Met de snelle ontwikkeling van de fotovoltaïsche industrie hebben vroege gebouwde fotovoltaïsche krachtcentrales over het algemeen een lage efficiëntie van stroomopwekking als gevolg van technologische beperkingen en veroudering van apparatuur. Volgens de statistieken heeft de schaal van elektriciteitscentrales die meer dan 10 jaar vóór 2014 zijn geëxploiteerd, 19,5 GW bereikt. De componentefficiëntie van deze elektriciteitscentrales is over het algemeen minder dan 17%, wat de efficiëntie van de stroomopwekking en economische voordelen ernstig beïnvloedt.
We zullen de specifieke technische oplossingen die de efficiëntie van oude fotovoltaïsche energiecentrales uit drie dimensies worden verbeterd, diepgaand analyseren: hardware -renovatie, systeemoptimalisatie en intelligente werking en onderhoud. We zullen gedetailleerde parametervergelijkingen en batenanalysetabellen bieden om praktische technische renovatierichtlijnen te bieden voor eigenaren van energiecentrales.
Huidige situatie en probleemdiagnose van oude fotovoltaïsche energiecentrales
Vroege gebouwde fotovoltaïsche krachtcentrales werden in het algemeen geconfronteerd met problemen met een lage efficiëntie van stroomopwekking en hoge werking en onderhoudskosten. Volgens gegevens in de industrie is de efficiëntie van fotovoltaïsche energiecentrale modules die vóór 2014 in werking zijn gebracht, meestal minder dan 17%, veel lager dan het huidige mainstream -module -efficiëntieniveau van 22-25%. Deze krachtcentrales hebben voornamelijk de volgende problemen:
Apparatuurverouderingsprobleem
Vooral prominent. De kracht van polykristallijne siliciummodules die in vroege vermogensstations werden gebruikt, was in het algemeen tussen 220-250 W, terwijl de kracht van moderne modules 550-720 W heeft bereikt met een aanzienlijk verschil. De verzwakking van componenten is ook vrij ernstig. Volgens de industriële normen zou het dempingspercentage van polykristallijne siliciumcomponenten tijdens hun 25 -jarige levensduur niet minder dan 20%moeten zijn.
Bij de werkelijke werking, vanwege de onrijpe materiaaltechnologie in het vroege stadium en sommige fabrikanten die de kwaliteitsnormen verlagen om de kosten te regelen tijdens de dubbele omgekeerde periode, hebben veel componenten van energiecentrales onverwachte hotspots, verborgen scheuren en veroudering van achterborden ervaren. In termen van omvormers gebruikten vroege gecentraliseerde omvormers voornamelijk 500 kW en waren alleen uitgerust met enkel MPPT. Het trackingspanningsbereik was smal en kon niet voldoen aan de technische vereisten van moderne componenten.
Systeemontwerp defecten
Beperking van de efficiëntie van stroomopwekking. Vroege fotovoltaïsche energiecentrales werden meestal ontworpen met een capaciteitsverhouding van 1: 1, terwijl moderne energiecentrales over het algemeen een ontwerp van 1: 1.1 of zelfs een hogere capaciteitsverhouding aannemen. In termen van componentindeling missen oude energiecentrales vaak wetenschappelijke schaduwanalyse en afstandsberekening, wat resulteert in ernstige occlusieverliezen tussen arrays. De kabelselectie is ook relatief conservatief en het lijnverlies is over het algemeen hoog, waarbij sommige elektriciteitscentrales meer dan 3%bereiken, veel hoger dan de ideale standaard van de industrie van 1%.
Verouderde werking en onderhoudsbeheer
Dit is weer een groot pijnpunt. De meeste oude krachtcentrales gebruiken nog steeds handmatige inspectie en passieve onderhoudsmodi, missen intelligente bewakingssystemen, kunnen de realtime werkingsstatus van apparatuur niet begrijpen, een langzame foutresponssnelheid hebben en lange tijd om te repareren (MTTR).
Reiniging en onderhoud zijn voornamelijk afhankelijk van handarbeid. Voor een krachtcentrale van 20 MW duurt het gebruik van een hogedruk-reinigingsmodus met waterwagens met 4 personen per voertuig ongeveer 15 dagen om het gehele reinigingsproces te voltooien, dat inefficiënt is.
