Затенение является одним из наиболее значительных и наиболее недооцененных источников потерь энергии в солнечных проектах. Единственное препятствие, покрывающее 5% массива, может вызвать производственные потери на 15–25%, если строковая архитектура спроектирована неправильно. Точный анализ затенения не является обязательным — он является предпосылкой для надежного энергетического моделирования, надежных гарантий производительности и правильных решений по навязыванию.
Типы потерь затенения
Потери от солнечного затенения делятся на две категории:
- Ближнее затенение (архитектурное затенение): затенение от объектов, находящихся в непосредственной близости от массива — парапетов, оборудования на крыше, дымоходов, соседних построек, деревьев. Они создают геометрические тени, которые перемещаются по массиву при движении солнца. Потери при затенении обычно составляют 2–15% для городских коммерческих крыш.
- Дальнее затенение (затенение горизонта): затенение от дальних препятствий — гор, лесов, высотных зданий на горизонте. Дальнее затенение затрагивает только низкие солнечные углы (рано утром, ближе к вечеру) и обычно составляет 0,5–3% для большинства участков.
Дополнительно:
- Самозатенение (затенение построчно): тень, отбрасываемая одним рядом панелей на следующий ряд позади него. Это основная потеря затенения для систем с плоской крышей, монтируемых на земле и с небольшим наклоном, и она контролируется расстоянием между рядами (отношением угла наклона к высоте). Смотрите нашу статью о потери затенения при макете строки для подробной методологии.
- Несоответствие модулей из-за частичного затенения: когда тень покрывает часть строки, заштрихованные ячейки становятся текущим узким местом; без правильной работы байпасных диодов выходной сигнал всей цепочки падает. MLPE (силовая электроника на уровне модуля) значительно снижает этот эффект.
Методика анализа затенения
Строгий процесс анализа почти затенения:
- 3D модель сайта: импортировать геометрию здания, препятствия и предлагаемый массив в программное обеспечение для моделирования; сверить модель с измерениями на месте или данными LiDAR
- Определите объекты затенения: высота парапетов, систем вентиляции и кондиционирования, мансардных окон, дымоходов — включайте любой объект, находящийся над плоскостью массива в пределах ~100 м.
- Запустите карту освещенности: рассчитать годовую освещенность (кВтч/м²) в каждой точке плоскости решетки, учитывая прямое, рассеянное и отраженное излучение, блокируемое затеняющими объектами
- Примените потери электрического затенения: учитывать снижение напряжения на уровне струн из-за частичного затенения; для этого требуется определение макета строки в модели
- Сравните потери затенения с MLPE и без него: количественно оценить выгоду от добавления оптимизаторов или микроинверторов к струнам, на которые влияет затенение.
PVsyst против HelioScope против Aurora Solar
| Особенность | PVsyst 7.x | Гелиоскоп | Аврора Солар |
|---|---|---|---|
| Основной вариант использования | Инженерные/банковские исследования | Продажи + инжиниринг | Автоматизация продаж + проектирования |
| 3D-модель затенения | Подробные (параметризованные объекты) | Импорт Google Maps/LiDAR | LiDAR + Карты Google + аэрофотоснимки |
| MLPE-моделирование | Через коэффициент несоответствия модулей | Строка + режим MLPE | Моделирование на уровне модуля |
| Данные о погоде | Метеонорм, НАСА SSE, индивидуальный TMY | NREL, Solargis, на заказ | НРЭЛ, Соларгис |
| Банковская привлекательность | Отраслевой стандарт для кредиторов | Принимается большинством кредиторов | Растущее признание |
| Кривая обучения | Высокий (3–6 месяцев до освоения) | Низкий–средний (дни) | Очень низкий (часы) |
| Цена (приблизительно) | ~$1500/год | ~ 2000–5000 долларов в год | ~3000–8000 долларов в год |
| Лучшее для | Коммунальные/инжиниринговые фирмы | Коммерческие продажи C&I | Команды по продажам жилых помещений и инженерно-технического оборудования |
PVsyst: отраслевой стандарт для рентабельных исследований
PVsyst остается эталонным инструментом для рентабельных оценок энергопотребления. Кредиторы и независимые инженеры принимают отчеты PVsyst, поскольку модели излучения, система коэффициентов потерь и механизм моделирования хорошо документированы и подлежат проверке. Ключевые сильные стороны:
- Подробный каскад потерь (горизонт, ближнее затенение, IAM, загрязнение, несоответствие, проводка, инвертор) с количественной оценкой каждой потери отдельно.
- Анализ неопределенности Монте-Карло для оценок добычи P50/P90
- Обширная база данных инверторов и модулей.
- Может моделировать двустороннее усиление задней стороны с входными данными альбедо.
Ограничения: крутая кривая обучения; 3D-моделирование препятствий параметризуется (формы задаются вручную), а не на основе LiDAR; менее подходит для быстрых коммерческих предложений.
Пороги потери затенения и проектные решения
Эмпирические пороговые значения для проектных решений, основанных на анализе затенения:
- <2% потери вблизи затенения: никаких специальных действий не требуется; стандартный струнный инвертор приемлем
- 2–5% потери при затенении: рассмотрите возможность использования MLPE (оптимизаторов) для затронутых строк; проверить ориентацию строки
- 5–15% потери при затенении: Настоятельно рекомендуется MLPE; изменить макет строки, чтобы затененные и незатененные модули располагались в отдельных строках
- >15% потери при затенении: пересмотреть компоновку массива; некоторые зоны могут оказаться нерентабельными для заселения