Úvod
Ako fotovoltaická technológia neustále napreduje, trh s fotovoltaickými modulmi sa vyvinul z vysokého prúdu na nízky prúd. Vysokoprúdové fotovoltaické moduly získali pozornosť vďaka svojmu vysokému výkonu, ale spojené riziká a straty nemožno ignorovať. Naopak, nízkoprúdové fotovoltaické moduly sa čoraz viac vnímajú ako múdrejšia voľba vďaka svojim výhodám v oblasti bezpečnosti, efektivity a kompatibility. Tento článok analyzuje riziká a straty vysokoprúdových fotovoltaických modulov a skúma jedinečné výhody nízkoprúdových fotovoltaických modulov.
Obsah
- Úvod
- Vznik vysokoprúdových fotovoltaických modulov
- Riziká a straty vysokoprúdových fotovoltaických modulov
- Výhody nízkoprúdových fotovoltaických modulov
- Záver
Vznik vysokoprúdových fotovoltaických modulov
Úrovňované náklady na energiu (LCOE) sú kľúčovou metrikou na hodnotenie fotovoltaických projektov. Na strane modulov zohrávajú kľúčovú úlohu účinnosť, výkon a výrobná kapacita, a zlepšenie výkonu a účinnosti fotovoltaických modulov môže efektívne znížiť LCOE. Už v roku 2009 bol maximálny výkon fotovoltaických modulov v priemysle iba 290W. Po viac ako desaťročí vývoja výkon fotovoltaických modulov vzrástol na viac ako 500W, pričom niektoré presahujú 600W. Hlavné cesty na zlepšenie výkonu modulov zahŕňajú pokroky v technológii článkov, ktoré zvyšujú konverznú účinnosť, optimalizáciu rozloženia modulov a pomocných materiálov a zvyšovanie veľkostí doštičiek. Spočiatku boli hromadne vyrábané solárne články založené na 125mm doštičkách, ktoré sa neskôr vyvinuli na 156mm, 156,75mm, 158,75mm, 166mm a teraz na 182mm a 210mm. Príchod veľkých doštičiek s veľkosťou 182mm a 210mm v roku 2020 nielenže priniesol významný nárast výkonu modulov, ale tiež výrazne zvýšil prevádzkový prúd fotovoltaických modulov.
Všeobecne platí, že racionálne za zväčšovaním veľkosti doštičiek sú dva hlavné body: po prvé, môže efektívne znížiť náklady na watt doštičiek a solárnych článkov, čím sa znižujú výrobné náklady fotovoltaických modulov; po druhé, zväčšovanie veľkosti doštičiek môže zvýšiť výkon modulov, čím sa znižujú náklady na Balance of System (BOS). Avšak, akékoľvek zisky sú v určitom rozsahu; keď veľkosť článku a prúd stúpajú do určitej miery, spojené riziká, nebezpečenstvá a straty môžu prevýšiť výhody.
Riziká a straty vysokoprúdových fotovoltaických modulov
1. Riziká výroby a kvality vysokoprúdových fotovoltaických modulov
V procese výroby, ako sa zvyšuje veľkosť článku, výťažnosť produktov má tendenciu klesať v dôsledku zvýšenej náročnosti výroby. Výťažnosť veľkých doštičiek a článkov v počiatočných fázach výroby nemusí dosiahnuť úroveň pôvodných produktov a niektoré problémy spôsobené zväčšením veľkosti nemusia byť dokonale vyriešené ani po dozretí procesu. Navyše, nadmerné veľkosti doštičiek môžu brániť vývoju tenších článkov a zvýšená veľkosť fotovoltaických modulov môže brániť znižovaniu nákladov na rámy a sklo, čo ovplyvňuje výrobné náklady. Zvýšenie veľkosti doštičiek a modulov tiež zvyšuje riziká mechanického zaťaženia, čo sťažuje prepravu a inštaláciu a kladie vyššie nároky na podporné štruktúry, čím ovplyvňuje kvalitu počas celého životného cyklu produktu a systému.
