1.1Seleção e projeto de equipamentos líderes no campo fotovoltaico
A usina fotovoltaica conectada à rede é composta por um conjunto quadrado de módulos fotovoltaicos, uma caixa combinadora, um inversor, um transformador elevador e um gabinete de distribuição de energia no ponto conectado à rede. Os equipamentos líderes deste projeto na área de campo fotovoltaico incluem módulos fotovoltaicos, inversores, transformadores do tipo caixa e cabos AC e DC. O diagrama de configuração do sistema da usina fotovoltaica é mostrado na Figura 2.
(1) Módulos fotovoltaicos
Os módulos fotovoltaicos usados em usinas fotovoltaicas conectadas à rede no meu país incluem principalmente três tipos: módulos de silício monocristalino, módulos de silício policristalino e módulos de filme fino. Entre eles, os módulos de silício monocristalino possuem alta eficiência de conversão. Ainda assim, o custo de um único módulo é relativamente alto, e eles são usados principalmente em sistemas de usinas com uma área de instalação pequena, como usinas distribuídas em telhados; Comparados aos módulos de silício cristalino, os módulos de filme fino apresentam condições de pouca luz. Melhor desempenho na geração de energia e a forma do módulo de filme fino finalizado são flexíveis, podendo ser ajustados de acordo com as necessidades reais do edifício, e são amplamente utilizados em sistemas como a construção de muralhas cortina; A eficiência de conversão dos módulos de silício policristalino é entre módulos monocristalinos de silício e módulos de filme fino, com tecnologia madura e alto desempenho. Estável, fácil de transportar e instalar em grande escala, e mais econômica do que módulos de silício monocristalino e de filme fino. Portanto, usinas de energia terrestre em grande escala utilizam principalmente componentes de polissilício. Considerando o grande número de módulos fotovoltaicos instalados neste projeto, a localização remota do local e as condições rigorosas de instalação, o projeto de seleção adota módulos domésticos de polissilício de alta qualidade, com potência do módulo de 270W. Em um sistema de geração de energia fotovoltaica, o esquema de instalação dos módulos fotovoltaicos determina diretamente a quantidade de radiação solar que o conjunto pode receber, o que afeta a eficiência de geração de energia de toda a usina. Na usina fotovoltaica de montanha, os fatores para medir os prós e contras do plano de instalação do módulo fotovoltaico devem ser considerados a partir da escolha da inclinação da instalação do conjunto e da taxa de utilização do solo do local. Para a inclinação de instalação dos módulos, a indústria geralmente acredita que ela deve ser consistente com a latitude do local do projeto. Ainda assim, uma inclinação de instalação muito grande para áreas de alta latitude significa maior distância de proteção contra sombra e maior consumo de aço de suporte, o que não favorece a utilização do local. Taxas e custos de stent são ambos prejudicados.
Pelo contrário, se considerarmos melhorar a utilização do solo reduzindo a inclinação da instalação e encurtando a distância de proteção de sombra, a quantidade de radiação solar recebida pelo conjunto será significativamente reduzida, o que afetará seriamente a eficiência de geração de energia da coleção. Portanto, uma excelente solução de instalação de componentes deve encontrar um equilíbrio adequado entre a inclinação do array e a utilização do solo, o que garanta que os componentes recebam a melhor quantidade de radiação e levem em conta a utilização razoável do solo. A latitude do local de instalação dos componentes neste projeto é de cerca de 43,5°. Suponha que o esquema convencional de instalação de suportes seja adotado. Nesse caso, a proteção de sombra do array terá um impacto mais significativo na taxa de utilização do solo, o que é inaceitável para a situação apertada do terreno do projeto. Portanto, no processo pré-projeto do projeto, este projeto abandonou o método convencional de instalação de componentes e mudou para um novo modo de instalação: primeiro, a inclinação de instalação do módulo foi reduzida para 40°, por um lado, o comprimento da sombra do array pode ser reduzido, e por outro, por outro lado, isso também pode reduzir o custo do bracket; Em segundo lugar, no esquema convencional de instalação, o modo de instalar componentes de 2 fileiras em 1 grupo de arrays é alterado para 1 grupo de displays e membros de 3 fileiras. Como resultado, o número de recursos instalados em um único grupo de coleção aumenta; Geralmente, o número de componentes instalados por unidade de área é maior do que o do esquema convencional de instalação. A taxa de utilização do solo também é razoavelmente garantida.
(2) Inversor
Os inversores usados em usinas fotovoltaicas no meu país são principalmente divididos em inversores centralizados e inversores em corda. O inversor centralizado tem grande capacidade e volume, melhor escalonabilidade e é econômico. Ainda assim, o inversor centralizado possui um pequeno número de MPPT e altos requisitos para condições de instalação, o que é mais adequado para a instalação uniforme de componentes e equipamentos—usinas centralizadas de grande escala. Os inversores de corda têm pequena capacidade, são leves por dispositivo, bom desempenho de proteção, baixos requisitos para uso externo no ambiente, fácil transporte e instalação, e os inversores de corda geralmente possuem um grande número de MPPTs, o que pode maximizar o resultado. Pode reduzir efetivamente os efeitos adversos causados por diferenças de componentes e sombreamento de sombras, além de melhorar a eficiência da geração de energia fotovoltaica. É adequado para sistemas de usina com condições complexas de instalação de componentes e, em áreas com dias mais chuvosos e neblinados, o tempo de geração de energia dos inversores de corda é menor. Longas. A seleção dos inversores para usinas fotovoltaicas deve ser selecionada de acordo com fatores como a escala da usina, o ambiente geográfico do local, a forma do sistema e os requisitos de conexão à rede. O projeto está localizado em uma área de floresta montanhosa, a área de instalação de equipamentos é dispersa e o terreno restringe severamente a instalação dos componentes. Portanto, para reduzir a perda de incompatibilidade em série e paralelo dos módulos e otimizar a capacidade de geração de energia da usina fotovoltaica, este projeto adota um inversor doméstico de alta qualidade com função MPPT de 4 canais na seleção do inversor, sendo utilizado um único inversor. A potência nominal é de 50kW. Além disso, a tensão em circuito aberto e a corrente de curto-circuito dos módulos fotovoltaicos mudam conforme a flutuação da temperatura ambiente, especialmente a tensão em circuito aberto aumenta com a diminuição da temperatura ambiente. Portanto, o número de série de componentes conectados ao MPPT do inversor deve ser calculado e demonstrado para garantir que ele não exceda o limite superior da tensão de funcionamento do MPPT do inversor sob condições de temperatura extremamente baixas; Ao mesmo tempo, também é necessário garantir que a capacidade dos componentes conectados ao Inversor não seja maior que a potência máxima de entrada DC do Inversor. Neste projeto, cada inversor está associado a oito circuitos fotovoltaicos em cadeia de corrente, cada circuito está conectado a 21 módulos fotovoltaicos, e a potência de entrada DC do inversor é de 45,36kW
(3) Transformador de campo
Os produtos domésticos de transformadores fotovoltaicos de campo incluem principalmente transformadores imersos em óleo e transformadores do tipo seco. Como transformadores de usina fotovoltaica são instalados principalmente ao ar livre, geralmente são usados transformadores combinados do tipo caixa imersa em óleo, com bom desempenho de proteção e facilidade de construção e instalação. Ao projetar e selecionar um transformador, é necessário considerar de forma abrangente o tipo de projeto elétrico do sistema fotovoltaico, a razão de transformação de tensão e as condições ambientais de instalação e uso, além de selecionar o produto mais adequado para o tipo de sistema fotovoltaico, levando em conta o entusiasmo. Transformadores imersos em óleo são amplamente utilizados em sistemas fotovoltaicos devido ao seu baixo custo, fácil manutenção, nível de tensão flexível e configuração da capacidade do transformador. No entanto, devido ao seu grande tamanho e ao risco de poluição ambiental e incêndio devido ao vazamento de óleo isolante, geralmente são adequados para sistemas de usinas fotovoltaicas subterrâneas de grande escala, com locais suficientes para instalação e baixos requisitos de classificação contra incêndio.
O campo fotovoltaico deste projeto está localizado na montanha, e há amplo espaço para transporte e instalação de equipamentos elétricos. Portanto, o transformador tipo caixa imerso em óleo do modelo ZGS11-ZG (referido como "transformador tipo caixa") foi projetado e projetado para ventilar a fundação do transformador. A piscina de óleo pode prevenir poluição ambiental e riscos de incêndio causados pelo vazamento de óleo isolante no trocador de caixas.
Considerando a distribuição dispersa dos componentes em usinas de montanha e a capacidade instalada inconsistente das unidades de geração de energia, este projeto foi projetado para usar transformadores de caixa com dois graus de 1000kVA e 1600kVA. De acordo com a capacidade instalada real de cada unidade de geração de energia, cada transformador de caixa está conectado a 20-38 unidades de inversor, a razão entre a capacidade de acesso fotovoltaico e a capacidade nominal do transformador de caixa não deve exceder 1,2.
