Abstrakt
Modulning mos kelmasligi fotovoltaik (PV) tizimning energiya ishlab chiqarish samaradorligini oshirishni cheklaydigan asosiy texnik muammolardan biridir. Uning mohiyati ketma-ket zanjirdagi PV modullarining mos kelmaydigan chiqish oqimlari tufayli yuzaga kelgan "paqir effekti" dir. Xalqaro Energetika Agentligi (IEA) Fotovoltaik energiya tizimlari dasturining (PVPS) statistik ma'lumotlariga ko'ra, PV elektr stantsiyalarida mos kelmaslik tufayli elektr energiyasini ishlab chiqarishda global o'rtacha yo'qotish 5% dan 15% gacha va hatto murakkab relefli yoki yomon ekspluatatsiya va texnik xizmat ko'rsatuvchi zavodlarda 20% dan oshishi mumkin. Ular orasida egilish burchagi farqi tog'li hududlar va tomlar kabi murakkab o'rnatish stsenariylarida mos kelmaslikning eng asosiy sababi bo'lib, umumiy mos kelmaslik yo'qotishlarining taxminan 40% -60% ni tashkil qiladi.
1.PV modulining mos kelmasligining asosiy tamoyillari va fizik mexanizmlari
1.1 PV modullarining elektr xarakteristikalari
PV modulining chiqish xarakteristikalari uning joriy -kuchlanish (I-V) egri chizig‘i va quvvat-kuchlanish (P-V) egri chizig‘i bilan aniqlanadi. Standart sinov shartlarida (STC: nurlanish 1000 Vt/m², hujayra harorati 25 daraja, AM1,5 spektr) bitta modul yagona maksimal quvvat nuqtasiga (MPP) ega.
PV modulining qisqa tutashuv toki- (Isc) hujayra yuzasiga tushgan quyosh nurlanishiga taxminan proportsionaldir., bu egilish burchagi farqlari tufayli joriy mos kelmaslik uchun asosiy jismoniy asosdir. Formula quyidagicha ifodalanadi:
Isc ≈ Isc_STC ×(G/GSTC)
Qayerda:
• Isc: Haqiqiy qisqa tutashuv toki-(A)
• Isc_STC: standart sinov sharoitida qisqa tutashuv toki-(A)
• G: Haqiqiy nurlanish (Vt/m²)
• G_STC: Standart sinov nurlanishi (1000 Vt/m²)
Kirchhoffning joriy qonuniga ko'ra, bir qator hosil qilish uchun bir nechta modullar ketma-ket ulanganda,ketma-ket zanjirdagi barcha modullar bir xil oqimda ishlashi kerak; Ipning umumiy kuchlanishi har bir modulning ish kuchlanishlari yig'indisiga teng bo'lsa. Bu xususiyat seriyali tizimlarning joriy farqlarga juda sezgir ekanligini aniqlaydi.
1.2 Nomutanosiblik hodisasining asosiy mexanizmi
"Barrel effekti" (shuningdek, "eng zaif bo'g'in" yoki "torbo'yin effekti" sifatida ham tanilgan) ketma-ket ulangan PV modullarida sodir bo'ladigan-o'xshashliklar uchun mukammal o'xshashdir. Har biri turli quvvatga ega bo'lgan zanjirga ulangan bir qator barrellarni tasavvur qiling. Butun tizim bo'ylab oqishi mumkin bo'lgan suv miqdori, qolganlari qanchalik katta bo'lishidan qat'i nazar, eng kichik sig'imga ega bo'lgan barrel bilan cheklangan-.
PV simida modullar ketma-ket elektr bilan bog'langan, ya'ni bir xil oqim ularning barchasidan o'tishi kerak. Eng kam nurlanishni oladigan modul (suboptimal burchak tufayli) eng past oqim hosil qiladi. Bu butun string oqimini eng past ko'rsatkichga mos kelishiga majbur qiladi, bu esa yuqori -ishlaydigan modullarning o'z potentsialidan past ishlashiga olib keladi. Quvvat yo'qotishlari sezilarli bo'lishi mumkin, bu individual pasayishlarning oddiy yig'indisidan ancha oshib ketadi.
2. PV modulining mos kelmasligining asosiy sabablari
Modullarning mos kelmasligi sabablari murakkab va xilma-xil bo'lib, ularni ikkita toifaga bo'lish mumkin: tug'ma mos kelmaslik va orttirilgan mos kelmaslik.
