Wprowadzenie:
W miarę jak technologia fotowoltaiczna się rozwija, rynek modułów fotowoltaicznych ewoluuje od wysokich prądów do niskich prądów. Moduły fotowoltaiczne o wysokim prądzie przyciągnęły uwagę ze względu na wysoką moc wyjściową, ale związane z nimi ryzyko i straty nie mogą być ignorowane. W przeciwieństwie do tego, moduły fotowoltaiczne o niskim prądzie coraz częściej uważane są za mądrzejszy wybór ze względu na ich zalety w zakresie bezpieczeństwa, wydajności i kompatybilności. Ten artykuł przeanalizuje ryzyko i straty związane z modułami fotowoltaicznymi o wysokim prądzie oraz zbadze unikalne korzyści modułów fotowoltaicznych o niskim prądzie.
Spis Treści:
1. Wprowadzenie
2. Pojawienie się Modułów Fotowoltaicznych o Wysokim Prądzie
3. Ryzyka i Straty Modułów Fotowoltaicznych o Wysokim Prądzie
4. Zalety Modułów Fotowoltaicznych o Niskim Prądzie
5. Wnioski
Powstanie Modułów Fotowoltaicznych o Wysokim Prądzie
Koszt Znormalizowanej Energii (LCOE) to kluczowa miara oceny projektów fotowoltaicznych. Po stronie modułów, efektywność, moc i pojemność generacji odgrywają kluczowe role, a poprawa mocy i efektywności modułów fotowoltaicznych może skutecznie obniżyć LCOE. Już w 2009 roku maksymalna moc modułów fotowoltaicznych w przemyśle wynosiła tylko 290 W. Po ponad dekadzie rozwoju moc modułów fotowoltaicznych wzrosła do ponad 500 W, a niektóre osiągnęły nawet ponad 600 W. Główne ścieżki poprawy mocy modułu obejmują postępy w technologii ogniw, które zwiększają efektywność konwersji, optymalizację układu modułu i materiałów pomocniczych oraz zwiększanie wielkości płyt. Pierwotnie masowo produkowane ogniwa słoneczne oparte były na płytach o średnicy 125 mm, które później ewoluowały do 156 mm, 156,75 mm, 158,75 mm, 166 mm, a teraz do 182 mm i 210 mm. Pojawienie się dużych płyt o średnicy 182 mm i 210 mm w 2020 roku przyniosło nie tylko znaczny wzrost mocy modułu, ale także znacząco zwiększyło prąd roboczy modułów fotowoltaicznych.
Ogólnie rzecz biorąc, racjonalne uzasadnienie zwiększania wielkości płytek obejmuje dwa główne punkty: po pierwsze, może skutecznie obniżyć koszt na wat płyt i ogniw słonecznych, tym samym obniżając koszt produkcji modułów fotowoltaicznych; po drugie, zwiększenie wielkości płytek może zwiększyć moc modułu, tym samym obniżając koszt systemu równoważącego (BOS). Jednakże jakiekolwiek zyski mieściły się w pewnym zakresie; gdy wielkość ogniw i prąd wzrastają do pewnego stopnia, związane z nimi ryzyka, zagrożenia i straty mogą przewyższać korzyści.
Ryzyka i Straty Modułów Fotowoltaicznych o Wysokim Prądzie
1. Ryzyka Produkcji i Jakości Modułów Fotowoltaicznych o Wysokim Prądzie
W procesie produkcji, wraz ze wzrostem wielkości ogniw, wydajność produktu tendencjonalnie maleje z powodu zwiększonej trudności w produkcji. Wydajność dużych płyt i ogniw w początkowych fazach produkcji może nie osiągnąć poziomu produktów pierwotnych, a niektóre problemy spowodowane zwiększeniem wielkości mogą nie zostać idealnie rozwiązane w miarę dojrzewania procesu. Ponadto zbyt duże płytki mogą utrudniać rozwój cieńszych ogniw, a zwiększenie wielkości modułów fotowoltaicznych może utrudniać obniżanie kosztów ram i szkła, wpływając na koszty produkcji. Ponadto zwiększenie wielkości płytek i modułów zwiększa również ryzyko obciążenia mechanicznego, co utrudnia transport i instalację oraz stawia wyższe wymagania w zakresie struktur podtrzymujących, wpływając na jakość przez cały cykl życia produktu i systemu.
