Производительность фотоэлектрической системы

Производительность фотоэлектрической системы зависит от климатических условий, используемого оборудования и конфигурации системы. Производительность фотоэлектрических систем можно измерить как отношение фактической мощности солнечной фотоэлектрической системы к ожидаемым значениям, причем измерение важно для правильной эксплуатации и обслуживания солнечной фотоэлектрической установки. Первичным энергетическим вкладом является глобальное световое излучение в плоскости солнечных батарей, а оно, в свою очередь, представляет собой комбинацию прямого и рассеянного излучения. ^[1]

Производительность измеряется системами фотоэлектрического мониторинга, которые включают в себя устройство регистрации данных, а также часто также устройство измерения погоды (устройство на месте или независимый источник данных о погоде). Системы мониторинга фотоэлектрических характеристик служат нескольким целям: они используются для отслеживания тенденций в одной фотоэлектрической (PV) системе , для выявления неисправностей или повреждений солнечных панелей и инверторов, для сравнения производительности системы с проектными спецификациями или для сравнения фотоэлектрических систем. в разных местах. Этот диапазон применений требует различных датчиков и систем мониторинга, адаптированных к назначению. В частности, необходимы как электронные датчики мониторинга, так и независимые датчики погоды (излучение, температура и т. д.), чтобы нормализовать ожидаемую мощность фотоэлектрических установок. Измерение освещенности очень важно для фотоэлектрической промышленности, и его можно разделить на две основные категории: пиранометры на месте и спутниковое дистанционное зондирование; когда на месте отсутствуют пиранометры, иногда также используются региональные метеостанции, но с более низким качеством данных; тот Подход к бездатчиковым измерениям на основе промышленного Интернета вещей недавно стал третьим вариантом.

Датчики и фотоэлектрические системы мониторинга стандартизированы в IEC 61724-1. ^[2] и классифицируются по трем уровням точности, обозначаемым буквами «А», «В» или «С» или метками «Высокая точность», «Средняя точность» и «Базовая точность». Параметр, называемый «коэффициент производительности». ^[3] был разработан для оценки общей стоимости потерь фотоэлектрической системы.

Обзор

Производительность фотоэлектрической системы обычно зависит от падающего излучения в плоскости солнечных панелей , температуры солнечных элементов и спектра падающего света. Кроме того, оно зависит от инвертора , который обычно устанавливает рабочее напряжение системы. Выходное напряжение и ток системы изменяются по мере изменения условий освещения, температуры и нагрузки, поэтому не существует определенного напряжения, тока или мощности, при которых система всегда работает. Следовательно, производительность системы варьируется в зависимости от времени суток, количества солнечной инсоляции , направления и наклона модулей, облачности, затенения, загрязнения , состояния заряда, температуры, географического положения и дня года.

Производительность по типу системы

Солнечные фотоэлектрические парки

Солнечные парки промышленного и коммунального масштаба могут достичь высоких показателей эффективности. В современных солнечных парках коэффициент производительности обычно должен превышать 80%. ^[4]^[5] Многие солнечные фотоэлектрические парки используют передовые решения для мониторинга производительности, которые поставляются различными поставщиками технологий.

Распределенная солнечная фотоэлектрическая система

В солнечных системах на крыше обычно требуется больше времени, чтобы выявить неисправность и отправить технического специалиста из-за меньшей доступности достаточных инструментов мониторинга производительности фотоэлектрической системы и более высоких затрат на человеческий труд. В результате солнечные фотоэлектрические системы на крыше обычно страдают от более низкого качества эксплуатации и обслуживания и существенно более низкого уровня доступности системы и выработки энергии.

Автономные солнечные фотоэлектрические системы

На большинстве автономных солнечных фотоэлектрических установок отсутствуют какие-либо инструменты мониторинга производительности по ряду причин, включая стоимость оборудования для мониторинга, доступность облачных подключений и доступность эксплуатации и технического обслуживания.

