ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СОЛНЕЧНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассматриваются вопросы возможного прогнози­рования эффективности солнечных электростанций на стадии их проектирования.

Ключевые слова: солнечная электростанция, коэффициент полезного действия, энергетический выход.

Важным шагом в оценке осуществимости проекта строительства солнечной электростанции является расчет ожидаемой электроэнергии [3]. Прогнозирование выхода энергии обеспечивает основу для расчета доходов проекта. Цель прогноза состоит в том, чтобы предсказать среднегодовую выработку электроэнергии в течение срока службы (обычно от 25 до 30 лет) предлагаемой электростанции.

Существуют характеристики солнечных электростанций, расчет и анализ которых позволяет оценить производительность и экономическую эффективность разрабатываемого проекта.

Точность, необходимая для прогнозирования выхода энергии, зависит от стадии разработки проекта. Например, предварительная оценка выхода энергии может быть выполнена с использованием данных о солнечном радиации и предполагаемом коэффициенте полезного дей­ствия (КПД) на основе номинальных значений у других аналогичных проектов.

Коэффициент полезного действия является параметром, обычно используемым для количественной оценки производительности фото­электрической установки. КПД обеспечивает сравнительный анализ для оценки работы станции в течение определенного времени независимо от мощности станции или солнечной радиации. Станция с высоким КПД более эффективна при преобразовании солнечного облучения в полезную энергию.

КПД определяется как отношение между экспортированным выходом переменного тока и планируемым выходом, который будет генерироваться солнечной установкой, если модули преобразуют полученное излучение в полезную энергию в соответствии с их номинальной мощностью.

КПД количественно оценивает общий эффект потерь системы на номинальную мощность, включая потери, вызванные модулями, темпе­ратуру, снижение эффективности света, инверторы, кабели, затенение и загрязнение. КПД станции может быть предсказан с использованием моделирования или может быть рассчитан для установки путем измерения облучения и выхода переменного тока.

Потери солнечных элементов в зависимости от условий окру­жающей среды в течение года меняются. Например, значительный отрицательный температурный коэффициент мощности для кристал­лических модулей может привести к увеличению потерь при высоких температурах окружающей среды.

Для более точного прогноза выхода энергии следует использовать программное обеспечение с подробными техническими характерис­тиками установки в качестве входных данных, трехмерным модели­рованием компоновки и подробным расчетом потерь на затенение с помощью временного моделирования.

Для точной оценки энергии, производимой фотоэлектрической электростанцией, необходима информация о солнечной радиации и температурных условиях места расположения в дополнение к компо­новке и техническим характеристикам установки. Сложное программное обеспечение часто используется для моделирования воздействия темпе­ратуры, освещенности, затенения и вызванного ветром охлаждения на модули.

Как правило, процедура прогнозирования выхода энергии фото­электрической установки с использованием программного обеспечения временного моделирования состоит из следующих этапов:

1. Моделирование или измерение данных об окружающей среде, таких как освещенность, скорость ветра и температура от наземных метеорологических станций или спутниковых источников
2. Расчет падающего излучения на наклонную плоскость кол­лектора для заданного временного шага.
3. Моделирование производительности установки в зависимости от изменения освещенности и температуры для расчета прогноза выхода энергии на каждом временном шаге.
4. Учет всех потерь с использованием детального знания характе­ристик инверторов, фотоэлектрических модулей и трансформаторов, схемы расположения и конфигурации модулей, проводки постоянного и переменного тока, времени простоя, вспомогательного оборудования и характеристик загрязнения.
5. Применение статистического анализа данных о ресурсах и оценка неопределенности входных значений для получения соответ­ствующих уровней неопределенности в окончательном прогнозе выхода энергии.

Для того, чтобы предсказать солнечный ресурс в течение срока службы проекта, необходимо проанализировать исторические данные. Эти данные обычно приведены для горизонтального расположения модуля. Предполагается, что будущий солнечный ресурс будет следовать той же схеме.

Сложное программное обеспечение для моделирования исполь­зуется для прогнозирования производительности фотоэлектрической электростанции с шагом по времени для ряда условий, встречающихся в типичном году. Это позволяет детально моделировать эффективность, с которой установка преобразует солнечное излучение в мощность переменного тока и потери, связанные с преобразованием. Некоторые из этих потерь могут быть рассчитаны с помощью программного обеспечения для моделирования, другие основаны на экстраполяции данных с аналогичных фотоэлектрических установок и анализе условий в месте размещения установки.

На рынке имеется несколько пакетов программ для моделирования солнечной фотоэлектрической системы, которые являются полезными аналитическими инструментами для разных этапов жизненного цикла проекта. Эти пакеты включают PVSyst, PV * SOL, RETScreen, HOMER, INSEL, Archelios и Polysun и другие [1]. Для оценки энергетического выхода проектов солнечных электростанций промышленного уровня программа PVSyst стала одной из наиболее широко используемых во мире благодаря своей гибкости и способности точно моделировать энергетические фотоэлектрические установки.

Подводя итог выше сказанному, можно сделать следующий вывод. Основная цель прогнозирования энергоэффективности и экономической выгоды солнечных электростанций на стадии проектирования заклю­чается в том, чтобы просчитать и обосновать выбор места расположения электростанции, модели, марки и мощности солнечных модулей, инверторов, трансформаторов и другого оборудования, а так же целесо­образности экономических вложений в строительство для разработчиков и инвесторов.

Список литературы:

1. Utility-Scale Solar Photovoltaic Power Plants, Solar PV Technology, International Finance Corporation 2015 All rights reserved. 2121 Pennsylvania Avenue, N.W. Washington, D.C. 20433 ifc.org [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.ifc.org/wps/wcm/connect/f05d3e00498e0841bb6fbbe54d141794/IFC%20Solar%20Report_Web%20_08%2005.pdf?MOD=AJPERES.
2. Rauschenbach H.S. The principles and technology of photovoltaic energy conversion / H.S. Rauschenbach – New York: Van Nostrand Reinhold Company – 1980.
3. Лештаев О.В. Опыт эксплуатации солнечной электростанции в Московской области / О.В. Лештаев, Т.А. Мамедов, А.А. Самсонов, В.И. Загинайлов // Доклады ТСХА – 2018. –№ 290 - С. 181-183