Branislav Schnierer
Aug 8, 2023
Žiadny projektant fotovoltaických elektrární (FVE) sa nepúšťa do navrhovania nevýkonných projektov. Rozhodovanie v počiatočnej fáze návrhu fotovoltaickej elektrárne však často závisí od nedokonalých informácií, čo zvyšuje technické a finančné riziká projektu, skracuje jeho životnosť a znižuje jeho účinnosť.
Na navrhovanie optimálnych fotovoltických projektov musia projektanti konzultovať 1-minútové údaje, ktoré vytvárajú najpresnejší obraz o potenciáli a výkone fotovoltických elektrární a zároveň poskytujú väčšiu finančnú istotu investorom do solárnej energie.
V tomto blogu uvádzame 4 dôvody, prečo musia projektanti fotovoltických projektov používať 1-minútové údaje vo fáze návrhu solárnej elektrárne. Všetky simulované hodnoty uvedené v grafoch vychádzajú z 1-minútových stochastických údajov pripravených algoritmom SYNGEN, 15-minútových satelitných údajov a 60-minútových agregovaných satelitných údajov.
Fotovoltické moduly len zriedkakedy vyrábajú výkon rovnajúci sa ich výstupnej kapacite. Preto je bežnou praxou a často aj ekonomicky výhodné dimenzovať striedač tak, aby mal nižší výkon ako fotovoltické pole.
Pomer maximálneho výkonu FV modulu uvádzaného pri štandardných skúšobných podmienkach (STC) k maximálnemu menovitému výkonu striedavého prúdu striedača (-ov) pri referenčných podmienkach sa meria ako pomer DC/AC. Optimálne hodnoty pomeru DC/AC závisia od technológie a montáže PV modulu, účinnosti striedača, geografickej polohy, úrovne žiarenia a teploty.
Vplyvom nedokonalých informácií vo fáze projektovania sa do mnohých projektov fotovoltických elektrární zaraďujú zbytočne veľké striedače, čo zvyšuje celkové náklady projektu.
Ako vidieť na obrázku 1.1, 1-minútové solárne údaje poskytujú presnejšie údaje o vyrobenej elektrickej energii z FV (PVout) v porovnaní s 15-minútovými a 60-minútovými údajmi. údaje za 1 min preto uľahčujú presnejšie rozhodnutia o nákupe striedačov, čím sa znižujú celkové náklady projektu.
Obrázok 1.1: Simulovaný PVout počas konkrétneho dňa: výpočet na základe 1min, 15min a 60min vstupných údajov
Simulovaná ročná elektrická energia v mieste pripojenia (POC) na základe 15min a 60min údajov môže viesť k nadhodnoteniu elektrickej energie približne o niekoľko percent v porovnaní s výpočtom na základe 1min údajov (obrázok 1.2).
Obrázok 1.2: Rozdiel medzi simulovanou ročnou elektrickou energiou v POC na základe 15-minútových a 60-minútových vstupných údajov v porovnaní s 1-minútovými vstupnými údajmi
Keď je pomer DC/AC solárneho systému príliš vysoký, zvyšuje sa pravdepodobnosť, že fotovoltické pole bude vyrábať viac energie, ako dokáže spracovať striedač.
V dôsledku toho striedač zníži výstupný výkon v procese nazývanom clipping. Napríklad pri pomere jednosmerného prúdu a striedavého prúdu 1,5 budú straty pri orezávaní pravdepodobne 2 až 5 %. V niektorých prípadoch je to ešte viac, čo má vplyv na celkovú účinnosť a finančnú výkonnosť projektu.
Vo väčšine prípadov fotovoltické simulácie zvyčajne podhodnocujú clippingové straty pri použití 15-minútových alebo 60-minútových údajov - čo je znepokojujúci trend, ktorý je čoraz bežnejší pri väčších pomeroch DC/AC.
1-minútové údaje, ako ukazuje obrázok 1.1, pomáhajú projektantom nielen presne zachytiť optimálny pomer DC/AC solárnej elektrárne, ale následne tento pomer spresniť, aby sa znížili finančné a výkonové straty spôsobené častým orezávaním.
Ročné straty z orezania pre rôzne pomery DC/AC vypočítané na základe rôzneho časového rozlíšenia možno vidieť na obrázku 2.1.