Мониторинг производительности

Существует ряд технических решений для обеспечения мониторинга производительности солнечных фотоэлектрических установок, различающихся качеством данных, совместимостью с датчиками освещенности, а также ценой. В целом, решения для мониторинга можно разделить на программные решения для регистрации и мониторинга, предоставляемые производителем инверторов, независимые решения для регистрации данных со специальным программным обеспечением и, наконец, независимые решения, предназначенные только для программного обеспечения для мониторинга, совместимые с различными инверторами и регистраторами данных.

Решения для мониторинга от производителей инверторов

Выделенные системы мониторинга производительности доступны от ряда поставщиков. Для солнечных фотоэлектрических систем, в которых используются микроинверторы (преобразование постоянного тока в переменный на уровне панели), данные о мощности модуля предоставляются автоматически. Некоторые системы позволяют настраивать оповещения о производительности, которые вызывают оповещения по телефону, электронной почте или текстовым сообщениям при достижении пределов. Эти решения предоставляют данные владельцу системы и/или установщику. Установщики могут удаленно контролировать несколько установок и сразу видеть состояние всей установленной базы. Все основные производители инверторов предоставляют устройство сбора данных – будь то регистратор данных или прямое средство связи с порталом.

Преимущество этих решений заключается в том, что они предоставляют максимум информации от инвертора и выводят ее на локальный дисплей или передают через Интернет, в частности, предупреждения от самого инвертора (температурная перегрузка, потеря связи с сетью и т. д.). .

Некоторые из этих решений для мониторинга:

Fronius доступен через Solar.web ; портал
Регистраторы SMA Webbox/Inverter Manager/Cluster-Controller, доступные через Sunnyportal и EnnexOS ; порталы
SolarEdge доступен через порталы SolarEdge Monitoring и MySolarEdge (только приложение);
Sungrow доступен через портал iSolarCloud ;

Независимые решения для регистрации данных, подключенные к инверторам

Универсальные решения для регистрации данных, подключенные к инверторам, позволяют преодолеть главный недостаток решений, ориентированных на конкретные инверторы, — совместимость с устройствами нескольких разных производителей. Эти блоки сбора данных подключаются к последовательным каналам инверторов в соответствии с протоколом каждого производителя. Универсальные решения для регистрации данных, как правило, более доступны по цене, чем решения производителей инверторов, и позволяют объединять парки солнечных фотоэлектрических систем различных производителей инверторов.

Некоторые из этих решений для мониторинга:

Также регистраторы энергии, доступные через портал PowerTrack ;
Регистраторы Solar-Log, доступные через WEB-портал Enerest™ 4 ;
Регистраторы Meteocontrol, доступные через портал VCOM Cloud ;
«Умный солнечный регистратор» Solar Analytics доступен через портал Solar Analytics ;

Независимые решения для мониторинга

Последняя категория — это самый последний сегмент в области мониторинга солнечной фотоэлектрической энергии. Это программные порталы агрегирования, способные объединять информацию как с порталов, посвященных инверторам, так и с регистраторов данных, а также с независимых регистраторов данных. Такие решения становятся все более распространенными, поскольку связь с облаком для конкретных инверторов все чаще осуществляется без регистраторов данных, а посредством прямого подключения к данным.

Партнер Omnidian по страхованию эффективности солнечной энергии в жилых домах Omnidian ;
Решение Soltell для управления солнечной энергией для распределенных солнечных фотоэлектрических систем, доступное через SysMap ; портал
Универсальный солнечный мониторинг Solytic ; Solytic Портал
Облачный солнечный мониторинг Sunreport, не зависящий от устройства Sunreport ; Платформа

Доступность и качество данных о производстве энергии

Важной частью оценки производительности фотоэлектрической системы является доступность и качество данных о выработке энергии. Доступ к Интернету позволил еще больше улучшить энергетический мониторинг и связь.

Обычно данные фотоэлектрической установки передаются через регистратор данных на центральный портал мониторинга. Передача данных зависит от возможности подключения к местному облаку, поэтому она очень доступна в странах ОЭСР, но более ограничена в развитых странах. По словам Сэмюэля Чжана, вице-президента Huawei Smart PV, к 2025 году более 90% фотоэлектрических станций в мире будут полностью оцифрованы. ^[6]

Источники данных о погоде

Датчики освещенности на месте

Измерения освещенности на месте являются важной частью систем мониторинга производительности фотоэлектрических систем. Излучение можно измерять в той же ориентации, что и фотоэлектрические панели, так называемые измерения плоскости решетки (POA), или горизонтально, так называемые измерения глобального горизонтального излучения (GHI). Типичные датчики, используемые для таких измерений излучения, включают пиранометры на термобатареях , фотоэлектрические эталонные устройства и фотодиодные датчики. Чтобы соответствовать определенному классу точности, каждый тип датчика должен соответствовать определенному набору характеристик. Эти характеристики перечислены в таблице ниже.

Таблица 5. Выбор датчиков и требования к плоскостному и общему излучениювзято из IEC 61724-1 ^[2]
Тип датчика	Класс А Высокая точность	Класс Б Средняя точность	Класс С Базовая точность
Пиранометр на термобатарее	Вторичный стандарт по ISO 9060 или Высокое качество согласно Руководству ВМО (неопределенность ≤ 3% для почасовых итогов)	Первый класс по ISO 9060 или Хорошее качество согласно Руководству ВМО (неопределенность ≤ 8% для почасовых итогов)	Любой
Эталонное фотоэлектрическое устройство	Неопределенность ≤ 3% от 100 Вт/м ² до 1500 Вт/м ²	Неопределенность ≤ 8% от 100 Вт/м ² до 1500 Вт/м ²	Любой
Фотодиодные датчики	Непригодный	Непригодный	Любой

Если датчик освещенности размещен в POA, его необходимо разместить под тем же углом наклона, что и фотоэлектрический модуль, либо путем прикрепления его к самому модулю, либо с помощью дополнительной платформы или кронштейна на том же уровне наклона. Проверить правильность выравнивания датчика можно с помощью портативных датчиков наклона или встроенного датчика наклона. ^[7]

Обслуживание датчика

Стандарт также определяет необходимый график технического обслуживания для каждого класса точности. Датчики класса C требуют обслуживания в соответствии с требованиями производителя. Датчики класса B необходимо калибровать каждые 2 года и использовать нагреватель для предотвращения образования осадков или конденсата. Датчики класса А необходимо калибровать один раз в год, очищать один раз в неделю, использовать нагреватель и вентиляцию (для пиранометров с термобатареями).

Спутниковое дистанционное зондирование радиации

Эффективность фотоэлектрических систем также можно оценить с помощью спутникового дистанционного зондирования . Эти измерения являются косвенными, поскольку спутники измеряют солнечное излучение, отраженное от земной поверхности. Кроме того, излучение фильтруется спектральным поглощением атмосферы Земли . Этот метод обычно используется в неинструментальных системах мониторинга классов B и C, чтобы избежать затрат и затрат на обслуживание датчиков, установленных на месте. Если спутниковые данные не скорректировать с учетом местных условий, возможна погрешность яркости до 10%. ^[2]

Оборудование и стандарты производительности

Датчики и системы мониторинга стандартизированы в IEC 61724-1. ^[2] и классифицируются по трем уровням точности, обозначаемым буквами «А», «В» или «С» или метками «Высокая точность», «Средняя точность» и «Базовая точность».

В Калифорнии мониторинг производительности фотоэлектрических систем регулируется правительством штата. По состоянию на 2017 год правительственное агентство California Solar Initiative (CSI) предоставило сертификат Службы мониторинга производительности и отчетности соответствующим компаниям, работающим в сегменте солнечной энергии и действующим в соответствии с требованиями CSI. ^[8]

Параметр, называемый «коэффициент производительности». ^[3] был разработан для оценки общей стоимости потерь фотоэлектрической системы. Коэффициент производительности дает меру выходной мощности переменного тока как долю от общей мощности постоянного тока, которую солнечные модули должны быть в состоянии обеспечить в климатических условиях окружающей среды.

