خلال دورة حياة محطة الطاقة الشمسية الكهروضوئية، تنخفض كفاءة الوحدات وأداء المكونات الكهربائية تدريجيًا، مما يؤدي إلى انخفاض إنتاج الطاقة عامًا بعد عام. بالإضافة إلى عوامل التقادم الطبيعية هذه، هناك أيضًا مشاكل في جودة الوحدات والعاكسات، وتصميم الخطوط، والغبار، وفقدان الطاقة في التوصيلات التسلسلية والمتوازية، وفقدان الطاقة في الكابلات، وعوامل أخرى عديدة.
في النموذج المالي العام لمحطة الطاقة الكهروضوئية، ينخفض توليد الطاقة في النظام بنحو 5% في ثلاث سنوات، وينخفض توليد الطاقة إلى 80% بعد 20 عامًا.
كيفية حساب إنتاج الطاقة لمحطة الطاقة الكهروضوئية؟
توليد الطاقة السنوي النظري = إجمالي متوسط الإشعاع الشمسي السنوي * إجمالي مساحة الخلية * كفاءة التحويل الكهروضوئي. ولأسباب متعددة، فإن توليد الطاقة الفعلي لمحطة الطاقة الكهروضوئية هو: توليد الطاقة السنوي الفعلي = توليد الطاقة السنوي النظري * كفاءة توليد الطاقة الفعلية.
عشرة عوامل رئيسية تؤثر على كمية الطاقة الكهروضوئية المولدة:
01 كمية الإشعاع الشمسي
وحدة الخلايا الشمسية هي جهاز يقوم بتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية، وتؤثر شدة إشعاع الضوء بشكل مباشر على قدرة توليد الطاقة.
في حالة وجود كفاءة تحويل معينة لوحدات الخلايا الشمسية، يتحدد توليد الطاقة في أنظمة الطاقة الكهروضوئية من خلال شدة الإشعاع الشمسي. تبلغ كفاءة نظام الطاقة الكهروضوئية في استخدام طاقة الإشعاع الشمسي حوالي 10% (كفاءة الخلايا الشمسية، وخسارة تجميع الوحدات، وخسارة الغبار، وخسارة عاكس التحكم، وخسارة الخط، وكفاءة البطارية). يرتبط توليد الطاقة في محطة الطاقة الكهروضوئية ارتباطًا مباشرًا بكمية الإشعاع الشمسي وشدته، وتتغير خصائصه الطيفية تبعًا للظروف الجوية. يمكن الحصول على بيانات الإشعاع الشمسي لكل منطقة من خلال مواقع البحث عن المعلومات الجوية أو باستخدام برامج تصميم الخلايا الكهروضوئية.
02 زاوية إمالة الوحدات الكهروضوئية
تُحوَّل المعلومات المُستقاة من محطة الأرصاد الجوية، والتي عادةً ما تكون كمية الإشعاع الشمسي على المستوى الأفقي، إلى الإشعاع على السطح المائل لمصفوفة الطاقة الكهروضوئية لحساب توليد الطاقة في نظام الطاقة الكهروضوئية. وترتبط زاوية الميل المثلى بخط عرض موقع المشروع. القيم التجريبية التقريبية هي كما يلي:
أ، خط العرض 0 درجة ~ 25 درجة، زاوية الميل تساوي خط العرض
ب، خط العرض 26° إلى 40°، زاوية الميل تساوي خط العرض زائد 5° إلى 10°
ج، خط العرض 41 درجة ~ 55 درجة، زاوية الميل تساوي خط العرض زائد 10 درجات ~ 15 درجة
03 كفاءة وحدة الطاقة الكهروضوئية
المادة الرئيسية للخلايا الشمسية الكهروضوئية هي السيليكون. لذلك، كان معدل تحويل السيليكون عاملاً مهماً في الحد من تطور هذه الصناعة برمتها.
الحد النظري التقليدي لمعدل تحويل السيليكون هو 29%. والرقم القياسي المُسجَّل في المختبر هو 25%، ويجري تطبيق هذه التقنية في الصناعة. وقد تمكّن المختبر من تنقية السيليكون عالي النقاء مباشرةً من السيليكا دون الحاجة إلى تحويله إلى معدن السيليكون ثم تنقية السيليكون منه. هذا يُقلل من عدد الخطوات الوسيطة ويزيد من الكفاءة.