Obrázok 2.1: Ročné straty z orezania pre rôzne pomery jednosmerného a striedavého prúdu a časové rozlíšenie
Keďže 1-minútové údaje poskytujú presnejšiu predikciu výkonu slnečnej energie a prehľad o kolísaní výkonu, uľahčujú harmonickejší vzťah medzi fotovoltickými systémami a technickými normami a predpismi prevádzkovateľov sietí. K problémom s kvalitou elektrickej energie v súvislosti s fotovoltickými systémami pripojenými k sieti vo všeobecnosti patria:
V porovnaní s hodinovými alebo 15-minútovými údajmi, ako je znázornené na obrázku 1.1, môžu 1-minútové údaje presne ukázať kolísanie výkonu fotovoltaických elektrární. 1-minútové údaje, znázornené oranžovou farbou, presne zachytávajú posuny vo výkone FV, čím poskytujú prevádzkovateľom siete presnú reprezentáciu dostupného výkonu.
Na druhej strane 1-minútové údaje umožňujú projektantom lepšie pochopiť, aké zariadenie bude pre projekt potrebné, čo pomáha znížiť záväzky, poplatky a iné poplatky, ktoré môžu vzniknúť, ak systémy pripojené do siete nespĺňajú prísne požiadavky na sieť.
Rovnako údaje 1min pomáhajú projektantom navrhovať systémy, ktoré poskytujú podporné služby, ktoré pomáhajú prevádzkovateľom sietí zabezpečiť spoľahlivé dodávky kvalitnej elektrickej energie pre svojich spotrebiteľov.
Možným riešením na zmiernenie kolísania výkonu je použitie vhodného systému (napr. systému na uskladnenie energie) na vyhladenie výkyvov PVout. Na zabezpečenie účinnej regulácie vyhladzovania je potrebné zohľadniť rýchle zmeny PVout. Tu zohrávajú kľúčovú úlohu 1-minútové údaje. Príklad vyhladzovania Pvout na zníženie kolísania výkonu v POC je uvedený na obrázku 3.1.
Obrázok 3.1: Príklad vyhladzovania PVout na zníženie kolísania výkonu v POC
Napokon, 1-minútové údaje uľahčujú lepšie rozhodovanie pri výbere vhodného miesta pre fotovoltickú elektráreň.
Výhody tohto postupu sa najvýraznejšie prejavujú v oblastiach s častým výskytom prerušovanej oblačnosti. Dôvodom je efekt okraja mraku, ktorý je bežným javom pri výrobe fotovoltickej energie spôsobený náhlym zvýšením intenzity žiarenia v dôsledku odrazov prechádzajúcich mrakov. Takéto situácie sú typické pre okrajové časti atmosférických cyklónových systémov, ktoré sa často vyvíjajú v trópoch, monzúnových oblastiach a tiež v oblastiach stredných šírok.
Tým, že 1-minútové údaje poskytujú podrobnejší obraz o potenciáli lokality, ako aj o výkyvoch a premenlivosti slnečného žiarenia v danej lokalite, pomáhajú projektantom vybrať lokality, ktoré najlepšie využijú potenciál projektu na získanie čo najväčšieho množstva energie zo slnka.
Na obrázku 4.1 sú pre vybrané lokality znázornené ročné straty z orezania pre premenlivý pomer jednosmerného a striedavého prúdu vypočítané na základe rôzneho časového rozlíšenia. Kde sa úroveň variability vypočítala prostredníctvom štandardnej odchýlky globálneho titračného žiarenia (GTI).
Obrázok 4.1: Príklad strát pri orezávaní pre lokality s rôznou variabilitou GTI a úrovňou PVout
Rozdiel medzi predpovedanou ročnou elektrickou energiou v POC na základe 15-minútových a 60-minútových vstupných údajov v porovnaní s 1-minútovými vstupnými údajmi je znázornený pre rôzne lokality na obrázku 4.2.
Čím vyššia je variabilita PVout a GTI, tým vyššie sú percentuálne straty orezaním (obrázok 4.1). Najvyššiu percentuálnu nepresnosť ročného PVout (rozdiel medzi PVout vypočítaným na základe 1-minútových údajov a na základe 15-minútových údajov alebo 60-minútových údajov) možno pozorovať na lokalite so strednou hodnotou PVout a strednou hodnotou variability GTI (obrázok 4.2).
Obrázok 4.2: Príklad rozdielov v PVout v POC pre lokality s rôznou variabilitou GTI a úrovňou PVout
Ak si chcete prečítať našu sériu blogov o 1 minúte údajov, kliknite na jeden z odkazov nižšie.
Ak chcete získať viac informácií o 1-minútových údajoch spoločnosti Solargis, kliknite sem: https://kb.solargis.com/docs/stochastic-1-minute-data-generation
