Παράγοντες που επηρεάζουν την παραγωγή ενέργειας των φωτοβολταϊκών σταθμών παραγωγής ενέργειας - Ειδήσεις

Ως θεμελιώδες συστατικό της παραγωγής ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, οι Φωτοβολταϊκοί Σταθμοί παραγωγής ενέργειας (PVPPs) παρέχουν μια σταθερή εναλλακτική λύση στη χρήση ορυκτών καυσίμων. Η απόδοση και η ικανότητα παραγωγής των PVPP επηρεάζονται από πολλούς περιβαλλοντικούς, τεχνικούς και λειτουργικούς παράγοντες. Ο εντοπισμός αυτών των μεταβλητών είναι ζωτικής σημασίας προκειμένου να βελτιστοποιηθεί η απόδοση των εγκαταστάσεων και η παραγωγή ενέργειας. Ο σκοπός αυτού του άρθρου είναι να εξηγήσει λεπτομερώς ποιες είναι αυτές οι σημαντικές συνεισφορές στην παραγωγή ενέργειας από φωτοβολταϊκά με βάση τα διαθέσιμα επιστημονικά στοιχεία, καθώς και τα δεδομένα που λαμβάνονται από το πεδίο.

1. Ηλιακή ακτινοβολία και γεωγραφική θέση

Ο κύριος μοχλός της παραγωγής ενέργειας των ΦΒ είναι η ηλιακή ακτινοβολία ή το ηλιακό φως που φτάνει στο PVPP. Η θέση ενός PVPP καθορίζει το μήκος και την ένταση της ποσότητας της ηλιακής ακτινοβολίας που δέχεται. Περιοχές όπως η Σαχάρα{2}}έχουν επίσης το μεγαλύτερο ηλιακό δυναμικό επειδή έχουν χαμηλή νεφοκάλυψη και έχουν μεγαλύτερες περιόδους ηλιακού φωτός και χωρίς διακοπές (όπως η έρημος της Σαχάρας). Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι το οροπέδιο Qinghai-Θιβέτ. Έχει ηλιακή ενέργεια ακτινοβολίας της τάξης των 30MJ/m2. Ωστόσο, έχει πολύ χαμηλές και πολύ υψηλές θερμοκρασίες, οι οποίες επηρεάζουν την απόδοση των ηλιακών συλλεκτών. Διαφορετικές εποχές έχουν επίσης ως αποτέλεσμα διαφορετικά ηλιακά αποτελέσματα. Υπάρχει μια κορυφαία ηλιακή ακτινοβολία τους καλοκαιρινούς μήνες.

Ωστόσο, το χειμώνα μειώνεται επειδή υπάρχει λιγότερο ηλιακό φως και οι ακτίνες του ήλιου είναι σε μικρότερη γωνία. Οι πόροι έχουν αποκλίνει ανά περιοχή. Υπάρχει μια αυξανόμενη ποσότητα ηλιακών πόρων με την πάροδο του χρόνου στην παράκτια περιοχή και στον ποταμό Yangtze. Το Plateau έχει φθίνουσα ηλιακή πηγή. Αυτός είναι ο πιο πρόσφατος ηλιακός πόρος που διαθέτει η Κίνα και σηματοδοτεί τους αποκλίνοντες ηλιακούς πόρους ανά περιοχή.

2. Απόδοση φωτοβολταϊκών μονάδων

Η απόδοση των ηλιακών κυψελών επηρεάζει άμεσα τη μετατροπή της ενέργειας. Τα πάνελ μονοκρυσταλλικού πυριτίου, με απόδοση που ξεπερνά το 22%, χρησιμοποιούνται ευρέως, αλλά οι αναδυόμενες τεχνολογίες όπως ο περοβσκίτης και οι κυψέλες διπλής όψης υπόσχονται υψηλότερες αποδόσεις. Για παράδειγμα, οι μονάδες ABC τύπου N-της Jinko Solar επιτυγχάνουν απόδοση 25,3%, ξεπερνώντας τα παραδοσιακά πάνελ PERC κατά 1,15–3,96% σε διαφορετικές συνθήκες.

Η θερμοκρασία είναι ένας κρίσιμος αντίπαλος. Οι κυψέλες πυριτίου χάνουν την αποτελεσματικότητά τους καθώς οι θερμοκρασίες αυξάνονται-κάθε 1 βαθμό αύξησης πάνω από τους 25 βαθμούς μειώνει την παραγωγή κατά 0,04%. Ο φυσικός αερισμός, τα συστήματα στερέωσης με κανάλια ψύξης ή ακόμα και τα πάνελ που ψύχονται με νερό-μπορούν να μετριάσουν αυτό το φαινόμενο.

3. Περιβαλλοντικές και Λειτουργικές Προκλήσεις

Σκόνη και ρύπανση:

Δέντρα, κτίρια και άλλες μορφές εμποδίων σκιάζουν μερικώς τους ηλιακούς συλλέκτες και επηρεάζουν τη ροή του ρεύματος σε πάνελ που συνδέονται σε σειρά, γεγονός που οδηγεί σε σημαντικές απώλειες απόδοσης. Οι πίνακες διπλής όψης και τα έξυπνα συστήματα παρακολούθησης μπορούν να αντισταθμίσουν εν μέρει αυτό συλλαμβάνοντας το ανακλώμενο φως.

Ακραίες καιρικές συνθήκες:

Το χαλάζι, το χιόνι και οι δυνατοί άνεμοι καταστρέφουν τα πάνελ, ενώ η υπερβολική ακτινοβολία κινδυνεύει να υπερθερμανθεί. Προηγμένα υλικά όπως-αντιδιαβρωτικά χαλύβδινα κουφώματα και αυτοκαθαριζόμενες επιστρώσεις-ενισχύουν την ανθεκτικότητα.

