Cách theo dõi trục đơn có thể cải thiện hiệu quả phát điện của các nhà máy điện mặt trời
Thu được năng lượng tốt hơn và tối đa hóa lợi tức đầu tư là mục tiêu chính của các chủ sở hữu và nhà phát triển nhà máy năng lượng mặt trời quy mô tiện ích.
Ngày nay, trọng tâm đang chuyển sang các máy theo dõi năng lượng mặt trời – các cấu trúc cơ giới định hướng các tấm quang điện về phía mặt trời để thu thập nhiều ánh sáng mặt trời trực tiếp hơn trong ngày – như một phương tiện đáng tin cậy để đạt được những mục tiêu này. Theo một báo cáo nghiên cứu gần đây của công ty phân tích IHS, thiết bị theo dõi một trục sẽ là loại cân bằng ưa thích của cấu trúc hệ thống gắn trên mặt đất cho các mô-đun PV ở Hoa Kỳ trong năm nay. Thật vậy, các thiết bị theo dõi một trục giúp tăng sản lượng của nhà máy lên đến 25% so với các thiết bị lắp đặt nghiêng cố định.
Sản lượng năng lượng của một nhà máy năng lượng mặt trời được trang bị bộ theo dõi một trục có thể được tối ưu hóa hơn nữa bằng cách thực hiện một quy trình theo dõi hiệu quả. Tính toán sản lượng cơ bản xem xét một địa hình hoàn toàn bằng phẳng. Tuy nhiên không có lĩnh vực nào là hoàn toàn bằng phẳng. Độ dốc và sự bất thường của địa hình tạo ra tổn thất sản xuất cần được dự đoán một cách chính xác. Chuyên gia theo dõi năng lượng mặt trời đã tính đến những thay đổi đó trong địa hình và phát triển SMARTracking, một quy trình theo dõi hai bước thông minh được cấp bằng sáng chế để giải quyết tác động của các trường không bằng phẳng và tạo ra thêm tới 5% năng suất hàng năm, so với các giải pháp cơ bản khác. Chúng ta hãy xem nó hoạt động như thế nào.
Bước 1: Bù đắp các bất thường về đất đai trong giai đoạn nghiên cứu thiết kế
Bước đầu tiên của quá trình này bao gồm tối ưu hóa ba chiều bố trí nhà máy ở giai đoạn nghiên cứu thiết kế của dự án. Trước khi thực hiện nghiên cứu 3D về nhà máy, bố cục nhà máy 2D được tạo và tối ưu hóa theo hình dạng của đường viền trang web của nhà máy.
Việc tối ưu hóa 3D bắt đầu với việc phân tích địa hình chi tiết của địa hình. Nó cho phép xác định chiều cao hoàn hảo của mỗi cọc theo dõi để làm phẳng bề mặt của các mô-đun năng lượng mặt trời trên nhà máy càng nhiều càng tốt và giảm nhu cầu phân loại. Do đó, độ che bóng lẫn nhau giữa các bảng được giảm bớt, do đó giảm thời gian nứt ngược và tối ưu hóa năng suất. Ngoài ra, nó cũng tránh được tình trạng cắt cọc tại chỗ.
Hình ảnh 1: tối ưu hóa cọc và làm phẳng bề mặt
Nghiên cứu này dẫn đến việc tạo ra một tập tài liệu về cọc, một tài liệu trong đó đăng ký vị trí ba chiều của mỗi cọc theo dõi trên nhà máy.
Hình ảnh 2: ví dụ về bố cục 3D với một số thiết bị theo dõi năng lượng mặt trời
Bước 2: Thực hiện theo dõi cá nhân trong giai đoạn xây dựng
Khi các cọc được đóng vào đầu giai đoạn xây dựng, vị trí thực tế tại chỗ của chúng sẽ được thu thập và đăng ký trong một tài liệu, được gọi là khảo sát khi xây dựng. Chương trình theo dõi cá nhân sau đó được phát triển và thực hiện dựa trên các giá trị đã đăng ký. Chương trình này tương ứng với một quy trình tùy chỉnh trong mỗi đơn vị điều khiển động cơ bao gồm chiến lược quay lui (tránh bóng râm bảng điều khiển).