(4) Cabos AC e DC
Geralmente, existem dois tipos de cabos instalados no campo para usinas de montanha: aéreos e enterrados. Para rotas que precisam atravessar ravinas, florestas e rios, geralmente são usados cabos aéreos, enquanto para áreas com curtas distâncias, terrenos planos e construção prática no solo, utiliza-se a colocação de enterros. Esse método tem as vantagens de um curto período de construção e baixo custo. Os cabos utilizados no campo fotovoltaico deste projeto incluem principalmente cabos fotovoltaicos DC entre módulos e inversores, cabos AC entre inversores e transformadores de caixa, e entre transformadores de caixa e estações de reforço. As considerações para a seleção de cabos incluem principalmente resistência à tensão, área da seção transversal e tipo de cabo. Entre eles, os cabos entre os módulos e os inversores são projetados com cabos fotovoltaicos especiais de corrente contínua, que são dispostos junto com as garras dos suportes traseiros dos módulos; os cabos AC entre os inversores e os transformadores tipo caixa e os transformadores tipo caixa são instalados no subsolo, considerando o verão na área onde a usina está localizada. No entanto, está chuvoso e úmido. A temperatura é baixa no inverno, então use um cabo de alimentação blindado com revestimento de polietileno isolado em XLPE (YJY23), com melhor umidade e resistência a baixas temperaturas. Para fazer uma seleção.
Antes de instalar cabos enterrados, é necessário determinar a profundidade enterrada adequada. De acordo com os requisitos da especificação, a profundidade enterrada das linhas diretamente enterradas não deve ser inferior a 0,7 m, e ao atravessar terras agrícolas, a profundidade não deve ser inferior a 1,0 m; Ao mesmo tempo, em regiões frias, a espessura da camada de solo congelado no inverno também deve ser considerada, e os cabos diretamente enterrados devem estar na profundidade máxima da camada firme do solo—O seguinte. A temperatura mínima extrema no inverno na área onde o projeto está localizado é de -37,5°C, e a espessura máxima da camada de solo congelado é de 1,8 m. Portanto, a profundidade de projeto da vala do cabo na área do campo fotovoltaico deve chegar a 2,0 m. Ao mesmo tempo, a parte que passa pela estrada precisa ser protegida por tubos de aço. Usinas fotovoltaicas de grande escala cobrem uma grande área, com um grande número de equipamentos, e a quantidade de cabos AC e DC é enorme. Portanto, é essencial estimar razoavelmente o número de fios usados na fase inicial da construção.
Por outro lado, devido ao terreno complexo e às condições de construção das usinas de montanha, é difícil estimar o número de cabos com base na chamada experiência de "projeto semelhante" e nos desenhos de construção. Portanto, no processo real de construção deste projeto, adota-se o método "desenho de construção + valor de experiência + valor de amostragem no local" para contar de forma abrangente a quantidade de engenharia de cabos. Por um lado, os desenhos de construção e os dados de consumo de cabos das usinas de montanha anteriores são usados para estimar; Com o avanço do projeto, as amostras de referência dos cabos se tornarão cada vez mais abundantes e representativas, e o valor estimado do uso de cabos se tornará cada vez mais preciso.
1.2 Gestão de operação e manutenção de campo fotovoltaico
Como a construção de projetos de usinas fotovoltaicas e os preços da eletricidade na rede no meu país são fortemente afetados pelas políticas, o período de construção da maioria dos projetos é curto, e o projeto e a construção de usinas não podem ser totalmente controlados cientificamente e de forma eficaz. Portanto, a administração causou dificuldades particulares e perigos ocultos. Ao mesmo tempo, devido ao crescimento explosivo dos projetos fotovoltaicos nos últimos anos, um grande número de usinas foi colocado em operação, enquanto o treinamento e a reserva de profissionais de processos e manutenção na indústria estão relativamente atrasados, resultando em tensão entre os operadores e manutenção das usinas fotovoltaicas, além de níveis e qualidade desiguais de operação e manutenção. Portanto, fortalecer e melhorar a gestão da operação e manutenção das usinas é de grande importância para garantir a vida útil e os benefícios econômicos das usinas fotovoltaicas.
(1) Gerenciamento de equipamentos de campo
Os principais equipamentos na área de campo fotovoltaico incluem módulos fotovoltaicos, inversores de corda e transformadores de caixa. A gestão desses equipamentos é principalmente por meio da coleta de dados e monitoramento do local e inspeções regulares no local, etc., para entender os parâmetros e condições operacionais dos equipamentos, analisar potenciais riscos à segurança e eliminar falhas rapidamente.
Os equipamentos líderes no campo fotovoltaico são equipados com terminais de aquisição de dados. A transmissão em tempo real de dados e instruções pode ser realizada por meio do cabo de comunicação RS485 e da rede de anel de fibra óptica instalada no campo e da sala central de controle da estação de reforço. O pessoal de operação e manutenção está na sala central de controle. Os parâmetros de operação de todos os equipamentos elétricos em campo podem ser testados em ambientes internos, incluindo parâmetros como geração de energia por inversor, troca de energia por caixa, etc., como mostrado nas Figuras 3 e 4; O equipamento é controlado remotamente para realizar a gestão automática dos principais equipamentos elétricos no campo fotovoltaico.
Ao mesmo tempo, a inspeção dos equipamentos principais deve ser reforçada, e o pessoal de operação e manutenção deve ser regularmente organizado para realizar verificações no local dos módulos fotovoltaicos, inversores e transformadores de caixa no campo fotovoltaico, registrando as condições de operação e os parâmetros relevantes de cada equipamento.
Fig.3 Distribuição típica diária de geração de energia do inversor
Os problemas encontrados na investigação são classificados, resumidos e resolvidos rapidamente, e soluções direcionadas são formuladas de acordo com a gravidade da situação. Para usinas fotovoltaicas em áreas de alta altitude, devido à grande inclinação da instalação do módulo, deve se dar atenção especial à força do suporte do módulo, e as partes soltas da conexão devem ser apertadas a tempo. Para usinas fotovoltaicas em áreas com diferença significativa de temperatura entre o dia e a noite, deve-se dar atenção especial à condensação de geada na caixa do equipamento elétrico, especialmente no interior do transformador da caixa. É necessário focar em verificar se há geada e condensação na superfície de cada terminal e disjuntor instalado, e em tempo hábil, se necessário. Remova o gelo da parede interna da caixa e garanta uma ventilação suave para evitar que os equipamentos elétricos fiquem úmidos e afetem o desempenho do isolamento. O período de inspeção geralmente é de 1 a 2 semanas, que pode ser determinado de acordo com a operação real da usina e as condições climáticas e ambientais do local. Para novos lançamentos em operação, após manutenção e equipamentos com histórico de falhas, as inspeções devem ser reforçadas; Ao mesmo tempo, as verificações devem ser mantidas antes e depois de condições climáticas extremas, como neve, chuva, vendaval e granizo.
(2) Limpeza de módulos fotovoltaicos
Usinas fotovoltaicas construídas e operadas no meu país usam módulos de silício cristalino com substrato de vidro. Este módulo é composto principalmente por vidro temperado, backplane, estrutura de liga de alumínio, células de silício cristalino, EVA, gel de sílica e caixa de junção, entre outros. Área de recepção da luz e eficiência de conversão fotoelétrica, mas sua superfície de vidro temperado também é propensa ao acúmulo de poeira e sujeira. Uma obstrução, como poeira na superfície do módulo, reduzirá sua eficiência de conversão fotoelétrica e causará um efeito de ponto quente na parte sombreada do módulo, o que pode causar danos severos ao módulo fotovoltaico. Portanto, é necessário formular medidas e planos correspondentes para limpar regularmente a superfície dos módulos fotovoltaicos instalados na usina, a fim de garantir a eficiência de conversão dos módulos e a segurança operacional. As tecnologias de limpeza mais usadas para módulos fotovoltaicos nas usinas fotovoltaicas do meu país incluem principalmente tecnologia de limpeza manual com pistolas de água de alta pressão, tecnologia de limpeza robótica a bordo, autolimpeza de módulos fotovoltaicos, tecnologia de remoção de poeira em cortinas elétricas e tecnologia móvel de limpeza montada em veículos. As características de várias tecnologias de limpeza são apresentadas na Tabela 1.
Tabela 1 Tecnologias de limpeza de módulos fotovoltaicos comumente utilizadas
O projeto está localizado em uma área florestal distante da área urbana. Não há fontes de poluição do ar, como usinas termelétricas e campos de mineração ao redor do local. Portanto, a limpeza do ar é alta, e os módulos fotovoltaicos são menos afetados pela poeira. No entanto, a temperatura do local do projeto é baixa no inverno e o período de queda de neve é prolongado. Portanto, a limpeza dos módulos considera principalmente o impacto da neve nos módulos fotovoltaicos. Em resposta a esse problema, combinado com a situação real do local do projeto e o modo de instalação do módulo, este projeto adota uma combinação de limpeza passiva e limpeza ativa para limpar e manter os módulos fotovoltaicos em campo.
