1.1Selección y diseño de equipos líderes en el campo fotovoltaico
La central fotovoltaica conectada a la red consta de un conjunto cuadrado de módulos fotovoltaicos, una caja combinadora, un inversor, un transformador elevador y un armario de distribución eléctrica en el punto conectado a la red. El equipo líder de este proyecto en el campo fotovoltaico incluye módulos fotovoltaicos, inversores, transformadores tipo caja y cables de CA y CC. El diagrama de configuración del sistema de central fotovoltaica se muestra en la Figura 2.
(1) Módulos fotovoltaicos
Los módulos fotovoltaicos utilizados en centrales fotovoltaicas conectadas a la red en mi país suelen incluir tres tipos: módulos de silicio monocristalino, módulos de silicio policristalino y módulos de película fina. Entre ellos, los módulos de silicio monocristalino tienen una alta eficiencia de conversión. Aun así, el coste de un solo módulo es relativamente alto, y se utilizan principalmente en sistemas de centrales eléctricas con una pequeña área de instalación, como centrales distribuidas en tejados; En comparación con los módulos de silicio cristalino, los módulos de película fina presentan condiciones de baja luz. Un mejor rendimiento de generación de energía y la forma del módulo de película fina terminados son flexibles, ajustables según las necesidades reales del edificio, y se utilizan ampliamente en sistemas como la construcción de muros cortina; La eficiencia de conversión de los módulos de silicio policristalino es entre los módulos de silicio monocristalino y los módulos de película fina, con tecnología madura y alto rendimiento. Estables, fáciles de transportar e instalar a gran escala, y más rentables que los módulos de silicio monocristalino y de película fina. Por lo tanto, las centrales eléctricas terrestres a gran escala utilizan principalmente componentes de polisilicio. Teniendo en cuenta el gran número de módulos fotovoltaicos instalados en este proyecto, la ubicación remota del lugar y las duras condiciones de instalación, el diseño de selección adopta módulos domésticos de polisilicio de alta calidad, con la potencia del módulo de 270W. En un sistema de generación fotovoltaica, el esquema de instalación de los módulos fotovoltaicos determina directamente la cantidad de radiación solar que puede recibir el conjunto, lo que afecta a la eficiencia de generación de energía de toda la central. En la central fotovoltaica de montaña, deben considerarse los factores para medir los pros y contras del plan de instalación de módulos fotovoltaicos a partir de la selección de la inclinación de instalación del conjunto y la tasa de utilización del suelo del sitio. En cuanto a la inclinación de instalación de los módulos, la industria generalmente considera que debe ser coherente con la latitud de la ubicación del proyecto. Aun así, una inclinación de instalación demasiado grande para zonas de alta latitud implica una mayor distancia de protección contra sombras y un mayor consumo de acero de soporte, lo cual no favorece la utilización del sitio. Tanto las tarifas como los costes de los stents se ven afectados negativamente.
Por el contrario, si consideramos mejorar la utilización del suelo reduciendo la inclinación de la instalación y acortando la distancia de protección de sombra, la cantidad de radiación solar recibida por el conjunto se reducirá significativamente, lo que afectará seriamente a la eficiencia de generación de energía de la colección. Por lo tanto, una solución excelente de instalación de componentes debe encontrar un equilibrio adecuado entre la inclinación del conjunto y la utilización del suelo, lo que pueda garantizar que los componentes reciban la mejor cantidad de radiación y tengan en cuenta el uso razonable del terreno. La latitud del sitio de instalación de componentes en este proyecto es de aproximadamente 43,5°. Supongamos que se adopta el esquema convencional de instalación de soportes. En ese caso, el blindaje en sombra de la matriz tendrá un impacto más significativo en la tasa de utilización del suelo, lo cual es inaceptable para la situación limitada de terrenos del proyecto. Por ello, en el proceso previo al diseño del proyecto, este proyecto abandonó el método convencional de instalación de componentes y cambió a un nuevo modo de instalación: primero, la inclinación de instalación del módulo se redujo a 40°, por un lado, la longitud de la sombra del array puede acortarse, y por otro lado, también puede reducir el coste del soporte; En segundo lugar, en el esquema de instalación convencional, el modo de instalar componentes de 2 filas en un grupo de arrays cambia a 1 grupo de pantallas y miembros de 3 filas. Como resultado, el número de características instaladas en un solo grupo de colección aumenta; Generalmente, el número de componentes instalados por unidad de superficie es mayor que el del esquema de instalación convencional. La tasa de utilización del suelo también está razonablemente garantizada.
(2) Inversor
Los inversores usados en centrales fotovoltaicas en mi país se dividen principalmente en inversores centralizados e inversores en cadena. El inversor centralizado tiene gran capacidad y volumen, tiene mejor programabilidad y es rentable. Aun así, el inversor centralizado tiene un número reducido de MPPT y altos requisitos de condiciones de instalación, lo que es más adecuado para una instalación uniforme de componentes y equipos—centrales centralizadas de gran escala. Los inversores de cadena tienen una pequeña capacidad, son ligeros por dispositivo, buen rendimiento de protección, bajos requisitos para el entorno de uso externo, fácil transporte e instalación, y los inversores de cadena generalmente cuentan con un gran número de MPPT, lo que puede maximizar el tamaño. Puede reducir eficazmente los efectos adversos causados por las diferencias de componentes y el sombreado de sombras, y mejorar la eficiencia de la generación fotovoltaica. Es adecuado para sistemas de centrales eléctricas con condiciones complejas de instalación de componentes, y en zonas con días más lluviosos y con niebla, el tiempo de generación de energía de los inversores de cadena es más corto. Largo. La selección de inversores para centrales fotovoltaicas debe seleccionarse en función de factores como la escala de la central, el entorno geográfico del emplazamiento, la forma del sistema y los requisitos de conexión a la red. El proyecto se encuentra en una zona de bosque montañoso, la zona de instalación de equipos está dispersa y el terreno limita severamente la instalación de los componentes. Por lo tanto, para reducir la pérdida de la serie de módulos y el desajuste en paralelo y optimizar la capacidad de generación de energía de la central fotovoltaica, este proyecto adopta un inversor doméstico de cadena de alta calidad con una función MPPT de 4 canales en la selección del inversor, y se utiliza un único inversor. La potencia nominal es de 50 kW. Además, el voltaje de circuito abierto y la corriente de cortocircuito de los módulos fotovoltaicos cambiarán con la fluctuación de la temperatura ambiente, especialmente el voltaje de circuito abierto aumentará con la disminución de la temperatura ambiente. Por lo tanto, debe calcularse y demostrarse el número de serie de componentes conectados al MPPT inversor para asegurar que no supere el límite superior de la tensión de trabajo del MPPT inversor bajo condiciones de temperatura extremadamente bajas; Al mismo tiempo, también es necesario asegurarse de que la capacidad de los componentes conectados al inversor no sea superior a la potencia máxima de entrada DC del inversor. En este proyecto, cada inversor está asociado a ocho circuitos de cadena fotovoltaica, cada circuito está conectado a 21 módulos fotovoltaicos, y la potencia de entrada DC del inversor es de 45,36 kW
(3) Transformador de campo
Los productos domésticos de transformadores fotovoltaicos de campo suelen incluir transformadores inmersos en aceite y transformadores de tipo seco. Dado que los transformadores fotovoltaicos para centrales eléctricas se instalan mayormente en exteriores, generalmente se utilizan transformadores combinados tipo caja inmersos en aceite, con buen rendimiento de protección y fácil construcción e instalación. Al diseñar y seleccionar un transformador, es necesario considerar de forma exhaustiva el tipo de diseño eléctrico del sistema fotovoltaico, la relación de transformación de tensión y las condiciones ambientales de instalación y uso, y seleccionar el producto más adecuado para el tipo de sistema fotovoltaico teniendo en cuenta el entusiasmo. Los transformadores inmersos en aceite se utilizan ampliamente en sistemas fotovoltaicos debido a su bajo coste, fácil mantenimiento, nivel de tensión flexible y configuración de capacidad del transformador. Sin embargo, debido a su gran tamaño y al riesgo de contaminación ambiental e incendio por fugas de aceite aislante, generalmente son adecuados para sistemas de centrales fotovoltaicas subterráneas a gran escala con suficientes instalaciones de instalación y bajos requisitos de resistencia al fuego.
El campo fotovoltaico de este proyecto se encuentra en la montaña, y hay espacio amplio para el transporte e instalación de equipos eléctricos. Por ello, el transformador tipo caja inmerso en aceite del modelo ZGS11-ZG (denominado "transformador tipo caja") está diseñado y diseñado para ventilar la base del transformador. La piscina de aceite puede prevenir la contaminación ambiental y los riesgos de incendio causados por la fuga de aceite aislante en el cambiador de cajas.
Teniendo en cuenta la distribución dispersa de componentes en centrales de montaña y la capacidad instalada inconsistente de las unidades de generación eléctrica, este proyecto está diseñado para utilizar transformadores de caja con dos grados de 1000kVA y 1600kVA. Según la capacidad instalada real de cada unidad de generación eléctrica, cada transformador de caja está conectado a 20-38 unidades de inversor, la relación entre la capacidad de acceso fotovoltaico y la capacidad nominal del transformador de caja no debe superar 1,2.
