Расчет производительности солнечных станций

Как мы производим расчеты

Для правильного расчета систем энергоснабжения и учета различных параметров, влияющих на производительность солнечной станции, наши инженеры используют специальные программы, солнечные калькуляторы и статистические метео данные – солнечную инсоляцию, скорость ветра, температуру и прочие условия. Учитываем географическое положение и углы наклона. Для корректных, максимально приближенным к реальным условиям эксплуатации значениям выработки, мы закладываем для сетевых станций около 12% на потери выходной мощности и износ деталей на срок эксплуатации, и получаем среднее значение производительности станции на 7-8 год эксплуатации. Поэтому в первые годы эксплуатации станции следует ожидать производительность солнечной установки превышающую расчетные значения. Это дает нам возможность предоставить максимально реальный расчет срока окупаемости сетевой солнечной станции. При расчетах систем для автономных солнечных станций, мы закладываем около 30% на потери в коммутационном оборудовании, инверторе и аккумуляторах.

Параметры, влияющие на производительность солнечной станции

Географическое положение

Производительность солнечной станции напрямую связана с ее географическим положением. Чем дальше от экватора находиться фотомодуль, тем меньше солнечного света попадет на его поверхность. Для Украины среднегодовая суммарная энергия солнечного излучения находится в пределах от 1070 кВт*ч/м2 на севере и до 1400 кВт*ч/м2 на юге страны. Это хорошие показатели. Общеевропейский опыт использования солнечных станций при аналогичном уровне солнечного излучения доказал их эффективность в производстве достаточного количества электроэнергии, чтобы без проблем снабжать частное домохозяйство.

Производительность солнечной станции и инсоляция

Ориентация и угол наклона фотомодулей

Поскольку идеальным вариантом ориентации фотомодулей относительно Солнца является ориентация в сторону экватора (географический Юг) и угол установки фотомодуля перпендикулярно солнечным лучам, понятно, что любое отклонение от этого направления будет сказываться на выработке фотомодулей. Но это не значит, что любое направление, кроме идеального, это неправильно. В большинстве случаев на объекте сложные кровли, которые ориентированы далеко не на юг. Поэтому нужно понимать, как это будет влиять на генерацию фотомодулей за год. На картинке ниже указаны проценты, которые показывают эффективность выработки в зависимости от расположения массива фотомодулей.

 

Угол наклона так же, как и ориентация, играет важную роль на производительность солнечной станции. Если брать за 100% систему, установленную на 2-осевой трекер, то при оптимальном угле наклона будем иметь 70-75% от теоретической возможной выходной мощности.

Оптимальный угол наклона солнечных панелей зависит от широты местности, а так же может быть изменен, в зависимости от того, какой оптимизации в производстве энергии необходимо добиться. Так, он может быть уменьшен от оптимального значения, если фотоэлектрическая система работает в летний период (летний оптимум), увеличен, если фотоэлектрическая система эксплуатируется в основном в осенне-зимний период, или принят средним по значению, если фотоэлектрическая система предназначена для круглогодичной эксплуатации. Небольшие отклонения до 5 градусов от этого оптимального угла оказывают незначительный эффект на производительность системы. Оптимальный всесезонный угол наклона для географической широты Украины составляет 35-36 градусов.

Стоит заметить, что небольшие отклонения от оптимальной ориентации не значительно влияют на годовую выработку солнечной станции. Так по результатам математического моделирования, проведенных в The System Advisor Model (SAM), можно сделать выводы, что:

  • при отклонение фотомодулей на +/- 30 градусов от оптимального расположения на юг, снижение генерации составит всего 3%, а при отклонении на +/- 45 градусов — 5%;
  • при отклонении от оптимальной ориентации к горизонту на +/- 15 градусов, снижение генерации составит около 3%;
  • при монтаже фотомодулей с отклонением Ю-В или Ю-З рекомендуем изменять угол установки на 5-7 градусов.

Тип установки и температура

На производительность солнечной станции так же влияет тип установки фотомодулей. Так на наземной или стоящей на плоской крыше электрической станции, выработка будет немного больше, чем для станции установленной на скатной крыши. Это обусловлено тем, что у свободно стоящих фотомодулей лучшая вентиляция и охлаждение, что важно при эксплуатации солнечных панелей в жаркие летние дни. Это же правило актуально и для инвертора. При чрезмерном нагреве он будет уменьшать свою выходную мощность для того, чтобы не перегреваться и не выйти из строя. Поэтому не стоит устанавливать инвертор под прямые солнечные лучи.

Характеристики оборудования

Все элементы оборудования солнечной станции имеют хоть и не больше, но все-таки потери на трансформацию, передачу электроэнергии, и ежегодный износ компонентов. Частично  их можно избежать при грамотном проектировании станции и выборе качественного, сертифицированного и высокоэффективного оборудования. Поэтому мы рекомендуем предоставить процесс проектирования  нашим профессионалам, которые смогут учесть все нюансы, и порекомендовать лучший вариант.

Затененность

Затенение ячеек фотомодулей, краткое- или долговременное, снижает количество получаемой фотомодулем солнечной радиации, и снижает ее эффективность. Для наземных станций и станций, установленных на плоской крыше, рекомендовано располагать ряды солнечных панелей с шагом, не меньшим 1,7 высоты впереди стоящего фотомодуля. Если устранить затенение не возможно то, чтобы уменьшить потери мощности, при проектировании станции инженеры  могут предложить такие решения этой проблемы, как дополнительное использование By-pass диодов для фотомодуля или оптимизатора мощности. Это не устранит того факта, что производительность будет меньше, но сможет частично ее компенсировать.

Для того чтобы солнечная станция работала на свою полную мощность необходимо следить, чтобы фотомодули не находились долгое время под снегом или толстым слоем пыли.