A limpeza passiva combina as características da alta altura de instalação e do grande ângulo de inclinação (40°) dos módulos fotovoltaicos deste projeto. Sob a influência da gravidade, a neve na superfície dos módulos no inverno é difícil de aderir à superfície de vidro dos módulos. Quando a luz solar atinge os módulos, o aumento da temperatura superficial dos componentes ajuda a eliminar o gelo da neve. A julgar pela operação real da usina, no início de dezembro, após a queda de neve no campo à noite, a espessura da neve na superfície dos módulos fotovoltaicos é de cerca de 2 a 5 cm pela manhã. Ela cai sozinha, e a neve restante cai depois de 2 horas. Da mesma forma, em outras estações, detritos como poeira ou folhas caindo na superfície do módulo também podem deslizar suavemente da superfície sob a ação da chuva e do vento.
Limpeza ativa Considerando os requisitos de economia e aplicabilidade, para aqueles detritos de neve e poeira que seu peso não pode remover, este projeto adota o método de contratar regularmente equipes de limpeza para remover neve e poeira e limpar manualmente os componentes. Para áreas com abundância de água, pistolas de água pressurizada podem ser usadas para enxaguar, e as outras regiões podem ser limpas manualmente com ferramentas como trapos. O horário de limpeza dos módulos deve ser escolhido no início da manhã, à noite, à noite ou em dias nublados para evitar os efeitos adversos das sombras dos equipamentos e do pessoal na eficiência de geração de energia dos módulos fotovoltaicos durante o processo de limpeza. A seleção do ciclo de limpeza deve ser determinada de acordo com o grau de contaminação na superfície do componente. Em circunstâncias normais, para acessórios de poeira, o número de limpezas deve ser no mínimo duas vezes por ano; Para neve, ela deve ser organizada prontamente de acordo com a espessura do acúmulo na superfície do módulo e a queda recente de neve.
A qualidade do treinamento do pessoal de operação e manutenção de usinas fotovoltaicas depende da habilidade e qualidade do pessoal de processo e manutenção. A tecnologia de geração de energia fotovoltaica é uma nova forma de utilização de energia. A maioria das equipes de operação e manutenção das usinas de energia são relativamente jovens e carecem de experiência e tecnologia em operação e manutenção fotovoltaica. Portanto, a unidade de operação e manutenção da usina deve fortalecer o treinamento profissional do pessoal de operação e manutenção. Durante a operação e manutenção das usinas fotovoltaicas, de acordo com as leis e regulamentos relevantes e as disposições do departamento local de energia, combinados com as regras e regulamentos de operação da usina, são formulados programas de treinamento que atendam às suas características e regras detalhadas, aprimoram continuamente o nível técnico dos funcionários e fortalecem sua consciência sobre aprendizado e inovação. Ao mesmo tempo, deve ser dada atenção à divulgação técnica e ao treinamento de unidades subcontratadas profissionais ou fabricantes de equipamentos. Existem muitas profissões e indústrias envolvidas na construção de usinas fotovoltaicas, e o projeto, construção, gestão operacional e de manutenção pré-projeto muitas vezes não são concluídos pela mesma empresa ou departamento. Portanto, é necessário um subcontratação profissional quando a usina for concluída e entregue à unidade de operação e manutenção. A unidade e o fornecedor de equipamentos deverão divulgar técnicas à unidade de operação e manutenção e fornecer os serviços de treinamento necessários para garantir que o pessoal de operação e manutenção esteja familiarizado com o desempenho do sistema e dos equipamentos e domine os métodos de operação e manutenção.
2. Geração de energia fotovoltaica e análise de benefícios
2.1 Cálculo teórico de geração de energia
De acordo com as "Especificações de Design para Usinas Fotovoltaicas", a previsão da geração de energia das usinas fotovoltaicas deve ser calculada e determinada de acordo com os recursos solares do local. Após considerar vários fatores, como projeto do sistema de usina fotovoltaica, disposição dos conjuntos fotovoltaicos e condições ambientais, a fórmula de cálculo é:
Na fórmula, EP é a geração de energia na rede, kWh; HA é a irradiância solar total no plano horizontal, que é de 1412,55kWh/m²neste projeto; ES é a irradiância sob condições padrão, com uma constante de 1kWh/m²; O PAZ é o componente. A capacidade de instalação neste projeto é de 100000kWp; K é o coeficiente de eficiência abrangente, que é 0,8. Portanto, a capacidade teórica de geração de energia da usina no primeiro ano deste projeto é
Devido ao envelhecimento do material primário e à radiação ultravioleta, a potência dos módulos fotovoltaicos diminuirá ano após ano durante o uso. A taxa de atenuação de potência dos módulos usados neste projeto é de 2,5% no primeiro ano, 0,7% em cada ano após o primeiro ano, 8,8% em 10 anos e 19,3% em 25 anos. Portanto, a vida útil do sistema é calculada como 25 anos, e a Tabela 2 é o resultado do cálculo da geração de energia de 25 anos do projeto.
De acordo com a análise, a geração total total de energia acumulada do projeto em 25 anos é de 2.517,16 milhões de kWh, a geração média anual de energia em 25 anos é de 100,69 milhões de kWh, e a geração anual de energia por watt de capacidade instalada é de cerca de 1,007 kWh.
2.2 Análise de Benefícios
A usina está localizada na Prefeitura de Yanbian, província de Jilin. De acordo com o "Aviso da Comissão Nacional de Desenvolvimento e Reforma sobre a Política de Preços de Projetos de Geração de Energia Fotovoltaica em 2018" (Regulamento de Preços Fa Gai [2017] nº 2196), a usina fotovoltaica entrou em operação após 1º de janeiro de 2018, os preços de referência da eletricidade on-grid para áreas de recursos Classe I, Classe II e Classe III foram ajustados para 0,55 yuan/kWh, 0,65 yuan/kWh e 0,75 yuan/kWh (imposto incluído), respectivamente. Esta área é uma área de recurso Classe II, e o preço de referência da eletricidade on-grid para usinas fotovoltaicas é de 0,65 yuan/kWh. Ao mesmo tempo, de acordo com a "Proposta para Acelerar a Aplicação de Produtos Fotovoltaicos para Promover o Desenvolvimento Saudável da Indústria (nº 128)", a Província de Jilin implementa uma política de subsídio de eletricidade para projetos de geração de energia fotovoltaica e, com base em regulamentos nacionais, apoio adicional de 0,15 yuan/kWh. Portanto, a usina fotovoltaica pode receber um subsídio de 0,8 yuan/kWh.
A capacidade instalada da primeira fase do projeto é de 100MW. De acordo com a estimativa de custo de 8 yuans/W, o investimento orçamentário inicial é de cerca de 800 milhões de yuans, e a aquisição real do projeto é de 790 milhões de yuans, o que é um pouco menor que o investimento orçamentário anterior. Segundo estimativas, a geração média anual de energia do projeto é de 100.686.564 kWh. De acordo com a política, os subsídios podem ser obtidos a 0,8 yuan/kWh, e a receita média anual das taxas de eletricidade da usina fotovoltaica é de cerca de 80,549 milhões de yuans.
De acordo com a estimativa do investimento real, o projeto recuperará o custo em cerca de dez anos. A geração total total de energia acumulada da usina em 25 anos é de 2,517 bilhões de kWh, e a receita total é de cerca de 2,014 bilhões de yuans. Durante os 25 anos de vida útil, o lucro deste projeto é de cerca de 1,224 bilhão de yuans. Ao mesmo tempo, o projeto pode gerar 14 milhões de yuans em impostos locais e 12 milhões de yuans em fundos de alívio da pobreza por ano, e 4.000 domicílios pobres registrados podem ser retirados da pobreza, com um aumento médio anual de renda de 3.000 yuans.
Além disso, como a usina fotovoltaica consome menos energia e não emite poluentes como dióxido de carbono, dióxido de enxofre e óxidos de nitrogênio para o ambiente externo, ela possui alto valor de proteção ambiental e benefícios sociais. A usina fotovoltaica gera em média quase 100 milhões de kWh por ano. De acordo com as regras de conversão relevantes, pode economizar 36.247,16t de carvão padrão a cada ano, o que significa reduzir a emissão de dióxido de carbono 100384,5t, dióxido de enxofre 1188,1t e óxidos de nitrogênio 432,9t, além de reduzir a geração de energia térmica. Além disso, 27.386,7 toneladas de poeira economizaram quase 400 milhões de L de água purificada.
3. Resumo
Após o crescimento explosivo da indústria fotovoltaica nos últimos anos, o atraso na construção de redes elétricas em regiões individuais tornou-se cada vez mais evidente. Somado à aceleração da transformação industrial e da modernização no meu país, a demanda nacional de eletricidade desacelerou. Como resultado, a redução de energia fotovoltaica ocorreu em vários lugares. Ao mesmo tempo, para alcançar o objetivo da paridade na rede fotovoltaica, o preço de referência da eletricidade on-grid para fotovoltaicos entrou em um canal de queda. De acordo com o "Aviso da Comissão Nacional de Desenvolvimento e Reforma sobre a Política de Preços de Projetos de Geração de Energia Fotovoltaica em 2018", o preço de referência da eletricidade on-grid em 2018 foi reduzido em 0,1 em comparação com 2017. Yuan/kWh. Nesse contexto, as empresas fotovoltaicas enfrentarão uma pressão ainda maior para reduzir custos. Em contraste, os custos de matérias-primas (como componentes, aço, etc.) e mão de obra necessários para construir usinas fotovoltaicas permanecem altos. Equilibrar a relação entre custos e benefícios é um problema complexo que a indústria fotovoltaica precisa pensar e resolver em seguida.