(4) Cables de corriente alterna y de corriente continua
Generalmente hay dos tipos de cables tendidos en el campo para centrales de montaña: aéreos y enterrados. Para rutas que deben cruzar barrancos, bosques y ríos, generalmente se utilizan cables aéreos, mientras que para áreas con distancias cortas, terrenos planos y construcción cómoda en el suelo, se utiliza la colocación enterrada. Este método tiene la ventaja de un periodo de construcción corto y un bajo coste. Los cables utilizados en el campo fotovoltaico de este proyecto incluyen principalmente cables fotovoltaicos de corriente continua entre módulos e inversores, cables de CA entre inversores y transformadores de caja, y entre transformadores de caja y estaciones de refuerzo. Las consideraciones para la selección de cable incluyen principalmente la resistencia a la tensión nominal, la superficie de la sección transversal y el tipo de cable. Entre ellos, los cables entre los módulos y los inversores están diseñados con cables fotovoltaicos especiales de corriente continua, que se disponen junto con las líneas de los soportes traseros de los módulos; los cables de corriente alterna entre los inversores y los transformadores tipo caja y los transformadores tipo caja están colocados bajo tierra, considerando el verano en la zona donde se encuentra la central eléctrica. Sin embargo, llueve y es húmedo. La temperatura es baja en invierno, así que utiliza un cable de alimentación blindado con revestimiento de polietileno XLPE (YJY23) con mejor humedad y resistencia a bajas temperaturas. Para hacer una selección.
Antes de colocar cables enterrados, se debe determinar la profundidad enterrada adecuada. Según los requisitos de la especificación, la profundidad enterrada de las líneas directamente enterradas no debe ser inferior a 0,7 m, y al cruzar tierras de cultivo, la profundidad no debe ser inferior a 1,0 m; Al mismo tiempo, en regiones frías, también debe considerarse el grosor de la capa de suelo congelado en invierno, y los cables directamente enterrados deben estar a la máxima profundidad de la capa de suelo firme—Lo siguiente. La temperatura mínima extrema en invierno en la zona donde se encuentra el proyecto es de -37,5°C, y el grosor máximo de la capa de suelo congelado es de 1,8 m. Por lo tanto, la profundidad de diseño de la zanja del cable en el área del campo fotovoltaico debería alcanzar los 2,0 m. Al mismo tiempo, la parte que atraviesa la carretera debe estar protegida por tuberías de acero. Las centrales fotovoltaicas a gran escala cubren una gran superficie, con un gran número de equipos, y la cantidad de cables de CA y DC es enorme. Por tanto, es esencial estimar razonablemente el número de cables utilizados en la fase inicial de la construcción.
Por otro lado, debido a las complejas condiciones de terreno y construcción de las centrales de montaña, es difícil estimar el número de cables basándose en la experiencia y los planos de construcción llamados "proyectos similares". Por lo tanto, en el proceso real de construcción de este proyecto, se adopta el método "dibujo de construcción + valor de experiencia + valor de muestreo in situ" para contar de forma exhaustiva la cantidad de ingeniería del cable. Por un lado, se utilizan los planos de construcción y los datos de consumo de cable de antiguas centrales de montaña para estimar; Con el avance del proyecto, las muestras de referencia de cables serán cada vez más abundantes y representativas, y el valor estimado del uso del cable será cada vez más preciso.
1.2 Gestión de operaciones y mantenimiento de campo fotovoltaico
Dado que la construcción de proyectos de centrales fotovoltaicas y los precios de la electricidad en la red en mi país se ven muy afectados por las políticas, el periodo de construcción de la mayoría de los proyectos es corto y el diseño y la construcción de centrales eléctricas no pueden controlarse de forma científica y eficaz. Por ello, la gestión ha causado dificultades particulares y peligros ocultos. Al mismo tiempo, debido al crecimiento explosivo de los proyectos fotovoltaicos en los últimos años, se ha puesto en funcionamiento un gran número de centrales eléctricas, mientras que la formación y reserva de personal profesional de procesos y mantenimiento en la industria está relativamente atrasada, lo que provoca tensiones en el personal de operación y mantenimiento de centrales fotovoltaicas, así como un nivel y calidad desiguales de operación y mantenimiento. Por tanto, fortalecer y mejorar la gestión operativa y de mantenimiento de las centrales eléctricas es de gran importancia para garantizar la vida útil y los beneficios económicos de las centrales fotovoltaicas.
(1) Gestión del equipo de campo
El equipo líder en el campo fotovoltaico incluye módulos fotovoltaicos, inversores de cadena y transformadores de caja. La gestión de este equipo se realiza principalmente mediante la recopilación de datos y el seguimiento del sitio y las inspecciones regulares in situ, etc., para comprender los parámetros y condiciones operativas del equipo, analizar posibles riesgos para la seguridad y eliminar fallos rápidamente.
El equipo líder en el campo fotovoltaico está equipado con terminales de adquisición de datos. La transmisión en tiempo real de datos e instrucciones puede realizarse a través del cable de comunicación RS485 y la red de anillo de fibra óptica situados en el campo y la sala de control central de la estación de refuerzo. El personal de operación y mantenimiento se encuentra en la sala de control central. Los parámetros de funcionamiento de todos los equipos eléctricos en el campo pueden probarse en interiores, incluyendo parámetros como generación de potencia por inversor, cambio de potencia por caja, etc., como se muestra en las Figuras 3 y 4; El equipo se controla a distancia para realizar la gestión automática del equipo eléctrico líder en el campo fotovoltaico.
Al mismo tiempo, se debe reforzar la inspección del equipo principal y se debe organizar regularmente al personal de operación y mantenimiento para realizar inspecciones in situ de los módulos fotovoltaicos, inversores y transformadores de caja en el campo fotovoltaico, así como registrar las condiciones de funcionamiento y los parámetros relevantes de cada equipo.
Fig.3 Distribución típica diaria de generación eléctrica del inversor
Los problemas encontrados en la investigación se clasifican, resumen y resuelven rápidamente, y se formulan soluciones específicas según la gravedad de la situación. Para centrales fotovoltaicas en zonas de gran altitud, debido a la gran inclinación de la instalación del módulo, debe prestarse especial atención a la fuerza del soporte del módulo y las piezas de conexión sueltas deben apretarse a tiempo. Para centrales fotovoltaicas en zonas con una diferencia significativa de temperatura entre el día y la noche, debe prestarse especial atención a la condensación por escarcha en la caja del equipo eléctrico, especialmente en el interior del transformador de la caja. Es necesario centrarse en comprobar si hay escarcha y condensación en la superficie de cada terminal y interruptor eléctrico, y a tiempo si es necesario. Retira el hielo de la pared interior de la caja y asegura una ventilación suave para evitar que el equipo eléctrico se humedece y afecte al rendimiento del aislamiento. El periodo de inspección suele ser de 1 a 2 semanas, que puede determinarse según el funcionamiento real de la central y las condiciones meteorológicas y ambientales del lugar. Para los recién puestos en funcionamiento, tras mantenimiento y equipos con historial de fallos, las inspecciones deben reforzarse; Al mismo tiempo, se deben mantener controles antes y después de fenómenos meteorológicos extremos como nevadas, lluvias, vendaval y granizo.
(2) Limpieza de módulos fotovoltaicos
Las centrales fotovoltaicas construidas y operadas en mi país utilizan módulos de silicio cristalino con sustrato de vidrio. Este módulo está compuesto principalmente por vidrio templado, backplane, armazón de aleación de aluminio, celdas de silicio cristalino, EVA, gel de sílice y caja de conexiones, etc. Área receptora de luz y eficiencia de conversión fotoeléctrica, pero su superficie de vidrio templado también es propensa a la acumulación de polvo y suciedad. Una obstrucción como el polvo en la superficie del módulo reducirá su eficiencia de conversión fotoeléctrica y causará un efecto de punto caliente en la parte sombreada del módulo, lo que puede causar daños graves al módulo fotovoltaico. Por ello, es necesario formular medidas y planes correspondientes para limpiar regularmente la superficie de los módulos fotovoltaicos instalados en la central eléctrica para garantizar la eficiencia de conversión y la seguridad operativa de los módulos. Las tecnologías de limpieza más utilizadas para módulos fotovoltaicos en las centrales fotovoltaicas de mi país incluyen principalmente tecnología de limpieza manual con pistolas de agua a alta presión, tecnología de limpieza de robots a bordo, tecnología de autolimpieza de módulos fotovoltaicos, tecnología de eliminación de polvo en cortinas eléctricas y tecnología móvil de limpieza montada en vehículos. Las características de las distintas tecnologías de limpieza se presentan en la Tabla 1.
Tabla 1 Tecnologías de limpieza de módulos fotovoltaicos más utilizadas
El proyecto se encuentra en una zona boscosa alejada del área urbana. No hay fuentes de contaminación atmosférica, como centrales térmicas ni campos mineros alrededor del lugar. Por lo tanto, la limpieza del aire es alta y los módulos fotovoltaicos se ven menos afectados por el polvo. Sin embargo, la temperatura del lugar del proyecto es baja en invierno y el tiempo de nevada se alarga. Por lo tanto, la limpieza de módulos considera principalmente el impacto de la nieve sobre los módulos fotovoltaicos. En respuesta a este problema, combinado con la situación real de la ubicación del proyecto y el modo de instalación del módulo, este proyecto adopta una combinación de limpieza pasiva y limpieza activa para limpiar y mantener los módulos fotovoltaicos en el campo.
