Номинална мощност и стандартни условия на изпитване (STC)
Ефективността на фотоволтаичния модул обикновено се измерва при стандартни тестови условия (STC), определени от стандарта IEC 60904-1:
- Излъчване от 1000 W/m² (оптимална слънчева светлина)
- Температура на модула при 25°C
- Стандартизиран светлинен спектър (IEC 60904-3)
Двустранните модули, които улавят светлината от двете страни, могат да подобрят производството чрез отражение на земята (албедо). PVGIS все още не моделира тези модули, но един подход е да се използва BNPI (Bifacial Nameplate Irradiance), дефинирано като: P_BNPI = P_STC * (1 + φ * 0,135), където φ е коефициентът на двустранност.
Ограничения на двустранните модули: Неподходящ за интегрирани в сгради инсталации, където задната част на модула е запушена. Променлива производителност в зависимост от ориентацията (напр. ос север-юг с лице изток-запад).
Оценка на реалната мощност на фотоволтаичните модули
Действителните работни условия на PV панелите се различават от стандартните (STC) условия, което се отразява на изходната мощност. PVGIS.COM прилага няколко корекции, за да включи тези променливи.
1. Отражение и ъгъл на падане на светлината
Когато светлината удари фотоволтаичен модул, част от нея се отразява, без да се преобразува в електричество. Колкото по-остър е ъгълът на падане, толкова по-голяма е загубата.
- Въздействие върху производството: Средно този ефект причинява загуба от 2 до 4%, намалена за слънчеви системи за проследяване.
2. Ефект на слънчевия спектър върху фотоволтаичната ефективност
Слънчевите панели са чувствителни към определени дължини на вълните от светлинния спектър, които варират в зависимост от фотоволтаичната технология:
- Кристален силиций (c-Si): Чувствителен към инфрачервена и видима светлина
- CdTe, CIGS, a-Si: различна чувствителност, с намален отговор в инфрачервения диапазон
Фактори, влияещи върху спектъра: Сутрешната и вечерната светлина са по-червени.
Облачните дни увеличават дела на синята светлина. Спектралният ефект пряко влияе на PV мощността. PVGIS.COM използва сателитни данни, за да коригира тези вариации и интегрира тези корекции в своите изчисления.
Зависимост на PV мощността от облъчването и температурата
Температура и ефективност
Ефективността на фотоволтаичните панели намалява с температурата на модула, в зависимост от технологията:
При високо излъчване (>1000 W/m²), температурата на модула се повишава: Загуба на ефективност
При ниска радиация (<400 W/m²)ефективността варира в зависимост от вида на фотоволтаичната клетка
Моделиране в PVGIS.COM
PVGIS.COM регулира фотоволтаичната мощност въз основа на облъчване (G) и температура на модула (Tm), използвайки математически модел (Huld et al., 2011):
P = (G/1000) * A * eff (G, Tm)
Коефициентите, специфични за всяка фотоволтаична технология (c-Si, CdTe, CIGS), се извличат от експериментални измервания и се прилагат към PVGIS.COM симулации.
Моделиране на температурата на фотоволтаичните модули
- Фактори, влияещи върху температурата на модула (Tm)
- Температура на околния въздух (Ta)
- Слънчево излъчване (G)
- Вентилация (W) – Силният вятър охлажда модула
-
Температурен модел в PVGIS (Faiman, 2008):
Tm = Ta + G / (U0 + U1W)
Коефициентите U0 и U1 варират според вида на инсталацията:
| PV технология | Монтаж | U0 (W/°C-m²) | U1 (Ws/°C-m³) |
|---|---|---|---|
| c-Si | Свободностоящ | 26.9 | 26.9 |
| c-Si | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CIGS | Свободностоящ | 22,64 | 22,64 |
| CIGS | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CdTe | Свободностоящ | 23.37 | 23.37 |
| CdTe | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
Системни загуби и стареене на фотоволтаични модули
Всички предишни изчисления осигуряват мощността на ниво модул, но трябва да се вземат предвид други загуби:
- Загуби при преобразуване (инвертор)
- Загуби в окабеляването
- Разлики в мощността между модулите
- Стареене на фотоволтаичните панели
Според проучването на Jordan & Kurtz (2013), PV панелите губят средно 0,5% от мощността на година. След 20 години мощността им се намалява до 90% от първоначалната им стойност.
- PVGIS.COM препоръчва въвеждане на първоначална системна загуба от 3% за първата година, за да се отчетат влошавания на системата, след това 0,5% на година.
Други фактори, които не са взети предвид в PVGIS
Някои ефекти влияят на фотоволтаичното производство, но не са включени PVGIS:
- Сняг върху панелите: Драстично намалява производството. Зависи от честотата и продължителността на снеговалежа.
- Натрупване на прах и мръсотия: Намалява PV мощността в зависимост от почистването и валежите.
- Частично засенчване: Има силно въздействие, ако модулът е засенчен. Този ефект трябва да се управлява по време на фотоволтаичната инсталация.
Заключение
Благодарение на напредъка във фотоволтаичното моделиране и сателитните данни, PVGIS.COM дава възможност за прецизна оценка на изходната мощност на фотоволтаичните модули, като се вземат предвид екологичните и технологичните ефекти.
Защо да използвате PVGIS.COM?
Разширено моделиране на излъчване и температура на модула
Корекции въз основа на климатични и спектрални данни
Надеждна оценка на системните загуби и стареенето на панела
Оптимизиране на слънчевото производство за всеки регион