2.1 Tug'ma nomuvofiqlik: zavod parametrlaridagi farqlar
Hatto bir xil partiyada ishlab chiqarilgan modullar ham yarimo'tkazgich materialining tozaligi va ishlab chiqarish jarayonining tebranishlari kabi omillar tufayli ularning elektr ishlash parametrlarida ozgina farqlarga ega. Modul ishlab chiqaruvchilari odatda modullarda quvvatni baholashni amalga oshiradilar, lekin bir xil quvvat qutisidagi modullar hali ham ±2,5% ichida joriy farqlarga ega bo'lishi mumkin.
Bunday zavod parametrlari farqlari natijasida kelib chiqadigan mos kelmaslik yo'qolishi odatda 2% -3% ni tashkil qiladi, bu esa barcha PV tizimlarida to'liq oldini olish mumkin bo'lmagan asosiy mos kelmaslik yo'qolishidir.
2.2 Olingan nomuvofiqlik: ish muhiti, foydalanish va texnik xizmat ko'rsatish omillari
Bu tizimning haqiqiy nomutanosibligi yo'qolishi asosiy qiymatdan ancha katta bo'lishining asosiy sababi, xususan:
• Mos kelmaydigan egilish burchaklari va azimut burchaklari(quyida chuqur tahlil qilinadi)
• Soyaning mos kelmasligi: Atrofdagi binolar, daraxtlar, tog'lar va hokazolardan barqaror soyalar va bulutlar, qushlar va boshqalardan dinamik soya.
• Tuproq va qarishning mos kelmasligi: Modul yuzasida chang, qor, qush axlati kabi notekis ifloslanish va uzoq muddatli-ishdan keyin qarish tezligidagi farqlar
• Haroratning mos kelmasligi: Modullarning turli xil issiqlik tarqalish sharoitlaridan kelib chiqqan notekis haroratlar
3. Nishab burchagi farqlari sabab boʻlgan nomuvofiqlikning -chuqur mexanizmi va miqdoriy tahlili
Nishab burchagi mos kelmasligi bir xil ketma-ket qatordagi turli modullarning mos kelmaydigan o'rnatish egilish burchaklariga (modul tekisligi va gorizontal tekislik orasidagi burchakka) ishora qiladi, natijada har bir modul tomonidan qabul qilingan quyosh nurlanishining turli miqdori va shuning uchun chiqish oqimidagi farqlar. Bu tog'li PV va tarqalgan uyingizda PV tizimlarida eng keng tarqalgan va osongina e'tibordan chetda qoladigan nomuvofiqlik turi.
3.1 O'rnatish burchagi farqlarining asosiy sabablari buni kuchaytiradi:
• Nurlanishning o'zgarishi: Boshqa burchak ostida egilgan modul, ayniqsa, eng yuqori soatlarda kamroq to'g'ridan-to'g'ri quyosh nurini oladi. Misol uchun, har xil nishabli qiyalikli uyingizda, janubga{1}}o‘ng tomonga qaragan modullar optimal egilishda yaxshi ishlashi mumkin, boshqalari esa sayozroq yoki tikroq burchak ostida ishlamaydi.
• Kundalik va mavsumiy ta'sir: Burchaklar nafaqat maksimal ishlab chiqarishga, balki kun davomida ishlashga ham ta'sir qiladi. Bir xil boʻlmagan egilishlar IV egri chiziqlarning mos kelmasligiga (joriy-kuchlanish xarakteristikalariga) olib keladi, bu esa mos kelmaslik yoʻqotishlarini oshiradi.
• Boshqa omillar bilan birikma: Burchak farqlari soya effektlarini yoki harorat gradientini yomonlashtirishi mumkin, chunki yomon burchakli modullar boshqacha isishi mumkin.
3.2 Nishab burchagi farqi va modul chiqish oqimi o'rtasidagi miqdoriy korrelyatsiya
Biz egilish burchagi farqi va oqim farqi o'rtasidagi bog'liqlikni turli egilish burchaklarida umumiy tekislik nurlanishini aniq hisoblash orqali aniqlashimiz mumkin. ni olish30 daraja N kenglikdagi hudud(Xitoydagi Yangtszi daryosi havzasi) misol tariqasida quyidagi jadvalda optimal egilish burchagiga (taxminan 30 daraja) nisbatan har xil oʻrnatish egilish burchaklari uchun yillik umumiy nurlanish va qisqa tutashuv toklari-dagi farqlar koʻrsatilgan:
O'rnatish egilish burchagi (darajali) | Yillik umumiy nurlanish (kVt/m²) | Optimal egilish burchagiga nisbatan nurlanish farqi (%) | Qisqa{0}}Oʻchirish oqimi farqi (%) |
| 10 | 1285 | -12.3 | -12.3 |
| 15 | 1352 | -7.7 | -7.7 |
| 20 | 1401 | -4.4 | -4.4 |
| 25 | 1432 | -2.3 | -2.3 |
| 30 (Optimal) | 1466 | 0 | 0 |
| 35 | 1451 | -1.0 | -1.0 |
| 40 | 1420 | -3.1 | -3.1 |
| 45 | 1373 | -6.3 | -6.3 |
| 50 | 1312 | -10.5 | -10.5 |
Asosiy xulosalar:
1. 30 gradus N kenglik hududida, optimal egilish burchagidan har 5 graduslik og'ish uchun yillik nurlanish taxminan 2% -4% ga kamayadi, bu qisqa tutashuv oqimining 2% -4% ga qisqarishiga mos keladi.