La limpieza pasiva combina las características de la alta altura de instalación y el gran ángulo de inclinación (40°) de los módulos fotovoltaicos de este proyecto. Bajo la influencia de su gravedad, la nieve en la superficie de los módulos en invierno es difícil de adherir a la superficie de cristal de los módulos. Cuando la luz solar impacta en los módulos, el aumento de la temperatura superficial de los componentes ayuda a eliminar el hielo de nieve. A juzgar por el funcionamiento real de la central, a principios de diciembre, tras la nevada nocturna en el campo, el grosor de la nieve en la superficie de los módulos fotovoltaicos es de unos 2-5 cm por la mañana. Se cae solo, y la nieve restante se desprende tras 2 horas. De manera similar, en otras estaciones, los restos como polvo o hojas que caen sobre la superficie del módulo también pueden deslizarse suavemente por la acción de la lluvia y el viento.
Limpieza activa Teniendo en cuenta los requisitos de economía y aplicabilidad, para aquellos residuos de nieve y polvo que su peso no puede eliminar, este proyecto adopta el método de contratar regularmente personal de limpieza para retirar la nieve y el polvo y limpiar manualmente los componentes. Para zonas con abundantes fuentes de agua, se pueden usar pistolas de agua a presión para enjuagar, y las demás zonas pueden limpiarse manualmente con herramientas como trapos. El tiempo de limpieza de los módulos debe seleccionarse en la mañana temprano, por la tarde, por la noche o en días nublados para evitar los efectos adversos de las sombras del equipo y el personal en la eficiencia de generación eléctrica de los módulos fotovoltaicos durante el proceso de limpieza. La selección del ciclo de limpieza debe determinarse según el grado de contaminación en la superficie del componente. En circunstancias normales, para los accesorios de polvo, el número de limpiezas no debería ser inferior a dos veces al año; para la nieve, debe colocarse puntualmente según el grosor de la acumulación en la superficie del módulo y la nevada reciente.
La calidad del personal de operación y mantenimiento, la formación de la operación y gestión del mantenimiento de centrales fotovoltaicas depende de la habilidad y calidad del personal de procesos y mantenimiento. La tecnología de generación fotovoltaica es una nueva forma de utilización de la energía. La mayoría de los equipos de gestión de operación y mantenimiento de las centrales eléctricas son relativamente jóvenes y carecen de experiencia ni tecnología en operación y mantenimiento fotovoltaico. Por lo tanto, la unidad de operación y mantenimiento de la central eléctrica debe reforzar la formación profesional del personal de operación y mantenimiento. Durante la operación y mantenimiento de las centrales fotovoltaicas, conforme a las leyes y reglamentos pertinentes y a las disposiciones del departamento local de energía, combinadas con las normas y reglamentos de operación de las centrales, se formulan programas de formación que cumplan con sus características y normas detalladas, mejoran continuamente el nivel técnico de los empleados y fortalecen su conciencia sobre el aprendizaje y la innovación. Al mismo tiempo, se debe prestar atención a la divulgación técnica y a la formación de unidades subcontratistas profesionales o fabricantes de equipos. Existen muchas profesiones e industrias implicadas en la construcción de centrales fotovoltaicas, y el diseño, construcción, gestión y gestión de operación y mantenimiento previos al proyecto a menudo no lo realiza la misma empresa o departamento. Por ello, se requiere subcontratación profesional cuando la central eléctrica está terminada y entregada a la unidad de operación y mantenimiento. El proveedor de la unidad y el equipo deberán comunicar técnicas a la unidad de operación y mantenimiento y proporcionar los servicios de formación necesarios para asegurar que el personal de operación y mantenimiento esté familiarizado con el rendimiento del sistema y el equipo y domine los métodos de operación y mantenimiento.
2. Generación de energía fotovoltaica y análisis de beneficios
2.1 Cálculo teórico de generación de energía
Según las "Especificaciones de Diseño para Centrales Fotovoltaicas", la previsión de la generación de energía de las centrales fotovoltaicas debe calcularse y determinarse según los recursos de energía solar presentes en el lugar. Tras considerar varios factores como el diseño del sistema de centrales fotovoltaicas, la disposición de los paneles fotovoltaicos y las condiciones ambientales, la fórmula de cálculo es:
En la fórmula, EP es la generación de energía en la red, kWh; HA es la irradiancia solar total en el plano horizontal, que es de 1412,55 kWh/m²en este proyecto; ES es la irradiancia bajo condiciones estándar, con una constante de 1 kWh/m²; PAZ es el componente. La capacidad de instalación en este proyecto es de 100000 kWp; K es el coeficiente de eficiencia global, que es 0,8. Por lo tanto, la capacidad teórica de generación de energía de la central en el primer año de este proyecto es
Debido al envejecimiento del material primario y a la radiación ultravioleta, la potencia de los módulos fotovoltaicos disminuirá año tras año durante su uso. La tasa de atenuación de potencia de los módulos utilizados en este proyecto es del 2,5% en el primer año, del 0,7% en cada año tras el primer año, del 8,8% en 10 años y del 19,3% en 25 años. Por lo tanto, la vida útil del sistema se calcula como 25 años, y la Tabla 2 es el resultado del cálculo de la generación de energía a 25 años del proyecto.
Según el análisis, la generación total acumulada de energía del proyecto en 25 años es de 2.517,16 millones de kWh, la generación media anual en 25 años es de 100,69 millones de kWh, y la generación anual por vatio de capacidad instalada es de aproximadamente 1,007 kWh.
2.2 Análisis de beneficios
La central eléctrica está situada en la prefectura de Yanbian, provincia de Jilin. Según el "Aviso de la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma sobre la Política de Precios de los Proyectos de Generación de Energía Fotovoltaica en 2018" (Reglamento de Precios Fa Gai [2017] Nº 2196), la central fotovoltaica puesta en funcionamiento después del 1 de enero de 2018, los precios de referencia de la electricidad en la red para áreas de recursos de Clase I, Clase II y Clase III se ajustan a 0,55 yuanes/kWh, 0,65 yuanes/kWh y 0,75 yuanes/kWh (impuestos incluidos), respectivamente. Esta zona es un área de recursos de Clase II, y el precio de referencia de la electricidad en red para centrales fotovoltaicas es de 0,65 yuanes/kWh. Al mismo tiempo, según la "Propuesta para Acelerar la Aplicación de Productos Fotovoltaicos para Promover el Desarrollo Saludable de la Industria (N.º 128)" de la provincia de Jilin, la provincia de Jilin implementa una política de subvención eléctrica para proyectos de generación fotovoltaica y, basándose en la normativa nacional, un apoyo adicional de 0,15 yuanes/kWh. Por lo tanto, la central fotovoltaica puede beneficiarse de una subvención de 0,8 yuanes/kWh.
La capacidad instalada de la primera fase del proyecto es de 100MW. Según la estimación de coste de 8 yuanes/W, la inversión inicial del presupuesto es de unos 800 millones de yuanes, y la adquisición real del proyecto es de 790 millones de yuanes, lo que es ligeramente inferior a la inversión presupuestaria anterior. Según estimaciones, la generación media anual de energía del proyecto es de 100.686.564 kWh. Según la política, se pueden obtener subvenciones de 0,8 yuanes/kWh, y la renta media anual de la central fotovoltaica por las tarifas eléctricas es de unos 80,549 millones de yuanes.
Según la estimación de la inversión real, el proyecto recuperará el coste en unos diez años. La generación total acumulada de energía de la central en 25 años es de 2.517 mil millones de kWh, y los ingresos totales son de unos 2.014 mil millones de yuanes. Durante los 25 años de vida útil, el beneficio de este proyecto es de aproximadamente 1.224 mil millones de yuanes. Al mismo tiempo, el proyecto puede generar 14 millones de yuanes en impuestos locales y 12 millones de yuanes en fondos para la lucha contra la pobreza cada año, y 4.000 hogares pobres registrados pueden salir con éxito de la pobreza, con un aumento medio anual de ingresos de 3.000 yuanes.
Además, dado que la central fotovoltaica consume menos energía y no emite contaminantes como dióxido de carbono, dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno al medio ambiente, tiene un alto valor de protección ambiental y beneficios sociales. La central fotovoltaica genera una media de casi 100 millones de kWh al año. Según las normas de conversión pertinentes, puede ahorrar 36.247,16 t de carbón estándar cada año, lo que significa reducir la emisión de dióxido de carbono 100384,5t, dióxido de azufre 1188,1t y óxidos de nitrógeno 432,9t, y puede reducir la generación de energía térmica. Además, 27.386,7 toneladas de polvo ahorraron casi 400 millones de L de agua purificada.