4. Τεχνικοί και Σχεδιαστικοί Παράγοντες Συστήματος

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) επιτρέπει την αποθήκευση ή τον περιορισμό της πλεονάζουσας ισχύος DC, επιτρέποντας τη διατήρηση της σταθερότητας του δικτύου. Όσοι επιλέγουν να υπερμεγέθουν τους μετατροπείς τους επιβαρύνονται με πρόσθετο κόστος. Καλωδίωση και απώλειες: Οι απώλειες που προκύπτουν στα καλώδια DC και AC (3% και 1–2%, αντίστοιχα) δημιουργούν την ανάγκη για βελτιστοποιημένο μέγεθος καλωδίων μαζί με τη μικρότερη απόσταση για τη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας. Το DC υψηλής τάσης χρησιμοποιείται για την ελαχιστοποίηση των απωλειών αντίστασης που προκύπτουν κατά τη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας.

5. Ιστότοπος-Συγκεκριμένη βελτιστοποίηση

Κλίση και προσανατολισμός: Ο προσανατολισμός των μονάδων (πίνακες) προς τη διαδρομή του ήλιου, δηλαδή στο βόρειο ημισφαίριο, είναι νότιος-με γωνία, με γωνία που αντιστοιχεί στο γεωγραφικό πλάτος. Οι ανιχνευτές που είναι ρυθμιζόμενοι και παρακολουθούν τη σωστή κατεύθυνση μπορούν να αυξήσουν τη συνολική ενέργεια που συλλέγεται από μια συστοιχία κατά 20% έως 30%. Αυτοί οι ρυθμιζόμενοι ιχνηλάτες απαιτούν πρόσθετη μηχανική πολυπλοκότητα. Χρήση γης και τοπογραφία: Το επικλινές έδαφος θα απαιτήσει συστήματα αναβαθμίδων ή έρματος για την εξάλειψη της σκίασης των μονάδων. Οι υπερυψωμένες βάσεις είναι πλεονεκτικές για εγκαταστάσεις στην έρημο για να μειώσουν την πιθανότητα οι μονάδες να καλύπτονται από άμμο. Ενοποίηση δικτύου: Όσο πιο κοντά βρίσκεται μια ηλιακή φωτοβολταϊκή εγκατάσταση σε έναν υποσταθμό, τόσο μικρότερες είναι οι απώλειες μετάδοσης κατά τη μεταφορά της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας. Η χρήση τεχνολογιών έξυπνων δικτύων που καθοδηγούνται από την τεχνητή νοημοσύνη (AI) που προβλέπουν/κατανέμουν τη ζήτηση συμβάλλουν στη βελτίωση της διαχείρισης της διαλείπουσας λειτουργίας της παραγόμενης ενέργειας από Φ/Β.

6. Αναδυόμενες Καινοτομίες

Διπροσωπικά πάνελ: Η χρήση διπλοπροσωπικών πλαισίων μπορεί να οδηγήσει σε αύξηση της απόδοσης των ηλιακών συστοιχιών κατά 10-20% λόγω του ανακλώμενου φωτός από το έδαφος, αυτό ισχύει ιδιαίτερα σε χιονισμένα και αμμώδη περιβάλλοντα.

AI και Predictive Analytics: Η Τεχνητή Νοημοσύνη και το Predictive Analytics συνδυάζουν τη μηχανική εκμάθηση με δεδομένα πραγματικού χρόνου-για την πρόβλεψη της παραγωγής από δεδομένα καιρού και επιτρέπουν στους διαχειριστές πλέγματος να βελτιστοποιήσουν το πλέγμα πριν προκύψουν προβλήματα. Για παράδειγμα, τα εργοστάσια στην έρημο Γκόμπι της Κίνας χρησιμοποιούν τεχνητή νοημοσύνη για να προσαρμόσουν τις λειτουργίες τους πριν από τις αμμοθύελλες.

Υβριδικά Συστήματα: Η σύζευξη φωτοβολταϊκών με ανεμογεννήτριες ή μπαταρίες εξασφαλίζει σταθερή τροφοδοσία κατά τη διάρκεια χαμηλών-περιόδων του ήλιου.

Συμπέρασμα

Για να βελτιστοποιηθεί η ποσότητα της φωτοβολταϊκής (ΦΒ) ενέργειας που παράγεται από τις ηλιαχτίδες, είναι απαραίτητη η ολοκληρωμένη ανάπτυξη στρατηγικής για την παροχή αποτελεσματικών στρατηγικών για την ανάπτυξη τεχνολογιών για τη συντήρηση και τη χρήση φωτοβολταϊκών (ΦΒ) συστημάτων. Αν και η σκόνη από το περιβάλλον είναι μια σημαντική πρόκληση και οι ακραίες θερμοκρασίες συνεχίζουν να επηρεάζουν αρνητικά την απόδοση των φωτοβολταϊκών (ΦΒ), τα υλικά και οι δομές που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή φωτοβολταϊκών (ΦΒ) βελτιώνονται ουσιαστικά. Έτσι, η απόδοση μεγαλύτερη από 30 τοις εκατό είναι εφικτή με σωστό σχεδιασμό νέων υλικών, νέων συστημάτων και αυξημένες επενδύσεις σε ευφυή συστήματα. Η επιτυχής βελτιστοποίηση αυτών των δραστηριοτήτων θα είναι απαραίτητη για την επιτυχή δημιουργία συστημάτων ηλιακής ενέργειας. Επί του παρόντος, πολλές χώρες κινούνται γρήγορα για να εξαλείψουν τις εκπομπές άνθρακα για να γίνουν-ουδέτερα κράτη για τον άνθρακα.