1. Classificação e composição das usinas solares fotovoltaicas
Usinas solares fotovoltaicas podem ser divididas em tipos independentes e conectados à rede, dependendo se estão conectadas à rede pública. O tipo de sistema de geração de energia solar fotovoltaica deve ser selecionado com base na demanda de referência de fornecimento de energia, e o sistema de geração de energia solar fotovoltaica mais razoável deve ser estabelecido.
2. Pontos-chave de seleção de local para usinas solares fotovoltaicas
Usinas solares fotovoltaicas estão distribuídas por todo o mundo. Na construção de usinas solares fotovoltaicas no meu país, deve-se prestar atenção suficiente à seleção de locais das usinas solares fotovoltaicas. Na seleção de locais para usinas solares fotovoltaicas, as condições de luz precisam ser consideradas para garantir que luz suficiente ilumine o painel solar para proporcionar o efeito de geração de energia. A usina solar fotovoltaica está localizada em uma área de terreno plano. Portanto, não é sujeito a desastres naturais para evitar o impacto severo desses desastres nos equipamentos da usina solar fotovoltaica. Evite grandes quantidades de edifícios ao redor do local da usina solar fotovoltaica que possam sombrear a usina solar e afetar a iluminação da usina.
3. Pontos de projeto do sistema independente de geração de energia solar fotovoltaica
Ao projetar um sistema de geração de energia solar fotovoltaica, o foco principal é a capacidade do sistema de geração de energia solar fotovoltaica, a seleção de equipamentos eletrônicos de energia no sistema de geração solar fotovoltaica e o projeto e cálculo de instalações auxiliares. Entre elas, o projeto de capacidade é voltado principalmente para a capacidade dos componentes das baterias e baterias no sistema de geração de energia solar fotovoltaica. O foco é garantir que a eletricidade armazenada nas baterias atenda aos requisitos de trabalho. Para a seleção e configuração dos componentes do sistema de geração de energia solar fotovoltaica, é necessário garantir que o equipamento selecionado corresponda ao projeto de capacidade do sistema de geração de energia solar fotovoltaica para garantir que o sistema de geração solar fotovoltaica funcione normalmente.
4. Principais pontos do projeto de capacidade de sistemas independentes de geração de energia solar fotovoltaica
Ao projetar a capacidade de um sistema autônomo de geração de energia solar fotovoltaica, a carga e as dimensões locais do sistema separado de geração de energia solar fotovoltaica devem ser listadas primeiro, e o tamanho da carga e o consumo de energia do sistema solar independente devem ser determinados. Com base nisso, a capacidade da bateria do sistema separado de geração de energia solar fotovoltaica é selecionada. Depois, a corrente ótima dos diferentes sistemas de geração de energia solar fotovoltaica é determinada calculando a corrente quadrada do sistema independente de geração de energia solar fotovoltaica. Em seguida, a tensão do quadro quadrado da bateria do sistema independente de geração de energia solar fotovoltaica é selecionada. Por fim, a bateria do sistema separado de geração de energia fotovoltaica é determinada de energia. Ao projetar a potência do conjunto quadrado de baterias do sistema independente de geração fotovoltaica solar, o projeto do conjunto quadrado de baterias solares do sistema separado de geração fotovoltaica pode ser concluído de acordo com o princípio de reforço em série e retificação paralela.
5. Principais pontos de instalação do sistema independente de geração de energia solar fotovoltaica
5.1 Construção de fundação de suporte para sistema solar independente de geração de energia fotovoltaica
A base matricial da bateria do sistema independente de geração de energia solar fotovoltaica deve ser feita de concreto. A altura do solo e o desvio horizontal do piso de concreto devem atender aos requisitos e especificações de projeto. A base da matriz da bateria deve ser fixada com parafusos de ancoragem. O vazamento deve atender aos requisitos da especificação de projeto. Após o despejo do concreto e a fixação dos parafusos de ancoragem, ele precisa ser curado por pelo menos cinco dias para garantir sua solidificação antes que o rack independente do sistema solar fotovoltaico de geração de energia possa ser concluído.
Ao instalar o suporte solar do sistema independente de geração de energia fotovoltaica, deve-se prestar atenção a: (1) O ângulo de azimute e o ângulo de inclinação do quadro quadrado do sistema solar independente de geração de energia fotovoltaica precisam atender aos requisitos de projeto. (2) Ao instalar o rack do sistema independente de geração de energia solar fotovoltaica, é necessário prestar atenção à necessidade de controlar o nível do fundo dentro da faixa de 3mm/m. Quando o nível de nivelamento excede a faixa permitida, uma corneta deve ser usada para nivelar. (3) A superfície da parte fixa do rack independente do sistema solar fotovoltaico deve ser o mais plana possível para evitar danos às células. (4) Para a parte fixa do rack do sistema solar independente de geração de energia fotovoltaica, juntas anti-soltas devem ser instaladas para melhorar a confiabilidade da conexão. (5) Para o conjunto de células solares com o dispositivo de rastreamento solar no sistema independente de geração fotovoltaica solar, o dispositivo de rastreamento deve ser verificado regularmente para garantir seu desempenho de acompanhamento solar. (6) Para o sistema solar independente de geração de energia fotovoltaica, o ângulo entre o rack e o solo pode ser fixo ou ajustado conforme as mudanças sazonais, de modo que o painel solar provavelmente aumente a área de recepção e o tempo de iluminação da luz solar, além de melhorar a independência do painel solar—a eficiência de geração de energia do sistema solar fotovoltaico.
5.2 Pontos de instalação dos módulos solares do sistema solar autônomo de geração de energia fotovoltaica
Ao instalar os módulos solares do sistema solar autônomo de geração de energia fotovoltaica, por favor, preste atenção a: (1) Ao instalar os módulos solares do sistema solar autônomo, é necessário medir e verificar os parâmetros de cada componente primeiro para garantir que os parâmetros atendam aos requisitos do Usuário para medir a tensão em circuito aberto e a corrente de curto-circuito do módulo solar. (2) Módulos solares com parâmetros de funcionamento semelhantes precisam ser instalados no mesmo conjunto quadrado para melhorar a eficiência de geração de energia do conjunto quadrado do sistema solar independente de geração fotovoltaica. (3) Durante a instalação de painéis solares, etc., devem evitar relevos para evitar danos aos painéis, etc. (4) Se o painel solar e a estrutura fixa não estiverem muito alinhados, eles precisam ser nivelados com chapas de ferro para melhorar a estanqueidade da conexão entre os dois. (5) Ao instalar o painel solar, é necessário usar a instalação pré-fabricada na estrutura do painel solar para a conexão. Ao conectar com parafusos, preste atenção ao aperto da conexão e preste atenção ao trabalho de relaxamento antecipadamente, conforme os padrões usados. (6) A posição do módulo solar instalado no rack deve ser da maior qualidade possível. A distância entre o módulo solar instalado no rack e o rack deve ser maior que 8mm para melhorar a capacidade de dissipação de calor do módulo solar. (7) A caixa de derivação do painel solar precisa ser protegida contra chuva e geada para evitar danos causados pela chuva.
5.3 Principais pontos de conexão de cabos em sistemas de geração de energia solar fotovoltaica
Ao instalar os cabos de conexão do sistema de geração de energia solar fotovoltaica, preste atenção ao princípio de primeiro ser externo, depois interno, primeiro simples e depois complicado. Ao mesmo tempo, preste atenção ao seguinte ao colocar cabos: (1) Ao colocar cabos na borda afiada da parede e do suporte, preste atenção à proteção dos cabos. (2) Preste atenção à direção e fixação do cabo ao instalar o cabo, e preste atenção à tensão moderada do layout do cabo. (3) Preste atenção à proteção na junta do cabo para evitar oxidação ou queda na junta, o que afeta o efeito de conexão do cabo. (4) O alimentador e a linha de retorno do mesmo circuito devem ser torcidos juntos o máximo possível para evitar a influência da interferência eletromagnética do cabo sobre o cabo.
5.4 Faça um excelente trabalho de proteção contra raios para sistemas de geração de energia solar fotovoltaica
Durante a instalação do sistema de geração de energia solar fotovoltaica, deve se prestar atenção à proteção contra raios e ao aterramento do sistema de geração de energia solar fotovoltaica. O cabo de aterramento do para-raios deve ser mantido a uma certa distância do suporte do sistema de geração de energia solar fotovoltaica. Para a proteção contra raios do sistema de geração de energia solar fotovoltaica, dois métodos de proteção contra raios podem ser usados para instalar o para-raios ou a linha de proteção contra raios, a fim de proteger a segurança do sistema de geração de energia solar fotovoltaica.
Epílogo
O desenvolvimento e a utilização da energia solar são o foco do desenvolvimento energético e até mesmo no futuro. Com base na análise da composição e características do sistema fotovoltaico solar, este artigo analisa e analisa os pontos críticos do projeto e instalação do sistema fotovoltaico.
