การประมาณผลผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ทุกครั้งจะเริ่มต้นด้วยหมายเลขทรัพยากร เช่น ปริมาณแสงแดดที่ส่องถึงพื้นที่ ในรูปแบบใด และจากทิศทางใด องค์ประกอบการฉายรังสีสามองค์ประกอบ ได้แก่ การฉายรังสีแนวนอนทั่วโลก (GHI), การฉายรังสีปกติโดยตรง (DNI) และการฉายรังสีแนวนอนแบบกระจาย (DHI) - อธิบายแง่มุมต่างๆ ของทรัพยากรนั้น การเลือกสิ่งที่เหมาะสมสำหรับประเภทระบบของคุณไม่ใช่ทางเลือก: การใช้ DNI ในที่ซึ่ง GHI เหมาะสม หรือในทางกลับกัน อาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดด้านผลผลิตได้ 10–30% ก่อนที่จะติดตั้งโมดูลเดียว
ส่วนประกอบทั้งสามของการแผ่รังสีจากแสงอาทิตย์
การฉายรังสีแนวนอนทั่วโลก (GHI) คือปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ทั้งหมดที่ได้รับบนพื้นผิวแนวนอน คือผลรวมของรังสีลำแสงตรงที่ฉายบนระนาบแนวนอนบวกกับรังสีท้องฟ้าที่กระจายทั้งหมด GHI วัดโดยไพราโนมิเตอร์ที่ติดตั้งแบบเรียบ เป็นชุดข้อมูลการฉายรังสีที่มีอยู่อย่างกว้างขวางที่สุด และเป็นจุดเริ่มต้นมาตรฐานสำหรับการสร้างแบบจำลองผลผลิต PV แบบเอียงคงที่
การฉายรังสีปกติโดยตรง (DNI) คือรังสีดวงอาทิตย์ที่ได้รับบนพื้นผิวที่ตั้งฉากกับดวงอาทิตย์เสมอ กล่าวคือ รังสีดังกล่าวติดตามดวงอาทิตย์ตลอดทั้งวัน DNI วัดเฉพาะส่วนประกอบลำแสงโดยตรง โดยไม่มีการกระจายตัว วัดโดยไพเฮลิโอมิเตอร์ที่ติดตั้งอยู่บนเครื่องติดตามดวงอาทิตย์ DNI เป็นตัวชี้วัดทรัพยากรที่เกี่ยวข้องสำหรับระบบรวมศูนย์ (CSP, CPV) และเป็นส่วนประกอบที่ขยายให้ใหญ่สุดโดยเครื่องติดตามแสงอาทิตย์แบบแกนเดียวและสองแกน
การฉายรังสีแนวนอนแบบกระจาย (DHI) คือรังสีดวงอาทิตย์ที่ได้รับจากโดมท้องฟ้า ไม่รวมลำแสงตรงที่กระจัดกระจายไปตามเมฆ ละอองลอย และโมเลกุลของอากาศ วัดโดยไพราโนมิเตอร์ซึ่งมีแผ่นบังแสงบังลำแสงตรง ในสภาพอากาศที่มีเมฆมาก DHI สามารถเป็นตัวแทนของ GHI ได้ 40–60% ในสภาพทะเลทรายที่ชัดเจน อาจลดลงเหลือ 10–15%
ความสัมพันธ์ระหว่างทั้งสามคือ: GHI = DNI × cos(θ) + DHIโดยที่ θ คือมุมจุดสุดยอดแสงอาทิตย์ (มุมระหว่างดวงอาทิตย์และแนวตั้ง) เอกลักษณ์ของการสลายตัวนี้เป็นพื้นฐานของการคำนวณการขนย้ายทั้งหมด
ส่วนประกอบใดที่จะใช้กับระบบประเภทต่างๆ
| ประเภทระบบ | ตัวชี้วัดทรัพยากรหลัก | ทำไม |
|---|---|---|
| PV แบบเอียงคงที่ (ติดตั้งบนหลังคาหรือภาคพื้นดิน) | จีเอชไอ | แผงรับทั้งลำแสงและรังสีกระจาย GHI เป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการขนย้ายไปยังพื้นผิวเอียง (POA) |