Wat de bovenstaande kwesties betreft, is technologische transformatie van oude fotovoltaïsche energiecentrales een belangrijke maatregel geworden om het algehele concurrentievermogen van de fotovoltaïsche industrie te verbeteren. Door wetenschappelijke evaluatie en gerichte renovatie kan de stroomopwekking niet alleen aanzienlijk worden verhoogd, maar de levensduur van de krachtcentrale kan ook worden verlengd en het rendement op de investering kan worden verbeterd.
Hieronder zullen specifieke technische oplossingen in detail worden besproken uit drie dimensies: hardwaretransformatie, systeemoptimalisatie en intelligente werking en onderhoud.
Hardware -transformatieplan en parameteroptimalisatie
Hardware -renovatie is de meest directe en effectieve manier om de efficiëntie van de stroomopwekking van oude fotovoltaïsche energiecentrales te verbeteren, voornamelijk inclusief componentupdates, vervangingen van omvormer, beugelaanpassingen en energieopslaginstallaties. Door het upgraden en vervangen van kernapparatuur, kunnen de vermogensopwekkingscapaciteit en operationele stabiliteit van het systeem aanzienlijk worden verbeterd.
Component Update Strategie en selectieparameters
Componenten zijn het "hart" van fotovoltaïsche energiecentrales en hun prestaties hebben direct invloed op de algehele efficiëntie van stroomopwekking van de energiecentrale. Voor oudere energiecentrales die al meer dan 10 jaar in bedrijf zijn, kunnen componentupgrades onmiddellijk resultaten opleveren. Er zijn momenteel twee mainstream component update -oplossingen op de markt:
Volledig vervangingsplan
Geschikt voor energiecentrales met ernstige veroudering van componenten (verzwakking van meer dan 2 0%) of grote gebieden met verborgen scheuren en hotspots. Het wordt aanbevolen om N-type topcon- of HJT-componenten te gebruiken voor nieuwe componenten, met typische parameters inclusief vermogen van 570-720 WP, conversie-efficiëntie van 22. 4-25%, temperatuurcoëfficiënt van -0. 29%\/ graad en jaarlijkse verzending van slechts 0. {8}}}}}}}}. 45%.
Vergeleken met vroege polycrystallijne componenten (met een jaarlijks vervalsnelheid van {{0}}. 8-1%), kan het 15-20% meer elektriciteit genereren binnen een levensduur van 25 jaar. De totale vervangingskosten zijn echter relatief hoog, ongeveer 0. 7-0. 9 yuan\/w, en het is noodzakelijk om de belastingdragende capaciteit van de oorspronkelijke beugel en de compatibiliteit van het elektrische systeem volledig te overwegen.
Incrementele capaciteitsupplementplan
Geschikt voor elektriciteitscentrales met componenten in goede staat maar onvoldoende capaciteit. De gemeenschappelijke benadering van het vergroten van de systeemcapaciteit zonder landgebruik te verhogen, is het verhogen van de oorspronkelijke 1: 1 -capaciteitsverhouding tot 1: 1. 1-1. 2. Bij het aanvullen van capaciteit moet aandacht worden besteed aan de compatibiliteit van nieuwe en oude componenten. Het wordt aanbevolen om componenten te kiezen met vergelijkbare spanningsparameters (VMP, VOC) om het "vateffect" te voorkomen.
De originele power station gebruikte bijvoorbeeld componenten met een VOC van 38V en de nieuw toegevoegde componenten moeten worden geregeld binnen het VOC -bereik van 36-40 V om te zorgen voor consistente stringparameters binnen hetzelfde MPPT -circuit. De componentlay -out kan verticaal worden geïnstalleerd, wat resulteert in minder vermogensverlies in vergelijking met horizontale lay -out wanneer gearceerd (de helft van de component kan nog steeds een vermogen van 50% behouden bij het blokkeren van een rij batterijen).
