太陽光発電アレイの吸収損失とインバータ損失に基づく発電所の損失
太陽光発電所の出力は、資源要因の影響に加え、発電所の生産・運用設備の損失にも影響を受けます。発電所設備の損失が大きいほど、発電量は減少します。太陽光発電所の設備損失は、主に太陽光発電パネルの吸収損失、インバータ損失、集電線およびボックストランス損失、ブースターステーション損失などの4つの種類に分けられます。
（１）太陽光発電アレイの吸収損失とは、太陽光発電アレイから接続箱を経由してインバータの直流入力端までの電力損失であり、太陽光発電コンポーネント機器の故障損失、シールド損失、角度損失、直流ケーブル損失、接続箱分岐損失などが含まれます。
（２）インバータ損失とは、インバータのDCからACへの変換によって生じる電力損失を指し、インバータ変換効率損失やMPPT最大電力追跡能力損失などが含まれます。
（３）集電線およびボックストランスの損失は、インバータの交流入力端からボックストランスを経由して各分岐の電力メータまでの電力損失であり、インバータの出口損失、ボックストランスの変換損失、および構内線路損失が含まれます。
（４）ブースターステーション損失とは、各分岐の電力メータからブースターステーションを経由してゲートウェイメータまでの損失であり、主変圧器損失、所内変圧器損失、母線損失、その他の所内線路損失が含まれる。
総合効率65％～75％、設備容量20MW、30MW、50MWの3つの太陽光発電所の10月のデータを分析した結果、太陽光発電アレイの吸収損失とインバータ損失が発電所の出力に影響を与える主な要因であることがわかりました。そのうち、太陽光発電アレイの吸収損失が最も大きく、約20～30％を占め、次いでインバータ損失が約2～4％を占めています。一方、集電線とボックス変圧器の損失、ブースターステーションの損失は比較的小さく、合計で約2％を占めています。
前述の30MW太陽光発電所についてさらに分析すると、建設投資額は約4億元です。10月の同発電所の電力損失は274万6600kWhで、理論発電量の34.8%を占めています。1キロワット時あたり1.0元で計算すると、10月の総損失は411万9900元となり、発電所の経済効果に大きな影響を与えました。
太陽光発電所の損失を減らし、発電量を増やす方法
太陽光発電設備の4種類の損失のうち、集電線とボックストランスの損失、およびブースターステーションの損失は、通常、設備自体の性能と密接に関連しており、損失は比較的安定しています。しかし、設備が故障すると大きな電力損失が発生するため、正常かつ安定した運用を確保する必要があります。太陽光発電アレイとインバータについては、早期の建設とその後の運用・保守によって損失を最小限に抑えることができます。具体的な分析は以下のとおりです。
（１）太陽光発電モジュールおよび接続箱設備の故障および損失
太陽光発電所の設備は数多くあります。上記の例の30MW太陽光発電所には420個の接続箱があり、各接続箱には16本の分岐（合計6720本の分岐）があり、各分岐には20枚のパネル（合計134,400枚の電池ボード）があり、設備の総量は膨大です。数が多いほど、設備の故障頻度が高くなり、電力損失も大きくなります。よくあるトラブルとしては、主に太陽光発電モジュールの焼損、接続箱の火災、電池パネルの破損、リード線の誤溶接、接続箱の分岐回路の故障などが挙げられます。この部分の損失を減らすためには、一方では竣工検収を強化し、効果的な検査と検収方法を通じて確実に実施する必要があります。発電所の設備の品質は、工場設備の品質、設計基準を満たした設備の設置と配置、発電所の建設品質など、品質に関係しています。一方、発電所のインテリジェント運転レベルを向上させ、インテリジェント補助手段を通じて運転データを分析し、適時に障害源を発見し、ポイントツーポイントのトラブルシューティングを実行し、運転保守要員の作業効率を向上させ、発電所の損失を削減する必要があります。
（２）日陰による損失
太陽光発電モジュールの設置角度や配置などの要因により、一部の太陽光発電モジュールが遮蔽され、太陽光発電アレイの出力に影響を与え、電力損失につながります。そのため、発電所の設計・建設段階では、太陽光発電モジュールが影にならないようにする必要があります。同時に、ホットスポット現象による太陽光発電モジュールへのダメージを軽減するために、適切な数のバイパスダイオードを設置し、バッテリーストリングを複数の部分に分割する必要があります。これにより、バッテリーストリングの電圧と電流が比例して失われ、電力損失が減少します。
（３）角度損失
太陽光発電パネルの傾斜角度は、用途に応じて10°から90°まで様々ですが、通常は緯度に基づいて選択されます。角度の選択は、一方では日射強度に影響を与え、他方では、太陽光発電モジュールの発電量は埃や雪などの要因の影響を受けます。積雪による電力損失は避けられません。同時に、太陽光発電モジュールの角度は、季節や天候の変化に適応し、発電所の発電能力を最大化するために、インテリジェントな補助手段によって制御することができます。
（4）インバータ損失
インバータの損失は主に2つの側面に反映されます。1つはインバータの変換効率による損失、もう1つはインバータのMPPT最大電力追従能力による損失です。どちらの側面もインバータ自体の性能によって決まります。後期の運用・保守によるインバータの損失削減のメリットは小さいため、発電所建設の初期段階での設備選定は固定とし、より性能の良いインバータを選択することで損失を削減します。後期の運用・保守段階では、インテリジェントな手段でインバータの運転データを収集・分析し、新設発電所の設備選定の意思決定をサポートします。
上記の分析から、太陽光発電所では損失が大きな損失を引き起こすことが分かりました。まずは重点分野の損失を削減し、発電所全体の効率を向上させる必要があります。一方では、効果的な受入ツールを用いて発電所の設備と建設の品質を確保し、他方では、発電所の運用・保守のプロセスにおいて、インテリジェントな補助手段を用いて発電所の生産・運用レベルを向上させ、発電量を増加させる必要があります。
投稿日時: 2021年12月20日
