Faktori, kas ietekmē fotoelektrisko elektrostaciju elektroenerģijas ražošanu

Fotoelementu spēkstacijas (PVPP) ir būtiska atjaunojamās enerģijas ražošanas sastāvdaļa, kas nodrošina stabilu alternatīvu fosilā kurināmā izmantošanai. PVPP efektivitāti un ražošanas jaudu ietekmē daudzi vides, tehniskie un darbības faktori. Šo mainīgo lielumu identificēšana ir ļoti svarīga, lai optimizētu iekārtas efektivitāti un enerģijas izlaidi. Šī raksta mērķis ir detalizēti izskaidrot, kāds ir šis galvenais ieguldījums PV elektroenerģijas ražošanā, pamatojoties uz pieejamajiem zinātniskajiem pierādījumiem, kā arī no lauka iegūtajiem datiem.

1. Saules starojums un ģeogrāfiskā atrašanās vieta

PV enerģijas izvades galvenais virzītājspēks ir saules starojums vai saules gaisma, kas sasniedz PVPP. PVPP atrašanās vieta nosaka saņemtā saules starojuma daudzuma garumu un intensitāti. Sahārai{2}}līdzīgiem reģioniem ir arī vislielākais saules potenciāls, jo tajos ir zems mākoņu segums un ilgāki saules gaismas periodi un bez pārtraukumiem (piemēram, Sahāras tuksnesī). Piemērs ir Qinghai{4}}Tibetas plato. Tā saules starojuma enerģija ir aptuveni 30MJ/m2. Tomēr tajā ir ļoti zemas un ļoti augstas temperatūras, kas ietekmē saules paneļu efektivitāti. Dažādi gadalaiki rada arī dažādus saules rezultātus. Saules starojuma maksimums ir vasaras mēnešos.

Tomēr ziemā tas samazinās, jo ir mazāk saules gaismas un saules stari atrodas zemākā leņķī. Resursi ir atšķīrušies pa reģioniem. Laika gaitā piekrastes reģionā un Jandzi upē pieaug saules resursu daudzums. Plato saules resursi samazinās. Šis ir jaunākais Ķīnas rīcībā esošais saules resurss, un tas liecina par atšķirīgiem saules resursiem pa reģioniem.

2. Fotoelementu moduļa efektivitāte

Thesaules bateriju efektivitātetiešā veidā ietekmē enerģijas pārveidi. Plaši tiek izmantoti monokristāliskā silīcija paneļi, kuru efektivitāte pārsniedz 22%, bet jaunās tehnoloģijas, piemēram, perovskīts un bifaciālās šūnas, sola lielāku jaudu. Piemēram, Jinko Solar N- tipa ABC moduļi sasniedz 25,3% efektivitāti, pārspējot tradicionālos PERC paneļus par 1,15–3,96% dažādos apstākļos.

Temperatūra ir kritisks pretinieks. Silīcija šūnas zaudē efektivitāti, temperatūrai paaugstinoties-katrs 1 grāda pieaugums virs 25 grādiem, samazina jaudu par 0,04%. Dabiskā ventilācija, montāžas sistēmas ar dzesēšanas kanāliem vai pat ar ūdeni{6}}dzesējami paneļi var mazināt šo efektu.

3. Vides un darbības izaicinājumi

Putekļi un piesārņojums:

Koki, ēkas un citi šķēršļi daļēji aizēno saules paneļus un ietekmē strāvas plūsmu sērijveidā savienotos paneļos, kā rezultātā tiek zaudēti būtiski ražas zudumi. Bifaciālie paneļi un viedās izsekošanas sistēmas var to daļēji kompensēt, tverot atstaroto gaismu.

Laikapstākļi: Krusa, sniegs un stiprs vējš sabojā paneļus, savukārt pārmērīga apstarošana (piemēram, tuksneša reģionos) var pārkarst. Uzlaboti materiāli, piemēram, pretkorozijas tērauda rāmji- un pašattīrošie-pārklājumi, uzlabo izturību.

4. Tehniskie un sistēmas projektēšanas faktori

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) ļauj uzglabāt vai samazināt līdzstrāvas pārpalikumu, ļaujot uzturēt tīkla stabilitāti. Tiem, kuri izvēlas palielināt savus invertorus, ir jāmaksā papildu maksa. Kabeļi un zudumi: līdzstrāvas un maiņstrāvas vadu zudumi (attiecīgi 3% un 1–2%) rada nepieciešamību pēc optimizēta kabeļu izmēra, nodrošinot mazāko attālumu līdz elektrības transportēšanai. Augstsprieguma līdzstrāva tiek izmantota, lai samazinātu pretestības zudumus, kas rodas elektroenerģijas pārvades laikā.

5. Vietnes-Īpaša optimizācija

Slīpums un orientācija: moduļu (paneļu) orientācija uz saules ceļu, ti, ziemeļu puslodē, ir vērsta uz dienvidiem-, ar leņķi, kas atbilst platuma grādiem. Izsekotāji, kas ir regulējami un seko pareizajā virzienā, var palielināt kopējo no masīva savākto enerģiju par 20% līdz 30%. Šiem regulējamajiem izsekotājiem ir nepieciešama papildu mehāniskā sarežģītība. Zemes izmantošana un topogrāfija: slīpā reljefā būs nepieciešama terase vai balasta sistēmas, lai novērstu moduļu ēnojumu. Paaugstināti stiprinājumi ir izdevīgi tuksneša instalācijām, lai samazinātu iespējamību, ka moduļi tiks pārklāti ar smiltīm. Tīkla integrācija: jo tuvāk saules PV iekārta atrodas apakšstacijai, jo mazāki pārvades zudumi radīsies, transportējot saražoto elektroenerģiju. Mākslīgā intelekta (AI) vadīto viedo tīklu tehnoloģiju izmantošana, kas prognozē/izplata pieprasījumu, palīdz uzlabot PV saražotās enerģijas neregulāru pārvaldību.

6. Jaunās inovācijas

Bifaciālie paneļi: Izmantojot bifaciālos paneļus, saules bloku ražība var palielināties par 10–20%, jo gaisma atstarojas no zemes, jo īpaši sniegotā un smilšainā vidē.

AI un paredzamā analīze: mākslīgais intelekts un paredzamā analīze apvieno mašīnmācīšanos ar{0}}reāllaika datiem, lai prognozētu ražošanu no laikapstākļu datiem un ļautu tīkla pārvaldniekiem optimizēt tīklu, pirms rodas problēmas. Piemēram, Ķīnas Gobi tuksneša rūpnīcas izmanto AI, lai pielāgotu darbības pirms smilšu vētrām.

Hibrīdsistēmas: PV savienošana pārī ar vēja turbīnām vai akumulatoriem nodrošina pastāvīgu piegādi zemā-saules periodos.

Secinājums

Lai optimizētu saules staru radītās fotoelektriskās (PV) enerģijas daudzumu, ir būtiska visaptveroša stratēģijas izstrāde, lai nodrošinātu efektīvas stratēģijas fotoelektrisko (PV) sistēmu uzturēšanas un izmantošanas tehnoloģiju izstrādei. Lai gan putekļi no vides ir nozīmīgs izaicinājums un galējās temperatūras turpina negatīvi ietekmēt fotoelementu (PV) efektivitāti, fotoelementu (PV) ražošanā izmantotie materiāli un struktūras ievērojami uzlabojas; tādējādi efektivitāte, kas pārsniedz 30 procentus, ir sasniedzama, pareizi izstrādājot jaunus materiālus, jaunas sistēmas un palielinot ieguldījumus viedās sistēmās. Veiksmīga šo darbību optimizācija būs būtiska, lai veiksmīgi izveidotu saules enerģijas sistēmas. Pašlaik daudzas valstis strauji cenšas novērst oglekļa emisijas, lai kļūtu par oglekļa-neitrālām valstīm.