Omvormer -upgrade en MPPT -optimalisatie
Inverter is het "hersenen" van het fotovoltaïsche systeem en de conversie -efficiëntie en MPPT -prestaties zijn rechtstreeks invloed op de stroomopwekking. Vroege vermogensstations gebruikten vaak gecentraliseerde omvormers, die over het algemeen problemen hadden zoals een klein aantal MPPT's (slechts één kanaal per eenheid), smal spanningsbereik (zoals 450-820 V) en hoge startspanning (zoals 200V), wat resulteerde in ernstige verlies van stroomopwekking in de ochtend- en avondperiode. Moderne string -omvormers zijn meestal uitgerust met 3-6 Mppts, met een breed spanningsbereik van 200-1000 V en een startspanning zo laag als 80V, wat de effectieve dagelijkse stroomopwekkingstijd kan verlengen met 1-2 uren.
Bij het vervangen van de omvormer is het belangrijk om de volgende parameteraanpassing te overwegen:
MPPT -spanningsbereik:Het zou de werkspanning van componenten bij extreme temperaturen moeten bedekken. Als een reeks 20 540 W componenten (VMP =41. 65v) als voorbeeld, kan de spanning met enkele string 920v bereiken (VOC =49. 5V, temperatuurcoëfficiënt -0. 27%) op {8}}}}}}}}}} diploma, dus de maximale inputvolter van de maximale invoerspullen van de maximale invoerspullen van de maximale invoerspullen van de maximale invoerspullen van de maximale invoerspullen van de maximale invoerspullen van de maximale invoerspullen van de maximale invoerspullen van de maximale invoerspullen van de maximale invoerspullen van de maximale inputvolter. 1000V.
Aanpassingsvermogen van de capaciteitsverhouding:De capaciteitsverhouding van het gemodificeerde systeem wordt meestal verhoogd tot 1. 1-1. 2, en de omvormer moet een DC -overbelastingscapaciteit van 1,3 keer of meer hebben om de stroomverliezen te voorkomen.
Nachtreactieve vermogenscompensatie:De krachtcentrale neemt deel aan de regulering van de roosterspanningsregeling en de nieuwe omvormer moet de Night SVG -modus ondersteunen met een aanpassingsbereik van de vermogensfactor van ± 0. 9.
Voor krachtcentrales met complex terrein kunnen stringomvormers worden gebruikt om gecentraliseerde oplossingen te vervangen. Als voorbeeld een 50 MW -elektriciteitscentrale als voorbeeld nemen van het vervangen van 10 500 kW gecentraliseerde omvormers door 150 110 kW -stringomvormers, hoewel de initiële investering met ongeveer 5%toeneemt, kan het verlies van string mismatch veroorzaakt door terreinverschillen worden verminderd van 5%tot minder dan 1%, en de jaarlijkse power -generatie kan worden verhoogd door {6}}}}}}}%.
Renovatie van de beugelaanpassing en reinigingssysteem
Bracket-optimalisatie is een kosteneffectieve oplossing om de efficiëntie van stroomopwekking te verbeteren. De hellingshoek van vroege elektriciteitsstationsteunen was meestal vast en beschouwde de lokale breedtegraad niet volledig (de optimale hellingshoek is meestal gelijk aan de breedtegraad ± 5 graden). Door de kantelhoek aan te passen, kan de jaarlijkse stralingsreceptie worden verhoogd door 3-8%. In de praktische werking moet professionele software (zoals PVSsyst) worden gebruikt voor simulatie om de verschillen in stroomopwekking tussen zomer en winter in evenwicht te brengen.
Geautomatiseerd reinigingssysteem
Installatie kan de werkings- en onderhoudskosten aanzienlijk verlagen en de efficiëntie van stroomopwekking verbeteren. Vergelijkende gegevens tonen aan dat het dagelijkse stroomopwekkingsverschil van zwaar vervuilde componenten na het reinigen 16%kan bereiken. Traditionele handmatige reiniging (4 personen per voertuig) duurt 15 dagen om een 20MW -energiecentrale te voltooien, terwijl het gebruik van geautomatiseerde reinigingsvoertuigen (1 persoon per voertuig) slechts 6 dagen duurt, waardoor de arbeidskosten met 75%worden verlaagd. Voor gebieden met schaarse watervoorraden kunnen waterloze reinigingsrobots worden geïnstalleerd om eenmaal per week schoon te maken, met een terugverdientijd van ongeveer 2-3 jaar.
