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跟蹤光伏支架地形損失：看似麻煩的問(wèn)題，未來(lái)可輕易實(shí)現(xiàn)

Data:2021-08-23

由于地形或施工容差的變化而導(dǎo)致的行間陰影是大型太陽(yáng)能發(fā)電廠中特別有害的損失來(lái)源。為什么？因?yàn)椴粌H可以使用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)軟件對(duì)地形陰影損失進(jìn)行建模，而且使用先進(jìn)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制策略可以恢復(fù)大部分損失。這對(duì)于晨科太陽(yáng)能這樣的太陽(yáng)能板支架廠家來(lái)說(shuō)無(wú)疑是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。
 
 跟蹤光伏支架地形損失：看似麻煩的問(wèn)題，未來(lái)可輕易實(shí)現(xiàn)
 
不久前，無(wú)論是在莫哈韋沙漠還是科羅拉多州的圣路易斯山谷，行業(yè)利益相關(guān)者都可以將廣闊的平坦陽(yáng)光土地用于太陽(yáng)能支架項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。由于這些開(kāi)創(chuàng)性的站點(diǎn)基本上沒(méi)有復(fù)雜的地形，性能模型可以通過(guò)假設(shè)平坦表面上的標(biāo)準(zhǔn)回溯來(lái)表征這些站點(diǎn)。這些基本假設(shè)不再適用于該行業(yè)。
 
今天，公用事業(yè)規(guī)模的太陽(yáng)能越來(lái)越多地出現(xiàn)在地形復(fù)雜的地方——這些地方在五年前似乎還不適合開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能。此外，“完全平坦”的網(wǎng)站一直是一個(gè)神話而不是現(xiàn)實(shí)。在太陽(yáng)能建筑工地上掃描成排的驅(qū)動(dòng)橋墩，橋墩高度變化明顯，即使在相對(duì)平坦的場(chǎng)地上相鄰的排也是如此。即使在最好的情況下，某些地形差異也是不可避免的，特別是考慮到當(dāng)今項(xiàng)目站點(diǎn)的規(guī)模。
 
光伏會(huì)議上一個(gè)常見(jiàn)的主題是，部署資產(chǎn)的表現(xiàn)低于預(yù)期，而且沒(méi)有人真正知道原因。一種合理的解釋是，問(wèn)題不在于部署的資產(chǎn)，而在于我們的期望。根據(jù)您的觀點(diǎn)，跟蹤器地形損失要么是房間里無(wú)人談?wù)摰拇笙?，要么是無(wú)人采摘的低垂果實(shí)。
 
如果跟蹤支架地形損失沒(méi)有準(zhǔn)確建模，PVsyst 生產(chǎn)建模模擬以及這些提供的收入模型將傾向于高估光伏電站的性能。始終低估這些影響可能會(huì)削弱投資者的回報(bào)和信心。此外，只要在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)和采購(gòu)過(guò)程中一直低估這些可避免的系統(tǒng)損失，就沒(méi)有什么緊迫性或動(dòng)力來(lái)追回可避免的系統(tǒng)損失。
 
雖然地形陰影損失是一個(gè)真正的問(wèn)題，但光伏性能建模社區(qū)正視這個(gè)問(wèn)題。作為 2021 年 IEEE 光伏專家會(huì)議 (PVSC) 會(huì)議的一部分，來(lái)自 DNV 的一組性能工程師介紹了正在進(jìn)行的地形陰影損失研究的結(jié)果[1]。作者使用 DNV 的 SolarFarmer 軟件對(duì)北卡羅來(lái)納州平均西南坡度為 4% 的場(chǎng)地進(jìn)行建模。作者分析了水平地面上跟蹤器之間的產(chǎn)量與可變地形上的產(chǎn)量的差異，發(fā)現(xiàn)跟蹤器地形損失為 -2%。
 
Black & Veatch 工程師最近的工作產(chǎn)生了類似的結(jié)果[2]。作者在美國(guó)東部一個(gè)由濕地縱橫交錯(cuò)、東西向坡度約為 3% 的地點(diǎn)研究擬建的光伏電站，作者模擬了大約 -2.5% 的地形產(chǎn)量損失。分析地形自適應(yīng)回溯策略的影響，作者得出結(jié)論，可以彌補(bǔ)大部分地形陰影損失。
 
Nextracker 自己的建模結(jié)果驗(yàn)證了與傾斜地形相關(guān)的產(chǎn)量損失估計(jì)的粗略數(shù)量級(jí)。在具有高漫射輻照度含量的位置，使用標(biāo)準(zhǔn)回溯法，根據(jù)地面覆蓋率 (GCR)，輕度 3% 的等級(jí)會(huì)導(dǎo)致每年 1% 至 2.5% 的損失。請(qǐng)注意，我們使用“耐陰”半切電池模塊對(duì)這些結(jié)果進(jìn)行了建模，如圖 1 所示。
 
跟蹤光伏支架地形損失：看似麻煩的問(wèn)題，未來(lái)可輕易實(shí)現(xiàn) 
 