A usina fotovoltaica conectada à rede é composta por um conjunto quadrado de módulos fotovoltaicos, uma caixa combinadora, um inversor, um transformador elevador e um gabinete de distribuição de energia no ponto conectado à rede. Os equipamentos líderes deste projeto na área de campo fotovoltaico incluem módulos fotovoltaicos, inversores, transformadores do tipo caixa e cabos AC e DC. O diagrama de configuração do sistema da usina fotovoltaica é mostrado na Figura 2.
(1) Módulos fotovoltaicos
Os módulos fotovoltaicos usados em usinas fotovoltaicas conectadas à rede no meu país incluem principalmente três tipos: módulos de silício monocristalino, módulos de silício policristalino e módulos de filme fino. Entre eles, os módulos de silício monocristalino possuem alta eficiência de conversão. Ainda assim, o custo de um único módulo é relativamente alto, e eles são usados principalmente em sistemas de usinas com uma área de instalação pequena, como usinas distribuídas em telhados; Comparados aos módulos de silício cristalino, os módulos de filme fino apresentam condições de pouca luz. Melhor desempenho na geração de energia e a forma do módulo de filme fino finalizado são flexíveis, podendo ser ajustados de acordo com as necessidades reais do edifício, e são amplamente utilizados em sistemas como a construção de muralhas cortina; A eficiência de conversão dos módulos de silício policristalino é entre módulos monocristalinos de silício e módulos de filme fino, com tecnologia madura e alto desempenho. Estável, fácil de transportar e instalar em grande escala, e mais econômica do que módulos de silício monocristalino e de filme fino. Portanto, usinas de energia terrestre em grande escala utilizam principalmente componentes de polissilício. Considerando o grande número de módulos fotovoltaicos instalados neste projeto, a localização remota do local e as condições rigorosas de instalação, o projeto de seleção adota módulos domésticos de polissilício de alta qualidade, com potência do módulo de 270W. Em um sistema de geração de energia fotovoltaica, o esquema de instalação dos módulos fotovoltaicos determina diretamente a quantidade de radiação solar que o conjunto pode receber, o que afeta a eficiência de geração de energia de toda a usina. Na usina fotovoltaica de montanha, os fatores para medir os prós e contras do plano de instalação do módulo fotovoltaico devem ser considerados a partir da escolha da inclinação da instalação do conjunto e da taxa de utilização do solo do local. Para a inclinação de instalação dos módulos, a indústria geralmente acredita que ela deve ser consistente com a latitude do local do projeto. Ainda assim, uma inclinação de instalação muito grande para áreas de alta latitude significa maior distância de proteção contra sombra e maior consumo de aço de suporte, o que não favorece a utilização do local. Taxas e custos de stent são ambos prejudicados.
Pelo contrário, se considerarmos melhorar a utilização do solo reduzindo a inclinação da instalação e encurtando a distância de proteção de sombra, a quantidade de radiação solar recebida pelo conjunto será significativamente reduzida, o que afetará seriamente a eficiência de geração de energia da coleção. Portanto, uma excelente solução de instalação de componentes deve encontrar um equilíbrio adequado entre a inclinação do array e a utilização do solo, o que garanta que os componentes recebam a melhor quantidade de radiação e levem em conta a utilização razoável do solo. A latitude do local de instalação dos componentes neste projeto é de cerca de 43,5°. Suponha que o esquema convencional de instalação de suportes seja adotado. Nesse caso, a proteção de sombra do array terá um impacto mais significativo na taxa de utilização do solo, o que é inaceitável para a situação apertada do terreno do projeto. Portanto, no processo pré-projeto do projeto, este projeto abandonou o método convencional de instalação de componentes e mudou para um novo modo de instalação: primeiro, a inclinação de instalação do módulo foi reduzida para 40°, por um lado, o comprimento da sombra do array pode ser reduzido, e por outro, por outro lado, isso também pode reduzir o custo do bracket; Em segundo lugar, no esquema convencional de instalação, o modo de instalar componentes de 2 fileiras em 1 grupo de arrays é alterado para 1 grupo de displays e membros de 3 fileiras. Como resultado, o número de recursos instalados em um único grupo de coleção aumenta; Geralmente, o número de componentes instalados por unidade de área é maior do que o do esquema convencional de instalação. A taxa de utilização do solo também é razoavelmente garantida.
(2) Inversor
Os inversores usados em usinas fotovoltaicas no meu país são principalmente divididos em inversores centralizados e inversores em corda. O inversor centralizado tem grande capacidade e volume, melhor escalonabilidade e é econômico. Ainda assim, o inversor centralizado possui um pequeno número de MPPT e altos requisitos para condições de instalação, o que é mais adequado para a instalação uniforme de componentes e equipamentos—usinas centralizadas de grande escala. Os inversores de corda têm pequena capacidade, são leves por dispositivo, bom desempenho de proteção, baixos requisitos para uso externo no ambiente, fácil transporte e instalação, e os inversores de corda geralmente possuem um grande número de MPPTs, o que pode maximizar o resultado. Pode reduzir efetivamente os efeitos adversos causados por diferenças de componentes e sombreamento de sombras, além de melhorar a eficiência da geração de energia fotovoltaica. É adequado para sistemas de usina com condições complexas de instalação de componentes e, em áreas com dias mais chuvosos e neblinados, o tempo de geração de energia dos inversores de corda é menor. Longas. A seleção dos inversores para usinas fotovoltaicas deve ser selecionada de acordo com fatores como a escala da usina, o ambiente geográfico do local, a forma do sistema e os requisitos de conexão à rede. O projeto está localizado em uma área de floresta montanhosa, a área de instalação de equipamentos é dispersa e o terreno restringe severamente a instalação dos componentes. Portanto, para reduzir a perda de incompatibilidade em série e paralelo dos módulos e otimizar a capacidade de geração de energia da usina fotovoltaica, este projeto adota um inversor doméstico de alta qualidade com função MPPT de 4 canais na seleção do inversor, sendo utilizado um único inversor. A potência nominal é de 50kW. Além disso, a tensão em circuito aberto e a corrente de curto-circuito dos módulos fotovoltaicos mudam conforme a flutuação da temperatura ambiente, especialmente a tensão em circuito aberto aumenta com a diminuição da temperatura ambiente. Portanto, o número de série de componentes conectados ao MPPT do inversor deve ser calculado e demonstrado para garantir que ele não exceda o limite superior da tensão de funcionamento do MPPT do inversor sob condições de temperatura extremamente baixas; Ao mesmo tempo, também é necessário garantir que a capacidade dos componentes conectados ao Inversor não seja maior que a potência máxima de entrada DC do Inversor. Neste projeto, cada inversor está associado a oito circuitos fotovoltaicos em cadeia de corrente, cada circuito está conectado a 21 módulos fotovoltaicos, e a potência de entrada DC do inversor é de 45,36kW
(3) Transformador de campo
Os produtos domésticos de transformadores fotovoltaicos de campo incluem principalmente transformadores imersos em óleo e transformadores do tipo seco. Como transformadores de usina fotovoltaica são instalados principalmente ao ar livre, geralmente são usados transformadores combinados do tipo caixa imersa em óleo, com bom desempenho de proteção e facilidade de construção e instalação. Ao projetar e selecionar um transformador, é necessário considerar de forma abrangente o tipo de projeto elétrico do sistema fotovoltaico, a razão de transformação de tensão e as condições ambientais de instalação e uso, além de selecionar o produto mais adequado para o tipo de sistema fotovoltaico, levando em conta o entusiasmo. Transformadores imersos em óleo são amplamente utilizados em sistemas fotovoltaicos devido ao seu baixo custo, fácil manutenção, nível de tensão flexível e configuração da capacidade do transformador. No entanto, devido ao seu grande tamanho e ao risco de poluição ambiental e incêndio devido ao vazamento de óleo isolante, geralmente são adequados para sistemas de usinas fotovoltaicas subterrâneas de grande escala, com locais suficientes para instalação e baixos requisitos de classificação contra incêndio.
O campo fotovoltaico deste projeto está localizado na montanha, e há amplo espaço para transporte e instalação de equipamentos elétricos. Portanto, o transformador tipo caixa imerso em óleo do modelo ZGS11-ZG (referido como "transformador tipo caixa") foi projetado e projetado para ventilar a fundação do transformador. A piscina de óleo pode prevenir poluição ambiental e riscos de incêndio causados pelo vazamento de óleo isolante no trocador de caixas.
Considerando a distribuição dispersa dos componentes em usinas de montanha e a capacidade instalada inconsistente das unidades de geração de energia, este projeto foi projetado para usar transformadores de caixa com dois graus de 1000kVA e 1600kVA. De acordo com a capacidade instalada real de cada unidade de geração de energia, cada transformador de caixa está conectado a 20-38 unidades de inversor, a razão entre a capacidade de acesso fotovoltaico e a capacidade nominal do transformador de caixa não deve exceder 1,2.