3.Resumen
Tras el crecimiento explosivo de la industria fotovoltaica en los últimos años, el retraso en la construcción de redes eléctricas en las regiones individuales se ha vuelto cada vez más evidente. Junto con la aceleración de la transformación industrial y la modernización en mi país, la demanda nacional de electricidad se ha ralentizado. Como resultado, la reducción de energía fotovoltaica ha ocurrido en varios lugares. Al mismo tiempo, para lograr el objetivo de la paridad en la red fotovoltaica, el precio de referencia de la electricidad en la red para fotovoltaicos ha entrado en un canal descendente. Según el "Aviso de la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma sobre la Política de Precios de los Proyectos de Generación de Energía Fotovoltaica en 2018", el precio de referencia de la electricidad en la red en 2018 se redujo en 0,1 en comparación con 2017. Yuan/kWh. En este contexto, las empresas fotovoltaicas enfrentarán una presión mayor para reducir costes. En cambio, las materias primas (como componentes, acero, etc.) y los costes laborales necesarios para construir centrales fotovoltaicas siguen siendo elevados. Equilibrar la relación entre costes y beneficios es un problema complejo que la industria fotovoltaica debe pensar y resolver a continuación.
1. Clasificación y composición de las centrales solares fotovoltaicas
Las centrales solares fotovoltaicas pueden dividirse en tipos independientes y conectados a la red según estén conectadas a la red pública. El tipo de sistema de generación de energía fotovoltaica solar debe seleccionarse en función de la demanda de suministro de energía de referencia, y se establece el sistema de generación de energía solar fotovoltaica más razonable.
2. Puntos clave de selección de emplazamiento para centrales solares fotovoltaicas
Las centrales solares fotovoltaicas están distribuidas por todo el mundo. En la construcción de centrales solares fotovoltaicas en mi país, se debe prestar suficiente atención a la selección de las instalaciones de las centrales solares fotovoltaicas. En la selección de las centrales solares fotovoltaicas, es necesario considerar las condiciones de luz para asegurar que la luz suficiente ilumine el panel solar y así proporcionar el efecto de generación de energía. La central solar fotovoltaica está situada en una zona de terreno llano. Por lo tanto, no es propensa a desastres naturales para evitar el grave impacto de estos en el equipo de la central solar fotovoltaica. Evita grandes cantidades de edificios alrededor del emplazamiento de la central solar fotovoltaica que puedan sombrear la central y afectar la iluminación de la misma.
3. Puntos de diseño del sistema independiente de generación de energía fotovoltaica solar
Al diseñar un sistema de generación de energía fotovoltaica solar, se centra principalmente en la capacidad del sistema de generación solar fotovoltaica, la selección de equipos electrónicos de potencia en el sistema de generación fotovoltaica solar y el diseño y cálculo de instalaciones auxiliares. Entre ellas, el diseño de capacidad está principalmente orientado a la capacidad de los componentes de las baterías y baterías en el sistema de generación de energía solar fotovoltaica. El objetivo es asegurar que la electricidad almacenada en las baterías pueda cumplir con los requisitos de trabajo. Para la selección y configuración de los componentes del sistema de generación de energía fotovoltaica solar, es necesario asegurarse de que el equipo seleccionado coincida con el diseño de capacidad del sistema de generación de energía solar fotovoltaica para garantizar que el sistema pueda funcionar de forma regular.
4. Puntos principales del diseño de capacidad de un sistema independiente de generación de energía fotovoltaica
Al diseñar la capacidad de un sistema autónomo de generación de energía solar fotovoltaica, deben enumerarse primero la carga y las dimensiones locales del sistema solar fotovoltaico separado, y deben determinarse el tamaño de la carga y el consumo energético del sistema independiente de generación solar fotovoltaica. Sobre esta base, se selecciona la capacidad de la batería del sistema solar fotovoltaico separado. Luego, la corriente óptima de los diferentes sistemas de generación fotovoltaica solar se determina calculando la corriente cuadrada del sistema independiente de generación solar fotovoltaica. Luego se selecciona el voltaje del conjunto cuadrado de la batería del sistema independiente de generación solar fotovoltaica. Finalmente, se determina la batería del sistema solar fotovoltaico separado de generación de energía. Al diseñar la potencia del conjunto cuadrado de baterías del sistema independiente de generación fotovoltaica solar, el diseño del conjunto cuadrado de baterías solares del sistema solar fotovoltaico separado puede completarse según el principio de aumento en serie y rectificación paralela.
5. Puntos principales de instalación del sistema independiente de generación fotovoltaica
5.1 Construcción de cimientos de soporte de un sistema solar fotovoltaico independiente
La base de la matriz de baterías del sistema independiente de generación solar fotovoltaica debe estar hecha de hormigón. La altura del suelo de hormigón y la desviación horizontal del suelo de hormigón deben cumplir con los requisitos y especificaciones de diseño. La base de la matriz de la batería debe fijarse con pernos de anclaje. La fuga debe cumplir con los requisitos de la especificación de diseño. Tras el vertido del hormigón y la fijación de los tornillos de anclaje, debe curarse durante al menos cinco días para asegurar su solidificación antes de que se pueda completar el rack independiente del sistema de generación solar fotovoltaica.
Al instalar el soporte solar del sistema independiente de generación fotovoltaica solar, debe prestarse atención a: (1) El ángulo de azimut y el ángulo de inclinación del marco cuadrado del sistema fotovoltaico independiente deben cumplir con los requisitos de diseño. (2) Al instalar el rack del sistema independiente de generación solar fotovoltaica, es necesario prestar atención a la necesidad de controlar la nivelación del fondo dentro del rango de 3 mm/m. Cuando la nivelación supera el rango permitido, debe usarse una bocina para nivelar. (3) La superficie de la parte fija del rack independiente del sistema de generación solar fotovoltaica debe ser lo más plana posible para evitar daños en las células. (4) Para la parte fija del rack independiente del sistema de generación solar fotovoltaica, deben instalarse juntas anti-flojo para mejorar la fiabilidad de su conexión. (5) Para el conjunto de células solares con el dispositivo de seguimiento solar en el sistema independiente de generación fotovoltaica solar, el dispositivo de seguimiento debe revisarse regularmente para garantizar su rendimiento de seguimiento solar. (6) Para el sistema de generación solar fotovoltaica independiente, el ángulo entre el rack y el suelo puede fijarse o ajustarse según los cambios estacionales, de modo que el panel solar probablemente aumente el área receptora y el tiempo de iluminación solar y mejore la independencia del panel solar—la eficiencia de generación de energía del sistema solar fotovoltaico.
5.2 Puntos de instalación de módulos solares del sistema independiente de generación solar fotovoltaica
Al instalar los módulos solares del sistema solar independiente de generación fotovoltaica, por favor preste atención a: (1) Al instalar los módulos solares del sistema solar independiente, es necesario medir y comprobar primero los parámetros de cada componente para asegurarse de que cumplen con los requisitos del usuario para medir el voltaje de circuito abierto y la corriente de cortocircuito del módulo solar. (2) Los módulos solares con parámetros de funcionamiento similares deben instalarse en el mismo conjunto cuadrado para mejorar la eficiencia de generación eléctrica del conjunto cuadrado del sistema fotovoltaico independiente. (3) Durante la instalación de paneles solares, etc., deben evitarse baches para evitar daños en los paneles solares, etc. (4) Si el panel solar y el marco fijo no están bien igualados, deben nivelarse con chapas de hierro para mejorar la estanqueidad de la conexión entre ambos. (5) Al instalar el panel solar, es necesario utilizar la instalación prefabricada en el marco del panel solar para la conexión. Al conectar con tornillos, presta atención a la firmeza de la conexión y presta atención al trabajo de relajación de antemano según los estándares utilizados. (6) La posición del módulo solar instalado en el rack debe ser de la mayor calidad posible. La distancia entre el módulo solar instalado en el rack y el rack debe ser mayor de 8 mm para mejorar la capacidad de disipación de calor del módulo solar. (7) La caja de conexiones del panel solar debe protegerse de la lluvia y la escarcha para evitar daños causados por la lluvia.
5.3 Principales puntos de conexión de cables en sistemas de generación de energía solar fotovoltaica
Al instalar los cables de conexión del sistema de generación fotovoltaica solar, presta atención al principio de primero exterior, luego interior, primero sencillo y después complicado. Al mismo tiempo, presta atención a lo siguiente al colocar cables: (1) Al colocar cables en el borde afilado de la pared y el soporte, presta atención a la protección de los cables. (2) Prestar atención a la dirección y fijación del cable al tenderlo, y fijarse en la tensión moderada de la disposición del cable. (3) Prestar atención a la protección en la unión del cable para evitar oxidación o caída en la junta, lo que afecta al efecto de conexión del cable. (4) La línea de alimentación y la línea de retorno del mismo circuito deben torcerse tanto como sea posible para evitar la influencia de la interferencia electromagnética del cable sobre el cable.
5.4 Hacer un excelente trabajo de protección contra rayos para sistemas de generación solar fotovoltaica
Durante la instalación del sistema de generación de energía fotovoltaica solar, se debe prestar atención a la protección contra rayos y a la puesta a tierra del sistema de generación fotovoltaica solar. El cable de conexión a tierra del pararrayos debe mantenerse a cierta distancia del soporte del sistema de generación solar fotovoltaica. Para la protección contra rayos del sistema de generación solar fotovoltaica, se pueden utilizar dos métodos de protección contra rayos para instalar el pararrayos o la línea de protección contra rayos, con el fin de proteger la seguridad del sistema de generación solar fotovoltaica.
Epílogo
El desarrollo y la utilización de la energía solar son el foco del desarrollo energético e incluso en el futuro. Basándose en el análisis de la composición y características del sistema fotovoltaico solar, este artículo analiza y expone los puntos críticos del diseño e instalación del sistema fotovoltaico.
