Perda da estação de energia com base na perda de absorção do conjunto fotovoltaico e na perda do inversor
Além do impacto dos fatores de recursos, a produção das usinas fotovoltaicas também é afetada pela perda de equipamentos de produção e operação da usina. Quanto maior a perda de equipamentos da usina, menor a geração de energia. A perda de equipamentos em usinas fotovoltaicas inclui principalmente quatro categorias: perda de absorção de matriz quadrada fotovoltaica, perda de inversor, perda de transformador de linha e caixa de coleta de energia, perda de estação de reforço, etc.
(1) A perda de absorção do conjunto fotovoltaico é a perda de potência do conjunto fotovoltaico através da caixa combinadora até a extremidade de entrada CC do inversor, incluindo perda de falha do equipamento do componente fotovoltaico, perda de blindagem, perda de ângulo, perda do cabo CC e perda de ramificação da caixa combinadora;
(2) A perda do inversor refere-se à perda de potência causada pela conversão de CC para CA do inversor, incluindo perda de eficiência de conversão do inversor e perda de capacidade de rastreamento de potência máxima do MPPT;
(3) A perda na linha de coleta de energia e no transformador de caixa é a perda de energia da extremidade de entrada CA do inversor através do transformador de caixa até o medidor de energia de cada ramal, incluindo a perda na saída do inversor, a perda de conversão do transformador de caixa e a perda na linha da planta;
(4) A perda da estação de reforço é a perda do medidor de energia de cada ramal através da estação de reforço até o medidor de gateway, incluindo perda do transformador principal, perda do transformador da estação, perda do barramento e outras perdas de linha na estação.
Após a análise dos dados de outubro de três usinas fotovoltaicas com eficiência total de 65% a 75% e capacidade instalada de 20 MW, 30 MW e 50 MW, os resultados mostram que a perda por absorção do painel fotovoltaico e a perda por inversor são os principais fatores que afetam a produção da usina. Entre eles, o painel fotovoltaico apresenta a maior perda por absorção, representando cerca de 20 a 30%, seguido pela perda por inversor, representando cerca de 2 a 4%. Já as perdas na linha coletora de energia e no transformador de caixa e na estação elevatória são relativamente pequenas, totalizando cerca de 2%.
Em uma análise mais aprofundada da usina fotovoltaica de 30 MW mencionada, o investimento em sua construção é de cerca de 400 milhões de yuans. A perda de energia da usina em outubro foi de 2.746.600 kWh, representando 34,8% da geração teórica de energia. Calculando-se a 1,0 yuan por quilowatt-hora, a perda total em outubro foi de 4.119.900 yuans, o que teve um enorme impacto nos benefícios econômicos da usina.
Como reduzir as perdas da usina fotovoltaica e aumentar a geração de energia
Entre os quatro tipos de perdas em equipamentos de usinas fotovoltaicas, as perdas na linha coletora e no transformador de caixa, bem como as perdas na estação de reforço, geralmente estão intimamente relacionadas ao desempenho do próprio equipamento, sendo relativamente estáveis. No entanto, se o equipamento falhar, causará uma grande perda de energia, sendo necessário garantir sua operação normal e estável. Para painéis fotovoltaicos e inversores, as perdas podem ser minimizadas por meio da construção antecipada e da operação e manutenção posteriores. A análise específica é a seguinte.
(1) Falha e perda de módulos fotovoltaicos e equipamentos de caixa combinadora
Existem muitos equipamentos de usinas fotovoltaicas. A usina fotovoltaica de 30 MW no exemplo acima tem 420 caixas combinadoras, cada uma das quais tem 16 ramos (total de 6720 ramos), e cada ramo tem 20 painéis (total de 134.400 baterias) Board), a quantidade total de equipamentos é enorme. Quanto maior o número, maior a frequência de falhas de equipamento e maior a perda de energia. Problemas comuns incluem principalmente queima de módulos fotovoltaicos, incêndio na caixa de junção, painéis de bateria quebrados, soldagem falsa de fios, falhas no circuito de derivação da caixa combinadora, etc. A fim de reduzir a perda desta parte, por um lado, devemos fortalecer a aceitação da conclusão e garantir por meio de métodos eficazes de inspeção e aceitação. A qualidade do equipamento da usina está relacionada à qualidade, incluindo a qualidade do equipamento de fábrica, instalação e arranjo do equipamento que atendem aos padrões de projeto e a qualidade da construção da usina. Por outro lado, é necessário melhorar o nível de operação inteligente da usina e analisar os dados operacionais por meios auxiliares inteligentes para descobrir a tempo a origem da falha, realizar a solução de problemas ponto a ponto, melhorar a eficiência do trabalho do pessoal de operação e manutenção e reduzir as perdas da usina.
(2) Perda de sombreamento
Devido a fatores como o ângulo de instalação e a disposição dos módulos fotovoltaicos, alguns módulos fotovoltaicos ficam bloqueados, o que afeta a potência de saída do conjunto fotovoltaico e leva à perda de energia. Portanto, durante o projeto e a construção da usina, é necessário evitar que os módulos fotovoltaicos fiquem na sombra. Ao mesmo tempo, para reduzir os danos aos módulos fotovoltaicos pelo fenômeno do ponto quente, uma quantidade adequada de diodos de bypass deve ser instalada para dividir a cadeia de baterias em várias partes, de modo que a tensão e a corrente da cadeia de baterias sejam perdidas proporcionalmente para reduzir a perda de eletricidade.
(3) Perda de ângulo
O ângulo de inclinação do painel fotovoltaico varia de 10° a 90°, dependendo da finalidade, e a latitude geralmente é selecionada. A seleção do ângulo afeta a intensidade da radiação solar, por um lado, e a geração de energia dos módulos fotovoltaicos é afetada por fatores como poeira e neve, como a perda de energia causada pela cobertura de neve. Ao mesmo tempo, o ângulo dos módulos fotovoltaicos pode ser controlado por meios auxiliares inteligentes para se adaptar às mudanças sazonais e climáticas, maximizando a capacidade de geração de energia da usina.
(4) Perda do inversor
A perda do inversor se reflete principalmente em dois aspectos: um é a perda causada pela eficiência de conversão do inversor e o outro é a perda causada pela capacidade de rastreamento de potência máxima do MPPT do inversor. Ambos os aspectos são determinados pelo desempenho do próprio inversor. O benefício de reduzir a perda do inversor por meio da operação e manutenção posteriores é pequeno. Portanto, a seleção do equipamento na fase inicial da construção da usina é bloqueada, e a perda é reduzida pela seleção do inversor com melhor desempenho. Na fase posterior de operação e manutenção, os dados operacionais do inversor podem ser coletados e analisados por meios inteligentes para fornecer suporte à decisão para a seleção do equipamento da nova usina.
A partir da análise acima, pode-se observar que as perdas causarão enormes prejuízos em usinas fotovoltaicas, e a eficiência geral da usina deve ser melhorada, reduzindo as perdas em áreas-chave. Por um lado, ferramentas de aceitação eficazes são utilizadas para garantir a qualidade dos equipamentos e da construção da usina; por outro lado, no processo de operação e manutenção da usina, é necessário o uso de meios auxiliares inteligentes para melhorar o nível de produção e operação da usina e aumentar a geração de energia.
Data de publicação: 20 de dezembro de 2021