(4) Cabos AC e DC
Geralmente, existem dois tipos de cabos instalados no campo para usinas de montanha: aéreos e enterrados. Para rotas que precisam atravessar ravinas, florestas e rios, geralmente são usados cabos aéreos, enquanto para áreas com curtas distâncias, terrenos planos e construção prática no solo, utiliza-se a colocação de enterros. Esse método tem as vantagens de um curto período de construção e baixo custo. Os cabos utilizados no campo fotovoltaico deste projeto incluem principalmente cabos fotovoltaicos DC entre módulos e inversores, cabos AC entre inversores e transformadores de caixa, e entre transformadores de caixa e estações de reforço. As considerações para a seleção de cabos incluem principalmente resistência à tensão, área da seção transversal e tipo de cabo. Entre eles, os cabos entre os módulos e os inversores são projetados com cabos fotovoltaicos especiais de corrente contínua, que são dispostos junto com as garras dos suportes traseiros dos módulos; os cabos AC entre os inversores e os transformadores tipo caixa e os transformadores tipo caixa são instalados no subsolo, considerando o verão na área onde a usina está localizada. No entanto, está chuvoso e úmido. A temperatura é baixa no inverno, então use um cabo de alimentação blindado com revestimento de polietileno isolado em XLPE (YJY23), com melhor umidade e resistência a baixas temperaturas. Para fazer uma seleção.
Antes de instalar cabos enterrados, é necessário determinar a profundidade enterrada adequada. De acordo com os requisitos da especificação, a profundidade enterrada das linhas diretamente enterradas não deve ser inferior a 0,7 m, e ao atravessar terras agrícolas, a profundidade não deve ser inferior a 1,0 m; Ao mesmo tempo, em regiões frias, a espessura da camada de solo congelado no inverno também deve ser considerada, e os cabos diretamente enterrados devem estar na profundidade máxima da camada firme do solo—O seguinte. A temperatura mínima extrema no inverno na área onde o projeto está localizado é de -37,5°C, e a espessura máxima da camada de solo congelado é de 1,8 m. Portanto, a profundidade de projeto da vala do cabo na área do campo fotovoltaico deve chegar a 2,0 m. Ao mesmo tempo, a parte que passa pela estrada precisa ser protegida por tubos de aço. Usinas fotovoltaicas de grande escala cobrem uma grande área, com um grande número de equipamentos, e a quantidade de cabos AC e DC é enorme. Portanto, é essencial estimar razoavelmente o número de fios usados na fase inicial da construção.
Por outro lado, devido ao terreno complexo e às condições de construção das usinas de montanha, é difícil estimar o número de cabos com base na chamada experiência de "projeto semelhante" e nos desenhos de construção. Portanto, no processo real de construção deste projeto, adota-se o método "desenho de construção + valor de experiência + valor de amostragem no local" para contar de forma abrangente a quantidade de engenharia de cabos. Por um lado, os desenhos de construção e os dados de consumo de cabos das usinas de montanha anteriores são usados para estimar; Com o avanço do projeto, as amostras de referência dos cabos se tornarão cada vez mais abundantes e representativas, e o valor estimado do uso de cabos se tornará cada vez mais preciso.
1.2 Gestão de operação e manutenção de campo fotovoltaico
Como a construção de projetos de usinas fotovoltaicas e os preços da eletricidade na rede no meu país são fortemente afetados pelas políticas, o período de construção da maioria dos projetos é curto, e o projeto e a construção de usinas não podem ser totalmente controlados cientificamente e de forma eficaz. Portanto, a administração causou dificuldades particulares e perigos ocultos. Ao mesmo tempo, devido ao crescimento explosivo dos projetos fotovoltaicos nos últimos anos, um grande número de usinas foi colocado em operação, enquanto o treinamento e a reserva de profissionais de processos e manutenção na indústria estão relativamente atrasados, resultando em tensão entre os operadores e manutenção das usinas fotovoltaicas, além de níveis e qualidade desiguais de operação e manutenção. Portanto, fortalecer e melhorar a gestão da operação e manutenção das usinas é de grande importância para garantir a vida útil e os benefícios econômicos das usinas fotovoltaicas.
(1) Gerenciamento de equipamentos de campo
Os principais equipamentos na área de campo fotovoltaico incluem módulos fotovoltaicos, inversores de corda e transformadores de caixa. A gestão desses equipamentos é principalmente por meio da coleta de dados e monitoramento do local e inspeções regulares no local, etc., para entender os parâmetros e condições operacionais dos equipamentos, analisar potenciais riscos à segurança e eliminar falhas rapidamente.
Os equipamentos líderes no campo fotovoltaico são equipados com terminais de aquisição de dados. A transmissão em tempo real de dados e instruções pode ser realizada por meio do cabo de comunicação RS485 e da rede de anel de fibra óptica instalada no campo e da sala central de controle da estação de reforço. O pessoal de operação e manutenção está na sala central de controle. Os parâmetros de operação de todos os equipamentos elétricos em campo podem ser testados em ambientes internos, incluindo parâmetros como geração de energia por inversor, troca de energia por caixa, etc., como mostrado nas Figuras 3 e 4; O equipamento é controlado remotamente para realizar a gestão automática dos principais equipamentos elétricos no campo fotovoltaico.
Ao mesmo tempo, a inspeção dos equipamentos principais deve ser reforçada, e o pessoal de operação e manutenção deve ser regularmente organizado para realizar verificações no local dos módulos fotovoltaicos, inversores e transformadores de caixa no campo fotovoltaico, registrando as condições de operação e os parâmetros relevantes de cada equipamento.
Fig.3 Distribuição típica diária de geração de energia do inversor
Os problemas encontrados na investigação são classificados, resumidos e resolvidos rapidamente, e soluções direcionadas são formuladas de acordo com a gravidade da situação. Para usinas fotovoltaicas em áreas de alta altitude, devido à grande inclinação da instalação do módulo, deve se dar atenção especial à força do suporte do módulo, e as partes soltas da conexão devem ser apertadas a tempo. Para usinas fotovoltaicas em áreas com diferença significativa de temperatura entre o dia e a noite, deve-se dar atenção especial à condensação de geada na caixa do equipamento elétrico, especialmente no interior do transformador da caixa. É necessário focar em verificar se há geada e condensação na superfície de cada terminal e disjuntor instalado, e em tempo hábil, se necessário. Remova o gelo da parede interna da caixa e garanta uma ventilação suave para evitar que os equipamentos elétricos fiquem úmidos e afetem o desempenho do isolamento. O período de inspeção geralmente é de 1 a 2 semanas, que pode ser determinado de acordo com a operação real da usina e as condições climáticas e ambientais do local. Para novos lançamentos em operação, após manutenção e equipamentos com histórico de falhas, as inspeções devem ser reforçadas; Ao mesmo tempo, as verificações devem ser mantidas antes e depois de condições climáticas extremas, como neve, chuva, vendaval e granizo.
(2) Limpeza de módulos fotovoltaicos
Usinas fotovoltaicas construídas e operadas no meu país usam módulos de silício cristalino com substrato de vidro. Este módulo é composto principalmente por vidro temperado, backplane, estrutura de liga de alumínio, células de silício cristalino, EVA, gel de sílica e caixa de junção, entre outros. Área de recepção da luz e eficiência de conversão fotoelétrica, mas sua superfície de vidro temperado também é propensa ao acúmulo de poeira e sujeira. Uma obstrução, como poeira na superfície do módulo, reduzirá sua eficiência de conversão fotoelétrica e causará um efeito de ponto quente na parte sombreada do módulo, o que pode causar danos severos ao módulo fotovoltaico. Portanto, é necessário formular medidas e planos correspondentes para limpar regularmente a superfície dos módulos fotovoltaicos instalados na usina, a fim de garantir a eficiência de conversão dos módulos e a segurança operacional. As tecnologias de limpeza mais usadas para módulos fotovoltaicos nas usinas fotovoltaicas do meu país incluem principalmente tecnologia de limpeza manual com pistolas de água de alta pressão, tecnologia de limpeza robótica a bordo, autolimpeza de módulos fotovoltaicos, tecnologia de remoção de poeira em cortinas elétricas e tecnologia móvel de limpeza montada em veículos. As características de várias tecnologias de limpeza são apresentadas na Tabela 1.
Tabela 1 Tecnologias de limpeza de módulos fotovoltaicos comumente utilizadas
O projeto está localizado em uma área florestal distante da área urbana. Não há fontes de poluição do ar, como usinas termelétricas e campos de mineração ao redor do local. Portanto, a limpeza do ar é alta, e os módulos fotovoltaicos são menos afetados pela poeira. No entanto, a temperatura do local do projeto é baixa no inverno e o período de queda de neve é prolongado. Portanto, a limpeza dos módulos considera principalmente o impacto da neve nos módulos fotovoltaicos. Em resposta a esse problema, combinado com a situação real do local do projeto e o modo de instalação do módulo, este projeto adota uma combinação de limpeza passiva e limpeza ativa para limpar e manter os módulos fotovoltaicos em campo.