| ตัวติดตามแกนเดียว (SAT) | GHI (หรือ GTI ตามแบบจำลอง) | เครื่องมือให้ผลผลิตเปลี่ยน GHI เป็นการฉายรังสีของระนาบหมุน ตำแหน่ง DNI สูงจะได้รับประโยชน์สูงสุดจากการติดตาม |
| ตัวติดตามแบบสองแกน | ดีเอ็นไอ + ดีเอชไอ | แกนคู่ติดตามดวงอาทิตย์ได้อย่างสมบูรณ์แบบ อัตราผลตอบแทน = ส่วนประกอบ DNI + DHI บนพื้นผิวปกติ |
| พลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมศูนย์ (CSP) | ดีเอ็นไอเท่านั้น | กระจกเน้นลำแสงตรงเท่านั้น ไม่สามารถโฟกัสรังสีแบบกระจายได้ |
| การเอียงแบบสองหน้า | จีเอชไอ + อัลเบโด้ | ส่วนหน้าใช้ GHI ที่ถูกย้าย; ด้านหลังจับรังสีกระจาย + สะท้อนพื้น |
| PV แบบรวมอาคาร (BIPV) | GTI (ระนาบของอาเรย์) | พื้นผิวแนวตั้งหรือมุมจำเป็นต้องมีการขนย้ายเต็มรูปแบบรวมถึงการแพร่กระจายของวงโคจรด้วย |
แหล่งข้อมูลการฉายรังสี: สิ่งที่จะใช้ในการพัฒนาโครงการ
ฐานข้อมูลที่เชื่อถือได้หลายแห่งให้ข้อมูลการฉายรังสีรายเดือนและรายชั่วโมงระยะยาว:
- พลังของนาซ่า: ฟรี ครอบคลุมทั่วโลก ข้อมูลรายชั่วโมงย้อนหลังไปถึงปี 1984 ความละเอียด ~50 กม. ดีที่สุดสำหรับการคัดกรองในระยะเริ่มต้น
- PVGIS (ศูนย์วิจัยร่วมสหภาพยุโรป): ฟรี ครอบคลุมยุโรป แอฟริกา และเอเชียอย่างดีเยี่ยม ความละเอียด ~5 กม. มาตรฐานสำหรับโครงการยุโรป
- SolarAnywhere / Solargis: ผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ที่มีความละเอียดไม่เกิน 250 ม. การวิเคราะห์ความไม่แน่นอนของ P50/P90 และข้อมูลแนวโน้มระยะยาว จำเป็นสำหรับรายงานผลตอบแทนที่สามารถธนาคารได้ในโครงการ >500 kWp
- ดาวตก: เครื่องกำเนิดไฟฟ้า TMY (ปีอุตุนิยมวิทยาโดยทั่วไป) มาตรฐานอุตสาหกรรมที่ใช้ใน PVsyst โดยตรง รวมข้อมูลดาวเทียมและสถานีภาคพื้นดิน
- ปิราโนมิเตอร์ของสถานีภาคพื้นดิน: แม่นยำที่สุด แต่ต้องใช้เวลาในการวัดถึงสถานที่ 1-3 ปี ได้รับคำสั่งจากผู้ให้กู้บางรายสำหรับโครงการ >10 MWp หรือในภูมิภาคที่มีข้อมูลน้อย (บางส่วนของเอเชียกลาง อนุภูมิภาคทะเลทรายซาฮารา แอฟริกา)
แผนที่ GHI และเกณฑ์มาตรฐานระดับภูมิภาค
| ภูมิภาค | GHI ประจำปี (kWh/m²/ปี) | DNI (kWh/m²/ปี) | ติดตามผลประโยชน์ |
|---|---|---|---|
| ยุโรปเหนือ (เยอรมนี โปแลนด์) | 950–1,200 | 700–950 | ต่ำ (10–15%) |
| ยุโรปตอนใต้ (สเปน อิตาลี) | 1,500–1,900 | 1,400–1,800 | ปานกลาง (18–22%) |
| ตะวันออกกลาง (ยูเออี ซาอุดีอาระเบีย) | 1,900–2,400 | 2,000–2,600 | สูง (22–28%) |