04 طريقة الاتصال
حيث تؤدي التوصيلات المتسلسلة إلى خسائر في التيار بسبب الاختلافات في تيارات المكونات؛
حيث تؤدي التوصيلات المتوازية إلى خسائر في الجهد بسبب الاختلافات في جهد المكونات؛
يمكن أن تصل الخسارة الإجمالية إلى أكثر من 8%، وينص معيار جمعية معايير البناء الهندسي الصينية على أقل من 10%.
مقاسات:
1. لتجنب فقدان التركيبة، يجب تحديد المكونات ذات التيار الثابت بدقة للتوصيل المتسلسل قبل تركيب محطة الطاقة.
٢. يتم الحفاظ على ثبات مستوى التوهين للمكونات قدر الإمكان. وفقًا للمعيار الوطني GB/T--9535، يجب ألا يتجاوز التوهين الأقصى لطاقة خرج وحدات الخلايا الشمسية 8% عند اختبارها في ظل ظروف محددة.
3. في بعض الأحيان تكون الثنائيات العازلة ضرورية.
05 فقدان الغبار
يُعد الغبار عاملاً رئيسياً يؤثر على إجمالي إنتاج الطاقة في محطة الطاقة الكهروضوئية. قد يصل فقدان الغبار في محطة الطاقة إلى 6%!
يؤثر الغبار على توليد الطاقة وتبديد الحرارة، إذ يحجب الضوء عن الوحدة، مما يؤثر على كفاءة التحويل؛ إذ يتراكم الغبار ذو الخصائص الحمضية والقلوية على سطح الوحدة لفترة طويلة، مما يؤدي إلى تآكل سطح اللوحة وخشونته، وتمدده وتراكمه، وزيادة انعكاس ضوء الشمس. لذلك، يجب مسح الوحدات وتنظيفها من وقت لآخر.
06 خصائص درجة الحرارة
عند ارتفاع درجة الحرارة درجة مئوية واحدة، تنخفض الطاقة القصوى لخلية الطاقة الشمسية السيليكونية البلورية بمقدار 0.04%، وينخفض جهد الدائرة المفتوحة بمقدار 0.04% (-2 ميلي فولت/درجة مئوية)، ويزداد تيار الدائرة القصيرة بمقدار 0.04%. لتجنب تأثير درجة الحرارة على توليد الطاقة، من الضروري الحفاظ على تهوية جيدة للوحدات.
07 التظليل، التظليل الثلجي
في محطات الطاقة الكهروضوئية الموزعة، من الضروري تجنب المباني الشاهقة المحيطة. ووفقًا لمبدأ الدائرة، عند توصيل المكونات على التوالي، يُحدد التيار الكهربائي بأقل قطعة. فإذا كان هناك ظل، فسيؤثر ذلك على كفاءة توليد الطاقة لهذه المكونات. وبالمثل، عند وجود ثلوج على المكونات، سيؤثر ذلك أيضًا على توليد الطاقة، لذا يجب إزالتها في الوقت المناسب.
08 خسائر الخطوط والمحولات
يجب التحكم في فقدان خطوط دوائر التيار المستمر والمتردد للنظام ضمن 5%. في التصميم، من الضروري استخدام موصلات ذات توصيلية جيدة وقطر كافٍ، مع إيلاء اهتمام خاص لكتل التوصيل والطرفيات أثناء الصيانة لضمان سلامتها.
09وحدة التحكم وكفاءة العاكس
تعمل العاكسات باستخدام محاثات ومحولات وأجهزة طاقة مثل ترانزستورات IGBT وMOSFET، مما يُسبب خسائر. تتراوح كفاءة العاكس التسلسلي العامة بين 97 و98%، بينما تتراوح كفاءة العاكس المركزي بين 98% و99%. يجب ألا يتجاوز انخفاض جهد دائرة الشحن والتفريغ لوحدة التحكم 5% من جهد النظام. تتجاوز كفاءة العاكسات المتصلة بالشبكة حاليًا 95%.
كفاءة البطارية 10 (نظام مستقل)
يتطلب النظام الكهروضوئي المستقل استخدام البطاريات، وكفاءة شحن وتفريغ البطارية تؤثر بشكل مباشر على كفاءة النظام، أي تأثير توليد الطاقة في النظام المستقل، وكفاءة بطارية الرصاص الحمضية 80%؛ وكفاءة بطارية فوسفات الحديد الليثيوم أكثر من 90%.