2. Nishab burchagi farqi 20 darajaga etganida (masalan, 30 daraja va 10 daraja), yillik oqim farqi 12% dan oshishi mumkin.
3. Bir lahzali oqim farqlari yillik o'rtacha farqlardan ancha katta. Misol uchun, yozgi kunning peshin vaqtida quyosh balandligi burchagi taxminan 83,5 gradusni tashkil qiladi, bu vaqtda 10 graduslik egilish burchagi bo'lgan modul tomonidan olingan to'g'ridan-to'g'ri nurlanish 30 graduslik egilish burchagi bo'lgan modul tomonidan qabul qilinganidan taxminan 15% yuqori; Qishki kunning peshin vaqtida quyosh balandligi burchagi taxminan 36,5 darajani tashkil qiladi va 10 graduslik egilish burchagi bo'lgan modul tomonidan olingan to'g'ridan-to'g'ri nurlanish 30 graduslik egilish burchagi bo'lgan modul tomonidan qabul qilinganidan taxminan 25% past bo'ladi.
4. Modul mos kelmasligi uchun asosiy echimlarni solishtirish
Modulning mos kelmasligi muammosini hal qilish uchun sanoatda turli xil echimlar ishlab chiqilgan, ularning asosiy g'oyasi"Seriya oqimlari izchil bo'lishi kerak" degan cheklovni buzingyokijoriy farqlarni minimallashtirish.
4.1 Nishab burchagi mos kelmasligi uchun maxsus dizayn optimallashtirish
Bu eng asosiy va eng arzon{0}}xarajat yechimi, shuningdek, barcha loyihalar birinchi navbatda qabul qilishi kerak bo'lgan chora:
1. "Bir xil egilish burchagi, bir xil ip" tamoyilini qat'iy amalga oshiring: Bu egilish burchagi mos kelmasligining oldini olishning oltin qoidasidir. Bir xil egilish burchagi va azimut burchagi bo'lgan modullar bir qatorda ketma-ket ulanishi kerak va turli egilish burchaklari/orientatsiyalari bo'lgan modullar hech qachon ketma-ket ulanmasligi kerak.
2. Ip uzunligini oqilona qisqartiring: Katta egilish burchagi farqlari bo'lgan hududlarda ip uzunligini mos ravishda qisqartirish (22-24 moduldan 18-20 modulgacha) nomuvofiqlik ta'sir doirasini kamaytirishi mumkin.
3. Inverter MPPT kanal bo'linishini optimallashtirish: Har xil egilish burchagi zonalaridagi satrlarni turli MPPT kanallariga ulang, shunda har bir MPPT kanali faqat bir xil egilish burchagiga ega boʻlgan satrlarning maksimal quvvat nuqtasini kuzatadi.
4.2 String inverteri: Koʻp-MPPT invertorlar
An'anaviy markaziy invertorlar odatda atigi 1-2 MPPT kanaliga ega, zamonaviy simli invertorlar odatda bir nechta mustaqil MPPT kanallari bilan jihozlangan (6-12 yoki undan ko'p). Har bir MPPT kanali turli xil satrlarning maksimal quvvat nuqtasini mustaqil ravishda kuzatishi mumkin, shu bilan nomuvofiqlikning ta'sirini bitta MPPT kanaliga cheklaydi.
Nishab burchagi mos kelmasligiga ta'siri: Turli xil egilish burchagi zonalari o'rtasidagi mos kelmaslik muammosini samarali hal qila oladi, lekin baribir bir xil zonadagi satrlardagi egilish burchagi farqlarini hal qila olmaydi.
4.3 Modul-Level Power Electronics (MLPE) Technology
Bu hozirgi vaqtda egilish burchagi mos kelmasligini hal qilish uchun eng samarali texnik yechim bo'lib, asosan quvvat optimallashtiruvchilari va mikroinverterlarni o'z ichiga oladi:
1. Power Optimizer
Quvvat optimallashtiruvchilari har bir modulning orqa tomoniga oʻrnatilgan boʻlib, ular modullar bilan bir-birdan-birga mos keladi. Har bir modulning ish kuchlanishini va oqimini mustaqil ravishda sozlashi mumkin, har bir modul o'zining maksimal quvvat nuqtasida ishlaydi va keyin to'g'ridan-to'g'ri oqimni ketma-ket zanjirga chiqaradi.
