Номинальная мощность и стандартные условия испытаний (STC)
Производительность фотоэлектрического модуля обычно измеряется в стандартных условиях испытаний (STC), определенных стандартом IEC 60904-1:
- Излучение 1000 Вт/м² (оптимальный солнечный свет)
- Температура модуля при 25°C
- Стандартизированный световой спектр (IEC 60904-3)
Двусторонние модули, улавливающие свет с обеих сторон, могут улучшить производство за счет отражения от земли (альбедо). PVGIS эти модули еще не моделируются, но один из подходов заключается в использовании BNPI (облученность двусторонней паспортной таблички), определяемой как: P_BNPI = P_STC * (1 + φ * 0,135), где φ — коэффициент двусторонности.
Ограничения двусторонних модулей: Не подходит для встроенных в здание установок, где задняя часть модуля закрыта. Переменная производительность в зависимости от ориентации (например, ось Север-Юг с ориентацией на Восток-Запад).
Оценка фактической мощности фотоэлектрических модулей
Реальные условия эксплуатации фотоэлектрических панелей отличаются от стандартных (STC) условий, что влияет на выходную мощность. PVGIS.COM применяет несколько исправлений для включения этих переменных.
1. Отражение и угол падения света.
Когда свет попадает на фотоэлектрический модуль, его часть отражается, не преобразуясь в электричество. Чем острее угол падения, тем больше потери.
- Влияние на производство: В среднем этот эффект приводит к потерям от 2 до 4%, что меньше для систем слежения за солнечной энергией.
2. Влияние солнечного спектра на эффективность фотоэлектрических систем.
Солнечные панели чувствительны к определенным длинам волн светового спектра, которые различаются в зависимости от фотоэлектрической технологии:
- Кристаллический кремний (c-Si): чувствителен к инфракрасному и видимому свету.
- CdTe, CIGS, a-Si: различная чувствительность, сниженный отклик в инфракрасном диапазоне.
Факторы, влияющие на спектр: Утренний и вечерний свет более красный.
В пасмурные дни увеличивается доля синего света. Спектральный эффект напрямую влияет на мощность фотоэлектрических систем. PVGIS.COM использует спутниковые данные для корректировки этих изменений и интегрирует эти поправки в свои расчеты.
Зависимость фотоэлектрической мощности от освещенности и температуры
Температура и эффективность
Эффективность фотоэлектрических панелей снижается с ростом температуры модуля в зависимости от технологии:
При высокой освещенности (>1000 Вт/м²), температура модуля увеличивается: потеря эффективности
При низкой освещенности (<400 Вт/м²), эффективность варьируется в зависимости от типа фотоэлектрического элемента
Моделирование в PVGIS.COM
PVGIS.COM регулирует фотоэлектрическую мощность на основе освещенности (G) и температуры модуля (Tm) с использованием математической модели (Huld et al., 2011):
P = (G/1000) * A * eff(G, Tm)
Коэффициенты, специфичные для каждой фотоэлектрической технологии (c-Si, CdTe, CIGS), выводятся на основе экспериментальных измерений и применяются к PVGIS.COM симуляции.
Моделирование температуры фотоэлектрических модулей
- Факторы, влияющие на температуру модуля (Tm)
- Температура окружающего воздуха (Ta)
- Солнечное излучение (Г)
- Вентиляция (W) – сильный ветер охлаждает модуль.
-
Температурная модель в PVGIS (Файман, 2008):
Тм = Та + Г / (U0 + U1W)
Коэффициенты U0 и U1 различаются в зависимости от типа установки:
| Фотоэлектрические технологии | Установка | U0 (Вт/°C-м²) | U1 (Вт/°C-м³) |
|---|---|---|---|
| c-Si | Отдельно стоящий | 26,9 | 26,9 |
| c-Si | БИПВ/БАПВ | 20,0 | 20,0 |
| CIGS | Отдельно стоящий | 22.64 | 22.64 |
| CIGS | БИПВ/БАПВ | 20,0 | 20,0 |
| CdTe | Отдельно стоящий | 23.37 | 23.37 |
| CdTe | БИПВ/БАПВ | 20,0 | 20,0 |
Системные потери и старение фотоэлектрических модулей
Все предыдущие расчеты обеспечивают мощность на уровне модуля, но необходимо учитывать и другие потери:
- Потери преобразования (инвертор)
- Потери в проводке
- Различия в мощности между модулями
- Старение фотоэлектрических панелей
Согласно исследованию Jordan & Kurtz (2013), фотоэлектрические панели теряют в среднем 0,5% мощности в год. Через 20 лет их мощность снижается до 90% от первоначального значения.
- PVGIS.COM рекомендует ввести начальные потери системы в размере 3% в течение первого года, чтобы учесть деградацию системы, а затем 0,5% в год.
Другие факторы, не учтенные в PVGIS
Некоторые эффекты влияют на производство фотоэлектрических систем, но не включены в PVGIS:
- Снег на панелях: Резко сокращает производство. Зависит от частоты и продолжительности снегопадов.
- Накопление пыли и грязи: Уменьшает фотоэлектрическую мощность в зависимости от очистки и осадков.
- Частичное затенение: Имеет сильное влияние, если модуль затенен. Этот эффект необходимо контролировать во время фотоэлектрической установки.
Заключение
Благодаря достижениям в области фотоэлектрического моделирования и спутниковым данным, PVGIS.COM позволяет точно оценить выходную мощность фотоэлектрических модулей с учетом экологических и технологических эффектов.
Зачем использовать PVGIS.COM?
Расширенное моделирование излучения и температуры модуля
Поправки на основе климатических и спектральных данных
Надежная оценка системных потерь и старения панелей
Оптимизация производства солнечной энергии для каждого региона