היכן אובדן תחנת כוח פוטו-וולטאית?

הפסדי תחנת כוח המבוססים על הפסדי ספיגה של מערך פוטו-וולטאי והפסדי ממיר
בנוסף להשפעת גורמי המשאבים, התפוקה של תחנות כוח פוטו-וולטאיות מושפעת גם מאובדן ציוד ייצור ותפעול של תחנות כוח. ככל שאובדן ציוד תחנת הכוח גדול יותר, כך ייצור החשמל קטן יותר. אובדן הציוד של תחנות כוח פוטו-וולטאיות כולל בעיקר ארבע קטגוריות: אובדן ספיגה של מערך פוטו-וולטאי מרובע, אובדן ממיר, אובדן קווי איסוף חשמל ושנאי קופסה, אובדן תחנת הגברה וכו'.

(1) אובדן הספיגה של המערך הפוטו-וולטאי הוא אובדן ההספק מהמערך הפוטו-וולטאי דרך תיבת הקומבינציה לקצה קלט הזרם הישר של הממיר, כולל אובדן כשל בציוד רכיבים פוטו-וולטאי, אובדן מיגון, אובדן זווית, אובדן כבל זרם ישר ואובדן ענף תיבת הקומבינציה;
(2) אובדן הספק מהממיר ממיר DC ל-AC מתייחס לאובדן הספק הנגרם כתוצאה מהמרת ממיר DC ל-AC, כולל אובדן יעילות המרת ממיר ואובדן יכולת מעקב אחר הספק מקסימלי של MPPT;
(3) הפסדי קו איסוף החשמל ושנאי הקופסה הם הפסדי החשמל מקצה כניסת הזרם החילופין של הממיר דרך שנאי הקופסה ועד למד החשמל של כל ענף, כולל הפסדי יציאת הממיר, הפסדי המרה של שנאי הקופסה והפסדי קו בתוך המפעל;
(4) הפסד תחנת ההגברה הוא ההפסד ממד החשמל של כל ענף דרך תחנת ההגברה ועד למד השער, כולל הפסד שנאי ראשי, הפסד שנאי תחנה, הפסד אפיק והפסדים אחרים בקו בתחנה.

לאחר ניתוח נתוני חודש אוקטובר של שלוש תחנות כוח פוטו-וולטאיות בעלות יעילות מקיפה של 65% עד 75% וקיבולת מותקנת של 20 מגה-וואט, 30 מגה-וואט ו-50 מגה-וואט, התוצאות מראות כי אובדן הספיגה של מערך הפוטו-וולטאית ואובדן הממיר הם הגורמים העיקריים המשפיעים על תפוקת תחנת הכוח. ביניהם, למערך הפוטו-וולטאי יש את אובדן הספיגה הגדול ביותר, המהווה כ-20~30%, אחריו אובדן הממיר, המהווה כ-2~4%, בעוד שאובדן קווי איסוף החשמל וקופסת השנאים ואובדן תחנת המאיץ קטנים יחסית, עם סך כולל של כ-2%.
בניתוח נוסף של תחנת הכוח הפוטו-וולטאית של 30 מגה-וואט שהוזכרה לעיל, השקעת הבנייה שלה עומדת על כ-400 מיליון יואן. אובדן החשמל של תחנת הכוח באוקטובר היה 2,746,600 קוט"ש, המהווה 34.8% מייצור החשמל התיאורטי. אם מחושבים על 1.0 יואן לקילוואט-שעה, סך ההפסדים באוקטובר היה 4,119,900 יואן, דבר שהשפיע רבות על התועלת הכלכלית של תחנת הכוח.

כיצד להפחית את ההפסדים של תחנת כוח פוטו-וולטאית ולהגדיל את ייצור החשמל
מבין ארבעת סוגי ההפסדים של ציוד תחנת כוח פוטו-וולטאית, ההפסדים של קו האיסוף ושנאי הקופסה והפסד של תחנת המאיץ קשורים בדרך כלל קשר הדוק לביצועי הציוד עצמו, וההפסדים יציבים יחסית. עם זאת, אם הציוד כשל, הוא יגרום לאובדן חשמל גדול, ולכן יש צורך להבטיח את פעולתו התקינה והיציבה. עבור מערכים פוטו-וולטאיים וממירים, ניתן למזער את ההפסד באמצעות בנייה מוקדמת ותפעול ותחזוקה מאוחרים יותר. הניתוח הספציפי הוא כדלקמן.