| เอเชียกลาง (KZ, UZ) | 1,400–1,700 | 1,300–1,600 | ปานกลาง (18–24%) |
| เอเชียตะวันออกเฉียงใต้ (ไทย เวียดนาม) | 1,400–1,700 | 1,000–1,400 | ต่ำ (12–18%) — การกระจายสูง |
| ออสเตรเลีย (ภายในประเทศ) | 1,800–2,200 | 1,900–2,400 | สูง (22–27%) |
จาก GHI ไปจนถึงการฉายรังสีระนาบออฟอาเรย์ (POA)
ขั้นตอนการสร้างแบบจำลองผลผลิตจะแปล GHI ให้เป็นปริมาณรังสีที่ตกลงบนแผงเอียงของคุณจริงๆ ซึ่งเรียกว่า การฉายรังสี POA (ระนาบของอาร์เรย์). ต้องใช้สามขั้นตอน:
- การสลายตัว: แยก GHI ออกเป็นลำแสงตรง (Bh) และ DHI โดยใช้แบบจำลองการสลายตัว (Erbs, Reindl หรือ Perez) ซึ่งจำเป็นเมื่อมีเฉพาะ GHI เท่านั้น และไม่มีการวัด DNI/DHI แยกกัน
- ขนย้าย: แปลงลำแสงและส่วนประกอบกระจายจากแนวนอนเป็นมุมพื้นผิวเอียงโดยใช้แบบจำลองการขนย้าย (Hay-Davies, Perez หรือ Reindl) แบบจำลองเปเรซมีความแม่นยำที่สุดสำหรับการขนย้ายแบบกระจายบนพื้นผิวเอียง
- การแก้ไขการแรเงาและความสกปรก: ใช้โปรไฟล์เส้นขอบฟ้าที่ใกล้แรเงาและความสูญเสียที่สกปรก — ดูบทความของเราที่ ปัจจัยการสูญเสียที่สกปรก — เพื่อให้ได้รังสีตกกระทบสุทธิ
ผลลัพธ์ที่ได้คือการฉายรังสี POA รายชั่วโมง ซึ่งจากนั้นจะนำมารวมกับ ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของโมดูล และกราฟประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์เพื่อสร้างค่าประมาณผลผลิตพลังงานต่อปี P50
P50 กับ P90: ทำความเข้าใจความน่าจะเป็นของผลตอบแทน
การประมาณผลผลิต P50 คือระดับการผลิตที่คาดว่าจะเกินใน 50% ของปี ซึ่งเป็นค่ามัธยฐาน ค่าประมาณ P90 (เกิน 90% ของปี) คำนึงถึงความแปรปรวนของการฉายรังสีระหว่างปี และใช้เป็นกรณีอนุรักษ์นิยมในการจัดหาเงินกู้ โดยทั่วไปความแตกต่างระหว่าง P50 และ P90 อยู่ที่ 5–10% สำหรับไซต์ที่มีลักษณะเฉพาะและมีบันทึกข้อมูลขนาดยาว โดยขยายเป็น 10–20% ในภูมิภาคที่มีข้อมูลกระจัดกระจาย ซึ่งความไม่แน่นอนของแบบจำลองดาวเทียมสูงกว่า
สำหรับตลาดเป้าหมายของเราในเอเชียกลางและตะวันออกกลาง — ภูมิภาคที่มี DNI สูง, สัดส่วนการกระจายที่ค่อนข้างต่ำ และการขยายตัวอย่างรวดเร็วของการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ — ข้อมูล GHI ที่แม่นยำ ณ ไซต์งานโครงการนั้นมีให้มากขึ้นจาก Solargis และ PVGIS ติดต่อเรา เพื่อหารือเกี่ยวกับการจัดหาข้อมูลการฉายรังสีสำหรับประเทศของคุณโดยเฉพาะ และวิธีที่เราคำนึงถึงขนาดอุปกรณ์ อินเวอร์เตอร์เชิงพาณิชย์ และ โมดูล การเลือก