Thuật toán theo dõi, được thực hiện trong PLC tập trung, tính toán góc tối ưu hóa trong thời gian thực và cho mọi động cơ đơn lẻ. Góc này được xác định theo vị trí chính xác của các bảng của một trình theo dõi cụ thể và các vùng lân cận của nó.
Hình ảnh 3. Ví dụ về động học riêng của hai bộ theo dõi.
(các vòng tròn màu cam biểu thị bảng quan trọng xác định góc theo dõi của trình theo dõi)
Mỗi thiết bị theo dõi năng lượng mặt trời có vị trí phù hợp nhất vào bất kỳ thời điểm nào trong ngày và việc điều khiển của nó được cá nhân hóa, giúp tối đa hóa lượng chiếu xạ nhận được và cải thiện sản xuất năng lượng so với cách tiếp cận backtracking toàn cầu.
Hơn nữa, khảo sát khi xây dựng là cơ sở để phân tích khe hở giữa tập tài liệu cọc ban đầu và việc định vị cọc thực tại hiện trường. Nghiên cứu này nhằm mục đích phát hiện bất kỳ lỗi nào có thể dẫn đến việc không thể lắp được, do đó tránh mất thời gian tiềm năng.
SMARTracking là kết quả của quá trình hai bước này, mỗi bước dẫn đến mức tăng năng lượng cụ thể. Hai bước độc lập với nhau.
Nghiên cứu điển hình: SMARTracking trong dự án nhà máy PV 6,7 MWp ở Pháp: tăng thêm 5% sản lượng
Bây giờ chúng ta hãy đưa ra các số liệu thực tế về sản lượng và doanh thu đạt được trên quy trình theo dõi hai bước đã được cấp bằng sáng chế này bằng cách xem xét một dự án nhà máy PV 6,7 MWp ở Tây Nam nước Pháp.
Bảng dưới đây tóm tắt dữ liệu dự án.
| Vị trí địa điểm | Tây Nam nước Pháp |
| Công suất nhà máy | 6,7 MWp |
| Số lượng thiết bị theo dõi năng lượng mặt trời trục đơn Exotrack HZ | 48 |
| Năng suất hàng năm | 8750 MWh / năm |
| Loại mô-đun PV | 72c Đơn tinh thể 315 Wp |
Bảng dưới đây chỉ ra dữ liệu liên quan đến địa hình khu vực.
| Dốc địa phương | Dốc phía Nam | Dốc phía đông | Dốc Bắc / Đông | Dốc Nam / Đông |
| Tối thiểu | -4,02% | -6,45% | -4,39% | -4,75% |
| Tối đa | 4,58% | 7,51% | 5,78% | 6,46% |
| Trung bình cộng | 1,21% | 1,34% | 1,15% | 1,28% |
Bằng cách thực hiện quy trình SMARTracking trên nhà máy PV được trang bị thiết bị theo dõi một trục Exotrack HZ này, năng suất tăng thêm 5% đã đạt được hàng năm. Điều này dẫn đến doanh thu tăng 880.000 đô la trong 20 năm, dựa trên PPA là 100 đô la / MWh. Các kết quả dưới đây đã được xác nhận bởi một công ty tư vấn kỹ thuật độc lập, kiloWattsol.
| Tăng sản lượng với SMARTracking | Lợi nhuận chiếu xạ | Tăng sản lượng |
| Bước 1. Tối ưu hóa bố cục thực vật 3D | 1,8% | 2,1% (185 MWh / năm) |
| Bước 2. Theo dõi cá nhân | 2,5% | 2,9% (255 MWh / năm) |
| SMARTracking (bước 1 và bước 2) | 4,3% | 5% (440 MWh / năm) |
| Tăng doanh thu với SMARTracking | PPA ví dụ 1 | PPA ví dụ 2 | ||
| PPA | 100 $ / MWh | 80 € / MWh | 62 $ / MWh | 50 € / MWh |
| Doanh thu hàng năm tăng nhờ SMARTracking | $ 44,000 | 35 000 € | $ 27.125 | 21 875 € |
| Tăng doanh thu do SMARTracking tạo ra trong hơn 20 năm | $ 880,000 | 700 000 € | $ 542,000 | 437 000 € |