Installatie van energieopslagsysteem
Een effectieve oplossing om het probleem van stroomrantsoenering aan te pakken. Door energieopslag te configureren met {{{0}}% capaciteit (zoals 2mWh voor een 1 0 MW -elektriciteitsstation), kan elektriciteit worden opgeslagen tijdens stroombeperkingen en vrijgegeven tijdens piekuren, waardoor de snelheid van verspilde zonne -energie wordt verminderd. De huidige kosten van lithium -ijzerfosfaatbatterijen zijn verlaagd tot 0. 7-0. 9 yuan\/wh, en met de twee lading en twee ontladingsstrategie kan het interne rendement worden verhoogd door 2-3 procentuele punten. Het ontwerp van energieopslagsystemen moet aandacht besteden aan de selectie van ladingsafvoersnelheid (C-snelheid). Voor toepassingen met een dagelijkse gemiddelde cyclus wordt een 0. 25-0. 5c -configuratie aanbevolen om de levensduur en stroomvereisten in evenwicht te brengen.
Systeemoptimalisatie en intelligente werking- en onderhoudsoplossingen
Op basis van het voltooien van hardwaretransformatie, kan systeemniveau -optimalisatie en de constructie van intelligente werking en onderhoudssysteem het potentieel van het vermogen van fotovoltaïsche energiecentrales verder ontketenen. De belangrijkste taken in deze fase zijn het optimaliseren van de capaciteitsverhouding, schaduwbeheer en het bouwen van intelligente monitoringsystemen. Door deze maatregelen kan de algehele efficiëntie van het systeem worden verbeterd door 5-15%.
Optimalisatie van capaciteitsverhouding en vierkante vorming
De optimalisatie van de capaciteitsverhouding (de verhouding van fotovoltaïsche modulecapaciteit tot omvormcapaciteit) is de sleutel tot het verbeteren van het gebruik van het systeem. Vroege fotovoltaïsche energiecentrales hebben gewoonlijk een 1: 1 -capaciteitsverhoudingontwerp aangenomen, terwijl moderne energiecentrales meestal worden ontworpen in een verhouding van 1: 1. 1-1. 2. Door de capaciteitsverhouding te vergroten, kan de omvormer op nominale vermogen werken, zelfs tijdens perioden van zwak zonlicht, waardoor het aantal uren stroomopwekking wordt verhoogd.
Werkelijke engineeringcases tonen aan dat het verhogen van de capaciteitsverhouding van 1. {0 tot 1.1 de omvormer in staat kan stellen om volledige belastinguitgang te bereiken tijdens de beste verlichtingsperiode, de enkele watt -kosten van het systeem verlagen door 5-8%en het interne rendement met 1. 5-2 percentagepunten verhoogt.
Economische vergelijkende analyse van technologische transformatieplannen
De economische evaluatie van de technologische transformatie van fotovoltaïsche energiecentrales is de kernbasis voor investeringsbeslissingen, die een uitgebreide overweging van het evenwicht tussen technologische prestatieverbetering en financieel rendement vereist. De huidige mainstream fotovoltaïsche renovatieplannen voor energiecentrales zijn voornamelijk verdeeld in drie categorieën, elk met aanzienlijke verschillen in investeringsschaal, verbeteringseffect van stroomopwekking en het terugverdientijd van de investering en zijn geschikt voor projecten van energiecentrales met verschillende omstandigheden en behoeften.
Minimaliseer het renovatieplan
Als het meest fundamentele technologische transformatiepad omvat het voornamelijk basiswerkzaamheden zoals regelmatig reiniging van componenten, sitevegetatiebeheer, onderhoud van omvormer en inspectie van kabelverbinding. De investeringskosten van dit type schema zijn de laagste, meestal tussen 0. 1-0. 2 yuan\/w, maar de toename van de stroomopwekking is relatief beperkt, ongeveer 3-8%. Vanwege de kleine beleggingsschaal en onmiddellijke resultaten is de terugverdientijd van beleggingen in het algemeen binnen 1 jaar, en in sommige gevallen kunnen de kosten zelfs binnen 6-8 maanden worden teruggewonnen.