تختلف قدرة محطة الطاقة الكهروضوئية، مع اختلاف إنتاجها. هناك طرق عديدة لزيادة إنتاج الطاقة في نظام الطاقة الكهروضوئية بفعالية، وبالتالي زيادة الإيرادات، وذلك حسب العوامل المؤثرة في إنتاج الطاقة.
01 تقليل فقدان الوحدة
وحدة الطاقة الكهروضوئية هي العامل الأكثر أهمية المؤثر على توليد الطاقة، فكلما ارتفع معدل التحويل، كان تأثير توليد الطاقة أفضل. نظريًا، تكون زاوية التركيب عادةً مساويةً لخط العرض المحلي مضافًا إليه 5 درجات، وتكون زاوية التركيب عادةً غرب الجنوب قليلاً، ولكن يجب حساب الوضع الفعلي. تحتوي وحدات الطاقة الكهروضوئية عمومًا على 3 معاملات درجة حرارة: جهد الدائرة المفتوحة، وطاقة الذروة، وتيار الدائرة القصيرة. عندما ترتفع درجة الحرارة، تنخفض طاقة خرج وحدة الطاقة الكهروضوئية. يبلغ معامل درجة حرارة الذروة لوحدة الطاقة الكهروضوئية حوالي -0.35%/°C، أي أنه كلما ارتفعت درجة الحرارة، انخفض توليد الطاقة لوحدة الطاقة الكهروضوئية. نظريًا، مع كل درجة حرارة أعلى، ينخفض توليد الطاقة بحوالي 0.35%.
(١) تصميم لتجنب أكبر قدر ممكن من التظليل. أثناء تصميم محطة الطاقة، يجب الحرص على تجنب المناطق التي قد تُسبب تظليلًا خفيفًا. عند توصيل المكونات على التوالي، يُحدد التيار الكهربائي بأقل قطعة. إذا كان أحد المكونات مظللًا، فسيؤثر ذلك على توليد الطاقة بهذه الطريقة.
(2) ضمان تهوية المكونات. عادةً، في محطات الطاقة الكهروضوئية، عند تصميمها، يُرفع الحامل لضمان وجود مساحة كافية بين المكونات (اليسار واليمين) لضمان دوران الهواء، مما يُحقق الغرض من التبريد. بالإضافة إلى ذلك، يلعب الإطار المعدني المحيط بالمكونات دورًا في تبديد الحرارة.
(3) تنظيف الحطام في الوقت المناسب. تأكد من خلو واجهة الوحدة الكهروضوئية من الأوساخ، مثل تراكم الحطام، وتنظيفها في الوقت المناسب.
(4) الفحص والتنظيف الدوري. رماد السطح وغيره من العوامل قد يُسبب حجبًا للضوء، ويقلل من كفاءة خرج الوحدة، ويؤثر بشكل مباشر على توليد الطاقة. كما قد يُسبب أيضًا تأثير "البقع الساخنة" على الوحدة، مما قد يؤدي إلى تلفها.
02 انتبه إلى بيئة تركيب العاكس
على الرغم من أن العاكس نفسه مزود بمشتت حراري ومروحة لتبديد الحرارة، إلا أنه يجب الاهتمام بالتهوية أثناء التركيب لتجنب تشغيله في درجات حرارة عالية. فالعمل في درجة حرارة الغرفة لن يُحسّن عمر خدمته فحسب، بل سيُحسّن أيضًا كفاءة التحويل وتوليد الطاقة، بينما تُسرّع درجة الحرارة المرتفعة على المدى الطويل من شيخوخة المكونات الإلكترونية.
(1) يجب تجنب أشعة الشمس المباشرة قدر الإمكان عند تركيب العاكس. في حال تركيبه في الهواء الطلق، يُفضل تركيبه أسفل أفاريز الشمس الخلفية أو تحت وحدة الطاقة الشمسية، بحيث تحجب الأفاريز أو الوحدة الجزء العلوي من العاكس. أما في حال تركيبه في منطقة مفتوحة فقط، فيُنصح بإضافة مظلة شمسية وغطاء مطري فوق العاكس.