2. Wpływ Modułów Fotowoltaicznych o Wysokim Prądzie na Generację Mocy
(1) Straty Linii Kablowych
Na podstawie projektu o mocy 100 MW porównaliśmy straty linii modułów fotowoltaicznych o średnicy 182 mm (prąd roboczy około 13A) i ultra-wysokich prądów modułów fotowoltaicznych (prąd roboczy około 18A). W warunkach standardowych (STC), stosując taką samą specyfikację kabla 4mm², schemat ultra-wysokich prądów modułów fotowoltaicznych miał około 0,2% wyższe straty linii po stronie prądu stałego w porównaniu z modelem 182 mm. Nawet zakładając, że rzeczywiste warunki zastosowania promieniowania są równoważne 70% do warunków STC, wciąż istnieje różnica w stratach linii wynosząca około 0,14%. W systemach wykorzystujących moduły fotowoltaiczne dwustronne, zwiększenie prądu modułów dwustronnych w porównaniu do modułów jednostronnych może wynosić 10-20%, co dodatkowo zwiększa różnicę w stratach linii.
(2) Straty Mocy Termicznej Modułu
Przeprowadziliśmy również związane z tym badania i obliczenia dotyczące strat mocy termicznej modułów fotowoltaicznych: proporcja strat mocy termicznej ultra-wysokich prądów modułów fotowoltaicznych jest o 0,53% wyższa niż straty mocy termicznej modułów fotowoltaicznych o średnicy 182 mm. Dla projektu o skali 3 GW, z powodu bezpośrednich strat mocy termicznej ultra-wysokich prądów modułów fotowoltaicznych wygeneruje o 20 milionów kWh mniej rocznie niż moduły fotowoltaiczne o średnicy 182 mm.
(3) Generacja Mocy i Obliczenie LCOE
Wyniki symulacji pokazują, że generacja mocy modułów fotowoltaicznych o średnicy 182 mm jest o 1,8% wyższa niż w przypadku modułów o ultra-wysokich prądach, wynosząca 1,862 kWh/Wp/rok. Pod względem LCOE moduły fotowoltaiczne o średnicy 182 mm są o 0,03-0,05 juanów/kWh niższe od modułów o ultra-wysokich prądach, wynosząc 0,19 juanów/kWh.
(4) Empiryczna Analiza Modułów Fotowoltaicznych o Ultra-Wysokich Prądach
Aby w pełni zbadać wydajność generacji mocy i różnice w temperaturze pracy różnych modułów fotowoltaicznych, wiodąca marka, we współpracy z TÜV Nord, przeprowadziła projekt empiryczny na świeżym powietrzu na Krajowej Bazie Eksperymentalnej Fotowoltaiki w Yinchuan w lutym 2021 roku. Dane empiryczne pokazały, że w warunkach wysokiego promieniowania, z powodu większej ilości energii zamienianej w ciepło na taśmach, temperatura pracy modułów fotowoltaicznych o ultra-wysokich prądach była średnio o 1,8°C wyższa niż modułów o średnicy 182 mm, z maksymalną różnicą temperatury wynoszącą około 5°C. Wynika to głównie z tego, że wysoki prąd roboczy modułów fotowoltaicznych prowadzi do znaczących strat cieplnych na metalowych elektrodach i taśmach komórek, zwiększając temperaturę pracy modułu. Jak powszechnie wiadomo, moc wyjściowa modułów fotowoltaicznych zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury, a moc spada o około 0,35% dla każdego wzrostu temperatury o 1°C; w połączeniu z wieloma czynnikami, dane empiryczne pokazują, że jednowatowa generacja mocy modułów fotowoltaicznych o średnicy 182 mm jest około 1,8% wyższa niż w przypadku modułów o ultra-wysokich prądach.
