太陽光発電所システムの設計において、太陽光発電モジュールの設置容量とインバーターの定格容量の比は、DC/AC電力比です。
これは非常に重要な設計パラメータです。2012年に発表された「太陽光発電システムの効率基準」では、容量比は1：1に従って設計されていますが、光条件や温度の影響により、太陽光発電モジュールが基準に達しないことがあります。ほとんどの場合、公称電力とインバータは基本的にすべてフル容量未満で動作しており、ほとんどの場合、容量を無駄にしている段階にあります。
2020年10月末に公表された基準では、太陽光発電所の容量比率が全面自由化され、機器とインバータの比率は最大1.8：1となった。新しい規格により、コンポーネントとインバーターの国内需要が大幅に増加します。電力コストを削減し、太陽光発電パリティ時代の到来を加速させることができます。
本稿では、山東省の分散型太陽光発電システムを例に挙げ、太陽光発電モジュールの実際の出力電力、過剰供給による損失の割合、および経済性の観点から分析します。
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太陽光パネルの過剰供給の傾向
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現在、世界の太陽光発電所の平均過剰供給率は 120% ～ 140% です。オーバープロビジョニングの主な理由は、実際の動作中に PV モジュールが理想的なピーク電力に到達できないことです。影響を与える要因には次のものがあります。
1).放射線強度不足（冬季）
2).周囲温度
3).汚れやホコリのブロック
4).ソーラーモジュールの向きが一日中最適ではありません（追跡ブラケットはそれほど重要ではありません）
5).ソーラーモジュールの減衰: 初年度は 3%、その後は年間 0.7%
6).太陽電池モジュールのストリング内およびストリング間の損失のマッチング
さまざまなオーバープロビジョニング比率による毎日の発電量曲線
近年、太陽光発電システムの過剰設置率は増加傾向にあります。
システム損失の原因に加えて、近年の部品価格のさらなる低下とインバータ技術の向上により、接続できるストリング数が増加し、オーバープロビジョニングがますます経済的になっています。コンポーネントの過剰供給により電力コストも削減され、それによってプロジェクトの内部収益率が向上し、プロジェクト投資のリスク防止能力が高まります。
さらに、現段階では高出力太陽光発電モジュールが太陽光発電産業の発展の主要なトレンドとなっており、コンポーネントの過剰供給と家庭用太陽光発電設備容量の増加の可能性がさらに高まっています。
上記の要因に基づいて、過剰供給が太陽光発電プロジェクト設計のトレンドになっています。
02
発電とコストの分析
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オーナーが投資した6kWの家庭用太陽光発電所を例として、分散型市場で一般的に使用されているLONGi 540Wモジュールを選択しました。1日平均20kWhの発電が可能で、年間の発電量は約7,300kWhとなる。
コンポーネントの電気パラメータによると、最大動作点の動作電流は13Aです。市場で主流のインバータ GoodWe GW6000-DNS-30 を選択してください。このインバータの最大入力電流は 16A で、現在の市場に適応できます。高電流コンポーネント。山東省煙台市における光資源の年間総放射量の30年間の平均値を参考にして,異なる過剰比率を持つ様々なシステムを分析した。
2.1 システム効率
過剰供給により発電量が増加する一方で、直流側の太陽電池モジュールの数が増加することにより、太陽電池ストリング内の太陽電池モジュールのマッチング損失や、直流側の太陽電池モジュールの損失が増加します。 DC ラインが増加するため、最適な容量比が得られ、システムの効率が最大化されます。PVsystシミュレーション後、6kVAシステムの異なる容量比の下でのシステム効率を取得できます。以下の表に示すように、容量比が約 1.1 のとき、システム効率は最大に達します。これは、この時点でコンポーネントの使用率が最も高いことも意味します。
さまざまな容量比でのシステム効率と年間発電量
2.2 発電量と収益