(1) כשל ואובדן של מודולים פוטו-וולטאיים וציוד קופסת קומבינציה
ישנן מגוון רחב של ציוד תחנות כוח פוטו-וולטאיות. תחנת הכוח הפוטו-וולטאית של 30 מגה-וואט בדוגמה לעיל כוללת 420 תיבות קומבינציה, שלכל אחת מהן 16 ענפים (סה"כ 6720 ענפים), ולכל ענף 20 פאנלים (סה"כ 134,400 סוללות). כמות הציוד הכוללת היא עצומה. ככל שמספר הציוד גדול יותר, כך תדירות הכשלים בציוד גבוהה יותר ואובדן החשמל גדול יותר. בעיות נפוצות כוללות בעיקר שריפת מודולים פוטו-וולטאיים, שריפה בקופסת הצומת, לוחות סוללה שבורים, ריתוך שגוי של חוטים, תקלות במעגל הסניף של תיבת הקומבינציה וכו'. על מנת להפחית את אובדן החלק הזה, מצד אחד, עלינו לחזק את קבלת ההשלמה ולהבטיח זאת באמצעות שיטות בדיקה וקבלה יעילות. איכות ציוד תחנות הכוח קשורה לאיכות, כולל איכות ציוד המפעל, התקנת הציוד וסידורו העומדים בתקני התכנון, ואיכות הבנייה של תחנת הכוח. מצד שני, יש צורך לשפר את רמת הפעולה החכמה של תחנת הכוח ולנתח את נתוני ההפעלה באמצעות אמצעי עזר חכמים כדי לאתר בזמן את מקור התקלה, לבצע פתרון בעיות נקודתי, לשפר את יעילות העבודה של אנשי התפעול והתחזוקה ולהפחית הפסדים בתחנות הכוח.
(2) אובדן הצללה
בשל גורמים כמו זווית ההתקנה וסידור המודולים הפוטו-וולטאיים, חלק מהמודולים הפוטו-וולטאיים חסומים, דבר המשפיע על תפוקת החשמל של המערך הפוטו-וולטאי ומוביל לאובדן חשמל. לכן, במהלך תכנון ובנייה של תחנת הכוח, יש צורך למנוע מהמודולים הפוטו-וולטאיים להיות בצל. יחד עם זאת, על מנת להפחית את הנזק למודולים הפוטו-וולטאיים כתוצאה מתופעת הנקודות החמות, יש להתקין כמות מתאימה של דיודות מעקף כדי לחלק את שרשרת הסוללה למספר חלקים, כך שמתח וזרם שרשרת הסוללה יאבדו באופן פרופורציונלי כדי להפחית את אובדן החשמל.

(3) אובדן זווית
זווית הנטייה של מערך הפוטו-וולטאית משתנה בין 10° ל-90° בהתאם למטרה, ובדרך כלל נבחר קו הרוחב. בחירת הזווית משפיעה על עוצמת קרינת השמש מצד אחד, ומצד שני, ייצור החשמל של מודולים פוטו-וולטאיים מושפע מגורמים כמו אבק ושלג. אובדן חשמל הנגרם מכיסוי שלג. במקביל, ניתן לשלוט בזווית של מודולים פוטו-וולטאיים באמצעות אמצעי עזר חכמים כדי להסתגל לשינויים בעונות ובמזג האוויר, ולמקסם את כושר ייצור החשמל של תחנת הכוח.
(4) אובדן ממיר
הפסד בממיר מתבטא בעיקר בשני היבטים, האחד הוא ההפסד הנגרם מיעילות ההמרה של הממיר, והשני הוא ההפסד הנגרם מיכולת מעקב ההספק המרבי MPPT של הממיר. שני ההיבטים נקבעים על ידי ביצועי הממיר עצמו. התועלת של צמצום ההפסד של הממיר באמצעות תפעול ותחזוקה מאוחרים יותר היא קטנה. לכן, בחירת הציוד בשלב הראשוני של בניית תחנת הכוח נעולה, וההפסד מצטמצם על ידי בחירת ממיר בעל ביצועים טובים יותר. בשלב התפעול והתחזוקה המאוחר יותר, ניתן לאסוף ולנתח את נתוני התפעול של הממיר באמצעות אמצעים חכמים כדי לספק תמיכה בקבלת החלטות לבחירת הציוד של תחנת הכוח החדשה.

מהניתוח לעיל, ניתן לראות כי הפסדים יגרמו להפסדים עצומים בתחנות כוח פוטו-וולטאיות, ויש לשפר את היעילות הכוללת של תחנת הכוח על ידי צמצום הפסדים בתחומים מרכזיים תחילה. מצד אחד, נעשה שימוש בכלי קבלה יעילים כדי להבטיח את איכות הציוד ובניית תחנת הכוח; מצד שני, בתהליך תפעול ותחזוקה של תחנת כוח, יש צורך להשתמש באמצעי עזר חכמים כדי לשפר את רמת הייצור והתפעול של תחנת הכוח ולהגדיל את ייצור החשמל.