2. Vplyv vysokoprúdových fotovoltaických modulov na výrobu elektriny
(1) Straty na káblovej linke
Na základe projektu s kapacitou 100MW sme porovnali straty na káblovej linke fotovoltaických modulov s veľkosťou 182mm (prevádzkový prúd okolo 13A) a ultra-vysokoprúdových fotovoltaických modulov (prevádzkový prúd okolo 18A). Za štandardných testovacích podmienok (STC) s použitím rovnakého 4mm² kábla mala schéma s ultra-vysokoprúdovým fotovoltaickým modulom o približne 0,2% vyššie straty na DC strane v porovnaní so schémou s modulom 182mm. Aj pri predpoklade, že osvetlenie v reálnom aplikačnom prostredí je 70% STC podmienok, stále existuje rozdiel v stratách na linke okolo 0,14%. V systémoch s bifaciálnymi fotovoltaickými modulmi môže nárast prúdu bifaciálnych modulov v porovnaní s monofaciálnymi modulmi dosiahnuť 10%-20%, čo ešte viac zvyšuje rozdiel v stratách na linke.
![Straty na káblovej linke Straty na káblovej linke](http://custom-images.strikinglycdn.com/res/hrscywv4p/image/upload/c_limit,fl_lossy,h_9000,w_1200,f_auto,q_auto/14489876/539337_142438.png)
(2) Straty tepelnej energie modulu
Vykonali sme tiež súvisiaci výskum a výpočty týkajúce sa tepelných strát fotovoltaických modulov: podiel tepelných strát ultra-vysokoprúdových fotovoltaických modulov je o 0,53% vyšší ako u modulov 182mm. Pri projekte s kapacitou 3GW, v dôsledku priamych tepelných strát, ultra-vysokoprúdové fotovoltaické moduly vyprodukujú ročne o 20 miliónov kWh menej ako moduly 182mm.
![Straty tepelnej energie modulu Straty tepelnej energie modulu](http://custom-images.strikinglycdn.com/res/hrscywv4p/image/upload/c_limit,fl_lossy,h_9000,w_1200,f_auto,q_auto/14489876/853033_376239.png)
(3) Výroba elektriny a výpočet LCOE
Simulačné výsledky ukazujú, že výroba elektriny modulov 182mm je o 1,8% vyššia ako u ultra-vysokoprúdových modulov, čo je 1,862 kWh/Wp/rok. Z hľadiska LCOE sú moduly 182mm o 0,03-0,05 jüanov/kWh nižšie ako ultra-vysokoprúdové moduly, čo je 0,19 jüanov/kWh.
![Výroba elektriny a výpočet LCOE Výroba elektriny a výpočet LCOE](http://custom-images.strikinglycdn.com/res/hrscywv4p/image/upload/c_limit,fl_lossy,h_9000,w_1200,f_auto,q_auto/14489876/675517_823672.png)
(4) Empirická analýza ultra-vysokoprúdových fotovoltaických modulov
Na úplné štúdium výkonu výroby elektriny a prevádzkových teplotných rozdielov rôznych fotovoltaických modulov vedúca značka v spolupráci s TÜV Nord uskutočnila v februári 2021 vonkajší empirický projekt na Národnej fotovoltaickej experimentálnej základni v Yinchuan. Empirické údaje ukázali, že za vysokého osvetlenia bola prevádzková teplota ultra-vysokoprúdových fotovoltaických modulov v priemere o 1,8°C vyššia ako u modulov 182mm, s maximálnym teplotným rozdielom približne 5°C. To je hlavne preto, že vysoký prevádzkový prúd fotovoltaických modulov vedie k významným tepelným stratám na kovových elektródach a pásikoch článkov, čím sa zvyšuje prevádzková teplota modulu. Ako je známe, výkon fotovoltaických modulov klesá so zvyšujúcou sa teplotou, pričom výkon klesá približne o 0,35% za každý 1°C nárast teploty; kombináciou viacerých faktorov empirické údaje ukazujú, že výkon výroby elektriny na jeden watt modulov 182mm je o približne 1,8% vyšší ako u ultra-vysokoprúdových modulov.