La central fotovoltaica conectada a la red consta de un conjunto cuadrado de módulos fotovoltaicos, una caja combinadora, un inversor, un transformador elevador y un armario de distribución eléctrica en el punto conectado a la red. El equipo líder de este proyecto en el campo fotovoltaico incluye módulos fotovoltaicos, inversores, transformadores tipo caja y cables de CA y CC. El diagrama de configuración del sistema de central fotovoltaica se muestra en la Figura 2.
(1) Módulos fotovoltaicos
Los módulos fotovoltaicos utilizados en centrales fotovoltaicas conectadas a la red en mi país suelen incluir tres tipos: módulos de silicio monocristalino, módulos de silicio policristalino y módulos de película fina. Entre ellos, los módulos de silicio monocristalino tienen una alta eficiencia de conversión. Aun así, el coste de un solo módulo es relativamente alto, y se utilizan principalmente en sistemas de centrales eléctricas con una pequeña área de instalación, como centrales distribuidas en tejados; En comparación con los módulos de silicio cristalino, los módulos de película fina presentan condiciones de baja luz. Un mejor rendimiento de generación de energía y la forma del módulo de película fina terminados son flexibles, ajustables según las necesidades reales del edificio, y se utilizan ampliamente en sistemas como la construcción de muros cortina; La eficiencia de conversión de los módulos de silicio policristalino es entre los módulos de silicio monocristalino y los módulos de película fina, con tecnología madura y alto rendimiento. Estables, fáciles de transportar e instalar a gran escala, y más rentables que los módulos de silicio monocristalino y de película fina. Por lo tanto, las centrales eléctricas terrestres a gran escala utilizan principalmente componentes de polisilicio. Teniendo en cuenta el gran número de módulos fotovoltaicos instalados en este proyecto, la ubicación remota del lugar y las duras condiciones de instalación, el diseño de selección adopta módulos domésticos de polisilicio de alta calidad, con la potencia del módulo de 270W. En un sistema de generación fotovoltaica, el esquema de instalación de los módulos fotovoltaicos determina directamente la cantidad de radiación solar que puede recibir el conjunto, lo que afecta a la eficiencia de generación de energía de toda la central. En la central fotovoltaica de montaña, deben considerarse los factores para medir los pros y contras del plan de instalación de módulos fotovoltaicos a partir de la selección de la inclinación de instalación del conjunto y la tasa de utilización del suelo del sitio. En cuanto a la inclinación de instalación de los módulos, la industria generalmente considera que debe ser coherente con la latitud de la ubicación del proyecto. Aun así, una inclinación de instalación demasiado grande para zonas de alta latitud implica una mayor distancia de protección contra sombras y un mayor consumo de acero de soporte, lo cual no favorece la utilización del sitio. Tanto las tarifas como los costes de los stents se ven afectados negativamente.
Por el contrario, si consideramos mejorar la utilización del suelo reduciendo la inclinación de la instalación y acortando la distancia de protección de sombra, la cantidad de radiación solar recibida por el conjunto se reducirá significativamente, lo que afectará seriamente a la eficiencia de generación de energía de la colección. Por lo tanto, una solución excelente de instalación de componentes debe encontrar un equilibrio adecuado entre la inclinación del conjunto y la utilización del suelo, lo que pueda garantizar que los componentes reciban la mejor cantidad de radiación y tengan en cuenta el uso razonable del terreno. La latitud del sitio de instalación de componentes en este proyecto es de aproximadamente 43,5°. Supongamos que se adopta el esquema convencional de instalación de soportes. En ese caso, el blindaje en sombra de la matriz tendrá un impacto más significativo en la tasa de utilización del suelo, lo cual es inaceptable para la situación limitada de terrenos del proyecto. Por ello, en el proceso previo al diseño del proyecto, este proyecto abandonó el método convencional de instalación de componentes y cambió a un nuevo modo de instalación: primero, la inclinación de instalación del módulo se redujo a 40°, por un lado, la longitud de la sombra del array puede acortarse, y por otro lado, también puede reducir el coste del soporte; En segundo lugar, en el esquema de instalación convencional, el modo de instalar componentes de 2 filas en un grupo de arrays cambia a 1 grupo de pantallas y miembros de 3 filas. Como resultado, el número de características instaladas en un solo grupo de colección aumenta; Generalmente, el número de componentes instalados por unidad de superficie es mayor que el del esquema de instalación convencional. La tasa de utilización del suelo también está razonablemente garantizada.
(2) Inversor
Los inversores usados en centrales fotovoltaicas en mi país se dividen principalmente en inversores centralizados e inversores en cadena. El inversor centralizado tiene gran capacidad y volumen, tiene mejor programabilidad y es rentable. Aun así, el inversor centralizado tiene un número reducido de MPPT y altos requisitos de condiciones de instalación, lo que es más adecuado para una instalación uniforme de componentes y equipos—centrales centralizadas de gran escala. Los inversores de cadena tienen una pequeña capacidad, son ligeros por dispositivo, buen rendimiento de protección, bajos requisitos para el entorno de uso externo, fácil transporte e instalación, y los inversores de cadena generalmente cuentan con un gran número de MPPT, lo que puede maximizar el tamaño. Puede reducir eficazmente los efectos adversos causados por las diferencias de componentes y el sombreado de sombras, y mejorar la eficiencia de la generación fotovoltaica. Es adecuado para sistemas de centrales eléctricas con condiciones complejas de instalación de componentes, y en zonas con días más lluviosos y con niebla, el tiempo de generación de energía de los inversores de cadena es más corto. Largo. La selección de inversores para centrales fotovoltaicas debe seleccionarse en función de factores como la escala de la central, el entorno geográfico del emplazamiento, la forma del sistema y los requisitos de conexión a la red. El proyecto se encuentra en una zona de bosque montañoso, la zona de instalación de equipos está dispersa y el terreno limita severamente la instalación de los componentes. Por lo tanto, para reducir la pérdida de la serie de módulos y el desajuste en paralelo y optimizar la capacidad de generación de energía de la central fotovoltaica, este proyecto adopta un inversor doméstico de cadena de alta calidad con una función MPPT de 4 canales en la selección del inversor, y se utiliza un único inversor. La potencia nominal es de 50 kW. Además, el voltaje de circuito abierto y la corriente de cortocircuito de los módulos fotovoltaicos cambiarán con la fluctuación de la temperatura ambiente, especialmente el voltaje de circuito abierto aumentará con la disminución de la temperatura ambiente. Por lo tanto, debe calcularse y demostrarse el número de serie de componentes conectados al MPPT inversor para asegurar que no supere el límite superior de la tensión de trabajo del MPPT inversor bajo condiciones de temperatura extremadamente bajas; Al mismo tiempo, también es necesario asegurarse de que la capacidad de los componentes conectados al inversor no sea superior a la potencia máxima de entrada DC del inversor. En este proyecto, cada inversor está asociado a ocho circuitos de cadena fotovoltaica, cada circuito está conectado a 21 módulos fotovoltaicos, y la potencia de entrada DC del inversor es de 45,36 kW
(3) Transformador de campo
Los productos domésticos de transformadores fotovoltaicos de campo suelen incluir transformadores inmersos en aceite y transformadores de tipo seco. Dado que los transformadores fotovoltaicos para centrales eléctricas se instalan mayormente en exteriores, generalmente se utilizan transformadores combinados tipo caja inmersos en aceite, con buen rendimiento de protección y fácil construcción e instalación. Al diseñar y seleccionar un transformador, es necesario considerar de forma exhaustiva el tipo de diseño eléctrico del sistema fotovoltaico, la relación de transformación de tensión y las condiciones ambientales de instalación y uso, y seleccionar el producto más adecuado para el tipo de sistema fotovoltaico teniendo en cuenta el entusiasmo. Los transformadores inmersos en aceite se utilizan ampliamente en sistemas fotovoltaicos debido a su bajo coste, fácil mantenimiento, nivel de tensión flexible y configuración de capacidad del transformador. Sin embargo, debido a su gran tamaño y al riesgo de contaminación ambiental e incendio por fugas de aceite aislante, generalmente son adecuados para sistemas de centrales fotovoltaicas subterráneas a gran escala con suficientes instalaciones de instalación y bajos requisitos de resistencia al fuego.
El campo fotovoltaico de este proyecto se encuentra en la montaña, y hay espacio amplio para el transporte e instalación de equipos eléctricos. Por ello, el transformador tipo caja inmerso en aceite del modelo ZGS11-ZG (denominado "transformador tipo caja") está diseñado y diseñado para ventilar la base del transformador. La piscina de aceite puede prevenir la contaminación ambiental y los riesgos de incendio causados por la fuga de aceite aislante en el cambiador de cajas.
Teniendo en cuenta la distribución dispersa de componentes en centrales de montaña y la capacidad instalada inconsistente de las unidades de generación eléctrica, este proyecto está diseñado para utilizar transformadores de caja con dos grados de 1000kVA y 1600kVA. Según la capacidad instalada real de cada unidad de generación eléctrica, cada transformador de caja está conectado a 20-38 unidades de inversor, la relación entre la capacidad de acceso fotovoltaico y la capacidad nominal del transformador de caja no debe superar 1,2.
