Проектирование солнечных электростанций

28 августа 2019

Проектирование солнечных электростанций только, кажется простой задачей, этим должны заниматься специалисты. Компьютерная модель позволяет получить визуальную картинку будущей станции и размещения. Учитываются режимы её использования и варианты работы, выполняется расчет всех параметров станции.


Построение модели решает сразу несколько задач. Все расчеты выполняются с учетом долгих сроков службы станции, как правило, это 25-30 лет. Необходимо выйти на безубыточность электростанции, определить минимальные сроки за которые она окупится. Важно произвести все расчеты с высочайшей точностью, так как любые ошибки в расчетах и построении модели могут привести к существенному снижению эффективности. При этом даже минимальные вложения в оптимизацию первичного проекта могут значительно повысить энергоэффективность, а это, в конечном счете, положительно скажется на прибыли.

1.1 Проектирование и задачи

Общая цель – добиться соответствия возможностей по производству энергии потребностям пользователя. Для этого проектировщик должен учесть следующее:

(1) Необходимая мощность, (2) Доступность данных об инсоляции, (3) Тип и размер требуемой электростанции, (4) Стоимость произведенной энергии, (5) Рентабельность использования энергии солнца, (6) Характеристики, (7) Требования к системе, (8) Критерии оценки, (9) Оптимизация проекта, (10) Экономическая целесообразность и (11) Перспективы снижения затрат.

1.2 Рассмотрим какие компоненты используются в электростанциях

Основные компоненты

1. Солнечная панель

2. Инвертор

3. Центральная сеть

Вспомогательные компоненты

1. Распределительные коробки постоянного тока

2. Шины переменного тока (переключатели)

3. Пульт управления

4. Кабели

5. Монтажные конструкции

6. Заземление и освещение

7. SCADA (Система диспетчерского контроля и сбора данных)

8. Водоснабжение и ограждение, а также дороги в периметре.

Пример однолинейной схемы сетевой станции

1.2 Факторы, которые следует учитывать при проектировании системы

1. Эффективные солнечные часы в месте установки.

2. Соотношение дождливых / облачных дней.

3. Сколько дождливо-облачных дней допустимы для нормальной работы системы.

4. База данных местных метеосводок, таких как солнечные часы, энергия ветра, облачно-дождливые дни, стихийные бедствия и так далее.

5. Место установки должно быть достаточно просторным, и убедитесь, что поблизости нет высоких зданий или других объектов, которые могут бросать тень на панели и блокировать свет.

6. Полное исследование при разработке системы

а. Изучить местные климатические условия,

б. Изучить текущие потребности и будущие потенциальные требования

с. Сосредоточиться на производительности и на том, какие компоненты составят энергетический баланс

д. Состав, стоимость, транспортировка, условия строительства,

е. Защита системы должна быть полной и простой в эксплуатации и обслуживании, потребность в прочем обслуживании должна быть минимальной.

Что нужно знать о месте монтажа:

1) Расположение

2) Площадь

3) Инфраструктура

4) Аспекты окружающей среды такие как животный мир, риски для здоровья, археологическая и историческая значимость.

Пример плана проекта деления фотоэлектрических цепей

Каковы требования для установки электростанции?

1. Мощность нагрузки (размер и тип)

Обычно это максимальная мгновенная нагрузка, которую должна выдерживать электростанция. Это определит размер требуемого силового инвертора.

Расчет нагрузки – первый шаг для определения размера системы. Клиент должен решить, какие нагрузки необходимо резервировать во время отключения электроэнергии.

2. Потребность в энергии

Это даст вам представление о запасе энергии, которую нужно хранить. Может быть так, что оборудование, которое будет включено, является критической нагрузкой. В этом случае аккумулятор ИЛИ источник питания должен быть в состоянии обеспечить указанную нагрузку в течение требуемого периода времени.

3. Назначение

Целью электростанции может быть обеспечение бесперебойного электропитания ИЛИ, чтобы уменьшить зависимость от электросети. В случаях, когда энергосистема стабильна, лучше использовать систему, привязанную к магистральной сети. В случаях, когда нужна доступность питания, требуются массив аккумуляторов.

4. Требуется свободная от теней площадь

Солнечные батареи должны быть размещены в не затененной области, направленной прямо на солнце, для лучшей работы. Для этого требуется достаточно места на крыше или рядом с ним, где не будет затенения солнечным излучением.

5. Бюджет / Финансы

Бюджет является очень важным аспектом дизайна. Например, технически может потребоваться аккумуляторная система, но без нее стоимость может снизиться на 40%.

Выбор технологии

Технология солнечных модулей преобразует природную энергию солнца в полезную электрическую энергию. Фотогальванические модули изготовлены из монокристаллических / поликристаллических солнечных элементов, соединенных последовательно и параллельно. Монокристаллические солнечные панели являются эффективным типом солнечных батарей, но при этом являются самыми дорогими. Их производительность несколько лучше в условиях низкой освещенности.

Непосредственно проектирование выполняется на специальном программном обеспечении с учетом всех перечисленных параметров места монтажа и возможных препятствий.