A limpeza passiva combina as características da alta altura de instalação e do grande ângulo de inclinação (40°) dos módulos fotovoltaicos deste projeto. Sob a influência da gravidade, a neve na superfície dos módulos no inverno é difícil de aderir à superfície de vidro dos módulos. Quando a luz solar atinge os módulos, o aumento da temperatura superficial dos componentes ajuda a eliminar o gelo da neve. A julgar pela operação real da usina, no início de dezembro, após a queda de neve no campo à noite, a espessura da neve na superfície dos módulos fotovoltaicos é de cerca de 2 a 5 cm pela manhã. Ela cai sozinha, e a neve restante cai depois de 2 horas. Da mesma forma, em outras estações, detritos como poeira ou folhas caindo na superfície do módulo também podem deslizar suavemente da superfície sob a ação da chuva e do vento.
Limpeza ativa Considerando os requisitos de economia e aplicabilidade, para aqueles detritos de neve e poeira que seu peso não pode remover, este projeto adota o método de contratar regularmente equipes de limpeza para remover neve e poeira e limpar manualmente os componentes. Para áreas com abundância de água, pistolas de água pressurizada podem ser usadas para enxaguar, e as outras regiões podem ser limpas manualmente com ferramentas como trapos. O horário de limpeza dos módulos deve ser escolhido no início da manhã, à noite, à noite ou em dias nublados para evitar os efeitos adversos das sombras dos equipamentos e do pessoal na eficiência de geração de energia dos módulos fotovoltaicos durante o processo de limpeza. A seleção do ciclo de limpeza deve ser determinada de acordo com o grau de contaminação na superfície do componente. Em circunstâncias normais, para acessórios de poeira, o número de limpezas deve ser no mínimo duas vezes por ano; Para neve, ela deve ser organizada prontamente de acordo com a espessura do acúmulo na superfície do módulo e a queda recente de neve.
A qualidade do treinamento do pessoal de operação e manutenção de usinas fotovoltaicas depende da habilidade e qualidade do pessoal de processo e manutenção. A tecnologia de geração de energia fotovoltaica é uma nova forma de utilização de energia. A maioria das equipes de operação e manutenção das usinas de energia são relativamente jovens e carecem de experiência e tecnologia em operação e manutenção fotovoltaica. Portanto, a unidade de operação e manutenção da usina deve fortalecer o treinamento profissional do pessoal de operação e manutenção. Durante a operação e manutenção das usinas fotovoltaicas, de acordo com as leis e regulamentos relevantes e as disposições do departamento local de energia, combinados com as regras e regulamentos de operação da usina, são formulados programas de treinamento que atendam às suas características e regras detalhadas, aprimoram continuamente o nível técnico dos funcionários e fortalecem sua consciência sobre aprendizado e inovação. Ao mesmo tempo, deve ser dada atenção à divulgação técnica e ao treinamento de unidades subcontratadas profissionais ou fabricantes de equipamentos. Existem muitas profissões e indústrias envolvidas na construção de usinas fotovoltaicas, e o projeto, construção, gestão operacional e de manutenção pré-projeto muitas vezes não são concluídos pela mesma empresa ou departamento. Portanto, é necessário um subcontratação profissional quando a usina for concluída e entregue à unidade de operação e manutenção. A unidade e o fornecedor de equipamentos deverão divulgar técnicas à unidade de operação e manutenção e fornecer os serviços de treinamento necessários para garantir que o pessoal de operação e manutenção esteja familiarizado com o desempenho do sistema e dos equipamentos e domine os métodos de operação e manutenção.
2. Geração de energia fotovoltaica e análise de benefícios
2.1 Cálculo teórico de geração de energia
De acordo com as "Especificações de Design para Usinas Fotovoltaicas", a previsão da geração de energia das usinas fotovoltaicas deve ser calculada e determinada de acordo com os recursos solares do local. Após considerar vários fatores, como projeto do sistema de usina fotovoltaica, disposição dos conjuntos fotovoltaicos e condições ambientais, a fórmula de cálculo é:
Na fórmula, EP é a geração de energia na rede, kWh; HA é a irradiância solar total no plano horizontal, que é de 1412,55kWh/m²neste projeto; ES é a irradiância sob condições padrão, com uma constante de 1kWh/m²; O PAZ é o componente. A capacidade de instalação neste projeto é de 100000kWp; K é o coeficiente de eficiência abrangente, que é 0,8. Portanto, a capacidade teórica de geração de energia da usina no primeiro ano deste projeto é
Devido ao envelhecimento do material primário e à radiação ultravioleta, a potência dos módulos fotovoltaicos diminuirá ano após ano durante o uso. A taxa de atenuação de potência dos módulos usados neste projeto é de 2,5% no primeiro ano, 0,7% em cada ano após o primeiro ano, 8,8% em 10 anos e 19,3% em 25 anos. Portanto, a vida útil do sistema é calculada como 25 anos, e a Tabela 2 é o resultado do cálculo da geração de energia de 25 anos do projeto.
De acordo com a análise, a geração total total de energia acumulada do projeto em 25 anos é de 2.517,16 milhões de kWh, a geração média anual de energia em 25 anos é de 100,69 milhões de kWh, e a geração anual de energia por watt de capacidade instalada é de cerca de 1,007 kWh.
2.2 Análise de Benefícios
A usina está localizada na Prefeitura de Yanbian, província de Jilin. De acordo com o "Aviso da Comissão Nacional de Desenvolvimento e Reforma sobre a Política de Preços de Projetos de Geração de Energia Fotovoltaica em 2018" (Regulamento de Preços Fa Gai [2017] nº 2196), a usina fotovoltaica entrou em operação após 1º de janeiro de 2018, os preços de referência da eletricidade on-grid para áreas de recursos Classe I, Classe II e Classe III foram ajustados para 0,55 yuan/kWh, 0,65 yuan/kWh e 0,75 yuan/kWh (imposto incluído), respectivamente. Esta área é uma área de recurso Classe II, e o preço de referência da eletricidade on-grid para usinas fotovoltaicas é de 0,65 yuan/kWh. Ao mesmo tempo, de acordo com a "Proposta para Acelerar a Aplicação de Produtos Fotovoltaicos para Promover o Desenvolvimento Saudável da Indústria (nº 128)", a Província de Jilin implementa uma política de subsídio de eletricidade para projetos de geração de energia fotovoltaica e, com base em regulamentos nacionais, apoio adicional de 0,15 yuan/kWh. Portanto, a usina fotovoltaica pode receber um subsídio de 0,8 yuan/kWh.
A capacidade instalada da primeira fase do projeto é de 100MW. De acordo com a estimativa de custo de 8 yuans/W, o investimento orçamentário inicial é de cerca de 800 milhões de yuans, e a aquisição real do projeto é de 790 milhões de yuans, o que é um pouco menor que o investimento orçamentário anterior. Segundo estimativas, a geração média anual de energia do projeto é de 100.686.564 kWh. De acordo com a política, os subsídios podem ser obtidos a 0,8 yuan/kWh, e a receita média anual das taxas de eletricidade da usina fotovoltaica é de cerca de 80,549 milhões de yuans.
De acordo com a estimativa do investimento real, o projeto recuperará o custo em cerca de dez anos. A geração total total de energia acumulada da usina em 25 anos é de 2,517 bilhões de kWh, e a receita total é de cerca de 2,014 bilhões de yuans. Durante os 25 anos de vida útil, o lucro deste projeto é de cerca de 1,224 bilhão de yuans. Ao mesmo tempo, o projeto pode gerar 14 milhões de yuans em impostos locais e 12 milhões de yuans em fundos de alívio da pobreza por ano, e 4.000 domicílios pobres registrados podem ser retirados da pobreza, com um aumento médio anual de renda de 3.000 yuans.
Além disso, como a usina fotovoltaica consome menos energia e não emite poluentes como dióxido de carbono, dióxido de enxofre e óxidos de nitrogênio para o ambiente externo, ela possui alto valor de proteção ambiental e benefícios sociais. A usina fotovoltaica gera em média quase 100 milhões de kWh por ano. De acordo com as regras de conversão relevantes, pode economizar 36.247,16t de carvão padrão a cada ano, o que significa reduzir a emissão de dióxido de carbono 100384,5t, dióxido de enxofre 1188,1t e óxidos de nitrogênio 432,9t, além de reduzir a geração de energia térmica. Além disso, 27.386,7 toneladas de poeira economizaram quase 400 milhões de L de água purificada.
3. Resumo
Após o crescimento explosivo da indústria fotovoltaica nos últimos anos, o atraso na construção de redes elétricas em regiões individuais tornou-se cada vez mais evidente. Somado à aceleração da transformação industrial e da modernização no meu país, a demanda nacional de eletricidade desacelerou. Como resultado, a redução de energia fotovoltaica ocorreu em vários lugares. Ao mesmo tempo, para alcançar o objetivo da paridade na rede fotovoltaica, o preço de referência da eletricidade on-grid para fotovoltaicos entrou em um canal de queda. De acordo com o "Aviso da Comissão Nacional de Desenvolvimento e Reforma sobre a Política de Preços de Projetos de Geração de Energia Fotovoltaica em 2018", o preço de referência da eletricidade on-grid em 2018 foi reduzido em 0,1 em comparação com 2017. Yuan/kWh. Nesse contexto, as empresas fotovoltaicas enfrentarão uma pressão ainda maior para reduzir custos. Em contraste, os custos de matérias-primas (como componentes, aço, etc.) e mão de obra necessários para construir usinas fotovoltaicas permanecem altos. Equilibrar a relação entre custos e benefícios é um problema complexo que a indústria fotovoltaica precisa pensar e resolver em seguida.