3. Ryzyka Bezpieczeństwa Elektrycznego Modułów Fotowoltaicznych o Wysokim Prądzie
Moduły fotowoltaiczne są urządzeniami elektrycznymi, które otaczają ogniwa słoneczne szkłem, tylną warstwą, EVA lub POE, a następnie przesyłają wygenerowany prąd stały przez skrzynki przyłączeniowe, kable i złączki. Dla całego modułu fotowoltaicznego, skrzynki przyłączeniowe i złączki, choć niewielkie, mogą stanowić znaczące zagrożenie dla bezpieczeństwa w przypadku awarii.
(1) Ryzyko Nagrzewania Skrzynek Przyłączeniowych
Według statystyk autorytatywnych organizacji trzecich, awarie elektrowni (szczególnie pożary) spowodowane przez moduły fotowoltaiczne związane są głównie ze skrzynkami przyłączeniowymi i złączkami. Dlatego skrzynka przyłączeniowa jest kluczowym punktem technicznym w projektowaniu modułów, szczególnie dla modułów fotowoltaicznych o wysokim prądzie, gdzie nośność prądowa diod w skrzynce przyłączeniowej jest kluczowa. Poniższy obraz pokazuje sytuację, w której nagrzewanie skrzynki przyłączeniowej spowodowało spalenie złączki.
Aby zapewnić nośność prądową diod w skrzynce przyłączeniowej, dla modułów fotowoltaicznych jednostronnych zaleca się, aby prąd znamionowy skrzynki przyłączeniowej był większy niż 1,25-krotność prądu zwarciowego (Isc). Dla modułów fotowoltaicznych dwustronnych należy również uwzględnić zysk dwustronny wynoszący 30% oraz około 70% stosunek tylny. Moduły fotowoltaiczne dwustronne o średnicy 182 mm wykorzystują dojrzałe skrzynki przyłączeniowe o znamionowym prądzie 25A, utrzymując około 16% marginesu bezpieczeństwa, co zapewnia długoterminową niezawodność modułów fotowoltaicznych o wysokim prądzie. Większe moduły wymagają skrzynek przyłączeniowych o wyższym znamionowym prądzie (30A). Jednak nawet przy skrzynkach przyłączeniowych o znamionowym prądzie 30A, margines bezpieczeństwa modułów fotowoltaicznych o ultra-wysokim prądzie jest stosunkowo niski, a ryzyko przeciążenia znacznie wzrasta w warunkach wysokiego promieniowania i temperatury.
(2) Ryzyko Nagrzewania Kabli
Na podstawie standardu IEC 62930 przeprowadziliśmy badania nośności prądowej i obliczenia dotyczące kabli fotowoltaicznych. W ogólnym przypadku elektrowni słonecznych na ziemi lub na dachach, kable o przekroju 4 mm² mogą spełnić potrzeby aplikacyjne modułów fotowoltaicznych o średnicy 182 mm i modułów fotowoltaicznych o ultra-wysokich prądach. Jednak gdy niektóre dachy na dachu osiągają temperaturę 70°C, jeśli moduły fotowoltaiczne o ultra-wysokich prądach nie korzystają z droższych kabli fotowoltaicznych o przekroju 6 mm², kable mogą się przegrzewać i spalać, zwiększając ryzyko pożaru.
Zalety Modułów Fotowoltaicznych o Niskim Prądzie
W obliczu różnych ryzyk i strat związanych z modułami fotowoltaicznymi o wysokim prądzie, moduły fotowoltaiczne o niskim prądzie wykazują unikalne zalety. Te zalety sprawiają, że stają się one coraz bardziej dominujące na rynku, zwłaszcza w zastosowaniach, gdzie niezawodność systemu i długoterminowe korzyści są najważniejsze.
