Kraftwerksverluste basierend auf Absorptionsverlusten der Photovoltaikanlage und Wechselrichterverlusten
Neben den Auswirkungen ressourcenbedingter Faktoren wird die Leistung von Photovoltaikkraftwerken auch durch den Ausfall von Produktions- und Betriebsanlagen beeinträchtigt. Je größer der Anlagenausfall, desto geringer die Stromerzeugung. Anlagenausfälle von Photovoltaikkraftwerken lassen sich hauptsächlich in vier Kategorien einteilen: Absorptionsverluste der Photovoltaik-Quadratanlage, Wechselrichterverluste, Verluste von Stromsammelleitungen und Kastentransformatoren sowie Verluste von Booster-Stationen usw.
(1) Der Absorptionsverlust der Photovoltaikanlage ist der Leistungsverlust von der Photovoltaikanlage über den Combiner-Kasten zum Gleichstromeingang des Wechselrichters, einschließlich Geräteausfallverlusten der Photovoltaikkomponenten, Abschirmungsverlusten, Winkelverlusten, Gleichstromkabelverlusten und Abzweigverlusten des Combiner-Kastens.
(2) Unter Wechselrichterverlust versteht man den Leistungsverlust, der durch die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom entsteht, einschließlich des Verlusts der Umwandlungseffizienz des Wechselrichters und des Verlusts der Fähigkeit zur Nachführung der maximalen MPPT-Leistung.
(3) Die Verluste in der Stromsammelleitung und im Kastentransformator sind die Leistungsverluste vom Wechselstromeingangsende des Wechselrichters über den Kastentransformator bis zum Stromzähler jedes Zweigs, einschließlich der Verluste am Wechselrichterausgang, der Umwandlungsverluste im Kastentransformator und der Leitungsverluste im Werk.
(4) Der Verlust in der Boosterstation ist der Verlust vom Stromzähler jedes Zweigs über die Boosterstation bis zum Gateway-Zähler, einschließlich des Verlusts des Haupttransformators, des Verlusts des Stationstransformators, des Busverlusts und anderer Leitungsverluste innerhalb der Station.
Nach der Analyse der Oktober-Daten von drei Photovoltaikkraftwerken mit einem Gesamtwirkungsgrad von 65 % bis 75 % und einer installierten Leistung von 20 MW, 30 MW und 50 MW zeigen die Ergebnisse, dass die Absorptionsverluste der Photovoltaikanlage und die Wechselrichterverluste die Hauptfaktoren sind, die die Leistung des Kraftwerks beeinflussen. Darunter weist die Photovoltaikanlage mit etwa 20 bis 30 % den größten Absorptionsverlust auf, gefolgt vom Wechselrichterverlust mit etwa 2 bis 4 %, während die Verluste der Stromsammelleitung, des Kastentransformators und der Booster-Station mit insgesamt etwa 2 % relativ gering sind.
Bei genauerer Betrachtung des oben genannten 30-MW-Photovoltaikkraftwerks betrugen die Baukosten rund 400 Millionen Yuan. Der Stromverlust des Kraftwerks betrug im Oktober 2.746.600 kWh, was 34,8 % der theoretischen Stromerzeugung entspricht. Berechnet mit 1,0 Yuan pro Kilowattstunde betrug der Gesamtverlust im Oktober 4.119.900 Yuan, was den wirtschaftlichen Nutzen des Kraftwerks erheblich beeinträchtigte.
So reduzieren Sie den Verlust von Photovoltaik-Kraftwerken und steigern die Stromerzeugung
Von den vier Verlustarten der Photovoltaik-Anlagenausrüstung hängen die Verluste der Sammelleitung und des Kastentransformators sowie der Verlust der Booster-Station in der Regel eng mit der Leistung der Anlage selbst zusammen und sind relativ stabil. Ein Ausfall der Anlage führt jedoch zu einem erheblichen Leistungsverlust. Daher ist ein normaler und stabiler Betrieb sicherzustellen. Bei Photovoltaikanlagen und Wechselrichtern können die Verluste durch frühzeitige Konstruktion und späteren Betrieb und Wartung minimiert werden. Die spezifische Analyse sieht wie folgt aus.
(1) Ausfall und Verlust von Photovoltaikmodulen und Combiner-Box-Ausrüstung
Photovoltaikanlagen sind umfangreich ausgestattet. Das 30-MW-Photovoltaikkraftwerk im obigen Beispiel verfügt über 420 Combiner-Boxen mit jeweils 16 Abzweigen (insgesamt 6.720 Abzweige) und jeweils 20 Paneelen (insgesamt 134.400 Batterie-Platinen). Die Gesamtmenge der Anlagen ist enorm. Je höher die Anzahl, desto häufiger treten Anlagenausfälle und desto größer der Leistungsverlust auf. Häufige Probleme sind durchgebrannte Photovoltaikmodule, Feuer an der Anschlussdose, defekte Batteriepaneele, fehlerhaft verschweißte Leitungen und Fehler im Abzweigstromkreis der Combiner-Box. Um diese Verluste zu reduzieren, müssen einerseits die Fertigstellungsabnahme verbessert und durch effektive Inspektions- und Abnahmemethoden sichergestellt werden. Die Qualität der Kraftwerksausrüstung hängt von der Qualität der Fabrikausrüstung, der konstruktionsgerechten Installation und Anordnung der Ausrüstung sowie der Bauqualität des Kraftwerks ab. Andererseits ist es notwendig, den intelligenten Betrieb des Kraftwerks zu verbessern und die Betriebsdaten mithilfe intelligenter Hilfsmittel zu analysieren, um Fehlerquellen rechtzeitig zu ermitteln, eine Punkt-zu-Punkt-Fehlerbehebung durchzuführen, die Arbeitseffizienz des Betriebs- und Wartungspersonals zu verbessern und die Verluste im Kraftwerk zu verringern.
(2) Verschattungsverlust
Aufgrund von Faktoren wie dem Installationswinkel und der Anordnung der Photovoltaikmodule werden einige Photovoltaikmodule blockiert, was die Leistungsabgabe der Photovoltaikanlage beeinträchtigt und zu Leistungsverlusten führt. Daher muss bei der Planung und dem Bau des Kraftwerks darauf geachtet werden, dass die Photovoltaikmodule nicht im Schatten liegen. Um Schäden an den Photovoltaikmodulen durch Hotspots zu reduzieren, sollten gleichzeitig entsprechende Bypassdioden installiert werden, um den Batteriestrang in mehrere Teile zu unterteilen. So werden Spannung und Strom des Batteriestrangs proportional verringert, um den Stromverlust zu reduzieren.
(3) Winkelverlust
Der Neigungswinkel der Photovoltaikanlage variiert je nach Einsatzzweck zwischen 10° und 90° und wird üblicherweise nach Breitengrad gewählt. Die Winkelwahl beeinflusst einerseits die Intensität der Sonneneinstrahlung, andererseits wird die Stromerzeugung der Photovoltaikmodule durch Faktoren wie Staub und Schnee beeinträchtigt. Schneebedeckung kann zu Leistungsverlusten führen. Gleichzeitig kann der Neigungswinkel der Photovoltaikmodule durch intelligente Zusatzfunktionen gesteuert werden, um sich an Jahreszeiten- und Wetteränderungen anzupassen und die Stromerzeugungskapazität des Kraftwerks zu maximieren.
(4) Wechselrichterverlust
Wechselrichterverluste spiegeln sich hauptsächlich in zwei Aspekten wider: dem Verlust durch den Umwandlungswirkungsgrad des Wechselrichters und dem Verlust durch die MPPT-Maximalleistungsverfolgung des Wechselrichters. Beide Aspekte werden durch die Leistung des Wechselrichters selbst bestimmt. Der Nutzen einer Verlustreduzierung durch späteren Betrieb und Wartung ist gering. Daher wird die Geräteauswahl in der Anfangsphase des Kraftwerksbaus festgelegt, und der Verlust wird durch die Wahl eines Wechselrichters mit besserer Leistung reduziert. In der späteren Betriebs- und Wartungsphase können die Betriebsdaten des Wechselrichters intelligent erfasst und analysiert werden, um die Entscheidungsfindung bei der Geräteauswahl des neuen Kraftwerks zu unterstützen.
Aus der obigen Analyse geht hervor, dass Verluste in Photovoltaikkraftwerken enorme Verluste verursachen. Die Gesamteffizienz des Kraftwerks sollte daher durch die Reduzierung der Verluste in Schlüsselbereichen verbessert werden. Einerseits werden effektive Abnahmeinstrumente eingesetzt, um die Qualität der Ausrüstung und des Baus des Kraftwerks sicherzustellen. Andererseits ist es im Betrieb und bei der Wartung des Kraftwerks notwendig, intelligente Hilfsmittel einzusetzen, um die Produktion und den Betrieb des Kraftwerks zu verbessern und die Stromerzeugung zu steigern.
Veröffentlichungszeit: 20. Dezember 2021