(4) Cables de corriente alterna y de corriente continua
Generalmente hay dos tipos de cables tendidos en el campo para centrales de montaña: aéreos y enterrados. Para rutas que deben cruzar barrancos, bosques y ríos, generalmente se utilizan cables aéreos, mientras que para áreas con distancias cortas, terrenos planos y construcción cómoda en el suelo, se utiliza la colocación enterrada. Este método tiene la ventaja de un periodo de construcción corto y un bajo coste. Los cables utilizados en el campo fotovoltaico de este proyecto incluyen principalmente cables fotovoltaicos de corriente continua entre módulos e inversores, cables de CA entre inversores y transformadores de caja, y entre transformadores de caja y estaciones de refuerzo. Las consideraciones para la selección de cable incluyen principalmente la resistencia a la tensión nominal, la superficie de la sección transversal y el tipo de cable. Entre ellos, los cables entre los módulos y los inversores están diseñados con cables fotovoltaicos especiales de corriente continua, que se disponen junto con las líneas de los soportes traseros de los módulos; los cables de corriente alterna entre los inversores y los transformadores tipo caja y los transformadores tipo caja están colocados bajo tierra, considerando el verano en la zona donde se encuentra la central eléctrica. Sin embargo, llueve y es húmedo. La temperatura es baja en invierno, así que utiliza un cable de alimentación blindado con revestimiento de polietileno XLPE (YJY23) con mejor humedad y resistencia a bajas temperaturas. Para hacer una selección.
Antes de colocar cables enterrados, se debe determinar la profundidad enterrada adecuada. Según los requisitos de la especificación, la profundidad enterrada de las líneas directamente enterradas no debe ser inferior a 0,7 m, y al cruzar tierras de cultivo, la profundidad no debe ser inferior a 1,0 m; Al mismo tiempo, en regiones frías, también debe considerarse el grosor de la capa de suelo congelado en invierno, y los cables directamente enterrados deben estar a la máxima profundidad de la capa de suelo firme—Lo siguiente. La temperatura mínima extrema en invierno en la zona donde se encuentra el proyecto es de -37,5°C, y el grosor máximo de la capa de suelo congelado es de 1,8 m. Por lo tanto, la profundidad de diseño de la zanja del cable en el área del campo fotovoltaico debería alcanzar los 2,0 m. Al mismo tiempo, la parte que atraviesa la carretera debe estar protegida por tuberías de acero. Las centrales fotovoltaicas a gran escala cubren una gran superficie, con un gran número de equipos, y la cantidad de cables de CA y DC es enorme. Por tanto, es esencial estimar razonablemente el número de cables utilizados en la fase inicial de la construcción.
Por otro lado, debido a las complejas condiciones de terreno y construcción de las centrales de montaña, es difícil estimar el número de cables basándose en la experiencia y los planos de construcción llamados "proyectos similares". Por lo tanto, en el proceso real de construcción de este proyecto, se adopta el método "dibujo de construcción + valor de experiencia + valor de muestreo in situ" para contar de forma exhaustiva la cantidad de ingeniería del cable. Por un lado, se utilizan los planos de construcción y los datos de consumo de cable de antiguas centrales de montaña para estimar; Con el avance del proyecto, las muestras de referencia de cables serán cada vez más abundantes y representativas, y el valor estimado del uso del cable será cada vez más preciso.
1.2 Gestión de operaciones y mantenimiento de campo fotovoltaico
Dado que la construcción de proyectos de centrales fotovoltaicas y los precios de la electricidad en la red en mi país se ven muy afectados por las políticas, el periodo de construcción de la mayoría de los proyectos es corto y el diseño y la construcción de centrales eléctricas no pueden controlarse de forma científica y eficaz. Por ello, la gestión ha causado dificultades particulares y peligros ocultos. Al mismo tiempo, debido al crecimiento explosivo de los proyectos fotovoltaicos en los últimos años, se ha puesto en funcionamiento un gran número de centrales eléctricas, mientras que la formación y reserva de personal profesional de procesos y mantenimiento en la industria está relativamente atrasada, lo que provoca tensiones en el personal de operación y mantenimiento de centrales fotovoltaicas, así como un nivel y calidad desiguales de operación y mantenimiento. Por tanto, fortalecer y mejorar la gestión operativa y de mantenimiento de las centrales eléctricas es de gran importancia para garantizar la vida útil y los beneficios económicos de las centrales fotovoltaicas.
(1) Gestión del equipo de campo
El equipo líder en el campo fotovoltaico incluye módulos fotovoltaicos, inversores de cadena y transformadores de caja. La gestión de este equipo se realiza principalmente mediante la recopilación de datos y el seguimiento del sitio y las inspecciones regulares in situ, etc., para comprender los parámetros y condiciones operativas del equipo, analizar posibles riesgos para la seguridad y eliminar fallos rápidamente.
El equipo líder en el campo fotovoltaico está equipado con terminales de adquisición de datos. La transmisión en tiempo real de datos e instrucciones puede realizarse a través del cable de comunicación RS485 y la red de anillo de fibra óptica situados en el campo y la sala de control central de la estación de refuerzo. El personal de operación y mantenimiento se encuentra en la sala de control central. Los parámetros de funcionamiento de todos los equipos eléctricos en el campo pueden probarse en interiores, incluyendo parámetros como generación de potencia por inversor, cambio de potencia por caja, etc., como se muestra en las Figuras 3 y 4; El equipo se controla a distancia para realizar la gestión automática del equipo eléctrico líder en el campo fotovoltaico.
Al mismo tiempo, se debe reforzar la inspección del equipo principal y se debe organizar regularmente al personal de operación y mantenimiento para realizar inspecciones in situ de los módulos fotovoltaicos, inversores y transformadores de caja en el campo fotovoltaico, así como registrar las condiciones de funcionamiento y los parámetros relevantes de cada equipo.
Fig.3 Distribución típica diaria de generación eléctrica del inversor
Los problemas encontrados en la investigación se clasifican, resumen y resuelven rápidamente, y se formulan soluciones específicas según la gravedad de la situación. Para centrales fotovoltaicas en zonas de gran altitud, debido a la gran inclinación de la instalación del módulo, debe prestarse especial atención a la fuerza del soporte del módulo y las piezas de conexión sueltas deben apretarse a tiempo. Para centrales fotovoltaicas en zonas con una diferencia significativa de temperatura entre el día y la noche, debe prestarse especial atención a la condensación por escarcha en la caja del equipo eléctrico, especialmente en el interior del transformador de la caja. Es necesario centrarse en comprobar si hay escarcha y condensación en la superficie de cada terminal y interruptor eléctrico, y a tiempo si es necesario. Retira el hielo de la pared interior de la caja y asegura una ventilación suave para evitar que el equipo eléctrico se humedece y afecte al rendimiento del aislamiento. El periodo de inspección suele ser de 1 a 2 semanas, que puede determinarse según el funcionamiento real de la central y las condiciones meteorológicas y ambientales del lugar. Para los recién puestos en funcionamiento, tras mantenimiento y equipos con historial de fallos, las inspecciones deben reforzarse; Al mismo tiempo, se deben mantener controles antes y después de fenómenos meteorológicos extremos como nevadas, lluvias, vendaval y granizo.
(2) Limpieza de módulos fotovoltaicos
Las centrales fotovoltaicas construidas y operadas en mi país utilizan módulos de silicio cristalino con sustrato de vidrio. Este módulo está compuesto principalmente por vidrio templado, backplane, armazón de aleación de aluminio, celdas de silicio cristalino, EVA, gel de sílice y caja de conexiones, etc. Área receptora de luz y eficiencia de conversión fotoeléctrica, pero su superficie de vidrio templado también es propensa a la acumulación de polvo y suciedad. Una obstrucción como el polvo en la superficie del módulo reducirá su eficiencia de conversión fotoeléctrica y causará un efecto de punto caliente en la parte sombreada del módulo, lo que puede causar daños graves al módulo fotovoltaico. Por ello, es necesario formular medidas y planes correspondientes para limpiar regularmente la superficie de los módulos fotovoltaicos instalados en la central eléctrica para garantizar la eficiencia de conversión y la seguridad operativa de los módulos. Las tecnologías de limpieza más utilizadas para módulos fotovoltaicos en las centrales fotovoltaicas de mi país incluyen principalmente tecnología de limpieza manual con pistolas de agua a alta presión, tecnología de limpieza de robots a bordo, tecnología de autolimpieza de módulos fotovoltaicos, tecnología de eliminación de polvo en cortinas eléctricas y tecnología móvil de limpieza montada en vehículos. Las características de las distintas tecnologías de limpieza se presentan en la Tabla 1.
Tabla 1 Tecnologías de limpieza de módulos fotovoltaicos más utilizadas
El proyecto se encuentra en una zona boscosa alejada del área urbana. No hay fuentes de contaminación atmosférica, como centrales térmicas ni campos mineros alrededor del lugar. Por lo tanto, la limpieza del aire es alta y los módulos fotovoltaicos se ven menos afectados por el polvo. Sin embargo, la temperatura del lugar del proyecto es baja en invierno y el tiempo de nevada se alarga. Por lo tanto, la limpieza de módulos considera principalmente el impacto de la nieve sobre los módulos fotovoltaicos. En respuesta a este problema, combinado con la situación real de la ubicación del proyecto y el modo de instalación del módulo, este proyecto adopta una combinación de limpieza pasiva y limpieza activa para limpiar y mantener los módulos fotovoltaicos en el campo.
La limpieza pasiva combina las características de la alta altura de instalación y el gran ángulo de inclinación (40°) de los módulos fotovoltaicos de este proyecto. Bajo la influencia de su gravedad, la nieve en la superficie de los módulos en invierno es difícil de adherir a la superficie de cristal de los módulos. Cuando la luz solar impacta en los módulos, el aumento de la temperatura superficial de los componentes ayuda a eliminar el hielo de nieve. A juzgar por el funcionamiento real de la central, a principios de diciembre, tras la nevada nocturna en el campo, el grosor de la nieve en la superficie de los módulos fotovoltaicos es de unos 2-5 cm por la mañana. Se cae solo, y la nieve restante se desprende tras 2 horas. De manera similar, en otras estaciones, los restos como polvo o hojas que caen sobre la superficie del módulo también pueden deslizarse suavemente por la acción de la lluvia y el viento.
Limpieza activa Teniendo en cuenta los requisitos de economía y aplicabilidad, para aquellos residuos de nieve y polvo que su peso no puede eliminar, este proyecto adopta el método de contratar regularmente personal de limpieza para retirar la nieve y el polvo y limpiar manualmente los componentes. Para zonas con abundantes fuentes de agua, se pueden usar pistolas de agua a presión para enjuagar, y las demás zonas pueden limpiarse manualmente con herramientas como trapos. El tiempo de limpieza de los módulos debe seleccionarse en la mañana temprano, por la tarde, por la noche o en días nublados para evitar los efectos adversos de las sombras del equipo y el personal en la eficiencia de generación eléctrica de los módulos fotovoltaicos durante el proceso de limpieza. La selección del ciclo de limpieza debe determinarse según el grado de contaminación en la superficie del componente. En circunstancias normales, para los accesorios de polvo, el número de limpiezas no debería ser inferior a dos veces al año; para la nieve, debe colocarse puntualmente según el grosor de la acumulación en la superficie del módulo y la nevada reciente.
La calidad del personal de operación y mantenimiento, la formación de la operación y gestión del mantenimiento de centrales fotovoltaicas depende de la habilidad y calidad del personal de procesos y mantenimiento. La tecnología de generación fotovoltaica es una nueva forma de utilización de la energía. La mayoría de los equipos de gestión de operación y mantenimiento de las centrales eléctricas son relativamente jóvenes y carecen de experiencia ni tecnología en operación y mantenimiento fotovoltaico. Por lo tanto, la unidad de operación y mantenimiento de la central eléctrica debe reforzar la formación profesional del personal de operación y mantenimiento. Durante la operación y mantenimiento de las centrales fotovoltaicas, conforme a las leyes y reglamentos pertinentes y a las disposiciones del departamento local de energía, combinadas con las normas y reglamentos de operación de las centrales, se formulan programas de formación que cumplan con sus características y normas detalladas, mejoran continuamente el nivel técnico de los empleados y fortalecen su conciencia sobre el aprendizaje y la innovación. Al mismo tiempo, se debe prestar atención a la divulgación técnica y a la formación de unidades subcontratistas profesionales o fabricantes de equipos. Existen muchas profesiones e industrias implicadas en la construcción de centrales fotovoltaicas, y el diseño, construcción, gestión y gestión de operación y mantenimiento previos al proyecto a menudo no lo realiza la misma empresa o departamento. Por ello, se requiere subcontratación profesional cuando la central eléctrica está terminada y entregada a la unidad de operación y mantenimiento. El proveedor de la unidad y el equipo deberán comunicar técnicas a la unidad de operación y mantenimiento y proporcionar los servicios de formación necesarios para asegurar que el personal de operación y mantenimiento esté familiarizado con el rendimiento del sistema y el equipo y domine los métodos de operación y mantenimiento.
2. Generación de energía fotovoltaica y análisis de beneficios
2.1 Cálculo teórico de generación de energía
Según las "Especificaciones de Diseño para Centrales Fotovoltaicas", la previsión de la generación de energía de las centrales fotovoltaicas debe calcularse y determinarse según los recursos de energía solar presentes en el lugar. Tras considerar varios factores como el diseño del sistema de centrales fotovoltaicas, la disposición de los paneles fotovoltaicos y las condiciones ambientales, la fórmula de cálculo es:
En la fórmula, EP es la generación de energía en la red, kWh; HA es la irradiancia solar total en el plano horizontal, que es de 1412,55 kWh/m²en este proyecto; ES es la irradiancia bajo condiciones estándar, con una constante de 1 kWh/m²; PAZ es el componente. La capacidad de instalación en este proyecto es de 100000 kWp; K es el coeficiente de eficiencia global, que es 0,8. Por lo tanto, la capacidad teórica de generación de energía de la central en el primer año de este proyecto es
Debido al envejecimiento del material primario y a la radiación ultravioleta, la potencia de los módulos fotovoltaicos disminuirá año tras año durante su uso. La tasa de atenuación de potencia de los módulos utilizados en este proyecto es del 2,5% en el primer año, del 0,7% en cada año tras el primer año, del 8,8% en 10 años y del 19,3% en 25 años. Por lo tanto, la vida útil del sistema se calcula como 25 años, y la Tabla 2 es el resultado del cálculo de la generación de energía a 25 años del proyecto.
Según el análisis, la generación total acumulada de energía del proyecto en 25 años es de 2.517,16 millones de kWh, la generación media anual en 25 años es de 100,69 millones de kWh, y la generación anual por vatio de capacidad instalada es de aproximadamente 1,007 kWh.
2.2 Análisis de beneficios
La central eléctrica está situada en la prefectura de Yanbian, provincia de Jilin. Según el "Aviso de la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma sobre la Política de Precios de los Proyectos de Generación de Energía Fotovoltaica en 2018" (Reglamento de Precios Fa Gai [2017] Nº 2196), la central fotovoltaica puesta en funcionamiento después del 1 de enero de 2018, los precios de referencia de la electricidad en la red para áreas de recursos de Clase I, Clase II y Clase III se ajustan a 0,55 yuanes/kWh, 0,65 yuanes/kWh y 0,75 yuanes/kWh (impuestos incluidos), respectivamente. Esta zona es un área de recursos de Clase II, y el precio de referencia de la electricidad en red para centrales fotovoltaicas es de 0,65 yuanes/kWh. Al mismo tiempo, según la "Propuesta para Acelerar la Aplicación de Productos Fotovoltaicos para Promover el Desarrollo Saludable de la Industria (N.º 128)" de la provincia de Jilin, la provincia de Jilin implementa una política de subvención eléctrica para proyectos de generación fotovoltaica y, basándose en la normativa nacional, un apoyo adicional de 0,15 yuanes/kWh. Por lo tanto, la central fotovoltaica puede beneficiarse de una subvención de 0,8 yuanes/kWh.
La capacidad instalada de la primera fase del proyecto es de 100MW. Según la estimación de coste de 8 yuanes/W, la inversión inicial del presupuesto es de unos 800 millones de yuanes, y la adquisición real del proyecto es de 790 millones de yuanes, lo que es ligeramente inferior a la inversión presupuestaria anterior. Según estimaciones, la generación media anual de energía del proyecto es de 100.686.564 kWh. Según la política, se pueden obtener subvenciones de 0,8 yuanes/kWh, y la renta media anual de la central fotovoltaica por las tarifas eléctricas es de unos 80,549 millones de yuanes.
Según la estimación de la inversión real, el proyecto recuperará el coste en unos diez años. La generación total acumulada de energía de la central en 25 años es de 2.517 mil millones de kWh, y los ingresos totales son de unos 2.014 mil millones de yuanes. Durante los 25 años de vida útil, el beneficio de este proyecto es de aproximadamente 1.224 mil millones de yuanes. Al mismo tiempo, el proyecto puede generar 14 millones de yuanes en impuestos locales y 12 millones de yuanes en fondos para la lucha contra la pobreza cada año, y 4.000 hogares pobres registrados pueden salir con éxito de la pobreza, con un aumento medio anual de ingresos de 3.000 yuanes.
Además, dado que la central fotovoltaica consume menos energía y no emite contaminantes como dióxido de carbono, dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno al medio ambiente, tiene un alto valor de protección ambiental y beneficios sociales. La central fotovoltaica genera una media de casi 100 millones de kWh al año. Según las normas de conversión pertinentes, puede ahorrar 36.247,16 t de carbón estándar cada año, lo que significa reducir la emisión de dióxido de carbono 100384,5t, dióxido de azufre 1188,1t y óxidos de nitrógeno 432,9t, y puede reducir la generación de energía térmica. Además, 27.386,7 toneladas de polvo ahorraron casi 400 millones de L de agua purificada.