1. Classificação e composição das usinas solares fotovoltaicas
Usinas solares fotovoltaicas podem ser divididas em tipos independentes e conectados à rede, dependendo se estão conectadas à rede pública. O tipo de sistema de geração de energia solar fotovoltaica deve ser selecionado com base na demanda de referência de fornecimento de energia, e o sistema de geração de energia solar fotovoltaica mais razoável deve ser estabelecido.
2. Pontos-chave de seleção de local para usinas solares fotovoltaicas
Usinas solares fotovoltaicas estão distribuídas por todo o mundo. Na construção de usinas solares fotovoltaicas no meu país, deve-se prestar atenção suficiente à seleção de locais das usinas solares fotovoltaicas. Na seleção de locais para usinas solares fotovoltaicas, as condições de luz precisam ser consideradas para garantir que luz suficiente ilumine o painel solar para proporcionar o efeito de geração de energia. A usina solar fotovoltaica está localizada em uma área de terreno plano. Portanto, não é sujeito a desastres naturais para evitar o impacto severo desses desastres nos equipamentos da usina solar fotovoltaica. Evite grandes quantidades de edifícios ao redor do local da usina solar fotovoltaica que possam sombrear a usina solar e afetar a iluminação da usina.
3. Pontos de projeto do sistema independente de geração de energia solar fotovoltaica
Ao projetar um sistema de geração de energia solar fotovoltaica, o foco principal é a capacidade do sistema de geração de energia solar fotovoltaica, a seleção de equipamentos eletrônicos de energia no sistema de geração solar fotovoltaica e o projeto e cálculo de instalações auxiliares. Entre elas, o projeto de capacidade é voltado principalmente para a capacidade dos componentes das baterias e baterias no sistema de geração de energia solar fotovoltaica. O foco é garantir que a eletricidade armazenada nas baterias atenda aos requisitos de trabalho. Para a seleção e configuração dos componentes do sistema de geração de energia solar fotovoltaica, é necessário garantir que o equipamento selecionado corresponda ao projeto de capacidade do sistema de geração de energia solar fotovoltaica para garantir que o sistema de geração solar fotovoltaica funcione normalmente.
4. Principais pontos do projeto de capacidade de sistemas independentes de geração de energia solar fotovoltaica
Ao projetar a capacidade de um sistema autônomo de geração de energia solar fotovoltaica, a carga e as dimensões locais do sistema separado de geração de energia solar fotovoltaica devem ser listadas primeiro, e o tamanho da carga e o consumo de energia do sistema solar independente devem ser determinados. Com base nisso, a capacidade da bateria do sistema separado de geração de energia solar fotovoltaica é selecionada. Depois, a corrente ótima dos diferentes sistemas de geração de energia solar fotovoltaica é determinada calculando a corrente quadrada do sistema independente de geração de energia solar fotovoltaica. Em seguida, a tensão do quadro quadrado da bateria do sistema independente de geração de energia solar fotovoltaica é selecionada. Por fim, a bateria do sistema separado de geração de energia fotovoltaica é determinada de energia. Ao projetar a potência do conjunto quadrado de baterias do sistema independente de geração fotovoltaica solar, o projeto do conjunto quadrado de baterias solares do sistema separado de geração fotovoltaica pode ser concluído de acordo com o princípio de reforço em série e retificação paralela.
5. Principais pontos de instalação do sistema independente de geração de energia solar fotovoltaica
5.1 Construção de fundação de suporte para sistema solar independente de geração de energia fotovoltaica
A base matricial da bateria do sistema independente de geração de energia solar fotovoltaica deve ser feita de concreto. A altura do solo e o desvio horizontal do piso de concreto devem atender aos requisitos e especificações de projeto. A base da matriz da bateria deve ser fixada com parafusos de ancoragem. O vazamento deve atender aos requisitos da especificação de projeto. Após o despejo do concreto e a fixação dos parafusos de ancoragem, ele precisa ser curado por pelo menos cinco dias para garantir sua solidificação antes que o rack independente do sistema solar fotovoltaico de geração de energia possa ser concluído.
Ao instalar o suporte solar do sistema independente de geração de energia fotovoltaica, deve-se prestar atenção a: (1) O ângulo de azimute e o ângulo de inclinação do quadro quadrado do sistema solar independente de geração de energia fotovoltaica precisam atender aos requisitos de projeto. (2) Ao instalar o rack do sistema independente de geração de energia solar fotovoltaica, é necessário prestar atenção à necessidade de controlar o nível do fundo dentro da faixa de 3mm/m. Quando o nível de nivelamento excede a faixa permitida, uma corneta deve ser usada para nivelar. (3) A superfície da parte fixa do rack independente do sistema solar fotovoltaico deve ser o mais plana possível para evitar danos às células. (4) Para a parte fixa do rack do sistema solar independente de geração de energia fotovoltaica, juntas anti-soltas devem ser instaladas para melhorar a confiabilidade da conexão. (5) Para o conjunto de células solares com o dispositivo de rastreamento solar no sistema independente de geração fotovoltaica solar, o dispositivo de rastreamento deve ser verificado regularmente para garantir seu desempenho de acompanhamento solar. (6) Para o sistema solar independente de geração de energia fotovoltaica, o ângulo entre o rack e o solo pode ser fixo ou ajustado conforme as mudanças sazonais, de modo que o painel solar provavelmente aumente a área de recepção e o tempo de iluminação da luz solar, além de melhorar a independência do painel solar—a eficiência de geração de energia do sistema solar fotovoltaico.
5.2 Pontos de instalação dos módulos solares do sistema solar autônomo de geração de energia fotovoltaica
Ao instalar os módulos solares do sistema solar autônomo de geração de energia fotovoltaica, por favor, preste atenção a: (1) Ao instalar os módulos solares do sistema solar autônomo, é necessário medir e verificar os parâmetros de cada componente primeiro para garantir que os parâmetros atendam aos requisitos do Usuário para medir a tensão em circuito aberto e a corrente de curto-circuito do módulo solar. (2) Módulos solares com parâmetros de funcionamento semelhantes precisam ser instalados no mesmo conjunto quadrado para melhorar a eficiência de geração de energia do conjunto quadrado do sistema solar independente de geração fotovoltaica. (3) Durante a instalação de painéis solares, etc., devem evitar relevos para evitar danos aos painéis, etc. (4) Se o painel solar e a estrutura fixa não estiverem muito alinhados, eles precisam ser nivelados com chapas de ferro para melhorar a estanqueidade da conexão entre os dois. (5) Ao instalar o painel solar, é necessário usar a instalação pré-fabricada na estrutura do painel solar para a conexão. Ao conectar com parafusos, preste atenção ao aperto da conexão e preste atenção ao trabalho de relaxamento antecipadamente, conforme os padrões usados. (6) A posição do módulo solar instalado no rack deve ser da maior qualidade possível. A distância entre o módulo solar instalado no rack e o rack deve ser maior que 8mm para melhorar a capacidade de dissipação de calor do módulo solar. (7) A caixa de derivação do painel solar precisa ser protegida contra chuva e geada para evitar danos causados pela chuva.
5.3 Principais pontos de conexão de cabos em sistemas de geração de energia solar fotovoltaica
Ao instalar os cabos de conexão do sistema de geração de energia solar fotovoltaica, preste atenção ao princípio de primeiro ser externo, depois interno, primeiro simples e depois complicado. Ao mesmo tempo, preste atenção ao seguinte ao colocar cabos: (1) Ao colocar cabos na borda afiada da parede e do suporte, preste atenção à proteção dos cabos. (2) Preste atenção à direção e fixação do cabo ao instalar o cabo, e preste atenção à tensão moderada do layout do cabo. (3) Preste atenção à proteção na junta do cabo para evitar oxidação ou queda na junta, o que afeta o efeito de conexão do cabo. (4) O alimentador e a linha de retorno do mesmo circuito devem ser torcidos juntos o máximo possível para evitar a influência da interferência eletromagnética do cabo sobre o cabo.
5.4 Faça um excelente trabalho de proteção contra raios para sistemas de geração de energia solar fotovoltaica
Durante a instalação do sistema de geração de energia solar fotovoltaica, deve se prestar atenção à proteção contra raios e ao aterramento do sistema de geração de energia solar fotovoltaica. O cabo de aterramento do para-raios deve ser mantido a uma certa distância do suporte do sistema de geração de energia solar fotovoltaica. Para a proteção contra raios do sistema de geração de energia solar fotovoltaica, dois métodos de proteção contra raios podem ser usados para instalar o para-raios ou a linha de proteção contra raios, a fim de proteger a segurança do sistema de geração de energia solar fotovoltaica.
Epílogo
O desenvolvimento e a utilização da energia solar são o foco do desenvolvimento energético e até mesmo no futuro. Com base na análise da composição e características do sistema fotovoltaico solar, este artigo analisa e analisa os pontos críticos do projeto e instalação do sistema fotovoltaico.