(2) يجب أن يتبع كل من تركيب العاكس الفردي وتركيب العاكس المتعدد حجم مساحة التركيب الموضح في دليل التركيب لضمان أن العاكس لديه مساحة كافية للتهوية وتبديد الحرارة ومساحة التشغيل للتشغيل والصيانة لاحقًا.
(3) أثناء تشغيل وصيانة محطة الطاقة، تأكد من أن مراوح التبريد تعمل بشكل جيد، وأن شفرات المروحة غير تالفة، ولا يوجد تراكم للغبار، وأن المحامل مشحمة جيدًا.
03 يجب أن يكون تصميم السلسلة معقولاً
تُحدد كفاءة تحويل العاكس قدرةَ عاكس التيار المستمر للوحدة على عكس طاقة التيار المتردد. نظريًا، كلما اقترب جهد التشغيل الفعلي للعاكس من جهد التشغيل المُصنّف، زادت كفاءة التحويل وزاد إنتاج الطاقة.
العلاقة بين جهد التشغيل المقدر للمحول ونوع شبكة التيار المتردد المتصل بها:
كمية V ≈ 1.414 × Vac + 25V 230 فولت متصلة بالشبكة، الجهد المقدر هو عمومًا 360 فولت؛ 400 فولت متصلة بالشبكة، الجهد المقدر هو عمومًا 580 فولت؛ 480 فولت متصلة بالشبكة، الجهد المقدر هو عمومًا 700 فولت.
04 تقليل خسائر النظام
(1) يجب أن تكون جهد التشغيل لسلسلة المكونات قريبة قدر الإمكان من جهد التشغيل المقدر للعاكس، وأعلى كفاءة، وخسائر العاكس صغيرة؛
(2) لا يلزم توصيل الطرف DC الموجود على العاكس بالكامل، ويتم تقليل عدد السلاسل المتصلة قدر الإمكان بشرط أن يكون جهد التشغيل المتسلسل للمكونات مناسبًا، وذلك لتقليل خسارة التيار المستمر؛
(3) الاختيار المعقول لقطر سلك كابل التيار المتردد والتيار المستمر، يجب أن يكون موقع تركيب العاكس معتدلاً.
(4) مراعاة تأثير درجة الحرارة على أداء الكابل. كلما ارتفعت درجة الحرارة، زادت مقاومة السلك، وبالتالي يزداد فقدان الحرارة. لذا، يجب تركيب الكابل في مكان يسمح بالتهوية وتبديد الحرارة قدر الإمكان.
05 الصيانة الدورية لمحطة الطاقة الكهروضوئية
بعد التشغيل الطبيعي لمحطة الطاقة الكهروضوئية، يجب فحص كمية الطاقة المُولَّدة بانتظام. كما أن الألواح الشمسية تُعدّ أهم جزء في محطة الطاقة الكهروضوئية، حيث تؤثر بيئة تشغيلها على كمية الكهرباء المُولَّدة من النظام الكهروضوئي، لذا يجب صيانة مكوناتها بعناية. أهم ما يجب فعله يوميًا هو: اكتشاف الأوساخ على الألواح الشمسية لتنظيفها في الوقت المناسب؛ واكتشاف الأعطال في الألواح الشمسية لاستبدالها في الوقت المناسب؛ ومنع ظهور الظلال عليها، وما إلى ذلك. كما تُجرى مراقبة دورية وصيانة دورية لضمان أقصى إنتاج للطاقة في محطة الطاقة الكهروضوئية.
شركة بولاند للطاقة المتجددة المحدودة، شركة متكاملة للطاقة الجديدة، تُقدم لكم حلولاً متكاملة عالية الجودة لطاقة الرياح والطاقة الشمسية وأنظمة تخزين الطاقة. بولاند الآن شركة تابعة لشركة CRRC، وهي مسؤولة عن التوسع الخارجي لأعمال CRRC في مجال طاقة الرياح والطاقة الشمسية. نمتلك سلسلة توريد داخلية متكاملة نسبيًا، وشبكة خدمات، وجودة منتجات وتقنيات ممتازة.
بولاند توفر محطة توليد الكهرباء EPC والاستثمار والاستحواذ في محطة توليد الكهرباء.
لا تتردد في الاتصال بنا إذا كنت بحاجة إلى أي دعم فني.
بريدي الإلكتروني: marketing@boland-hydroturbine.com
واشنطن: +8613923745989