3.Resumen
Tras el crecimiento explosivo de la industria fotovoltaica en los últimos años, el retraso en la construcción de redes eléctricas en las regiones individuales se ha vuelto cada vez más evidente. Junto con la aceleración de la transformación industrial y la modernización en mi país, la demanda nacional de electricidad se ha ralentizado. Como resultado, la reducción de energía fotovoltaica ha ocurrido en varios lugares. Al mismo tiempo, para lograr el objetivo de la paridad en la red fotovoltaica, el precio de referencia de la electricidad en la red para fotovoltaicos ha entrado en un canal descendente. Según el "Aviso de la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma sobre la Política de Precios de los Proyectos de Generación de Energía Fotovoltaica en 2018", el precio de referencia de la electricidad en la red en 2018 se redujo en 0,1 en comparación con 2017. Yuan/kWh. En este contexto, las empresas fotovoltaicas enfrentarán una presión mayor para reducir costes. En cambio, las materias primas (como componentes, acero, etc.) y los costes laborales necesarios para construir centrales fotovoltaicas siguen siendo elevados. Equilibrar la relación entre costes y beneficios es un problema complejo que la industria fotovoltaica debe pensar y resolver a continuación.
1. Clasificación y composición de las centrales solares fotovoltaicas
Las centrales solares fotovoltaicas pueden dividirse en tipos independientes y conectados a la red según estén conectadas a la red pública. El tipo de sistema de generación de energía fotovoltaica solar debe seleccionarse en función de la demanda de suministro de energía de referencia, y se establece el sistema de generación de energía solar fotovoltaica más razonable.
2. Puntos clave de selección de emplazamiento para centrales solares fotovoltaicas
Las centrales solares fotovoltaicas están distribuidas por todo el mundo. En la construcción de centrales solares fotovoltaicas en mi país, se debe prestar suficiente atención a la selección de las instalaciones de las centrales solares fotovoltaicas. En la selección de las centrales solares fotovoltaicas, es necesario considerar las condiciones de luz para asegurar que la luz suficiente ilumine el panel solar y así proporcionar el efecto de generación de energía. La central solar fotovoltaica está situada en una zona de terreno llano. Por lo tanto, no es propensa a desastres naturales para evitar el grave impacto de estos en el equipo de la central solar fotovoltaica. Evita grandes cantidades de edificios alrededor del emplazamiento de la central solar fotovoltaica que puedan sombrear la central y afectar la iluminación de la misma.
3. Puntos de diseño del sistema independiente de generación de energía fotovoltaica solar
Al diseñar un sistema de generación de energía fotovoltaica solar, se centra principalmente en la capacidad del sistema de generación solar fotovoltaica, la selección de equipos electrónicos de potencia en el sistema de generación fotovoltaica solar y el diseño y cálculo de instalaciones auxiliares. Entre ellas, el diseño de capacidad está principalmente orientado a la capacidad de los componentes de las baterías y baterías en el sistema de generación de energía solar fotovoltaica. El objetivo es asegurar que la electricidad almacenada en las baterías pueda cumplir con los requisitos de trabajo. Para la selección y configuración de los componentes del sistema de generación de energía fotovoltaica solar, es necesario asegurarse de que el equipo seleccionado coincida con el diseño de capacidad del sistema de generación de energía solar fotovoltaica para garantizar que el sistema pueda funcionar de forma regular.
4. Puntos principales del diseño de capacidad de un sistema independiente de generación de energía fotovoltaica
Al diseñar la capacidad de un sistema autónomo de generación de energía solar fotovoltaica, deben enumerarse primero la carga y las dimensiones locales del sistema solar fotovoltaico separado, y deben determinarse el tamaño de la carga y el consumo energético del sistema independiente de generación solar fotovoltaica. Sobre esta base, se selecciona la capacidad de la batería del sistema solar fotovoltaico separado. Luego, la corriente óptima de los diferentes sistemas de generación fotovoltaica solar se determina calculando la corriente cuadrada del sistema independiente de generación solar fotovoltaica. Luego se selecciona el voltaje del conjunto cuadrado de la batería del sistema independiente de generación solar fotovoltaica. Finalmente, se determina la batería del sistema solar fotovoltaico separado de generación de energía. Al diseñar la potencia del conjunto cuadrado de baterías del sistema independiente de generación fotovoltaica solar, el diseño del conjunto cuadrado de baterías solares del sistema solar fotovoltaico separado puede completarse según el principio de aumento en serie y rectificación paralela.
5. Puntos principales de instalación del sistema independiente de generación fotovoltaica
5.1 Construcción de cimientos de soporte de un sistema solar fotovoltaico independiente
La base de la matriz de baterías del sistema independiente de generación solar fotovoltaica debe estar hecha de hormigón. La altura del suelo de hormigón y la desviación horizontal del suelo de hormigón deben cumplir con los requisitos y especificaciones de diseño. La base de la matriz de la batería debe fijarse con pernos de anclaje. La fuga debe cumplir con los requisitos de la especificación de diseño. Tras el vertido del hormigón y la fijación de los tornillos de anclaje, debe curarse durante al menos cinco días para asegurar su solidificación antes de que se pueda completar el rack independiente del sistema de generación solar fotovoltaica.
Al instalar el soporte solar del sistema independiente de generación fotovoltaica solar, debe prestarse atención a: (1) El ángulo de azimut y el ángulo de inclinación del marco cuadrado del sistema fotovoltaico independiente deben cumplir con los requisitos de diseño. (2) Al instalar el rack del sistema independiente de generación solar fotovoltaica, es necesario prestar atención a la necesidad de controlar la nivelación del fondo dentro del rango de 3 mm/m. Cuando la nivelación supera el rango permitido, debe usarse una bocina para nivelar. (3) La superficie de la parte fija del rack independiente del sistema de generación solar fotovoltaica debe ser lo más plana posible para evitar daños en las células. (4) Para la parte fija del rack independiente del sistema de generación solar fotovoltaica, deben instalarse juntas anti-flojo para mejorar la fiabilidad de su conexión. (5) Para el conjunto de células solares con el dispositivo de seguimiento solar en el sistema independiente de generación fotovoltaica solar, el dispositivo de seguimiento debe revisarse regularmente para garantizar su rendimiento de seguimiento solar. (6) Para el sistema de generación solar fotovoltaica independiente, el ángulo entre el rack y el suelo puede fijarse o ajustarse según los cambios estacionales, de modo que el panel solar probablemente aumente el área receptora y el tiempo de iluminación solar y mejore la independencia del panel solar—la eficiencia de generación de energía del sistema solar fotovoltaico.
5.2 Puntos de instalación de módulos solares del sistema independiente de generación solar fotovoltaica
Al instalar los módulos solares del sistema solar independiente de generación fotovoltaica, por favor preste atención a: (1) Al instalar los módulos solares del sistema solar independiente, es necesario medir y comprobar primero los parámetros de cada componente para asegurarse de que cumplen con los requisitos del usuario para medir el voltaje de circuito abierto y la corriente de cortocircuito del módulo solar. (2) Los módulos solares con parámetros de funcionamiento similares deben instalarse en el mismo conjunto cuadrado para mejorar la eficiencia de generación eléctrica del conjunto cuadrado del sistema fotovoltaico independiente. (3) Durante la instalación de paneles solares, etc., deben evitarse baches para evitar daños en los paneles solares, etc. (4) Si el panel solar y el marco fijo no están bien igualados, deben nivelarse con chapas de hierro para mejorar la estanqueidad de la conexión entre ambos. (5) Al instalar el panel solar, es necesario utilizar la instalación prefabricada en el marco del panel solar para la conexión. Al conectar con tornillos, presta atención a la firmeza de la conexión y presta atención al trabajo de relajación de antemano según los estándares utilizados. (6) La posición del módulo solar instalado en el rack debe ser de la mayor calidad posible. La distancia entre el módulo solar instalado en el rack y el rack debe ser mayor de 8 mm para mejorar la capacidad de disipación de calor del módulo solar. (7) La caja de conexiones del panel solar debe protegerse de la lluvia y la escarcha para evitar daños causados por la lluvia.
5.3 Principales puntos de conexión de cables en sistemas de generación de energía solar fotovoltaica
Al instalar los cables de conexión del sistema de generación fotovoltaica solar, presta atención al principio de primero exterior, luego interior, primero sencillo y después complicado. Al mismo tiempo, presta atención a lo siguiente al colocar cables: (1) Al colocar cables en el borde afilado de la pared y el soporte, presta atención a la protección de los cables. (2) Prestar atención a la dirección y fijación del cable al tenderlo, y fijarse en la tensión moderada de la disposición del cable. (3) Prestar atención a la protección en la unión del cable para evitar oxidación o caída en la junta, lo que afecta al efecto de conexión del cable. (4) La línea de alimentación y la línea de retorno del mismo circuito deben torcerse tanto como sea posible para evitar la influencia de la interferencia electromagnética del cable sobre el cable.
5.4 Hacer un excelente trabajo de protección contra rayos para sistemas de generación solar fotovoltaica
Durante la instalación del sistema de generación de energía fotovoltaica solar, se debe prestar atención a la protección contra rayos y a la puesta a tierra del sistema de generación fotovoltaica solar. El cable de conexión a tierra del pararrayos debe mantenerse a cierta distancia del soporte del sistema de generación solar fotovoltaica. Para la protección contra rayos del sistema de generación solar fotovoltaica, se pueden utilizar dos métodos de protección contra rayos para instalar el pararrayos o la línea de protección contra rayos, con el fin de proteger la seguridad del sistema de generación solar fotovoltaica.
Epílogo
El desarrollo y la utilización de la energía solar son el foco del desarrollo energético e incluso en el futuro. Basándose en el análisis de la composición y características del sistema fotovoltaico solar, este artículo analiza y expone los puntos críticos del diseño e instalación del sistema fotovoltaico.