然后，我們根據(jù)具有代表性的 100 MW 單軸跟蹤光伏支架安裝工廠和特定區(qū)域的平均 PPA 率將此分析擴(kuò)展到多個(gè)位置。如圖 2 所示，與跟蹤器地形陰影損失相關(guān)的財(cái)務(wù)影響遠(yuǎn)非微不足道。每年，地形陰影損失約為 100,000 至 200,000 美元。這是預(yù)期與現(xiàn)實(shí)之間的巨大差距，尤其是對(duì)于密切跟蹤整個(gè)車隊(duì)項(xiàng)目財(cái)務(wù)狀況的資產(chǎn)所有者而言。在項(xiàng)目的整個(gè)生命周期內(nèi)推斷，運(yùn)營(yíng) 30 年的收入損失現(xiàn)值（折現(xiàn)率約為 5%）很容易超過(guò)每 100 兆瓦電廠容量 200 萬(wàn)美元。
 
 跟蹤光伏支架地形損失：看似麻煩的問(wèn)題，未來(lái)可輕易實(shí)現(xiàn)
 
這種表現(xiàn)不佳風(fēng)險(xiǎn)的重要性值得對(duì)地形陰影損失建模采取更嚴(yán)格的方法。最新版本的事實(shí)上的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)性能建模軟件 PVsyst 7 為東西坡變化提供了基本的跟蹤太陽(yáng)能支架地形陰影損失建模功能。結(jié)合 Nextracker 的地形建模最佳實(shí)踐指南，工程師可以將真實(shí)工廠布局的 AutoCAD 文件導(dǎo)入 PVsyst，覆蓋來(lái)自 USGS 或現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的詳細(xì)地形，并估計(jì)東西坡度變化的影響。這種額外的嚴(yán)格性使所有利益相關(guān)者（開(kāi)發(fā)商、EPC、IE、保險(xiǎn)公司和投資者）受益，因?yàn)樗鼈兲岣吡藢?duì)大型工廠產(chǎn)量損失關(guān)鍵來(lái)源的透明度和信任度。
 
為了彌補(bǔ)地形和施工公差損失，項(xiàng)目利益相關(guān)者可以在現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)中部署高級(jí)跟蹤算法，例如 Nextracker 的 TrueCapture 技術(shù)。在 Nextracker 的高速、高精度和高粒度跟蹤硬件的支持下，TrueCapture 算法使用精確的站點(diǎn)和特定于安裝的信息來(lái)計(jì)算每個(gè)獨(dú)立跟蹤器行的優(yōu)化控制策略。
 
通過(guò)最大限度地減少行級(jí)地形陰影損失，Nextracker 能夠最大限度地提高系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)量。Nextracker 還擁有專有的建模解決方案 TrueSim，它不僅可以估算與 TrueCapture 相關(guān)的良率收益，還可以提供已實(shí)現(xiàn)收益的驗(yàn)證過(guò)程。建模和減輕地形陰影損失只是 Nextracker 通過(guò)創(chuàng)新技術(shù)和數(shù)據(jù)分析繼續(xù)優(yōu)化太陽(yáng)能發(fā)電廠性能的眾多方法之一。
 
隨著越來(lái)越大的太陽(yáng)能板支架項(xiàng)目頻率和分布的增加，太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)的“簡(jiǎn)單”站點(diǎn)越來(lái)越成為過(guò)去。具有有意義的地形變化的受限站點(diǎn)正在成為常態(tài)。為其 PVSC 紙建模的 4% 平均等級(jí) DNV 在當(dāng)今市場(chǎng)上并不罕見(jiàn)。如果有的話，這是一個(gè)保守的平均值，因?yàn)楫?dāng)?shù)氐钠露瓤赡芨哌_(dá) 15%。好消息是坡度感知回溯減輕了與復(fù)雜地形相關(guān)的陰影損失。
 
實(shí)現(xiàn)坡度感知回溯的通用方法是根據(jù)需要切割和填充場(chǎng)地以實(shí)現(xiàn)均勻坡度。如果然后將橋墩驅(qū)動(dòng)到相對(duì)于該分級(jí)單翼飛機(jī)的統(tǒng)一高度，則結(jié)果是平面內(nèi)跟蹤器布局。不幸的是，完美的平面內(nèi)跟蹤器布局并不是現(xiàn)實(shí)。對(duì)數(shù)千英畝的土地進(jìn)行切割和分級(jí)不僅不切實(shí)際，而且在土壤穩(wěn)定和棲息地保護(hù)方面也可能適得其反。
 
智能控制的獨(dú)立行跟蹤器非常適合捕獲太陽(yáng)能資產(chǎn)的全部產(chǎn)量并最大限度地提高其經(jīng)濟(jì)性能。在現(xiàn)實(shí)世界中，大型公用事業(yè)規(guī)模太陽(yáng)能站點(diǎn)的地形變化是不可避免的。在現(xiàn)實(shí)生活中，跟蹤器橋墩的頂部很少會(huì)產(chǎn)生完美的平面。在這個(gè)不完美的世界的背景下，減輕跟蹤器地形損失的最有效方法通常是最細(xì)粒度的。

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