異なる過剰供給率の下でのシステム効率と20年間のモジュールの理論的減衰率に従って,異なる容量供給率の下での年間発電量を得ることができる。オングリッド電力価格 0.395 元/kWh (山東省の脱硫石炭の基準電力価格) に基づいて、年間の電力販売収入が計算されます。計算結果を上の表に示します。
2.3 コスト分析
家庭用太陽光発電プロジェクトのユーザーが最も懸念するのはコストです。その中で、太陽電池モジュールとインバーターが主要な設備資材であり、その他の補助資材として太陽光発電ブラケット、保護装置、ケーブルなど、およびプロジェクトの設置関連費用が含まれます。さらに、ユーザーは太陽光発電所の維持コストも考慮する必要があります。平均的なメンテナンスコストは総投資コストの約 1% ～ 3% を占めます。総コストに占める太陽光発電モジュールの割合は約50%～60%です。上記の費用支出項目に基づいて、現在の家庭用太陽光発電の費用単価はおおよそ次の表のようになります。
住宅用太陽光発電システムの推定コスト
オーバープロビジョニング比率が異なるため、コンポーネント、ブラケット、DC ケーブル、設置料金などのシステムコストも異なります。上の表に従って、次の図に示すように、さまざまなオーバープロビジョニング比率のコストを計算できます。
さまざまなオーバープロビジョニング比率におけるシステムのコスト、利点、効率
03
増分利益分析
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上記の分析から、過剰供給率が増加すると年間発電量と収入は増加しますが、投資コストも増加することがわかります。さらに、上の表は、ペアにした場合のシステム効率が Best の 1.1 倍であることを示しています。したがって、技術的な観点からは、1.1 倍のオーバーウェイトが最適です。
しかし、投資家の観点から見ると、技術的な観点から太陽光発電システムの設計を検討するだけでは十分ではありません。オーバーアロケーションが投資収益に与える影響を経済的観点から分析することも必要である。
上記の異なる容量比での投資コストと発電収入に基づいて、20 年間のシステムの kWh コストと税引き前の内部収益率を計算できます。
異なるオーバープロビジョニング比率での LCOE と IRR
上図からわかるように、容量割り当て比率が小さい場合、容量割り当て比率の増加に応じてシステムの発電量と収益が増加し、このときの収益増加で電力超過による余分なコストをカバーできます。容量比が大きすぎると、追加部分の電力制限が徐々に増加したり、線路損失が増加したりするため、システムの内部収益率が徐々に低下します。能力比率が1.5のとき、システム投資の内部収益率IRRが最も大きくなります。したがって、経済的な観点から、このシステムの最適な容量比は 1.5:1 です。
上記と同じ方法により、経済性の観点から異なる容量の下でシステムの最適な容量比を計算し、結果は次のようになります。
04
エピローグ
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山東省の太陽資源データを使用して、さまざまな容量比の条件下で、損失後にインバータに到達する太陽電池モジュールの出力電力を計算します。容量比が 1.1 のとき、システム損失が最も小さく、現時点でコンポーネントの利用率が最も高くなります。しかし、経済的な観点から見ると、容量比が 1.5 のとき、太陽光発電プロジェクトの収益が最も高くなります。 。太陽光発電システムを設計する際には、技術的要因に基づくコンポーネントの利用率を考慮するだけでなく、経済性もプロジェクト設計の鍵となります。経済計算によると、オーバープロビジョニングの場合は 8kW システム 1.3 が最も経済的で、オーバープロビジョニングの場合は 10kW システム 1.2 が最も経済的で、オーバープロビジョニングの場合は 15kW システム 1.2 が最も経済的です。 。
産業および商業における容量比の経済的な計算に同じ方法が使用される場合、システムのワットあたりのコストが削減されるため、経済的に最適な容量比はより高くなります。さらに、市場の理由により、太陽光発電システムのコストも大きく変動し、最適な容量比率の計算にも大きな影響を与えます。これは、さまざまな国が太陽光発電システムの設計容量比に対する制限を解除した根本的な理由でもあります。
投稿日時: 2022 年 9 月 28 日