![Pracovná teplota modulov 21. marca Pracovná teplota modulov 21. marca](http://custom-images.strikinglycdn.com/res/hrscywv4p/image/upload/c_limit,fl_lossy,h_9000,w_1200,f_auto,q_auto/14489876/147367_371602.png)
![Pracovná teplota modulov 4. mája Pracovná teplota modulov 4. mája](http://custom-images.strikinglycdn.com/res/hrscywv4p/image/upload/c_limit,fl_lossy,h_9000,w_1200,f_auto,q_auto/14489876/794719_392581.png)
![Empirická analýza ultra-vysokoprúdových fotovoltaických modulov Empirická analýza ultra-vysokoprúdových fotovoltaických modulov](http://custom-images.strikinglycdn.com/res/hrscywv4p/image/upload/c_limit,fl_lossy,h_9000,w_1200,f_auto,q_auto/14489876/755460_359326.png)
3. Elektrické bezpečnostné riziká vysokoprúdových fotovoltaických modulov
Fotovoltaické moduly sú elektrické zariadenia, ktoré zapúzdrujú solárne články sklom, zadnou vrstvou, EVA alebo POE, a potom prenášajú generovanú jednosmernú elektrinu cez spojovacie skrinky, káble a konektory. Pre celý fotovoltaický modul, spojovacie skrinky a konektory, hoci sú nenápadné malé komponenty, môžu spôsobiť významné bezpečnostné riziká, ak zlyhajú.
(1) Riziko prehrievania spojovacej skrinky
Podľa štatistík od autoritatívnych tretích strán sú zlyhania elektrární (najmä požiare) spôsobené fotovoltaickými modulmi väčšinou spojené so spojovacími skrinkami a konektormi. Preto je spojovacia skrinka kritickým technickým bodom v dizajne modulu, najmä pre vysokoprúdové fotovoltaické moduly, kde je nosnosť diód v spojovacej skrinke kľúčová. Nasledujúci obrázok ukazuje situáciu, kde prehrievanie spojovacej skrinky spôsobilo spálenie konektora.
![Riziko prehrievania spojovacej skrinky Riziko prehrievania spojovacej skrinky](http://custom-images.strikinglycdn.com/res/hrscywv4p/image/upload/c_limit,fl_lossy,h_9000,w_1200,f_auto,q_auto/14489876/205940_312022.png)
Na zabezpečenie nosnosti diód v spojovacej skrinke, pre monofaciálne fotovoltaické moduly sa odporúča, aby menovitý prúd spojovacej skrinky bol väčší ako 1,25-násobok skratu (Isc). Pre bifaciálne fotovoltaické moduly je tiež potrebné zohľadniť 30% bifaciálny zisk a približne 70% zadnú pomer. Fotovoltaické moduly 182mm používajú na trhu zrelé spojovacie skrinky s menovitým prúdom 25A, ktoré zachovávajú približne 16% bezpečnostnú rezervu, čím zabezpečujú dlhodobú spoľahlivosť vysokoprúdových fotovoltaických modulov. Väčšie prúdové moduly vyžadujú spojovacie skrinky s vyšším menovitým prúdom (30A). Avšak, aj pri 30A spojovacích skrinkách je bezpečnostná rezerva ultra-vysokoprúdových fotovoltaických modulov relatívne nízka a riziko preťaženia sa výrazne zvyšuje pri vysokom osvetlení a vysokých teplotách.
![osvetlení a vysokých teplotách. osvetlení a vysokých teplotách.](http://custom-images.strikinglycdn.com/res/hrscywv4p/image/upload/c_limit,fl_lossy,h_9000,w_1200,f_auto,q_auto/14489876/844184_858589.png)
(2) Riziko prehrievania kábla
Na základe normy IEC 62930 sme vykonali výskum a výpočty nosnosti fotovoltaických káblov. Vo všeobecnosti môžu 4 mm² káble v pozemných alebo distribuovaných strešných elektrárňach spĺňať potreby 182mm fotovoltaických modulov aj ultra-vysokoprúdových fotovoltaických modulov. Avšak, keď niektoré distribuované strechy dosahujú teploty 70°C, ak ultra-vysokoprúdové fotovoltaické moduly nepoužívajú drahšie 6mm² fotovoltaické káble, môžu sa káble prehriať a spáliť, čím sa zvyšuje riziko požiaru.
Výhody nízkoprúdových fotovoltaických modulov
Napriek rôznym rizikám a stratám vysokoprúdových fotovoltaických modulov, nízkoprúdové fotovoltaické moduly vykazujú jedinečné výhody. Tieto výhody im čoraz viac zaisťujú dominantné postavenie na trhu, najmä v aplikáciách, kde je kľúčová spoľahlivosť systému a dlhodobé výhody.
