أين تقع خسارة محطة الطاقة الكهروضوئية؟

خسارة محطة الطاقة بناءً على خسارة امتصاص مجموعة الخلايا الكهروضوئية وخسارة العاكس
بالإضافة إلى تأثير عوامل الموارد، يتأثر إنتاج محطات الطاقة الكهروضوئية أيضًا بفقدان معدات الإنتاج والتشغيل. كلما زاد فقدان معدات محطة الطاقة، قلّ توليد الطاقة. يشمل فقدان معدات محطة الطاقة الكهروضوئية بشكل رئيسي أربع فئات: فقدان امتصاص المصفوفة المربعة الكهروضوئية، وفقد العاكس، وفقد خطوط تجميع الطاقة ومحولات الصندوق، وفقد محطة التعزيز، وغيرها.

(1) خسارة الامتصاص لمجموعة الخلايا الكهروضوئية هي خسارة الطاقة من مجموعة الخلايا الكهروضوئية عبر صندوق التجميع إلى نهاية إدخال التيار المستمر للعاكس، بما في ذلك خسارة فشل معدات مكونات الخلايا الكهروضوئية، وخسارة الحماية، وخسارة الزاوية، وخسارة كابل التيار المستمر، وخسارة فرع صندوق التجميع؛
(2) يشير فقدان العاكس إلى فقدان الطاقة الناجم عن تحويل العاكس من التيار المستمر إلى التيار المتردد، بما في ذلك فقدان كفاءة تحويل العاكس وفقدان قدرة تتبع الطاقة القصوى MPPT؛
(3) خط تجميع الطاقة وخسارة المحول الصندوقي هي خسارة الطاقة من نهاية إدخال التيار المتردد للعاكس عبر المحول الصندوقي إلى عداد الطاقة لكل فرع، بما في ذلك خسارة مخرج العاكس وخسارة تحويل المحول الصندوقي وخسارة الخط داخل المصنع؛
(4) خسارة محطة التعزيز هي الخسارة من عداد الطاقة لكل فرع عبر محطة التعزيز إلى عداد البوابة، بما في ذلك خسارة المحول الرئيسي، وخسارة محول المحطة، وخسارة الحافلة وخسائر الخطوط الأخرى داخل المحطة.

بعد تحليل بيانات شهر أكتوبر لثلاث محطات طاقة كهروضوئية بكفاءة إجمالية تتراوح بين 65% و75%، وسعة مُركّبة تبلغ 20 و30 و50 ميجاوات، أظهرت النتائج أن فقدان امتصاص مصفوفة الخلايا الكهروضوئية وفقدان العاكس هما العاملان الرئيسيان المؤثران على إنتاج محطة الطاقة. من بينها، تُسجّل مصفوفة الخلايا الكهروضوئية أكبر فقدان امتصاص، بنسبة تتراوح بين 20 و30% تقريبًا، تليها خسارة العاكس بنسبة تتراوح بين 2 و4% تقريبًا، بينما تُعدّ خسارة خط تجميع الطاقة ومحول الصندوق وخسارة محطة التعزيز صغيرة نسبيًا، حيث تُشكّل حوالي 2% تقريبًا.
بتحليل أعمق لمحطة الطاقة الكهروضوئية المذكورة أعلاه، والتي تبلغ قدرتها 30 ميجاوات، نجد أن استثمار إنشائها يبلغ حوالي 400 مليون يوان. بلغ فقدان الطاقة في المحطة في أكتوبر 2,746,600 كيلوواط/ساعة، وهو ما يمثل 34.8% من إجمالي الطاقة المُولَّدة نظريًا. وبحساب 1.0 يوان للكيلوواط/ساعة، بلغ إجمالي الخسارة في أكتوبر 4,119,900 يوان، مما كان له تأثير كبير على الفوائد الاقتصادية للمحطة.

كيفية تقليل خسائر محطة الطاقة الكهروضوئية وزيادة توليد الطاقة
من بين الأنواع الأربعة لخسائر معدات محطات الطاقة الكهروضوئية، عادةً ما ترتبط خسائر خط التجميع ومحول الصندوق وخسارة محطة التعزيز ارتباطًا وثيقًا بأداء المعدات نفسها، وتكون الخسائر مستقرة نسبيًا. ومع ذلك، في حال تعطل المعدات، سيتسبب ذلك في فقدان كبير للطاقة، لذا من الضروري ضمان تشغيلها بشكل طبيعي ومستقر. بالنسبة لمصفوفات الطاقة الكهروضوئية والعاكسات، يمكن تقليل الخسائر إلى أدنى حد من خلال البناء المبكر والتشغيل والصيانة اللاحقة. وفيما يلي التحليل الدقيق:

(1) فشل وفقدان وحدات الطاقة الكهروضوئية ومعدات صندوق التجميع
هناك العديد من معدات محطة الطاقة الكهروضوئية. تحتوي محطة الطاقة الكهروضوئية بقدرة 30 ميجاوات في المثال أعلاه على 420 صندوقًا مجمعًا، يحتوي كل منها على 16 فرعًا (إجمالي 6720 فرعًا)، ويحتوي كل فرع على 20 لوحة (إجمالي 134400 بطارية)، والكمية الإجمالية للمعدات ضخمة. كلما زاد العدد، زاد تكرار أعطال المعدات وزاد فقدان الطاقة. تشمل المشاكل الشائعة بشكل رئيسي احتراق الوحدات الكهروضوئية، والحريق في صندوق الوصلات، وكسر لوحات البطاريات، واللحام الخاطئ للأسلاك، والأعطال في الدائرة الفرعية لصندوق المجمع، وما إلى ذلك. من أجل تقليل فقدان هذا الجزء، يجب علينا من ناحية تعزيز قبول الإكمال والتأكد من ذلك من خلال طرق الفحص والقبول الفعالة. ترتبط جودة معدات محطة الطاقة بالجودة، بما في ذلك جودة معدات المصنع، وتركيب المعدات وترتيبها بما يلبي معايير التصميم، وجودة بناء محطة الطاقة. من ناحية أخرى، من الضروري تحسين مستوى التشغيل الذكي لمحطة الطاقة وتحليل بيانات التشغيل من خلال وسائل مساعدة ذكية لمعرفة مصدر الخطأ في الوقت المناسب، وإجراء استكشاف الأخطاء وإصلاحها من نقطة إلى نقطة، وتحسين كفاءة عمل موظفي التشغيل والصيانة، وتقليل خسائر محطة الطاقة.
(2) فقدان التظليل
بسبب عوامل مثل زاوية تركيب وترتيب الوحدات الكهروضوئية، قد تُحجب بعض الوحدات، مما يؤثر على خرج الطاقة من المصفوفة الكهروضوئية ويؤدي إلى فقدانها. لذلك، أثناء تصميم وبناء محطة الطاقة، من الضروري منع بقاء الوحدات الكهروضوئية في الظل. وفي الوقت نفسه، لتقليل الضرر الذي يلحق بالوحدات الكهروضوئية بسبب ظاهرة البقعة الساخنة، يجب تركيب عدد مناسب من ثنائيات الالتفافية لتقسيم سلسلة البطاريات إلى عدة أجزاء، بحيث يتناقص جهد وتيار سلسلة البطاريات بشكل متناسب، مما يقلل من فقدان الكهرباء.

(3) فقدان الزاوية
تتراوح زاوية ميل مصفوفة الألواح الكهروضوئية بين 10 و90 درجة حسب الغرض، وعادةً ما يُختار خط العرض. يؤثر اختيار الزاوية على شدة الإشعاع الشمسي من جهة، ويتأثر توليد الطاقة من الوحدات الكهروضوئية بعوامل مثل الغبار والثلج، مما يُسبب فقدان الطاقة بسبب الغطاء الثلجي. في الوقت نفسه، يمكن التحكم في زاوية ميل الوحدات الكهروضوئية بوسائل مساعدة ذكية للتكيف مع تغيرات الفصول والطقس، مما يُعزز قدرة محطة الطاقة على توليد الطاقة إلى أقصى حد.
(4) خسارة العاكس
ينعكس فقدان العاكس بشكل رئيسي في جانبين، الأول هو الخسارة الناتجة عن كفاءة التحويل، والثاني هو الخسارة الناتجة عن قدرة تتبع الطاقة القصوى MPPT للعاكس. يتم تحديد كلا الجانبين من خلال أداء العاكس نفسه. فائدة تقليل فقدان العاكس من خلال التشغيل والصيانة اللاحقة ضئيلة. لذلك، يتم تحديد اختيار المعدات في المرحلة الأولية من بناء محطة الطاقة، ويتم تقليل الخسارة باختيار العاكس ذي الأداء الأفضل. في مرحلة التشغيل والصيانة اللاحقة، يمكن جمع بيانات تشغيل العاكس وتحليلها بوسائل ذكية لتوفير دعم القرار لاختيار معدات محطة الطاقة الجديدة.

يتضح من التحليل السابق أن الخسائر ستؤدي إلى خسائر فادحة في محطات الطاقة الكهروضوئية، وينبغي تحسين الكفاءة الكلية للمحطة من خلال تقليل الخسائر في المجالات الرئيسية أولاً. من ناحية، تُستخدم أدوات قبول فعّالة لضمان جودة معدات وبناء محطة الطاقة؛ ومن ناحية أخرى، في عملية تشغيل وصيانة محطة الطاقة، من الضروري استخدام وسائل مساعدة ذكية لتحسين مستوى إنتاج وتشغيل محطة الطاقة وزيادة توليد الطاقة.