีดความสามารถของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ต่อไปโดยอาศัยการชดเชยสำหรับการจัดสรรส่วนเกิน (ดังแสดงในรูปด้านล่าง) วิธีการนี้ไม่เพียงแต่พิจารณาความสูญเสียของระบบเท่านั้น แต่ยังพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น ต้นทุนการลงทุนและผลประโยชน์อย่างครอบคลุมอีกด้วย เป้าหมายคือการขยายเวลาการทำงานเต็มโหลดของอินเวอร์เตอร์อย่างจริงจังเพื่อค้นหาสมดุลระหว่างต้นทุนการลงทุนส่วนประกอบที่เพิ่มขึ้นและรายได้จากการผลิตไฟฟ้าของระบบ เพื่อที่จะลดต้นทุนไฟฟ้าระดับเฉลี่ย (LCOE) ของระบบให้เหลือน้อยที่สุด แม้ว่าแสงสว่างจะไม่เพียงพอ อินเวอร์เตอร์ยังคงทำงานที่โหลดเต็มที่ จึงช่วยยืดเวลาการทำงานแบบเต็มโหลด แต่กราฟการผลิตไฟฟ้าที่แท้จริงของระบบจะมีปรากฏการณ์ "พีคคลิปปิ้ง" ดังแสดงในรูป และจะถึงขีดจำกัดในช่วงระยะเวลาหนึ่ง ส่งสถานะการทำงาน อย่างไรก็ตาม ภายใต้อัตราส่วนกำลังการผลิตที่เหมาะสม LCOE โดยรวมของระบบจะต่ำที่สุด กล่าวคือ รายได้เพิ่มขึ้น
ความสัมพันธ์ระหว่างการจับคู่ที่มากเกินไปที่ได้รับการชดเชย การจับคู่ที่มากเกินไปที่ใช้งานอยู่ และ LCOE แสดงในรูปด้านล่าง LCOE ยังคงลดลงอย่างต่อเนื่องเมื่ออัตราส่วนการจับคู่ความจุเพิ่มขึ้น ที่จุดชดเชยที่ตรงกันเกิน ระบบ LCOE ไม่ถึงค่าต่ำสุด หากอัตราส่วนการจับคู่ความจุเพิ่มขึ้นจนถึงจุดการจับคู่เกินที่ใช้งานอยู่ LCOE LCOE ของระบบจะถึงค่าต่ำสุด หากอัตราส่วนกำลังการผลิตยังคงเพิ่มขึ้น LCOE จะเพิ่มขึ้น ดังนั้นจุดกระจายเกินที่ใช้งานอยู่คือค่าอัตราส่วนกำลังการผลิตที่เหมาะสมที่สุดของระบบ
สำหรับอินเวอร์เตอร์ วิธีที่จะบรรลุ LCOE ต่ำสุดของระบบจำเป็นต้องมีความสามารถในการจัดสรรส่วนเกินด้าน DC ที่เพียงพอ สำหรับภูมิภาคต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่ที่มีสภาวะการฉายรังสีไม่ดี จำเป็นต้องมีโซลูชันการจัดสรรส่วนเกินที่ใช้งานอยู่ที่สูงขึ้นเพื่อให้เกิดการผกผันที่ขยายออกไป สามารถเพิ่มเวลาเอาท์พุตที่กำหนดของอินเวอร์เตอร์ให้สูงสุดเพื่อลด LCOE ของระบบ ตัวอย่างเช่น อินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์ Growatt รองรับการจัดสรรทรัพยากรส่วนเกิน 1.5 เท่าบนฝั่ง DC ซึ่งสามารถตอบสนองความเข้ากันได้ของการจัดสรรทรัพยากรส่วนเกินที่ใช้งานอยู่ในพื้นที่ส่วนใหญ่
04
ข้อสรุปและข้อเสนอแนะ
โดยสรุป ทั้งแผนการจัดสรรทรัพยากรส่วนเกินที่ได้รับการชดเชยและแผนการจัดสรรทรัพยากรส่วนเกินที่ใช้งานอยู่เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ แต่แต่ละโครงการก็มีความสำคัญในตัวเอง การชดเชยการจัดสรรส่วนเกินจะมุ่งเน้นไปที่การชดเชยการสูญเสียระบบเป็นหลัก ในขณะที่การจัดสรรส่วนเกินที่ใช้งานอยู่จะมุ่งเน้นไปที่การค้นหาสมดุลระหว่างการเพิ่มการลงทุนและการปรับปรุงรายได้ ดังนั้นในโครงการจริง ขอแนะนำให้เลือกแผนการกำหนดค่าอัตราส่วนการจัดสรรกำลังการผลิตที่เหมาะสมตามความต้องการของโครงการอย่างครอบคลุม