1. Wyższe Bezpieczeństwo Elektryczne
Niskoprądowe projekty modułów fotowoltaicznych znacząco redukują straty cieplne i ryzyko miejsc gorących, poprawiając bezpieczeństwo elektryczne. Na przykład moduły fotowoltaiczne Twisun Pro o niskim prądzie używają projektu o prądzie 10A, obniżając temperatury pracy i dodatkowo zmniejszając prawdopodobieństwo awarii elektrycznych. Ten projekt nie tylko wydłuża żywotność modułu, ale także zapewnia niezawodną pracę w różnych środowiskach.
2. Wyższa Wydajność Generacji Mocy
Moduły fotowoltaiczne Twisun Pro o niskim prądzie osiągają wyższą efektywność generacji mocy dzięki unikalnemu trójczęściowemu procesowi komórkowemu. W porównaniu do tradycyjnych procesów półkomórkowych, proces trójczęściowej komórki obniża temperaturę pracy modułu o 20%, zwiększając generację mocy o 4,64%. Dodatkowo, projekt o niskim prądzie redukuje straty linii, sprawiając, że każdy wat mocy jest bardziej efektywnie przekształcany w użyteczną energię elektryczną.
3. Kompatybilność Systemu i Optymalność
KosztówStandardowy rozmiar i projekt o niskim prądzie modułów fotowoltaicznych sprawiają, że są one bardziej kompatybilne z istniejącymi falownikami i systemami montażowymi. Na przykład moduł fotowoltaiczny Twisun Pro ma prąd około 10A i standardowy rozmiar 1,998 metra kwadratowego, co sprawia, że jest odpowiedni dla głównych falowników i uchwytów montażowych. Uproszczenie procesu integracji systemu redukuje koszty instalacji. Dodatkowo, lekka konstrukcja dwóch warstw szkła modułów o niskim prądzie (tylko 21 kg) ułatwia nie tylko transport i instalację, ale także zmniejsza obciążenie na dachach, dalszo obniżając trudności i koszty instalacji.
4. Wydajność w Środowiskach o Niskim Promieniowaniu
Moduły o niskim prądzie wykazują wyjątkową wydajność w środowiskach o niskim promieniowaniu. Moduły fotowoltaiczne Twisun Pro rozpoczynają generowanie energii wcześniej rankiem i kończą później wieczorem w warunkach słabego oświetlenia, przedłużając codzienną generację mocy. Ta cecha pozwala modułom o niskim prądzie utrzymać wysoką efektywność w różnych warunkach pogodowych, znacznie zwiększając ogólną generację mocy.
5. Dłuższa Żywotność i Gwarancja
Ultra-niski wskaźnik degradacji modułów fotowoltaicznych Twisun Pro o niskim prądzie skutkuje jedynie 1% degradacją w pierwszym roku i 0,4% rocznie po tym okresie, zapewniając długoterminową generację mocy o wysokiej efektywności. Dodatkowo, Twisun Pro oferuje 30 lat gwarancji produktu i mocy dla swoich modułów dwuwarstwowych. Ta długoterminowa zapewnia sprawia, że inwestowanie w moduły o niskim prądzie jest bardziej ekonomiczne, zmniejszając koszty konserwacji i wymiany.
Podsumowując, moduły fotowoltaiczne o niskim prądzie Twisun Pro, dzięki swoim znaczącym zaletom w bezpieczeństwie elektrycznym, efektywności generacji mocy, kompatybilności systemu i optymalności kosztów, stały się mądrzejszym wyborem na rynku. Rozwiązują one różne ryzyka związane z modułami fotowoltaicznymi o wysokim prądzie, jednocześnie zapewniając klientom bezpieczniejsze, bardziej efektywne i bardziej niezawodne rozwiązania fotowoltaiczne. Wybór modułów fotowoltaicznych o niskim prądzie Twisun Pro przyniesie wyższe zwroty z inwestycji i dłuższą żywotność twojemu systemowi
Możesz też polubić: