Фактори, влияещи върху производството на електроенергия от фотоволтаични електроцентрали

Като основен компонент на производството на възобновяема енергия, фотоволтаичните електроцентрали (PVPP) осигуряват солидна алтернатива на използването на изкопаеми горива. Ефективността и производствените възможности на PVPP се влияят от много екологични, технически и експлоатационни фактори. Идентифицирането на тези променливи е от решаващо значение, за да се оптимизира ефективността на инсталацията и производството на енергия. Целта на тази статия е да обясни подробно какви са тези основни приноси към производството на фотоволтаична енергия въз основа на наличните научни доказателства, както и данните, взети от полето.

1. Слънчево излъчване и географско местоположение

Основният двигател на фотоволтаичната енергия е слънчевото излъчване или слънчевата светлина, която достига до PVPP. Местоположението на PVPP определя дължината и интензитета на количеството слънчева радиация, което получава. Подобни на Сахара-региони също имат най-голям слънчев потенциал, тъй като имат ниска облачна покривка и имат по-дълги периоди на слънчева светлина и без прекъсвания (като пустинята Сахара). Такъв пример е Тибетското плато Цинхай-. Има слънчева радиационна енергия от порядъка на 30MJ/m2. Той обаче има много ниски и много високи температури, които влияят на ефективността на слънчевите панели. Различните сезони също водят до различни слънчеви резултати. През летните месеци има пикова слънчева радиация.

През зимата обаче тя намалява, защото има по-малко слънчева светлина и слънчевите лъчи са под по-малък ъгъл. Ресурсите се различават по региони. С течение на времето в крайбрежния регион и река Яндзъ има нарастващо количество слънчеви ресурси. Плато има намаляващ слънчев ресурс. Това е най-новият слънчев ресурс, с който Китай разполага, и е сигнал за различаващите се слънчеви ресурси по региони.

2. Ефективност на фотоволтаичния модул

Ефективността на слънчевите клетки има пряка връзка с преобразуването на енергия. Въпреки че монокристалните силициеви панели с ефективност над 22% се използват много, техники като перовскит и двустранна клетъчна технология могат да дадат по-добри резултати. Например, Jinko Solar има своите N-тип ABC модули, които осигуряват 25,3% ефективност в сравнение с по-конвенционалните PERC панели: всъщност е по-ефективен от последните с 1,15%-3,96% при много условия.

Температурата е критичен противник. Силициевите клетки губят ефективност с повишаване на температурите-всеки 1 градус увеличение над 25 градуса намалява мощността с 0,04%. Естествената вентилация, системите за монтаж с охлаждащи канали или дори панелите с водно{6}}охлаждане могат да смекчат този ефект.

3. Екологични и оперативни предизвикателства

Прах и замърсяване:

Дървета, сгради и други форми на препятствия частично засенчват слънчевите панели и влияят на потока от ток в последователно свързани панели, което води до значителни загуби на добив. Двустранните панели и интелигентните системи за проследяване могат частично да компенсират това чрез улавяне на отразена светлина.

Екстремни метеорологични условия:

Градушка, сняг и силен вятър увреждат панелите, докато прекомерното облъчване създава риск от прегряване. Усъвършенствани материали като анти{1}}корозионни стоманени рамки и само-почистващи се покрития подобряват издръжливостта.

4. Технически и системни дизайнерски фактори

Inverter Efficiency: Inverters convert DC electricity to AC electricity. The inverter's efficiency typically ranges from 95% to 98%, based on the MPPT algorithm. Fluctuating conditions of the MPPT calibration add up to a 2% to 5% reduction in inverter output. DC/AC Ratio: A (higher) DC/AC ratio (>1.2) позволява съхраняването или ограничаването на излишната постоянна мощност, което позволява поддържането на стабилността на мрежата. Тези, които решат да увеличат размерите на инверторите си, имат допълнителни разходи. Окабеляване и загуби: Загубите, възникнали при проводниците за постоянен и променлив ток (съответно 3% и 1–2%), създават необходимостта от оптимизирано оразмеряване на кабелите заедно с най-малкото разстояние за пренос на електричество. DC с високо напрежение се използва за минимизиране на резистивните загуби, възникнали по време на пренос на електричество.

5. Оптимизация-специфична за сайта

Наклон и ориентация: Ориентацията на модулите (панелите) спрямо пътя на слънцето, т.е. в северното полукълбо, е обърната на юг, с ъгъл, който съответства на географската ширина. Тракерите, които са регулируеми и проследяват в правилната посока, могат да увеличат общата енергия, събрана от масив с 20% до 30%. Тези регулируеми тракери изискват допълнителна механична сложност. Земеползване и топография: Наклонените терени ще изискват терасиране или баластни системи за премахване на засенчването на модулите. Повишените монтажи са изгодни за пустинни инсталации, за да се намали вероятността модулите да бъдат покрити с пясък. Интегриране в мрежата: Колкото по-близо е слънчевата фотоволтаична инсталация до подстанция, толкова по-ниски ще бъдат загубите при преноса на генерираната електроенергия. Използването на интелигентни мрежови технологии, управлявани от изкуствен интелект (AI), които прогнозират/разпределят търсенето, подпомагат подобряването на управлението на периодичността на генерираната PV енергия.

6. Нововъзникващи иновации

Двустранни панели: Използването на двустранни панели може да доведе до увеличение с 10-20% на добива от слънчевите масиви поради отразената светлина от земята, това е особено вярно в снежна и пясъчна среда.

AI и предсказуем анализ: Изкуственият интелект и предсказуемият анализ комбинират машинно обучение с данни в-реално време, за да предскажат производството въз основа на метеорологичните данни и да позволят на мениджърите на мрежата да оптимизират мрежата, преди да възникнат проблеми. Например заводите в пустинята Гоби в Китай използват AI, за да коригират операциите преди пясъчни бури.

Хибридни системи: Сдвояването на фотоволтаични системи с вятърни турбини или батерии гарантира постоянно захранване по време на периоди с ниска{0}}слънчева светлина.

заключение

За оптимизиране на количеството фотоволтаична (PV) енергия, генерирана от слънчеви лъчи, цялостното разработване на стратегия е от съществено значение за осигуряване на ефективни стратегии за разработване на технологии за поддържане и използване на фотоволтаични (PV) системи. Въпреки че прахът от околната среда е значително предизвикателство и екстремните температури продължават да оказват отрицателно въздействие върху фотоволтаичната (PV) ефективност, материалите и структурите, използвани при фотоволтаичното (PV) производство, се подобряват значително; по този начин ефективността над 30 процента е постижима с подходящ дизайн на нови материали, нови системи и увеличени инвестиции в интелигентни системи. Успешното оптимизиране на тези дейности ще бъде от съществено значение за успешното изграждане на системи за слънчева енергия. Понастоящем много страни се придвижват бързо към премахване на въглеродните емисии, за да станат въглерод-неутрални нации.