Het minimalisatie -renovatieplan is met name geschikt voor stroomstations met relatief goede bedrijfsomstandigheden en korte resterende operationele periodes (zoals minder dan 5 jaar), of als een overgangsmaatregel vóór de implementatie van andere renovatieplannen. In praktische toepassingen is het effect van het reinigen van componenten bijzonder significant. Afhankelijk van de omgeving kan regelmatige reiniging de efficiëntie van stroomopwekking verbeteren door 5-15%, terwijl de investeringskosten alleen 0 zijn 02-0. 05 yuan\/w\/tijd. Het is vermeldenswaard dat het minimaliseren van de renovatie de algehele prestaties van de elektriciteitscentrale mogelijk niet significant verbeteren, maar het speelt een belangrijke rol bij het handhaven van het ontworpen niveau -generatieniveau en het voorkomen van een snelle afname van de efficiëntie.
Renovatieplan van middelgrote schaal
Dit betekent een keuze met een betere technische en economische haalbaarheid, meestal inclusief gedeeltelijke componentenvervanging (zoals het vervangen van {{0}}% ernstig verouderde componenten), stringomvormer upgrade, gegevensbewakingssysteeminstallatie, bracket -aanpassing en capaciteitsverhouding en andere technische maatregelen. De investering van het apparaat voor dit type schema is ongeveer 0. 5-0. 8 yuan\/w, die een 15-25% toename van de stroomopwekking kan opleveren, en de terugverdientijd van de investering is in het algemeen 3-5 jaar. Renovatie van middelgrote schaal is met name geschikt voor projecten van energiecentrales met onevenwichtige componentenstatus, omvormertechnologie loopt aanzienlijk achter bij de huidige normen (zoals vroege gecentraliseerde omvormers met efficiëntie onder 96%), of ontbrekende monitoringsystemen.
Vanuit technisch en economisch perspectief zijn upgrades van omvormer meestal het meest winstgevende project in dit schema. Moderne string -omvormers hebben niet alleen een efficiëntie van meer dan 98,5%, maar kan ook monitoring van stringniveau bereiken, waardoor de systeembeschikbaarheid effectief wordt verbeterd door 2-3 percentagepunten. Voor de vervanging van sommige componenten kan een "à la carte" -strategie worden aangenomen, die prioriteit geeft aan de vervanging van componenten door ernstige verzwakking (zoals stroomverzwakking van meer dan 20%) of overduidelijke hotspots, om maximale stroomopwekkingsuitkeringen te verkrijgen met minimale investeringen. Renovatie van middelgrote schaal heeft een goede balans bereikt tussen investeringsschaal en prestatieverbetering, waardoor het een ideale keuze is voor de meeste krachtcentrales die in werking zijn geweest voor 5-10 jaar.
Uitgebreide upgradeplan
Het is de meest grondige technologische transformatiemethode tussen de drie paden, inclusief het vervangen van alle componenten door zeer efficiënte modellen (zoals upgraden van polycrystallijn silicium naar monokristallijne perc of topcon), het herontwerp van het ondersteuningssysteem, het bijwerken van alle omgevingen, het optimaliseren van de capaciteitsratio naar 1. {2}}. andere uitgebreide maatregelen. De investeringsschaal van dergelijke schema's is relatief groot, ongeveer 1. 2-1. 8 yuan\/w zonder energieopslag, en neemt toe tot 2. {0-2. 5 yuan\/w met energieopslagsystemen (zoals 15% -20% lithiumbatterijen), maar overeenkomstig kan een {12}% toename in stroomopwekking. De terugverdientijd van de investering voor een uitgebreide upgrade is relatief lang, meestal 5-7 jaar, die geschikt is voor hoogwaardige elektriciteitsstations met schaarse landbronnen, hoog op de elektriciteitsprijzen of ernstige stroombeperkingen, met name die in klasse I lichte resource-gebieden met meer dan 10 jaar operatie.
Een aanzienlijk voordeel van een uitgebreide upgrade is de mogelijkheid om de nieuwste technologische prestaties, zoals dubbelzijdige componenten, trackingbeugels, intelligente werking en onderhoud, volledig te gebruiken, die niet alleen de stroomopwekking verhoogt, maar ook de werking- en onderhoudskosten aanzienlijk vermindert (het verminderen van handmatige inspectiebehoeften door 30-50%). Hoewel het installeren van energieopslagsystemen de initiële investeringen verhoogt, kan het bovendien extra inkomsten opleveren via modellen met toegevoegde waarde zoals Peak Valley Arbitrage en hulpdiensten. In sommige marktgerichte elektriciteitshandelgebieden kan energieopslag het totale IRR van het project verhogen met 2-3 percentagepunten.