Втрати електростанції на основі втрат на поглинання фотоелектричних панелей та втрат інвертора
Окрім впливу ресурсних факторів, на продуктивність фотоелектричних електростанцій також впливають втрати виробничого та експлуатаційного обладнання електростанції. Чим більші втрати обладнання електростанції, тим менше виробництво електроенергії. Втрати обладнання фотоелектричної електростанції в основному включають чотири категорії: втрати на поглинання фотоелектричної матриці квадратного типу, втрати на інверторі, втрати в лініях збору електроенергії та трансформаторах, втрати на підсилювальній станції тощо.
(1) Втрати на поглинання фотоелектричної панелі – це втрати потужності від фотоелектричної панелі через об'єднувальну коробку до вхідного постійного струму інвертора, включаючи втрати через відмову обладнання фотоелектричних компонентів, втрати на екранування, кутові втрати, втрати в кабелі постійного струму та втрати в відгалуженні об'єднувальної коробки;
(2) Втрати інвертора стосуються втрат потужності, спричинених перетворенням постійного струму інвертора на змінний, включаючи втрату ефективності перетворення інвертора та втрату можливості відстеження максимальної потужності MPPT;
(3) Втрати в лінії збору електроенергії та в блочному трансформаторі – це втрати потужності від вхідного кінця змінного струму інвертора через блочний трансформатор до лічильника потужності кожної гілки, включаючи втрати на виході інвертора, втрати перетворення блочного трансформатора та втрати в лінії електроустановки;
(4) Втрати на підсилювальній станції – це втрати від лічильника потужності кожної гілки через підсилювальну станцію до шлюзового лічильника, включаючи втрати в головному трансформаторі, втрати в трансформаторі станції, втрати в шині та інші втрати всередині станції.
Після аналізу жовтневих даних трьох фотоелектричних електростанцій із комплексним ККД від 65% до 75% та встановленою потужністю 20 МВт, 30 МВт та 50 МВт, результати показують, що втрати на поглинання фотоелектричних панелей та втрати на інверторі є основними факторами, що впливають на вихід електростанції. Серед них фотоелектрична панель має найбільші втрати на поглинання, які становлять близько 20~30%, далі йдуть втрати на інверторі, що становить близько 2~4%, тоді як втрати на лінії збору електроенергії та трансформаторі, а також на підсилювальній станції є відносно невеликими, загалом близько 2%.
Подальший аналіз вищезгаданої фотоелектричної електростанції потужністю 30 МВт показує, що інвестиції в її будівництво становлять близько 400 мільйонів юанів. Втрати потужності електростанції в жовтні склали 2 746 600 кВт·год, що становить 34,8% від теоретичного виробництва електроенергії. Якщо розрахувати за ціною 1,0 юань за кіловат-годину, загальні втрати в жовтні склали 4 119 900 юанів, що мало величезний вплив на економічні вигоди електростанції.
Як зменшити втрати фотоелектричної електростанції та збільшити виробництво електроенергії
Серед чотирьох типів втрат обладнання фотоелектричних електростанцій, втрати в збірній лінії та коробчастому трансформаторі, а також втрати в підсилювальній станції зазвичай тісно пов'язані з продуктивністю самого обладнання, і втрати є відносно стабільними. Однак, якщо обладнання вийде з ладу, це призведе до великих втрат потужності, тому необхідно забезпечити його нормальну та стабільну роботу. Для фотоелектричних панелей та інверторів втрати можна мінімізувати шляхом раннього будівництва та подальшої експлуатації та технічного обслуговування. Конкретний аналіз полягає в наступному.
(1) Вихід з ладу та втрата фотоелектричних модулів та обладнання комбінаторного блоку
Існує багато обладнання для фотоелектричних електростанцій. Фотоелектрична електростанція потужністю 30 МВт у наведеному вище прикладі має 420 розподільних коробок, кожна з яких має 16 відгалужень (загалом 6720 відгалужень), а кожна гілка має 20 панелей (загалом 134 400 батарей). Загальна кількість обладнання величезна. Чим більша їх кількість, тим вища частота відмов обладнання та тим більші втрати потужності. До поширених проблем належать переважно перегорання фотоелектричних модулів, займання розподільної коробки, поломки батарейних панелей, помилкове зварювання проводів, несправності в ланцюзі відгалуження розподільної коробки тощо. Щоб зменшити втрати цієї частини, з одного боку, ми повинні посилити приймання завершених робіт та забезпечити це за допомогою ефективних методів перевірки та приймання. Якість обладнання електростанції пов'язана з якістю, включаючи якість заводського обладнання, монтаж та розташування обладнання, що відповідають проектним стандартам, та якістю будівництва електростанції. З іншого боку, необхідно покращити рівень інтелектуальної роботи електростанції та аналізувати робочі дані за допомогою інтелектуальних допоміжних засобів, щоб вчасно виявити джерело несправності, проводити точкове усунення несправностей, підвищити ефективність роботи експлуатаційного та обслуговуючого персоналу, а також зменшити втрати на електростанції.
(2) Втрата затінення
Через такі фактори, як кут встановлення та розташування фотоелектричних модулів, деякі фотоелектричні модулі блокуються, що впливає на вихідну потужність фотоелектричної панелі та призводить до її втрати. Тому під час проектування та будівництва електростанції необхідно запобігти затіненню фотоелектричних модулів. Водночас, щоб зменшити пошкодження фотоелектричних модулів внаслідок феномену гарячої точки, слід встановити відповідну кількість обхідних діодів, щоб розділити батарейний ланцюг на кілька частин, таким чином пропорційно втрачаючи напругу та струм батарейного ланцюга, зменшуючи втрати електроенергії.
(3) Втрата кута
Кут нахилу фотоелектричної панелі варіюється від 10° до 90° залежно від призначення, і зазвичай вибирається широта. Вибір кута, з одного боку, впливає на інтенсивність сонячного випромінювання, а з іншого боку, на вироблення енергії фотоелектричними модулями впливають такі фактори, як пил та сніг. Втрати потужності, спричинені сніговим покривом. Водночас кут нахилу фотоелектричних модулів можна контролювати за допомогою інтелектуальних допоміжних засобів, щоб адаптуватися до змін сезонів та погоди та максимізувати потужність електростанції.
(4) Втрати інвертора
Втрати інвертора головним чином відображаються у двох аспектах: один – це втрати, спричинені ефективністю перетворення інвертора, а інший – втрати, спричинені здатністю відстежувати максимальну потужність MPPT інвертора. Обидва аспекти визначаються продуктивністю самого інвертора. Вигода від зменшення втрат інвертора за рахунок подальшої експлуатації та обслуговування невелика. Тому вибір обладнання на початковому етапі будівництва електростанції є фіксованим, а втрати зменшуються шляхом вибору інвертора з кращою продуктивністю. На пізнішому етапі експлуатації та обслуговування дані про роботу інвертора можна збирати та аналізувати за допомогою інтелектуальних засобів, щоб забезпечити підтримку рішень щодо вибору обладнання для нової електростанції.
З наведеного вище аналізу видно, що втрати спричинятимуть величезні втрати на фотоелектричних електростанціях, і загальну ефективність електростанції слід покращити, спочатку зменшивши втрати в ключових зонах. З одного боку, використовуються ефективні інструменти приймання для забезпечення якості обладнання та будівництва електростанції; з іншого боку, в процесі експлуатації та обслуговування електростанції необхідно використовувати інтелектуальні допоміжні засоби для покращення рівня виробництва та експлуатації електростанції та збільшення виробництва електроенергії.
Час публікації: 20 грудня 2021 р.