См. также

Ссылки

^ Майерс, Д.Р. (сентябрь 2003 г.). «Моделирование и измерения солнечного излучения для использования возобновляемых источников энергии: качество данных и модели» (PDF) . Материалы международной экспертной конференции по математическому моделированию солнечной радиации и дневного света . Проверено 30 декабря 2012 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д IEC 61724-1:2017 – Характеристики фотоэлектрической системы – Часть 1: Мониторинг (1.0 изд.). Международная электротехническая комиссия (МЭК). 2017 [1998-01-01]. Архивировано из оригинала 25 августа 2017 г. Проверено 16 мая 2018 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Мэрион, Б (); и др. «Параметры производительности фотоэлектрических систем, подключенных к сети» (PDF) . НРЭЛ . Проверено 30 августа 2012 г.
^ «Сила фотоэлектрических систем – тематические исследования солнечных парков на востоке» (PDF) . Продолжается Ренэкспо . CSвс. Архивировано из оригинала (PDF) 8 апреля 2022 г. Проверено 5 марта 2013 г.
^ «Авенал на подъеме: пристальный взгляд на крупнейшую в мире фотоэлектрическую электростанцию с тонкопленочными кремниевыми пленками» . PV-Tech. Архивировано из оригинала 22 февраля 2015 года . Проверено 22 апреля 2013 г.
^ Прогнозирование будущего умных фотоэлектрических систем. Журнал «ПВ». 25 июня 2020 г.
^ «Пиранометр SR30 | соответствует требованиям IEC 61724-1 класса A» . www.hukseflux.com . Проверено 16 мая 2018 г.
^ https://www.energy.ca.gov/sites/default/files/2020-06/PMRS_Certification.pdf . ^{[ пустой URL PDF ]}

Внешние ссылки

NREL - Аналитика метода оценки энергетических характеристик фотоэлектрических систем

[1] Майерс, Д.Р. (сентябрь 2003 г.). «Моделирование и измерения солнечного излучения для использования возобновляемых источников энергии: качество данных и модели» (PDF) . Материалы международной экспертной конференции по математическому моделированию солнечной радиации и дневного света . Проверено 30 декабря 2012 г.

[IEC_61724_1_2017-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д IEC 61724-1:2017 – Характеристики фотоэлектрической системы – Часть 1: Мониторинг (1.0 изд.). Международная электротехническая комиссия (МЭК). 2017 [1998-01-01]. Архивировано из оригинала 25 августа 2017 г. Проверено 16 мая 2018 г.

[PerfRatio-3] Перейти обратно: ^а ^б Мэрион, Б (); и др. «Параметры производительности фотоэлектрических систем, подключенных к сети» (PDF) . НРЭЛ . Проверено 30 августа 2012 г.

[4] «Сила фотоэлектрических систем – тематические исследования солнечных парков на востоке» (PDF) . Продолжается Ренэкспо . CSвс. Архивировано из оригинала (PDF) 8 апреля 2022 г. Проверено 5 марта 2013 г.

[5] «Авенал на подъеме: пристальный взгляд на крупнейшую в мире фотоэлектрическую электростанцию с тонкопленочными кремниевыми пленками» . PV-Tech. Архивировано из оригинала 22 февраля 2015 года . Проверено 22 апреля 2013 г.

[6] Прогнозирование будущего умных фотоэлектрических систем. Журнал «ПВ». 25 июня 2020 г.

[7] «Пиранометр SR30 | соответствует требованиям IEC 61724-1 класса A» . www.hukseflux.com . Проверено 16 мая 2018 г.

[8] ttps://www.energy.ca.gov/sites/default/files/2020-06/PMRS_Certification.pdf . ^{[ пустой URL PDF ]}

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]