Nishab burchagi mos kelmasligiga ta'siri: Ip ichidagi har qanday egilish burchagi farqidan kelib chiqqan oqim mos kelmasligini butunlay yo'q qila oladi, bu har bir modulga maksimal oqimni chiqarishga imkon beradi. O'lchangan ma'lumotlar shuni ko'rsatadiki, katta egilish burchagi farqlari bo'lgan tog'li elektr stantsiyalarida quvvatni optimallashtiruvchilardan foydalanish energiya ishlab chiqarishni 15% -20% ga oshirishi mumkin.
2. Mikroinverter
Mikroinverterlar to'g'ridan-to'g'ri har bir modulning orqa tomoniga o'rnatiladi, modul tomonidan to'g'ridan-to'g'ri oqim chiqishi to'g'ridan-to'g'ri o'zgaruvchan tokga aylantiriladi, keyin esa tarmoqqa parallel ravishda ulanadi. Har bir modul ketma-ket oqim cheklovlaridan butunlay ozod bo'lgan mustaqil quvvat ishlab chiqarish blokidir.
Nishab burchagi mos kelmasligiga ta'siri: Nishab burchagi mos kelmasligi bilan bog'liq barcha muammolarni to'liq hal qiladi va har bir modul egilish burchagi farqidan qat'iy nazar mustaqil ishlashi mumkin.
Bizning kompaniyamiz yuqorida aytib o'tilgan barcha echimlar va to'liq tizimlarni taqdim etishi mumkin. Agar sizga kerak bo'lsa, iltimos biz bilan bog'laning!
7. Kelajakdagi rivojlanish tendentsiyalari
PV texnologiyasining uzluksiz rivojlanishi bilan modul nomuvofiqligi muammosini hal qilish usullari ham doimiy ravishda yangilanadi va rivojlanadi:
1. Yuqori samarali MLPE texnologiyasi: Yangi -avlod quvvat optimallashtiruvchilari va mikroinverterlarning konversiya samaradorligi 99% dan oshdi, buning natijasida oʻz-oʻzidan quvvat isteʼmoli-qisqarildi va xarajatlar doimiy ravishda pasaydi.
2. Smart modul texnologiyasi: Aqlli modullarni shakllantirish uchun quvvat optimallashtiruvchilari yoki mikroinverterlarni modullar bilan birlashtirish, o'rnatish jarayonini soddalashtirish va tizim ishonchliligini oshirish.
3. Raqamli egizak texnologiyasi: PV elektr stantsiyasining virtual modelini yaratish uchun raqamli egizak texnologiyasidan foydalanish, turli xil ish sharoitlarida mos kelmaslik yo'qotishlarini aniq simulyatsiya qilish va erta ogohlantirish va optimal nazoratni amalga oshirish.
4. Yangi batareya texnologiyasi: Shlangi modullar, yarim kesilgan modullar, dilimlangan modullar va boshqalar kabi hujayra segmentatsiyasi va optimallashtirilgan ulanish usullari orqali soya va nomuvofiqlik taʼsirini kamaytiradi. Misol uchun, yarim -kesilgan modullar soyalanish natijasida kelib chiqadigan quvvat yo'qotilishini taxminan 50% ga kamaytirishi mumkin.
Modullarning mos kelmasligi PV tizimlarida muqarrar hodisa,ular orasida egilish burchagi farqi murakkab o'rnatish stsenariylarida nomuvofiqlikning asosiy sababidir, va natijada energiya ishlab chiqarish yo'qotilishi 15% dan ko'proqqa yetishi mumkin. Nishab burchagi farqlari to'g'ridan-to'g'ri modullar tomonidan qabul qilingan quyosh nurlanishining miqdoriga ta'sir qilish orqali modullarning nomuvofiq chiqish oqimlariga olib keladi va keyinchalik seriyali sxemaning "chelak effekti" orqali butun qatorning quvvat ishlab chiqarishini cheklaydi.
Har xil turdagi PV elektr stantsiyalari uchun er sharoitlari, egilish burchagi farqi o'lchami va investitsiya byudjeti kabi omillarga ko'ra eng mos mos kelmaslik echimini tanlash kerak. Yerga oʻrnatilgan elektr stansiyalari koʻp-MPPT simli invertorlarga ustunlik berishi mumkin; tog'li hududlar va katta egilish burchagi farqlari bo'lgan tomlar kabi murakkab stsenariylar uchun modul-darajadagi quvvat elektronikasi texnologiyasi energiya ishlab chiqarishni sezilarli darajada yaxshilaydi va investitsion daromad keltiradi.