1. Vyššia elektrická bezpečnosť
Nízko-prúdový dizajn nízkoprúdových fotovoltaických modulov významne znižuje tepelné straty a riziká horúcich bodov, čím zvyšuje elektrickú bezpečnosť. Napríklad, nízkoprúdové fotovoltaické moduly Twisun Pro používajú dizajn s nízkym prúdom 10A, čím znižujú prevádzkové teploty a ďalej minimalizujú pravdepodobnosť elektrických porúch. Tento dizajn nielen predlžuje životnosť modulu, ale tiež zabezpečuje spoľahlivú prevádzku v rôznych prostrediach.
2. Vyššia efektivita výroby elektriny
Nízko-prúdové fotovoltaické moduly Twisun Pro dosahujú vyššiu efektivitu výroby elektriny prostredníctvom unikátneho trojčlánkového procesu. V porovnaní s tradičnými polovičnými článkami trojčlánkový proces znižuje prevádzkovú teplotu modulu o 20%, čím zvyšuje výrobu elektriny o 4,64%. Navyše, nízkoprúdový dizajn znižuje straty na vedení, čím každý watt výkonu efektívnejšie premieňa na využiteľnú elektrinu.
3. Kompatibilita systému a nákladová efektívnosť
Štandardná veľkosť a nízkoprúdový dizajn nízkoprúdových modulov ich robí kompatibilnejšími s existujúcimi meničmi a montážnymi systémami. Napríklad, fotovoltaický modul Twisun Pro má prúd okolo 10A a štandardnú veľkosť 1,998 štvorcových metrov, čo ho robí vhodným pre hlavné prúdy meničov a montážnych konzol. Toto zjednodušuje proces integrácie systému a znižuje náklady na inštaláciu. Ďalej, ľahká dvojsklená štruktúra nízkoprúdových modulov (len 21 kg) nielen uľahčuje prepravu a inštaláciu, ale tiež znižuje zaťaženie strechy, čím sa znižuje náročnosť a náklady na inštaláciu.
4. Výkon v prostrediach s nízkym osvetlením
Nízkoprúdové moduly vykazujú výnimočný výkon v prostrediach s nízkym osvetlením. Fotovoltaické moduly Twisun Pro začínajú vyrábať elektrinu skôr ráno a prestávajú neskôr večer pri nízkych svetelných podmienkach, čím predlžujú denný čas výroby elektriny. Táto vlastnosť umožňuje nízkoprúdovým modulom udržiavať vysokú efektivitu v rôznych poveternostných podmienkach, čo výrazne zvyšuje celkovú výrobu elektriny.
5. Dlhšia životnosť a záruka
Ultra-nízka miera degradácie nízkoprúdových fotovoltaických modulov Twisun Pro vedie k len 1% degradácii v prvom roku a 0,4% ročne potom, čím zabezpečuje dlhodobú vysoko efektívnu výrobu elektriny. Okrem toho, Twisun Pro ponúka 30-ročnú produktovú a výkonnostnú záruku pre svoje dvojsklené moduly. Táto dlhodobá záruka robí investíciu do nízkoprúdových modulov ekonomicky výhodnejšou, znižujúc náklady na údržbu a výmenu.
Záver
V súhrne, nízkoprúdové fotovoltaické moduly Twisun Pro, so svojimi významnými výhodami v elektrickej bezpečnosti, efektivite výroby elektriny, kompatibilite systému a nákladovej efektívnosti, sa stali múdrejšou voľbou na trhu. Riešia rôzne riziká spojené s vysokoprúdovými fotovoltaickými modulmi a zároveň poskytujú zákazníkom bezpečnejšie, efektívnejšie a spoľahlivejšie fotovoltaické riešenia. Výber nízkoprúdových fotovoltaických modulov Twisun Pro prinesie vyššie výnosy a dlhšiu životnosť vášmu fotovoltaickému systému.
Od roku 2008 je Maysun Solar zaviazaný k výrobe vysoko kvalitných fotovoltaických modulov. Vyrábame rôzne solárne panely, ako sú IBC, HJT, TOPCon solárne panely a balkónové solárne elektrárne, všetky s pokročilou technológiou, vynikajúcim výkonom a zaručenou kvalitou. Maysun Solar úspešne založil kancelárie a sklady v mnohých krajinách a nadviazal dlhodobé partnerstvá s vynikajúcimi inštalatérmi! Pre najnovšie cenové ponuky solárnych panelov alebo akékoľvek otázky týkajúce sa fotovoltaiky nás, prosím, kontaktujte. Sme odhodlaní vám slúžiť a naše produkty ponúkajú bezpečnú záruku.
Môže sa vám tiež páčiť: