การแรเงาเป็นหนึ่งในแหล่งที่มาของการสูญเสียผลผลิตพลังงานในโครงการพลังงานแสงอาทิตย์ที่สำคัญที่สุดและถูกประเมินต่ำเกินไป สิ่งกีดขวางเดียวที่ครอบคลุม 5% ของอาร์เรย์อาจทำให้สูญเสียการผลิต 15–25% หากสถาปัตยกรรมสตริงไม่ได้รับการออกแบบอย่างถูกต้อง การวิเคราะห์การแรเงาที่แม่นยำไม่ใช่ทางเลือก แต่เป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการสร้างแบบจำลองพลังงานที่เชื่อถือได้ การรับประกันประสิทธิภาพที่น่าเชื่อถือ และการตัดสินใจในการร้อยสายที่ถูกต้อง
ประเภทของการสูญเสียการแรเงา
การสูญเสียการบังแดดแบ่งออกเป็นสองประเภท:
- การแรเงาใกล้ (การแรเงาสถาปัตยกรรม): การแรเงาจากวัตถุในบริเวณใกล้เคียงอาเรย์ - เชิงเทิน, อุปกรณ์บนหลังคา, ปล่องไฟ, อาคารที่อยู่ติดกัน, ต้นไม้ สิ่งเหล่านี้สร้างเงาเรขาคณิตที่เคลื่อนผ่านอาร์เรย์เมื่อดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ โดยทั่วไปการสูญเสียแรเงาใกล้เคียงจะอยู่ที่ 2–15% สำหรับหลังคาเชิงพาณิชย์ในเมือง
- การแรเงาไกล (การแรเงาขอบฟ้า): บังเงาจากสิ่งกีดขวางอันห่างไกล ภูเขา ป่า ตึกสูงที่ขอบฟ้า การแรเงาไกลส่งผลต่อมุมสุริยะที่ต่ำเท่านั้น (ตอนเช้าตรู่ บ่ายแก่ๆ) และโดยทั่วไปจะอยู่ที่ 0.5–3% สำหรับพื้นที่ส่วนใหญ่
นอกจากนี้:
- การแรเงาด้วยตนเอง (การแรเงาแบบแถวต่อแถว): มีเงาทอดอยู่แถวแผงแถวหนึ่งที่อยู่ด้านหลังแถวถัดไป นี่คือการสูญเสียการแรเงาหลักสำหรับระบบหลังคาเรียบแบบติดตั้งบนพื้นและเอียงต่ำ และถูกควบคุมโดยระยะห่างระหว่างแถว (อัตราส่วนระยะห่างต่อความสูง) ดูบทความของเราเกี่ยวกับ การสูญเสียการแรเงาเค้าโครงแถว สำหรับวิธีการโดยละเอียด
- โมดูลไม่ตรงกันจากการแรเงาบางส่วน: เมื่อเงาปกคลุมส่วนหนึ่งของสตริง เซลล์ที่แรเงาจะกลายเป็นคอขวดในปัจจุบัน หากไม่มีบายพาสไดโอดทำงานอย่างถูกต้อง เอาต์พุตสตริงทั้งหมดจะลดลง MLPE (อิเล็กทรอนิกส์กำลังระดับโมดูล) ช่วยลดผลกระทบนี้ลงอย่างมาก
วิธีการวิเคราะห์การแรเงา
กระบวนการวิเคราะห์เงาใกล้อย่างเข้มงวด:
- ไซต์โมเดล 3 มิติ: นำเข้าเรขาคณิตของอาคาร สิ่งกีดขวาง และอาร์เรย์ที่นำเสนอลงในซอฟต์แวร์จำลอง ตรวจสอบแบบจำลองกับการวัดไซต์หรือข้อมูล LiDAR
- กำหนดวัตถุแรเงา: ความสูงของเชิงเทิน, หน่วย HVAC, สกายไลท์, ปล่องไฟ - รวมถึงวัตถุใดๆ ที่อยู่เหนือระนาบอาเรย์ภายในระยะ ~100 ม.
- เรียกใช้แผนที่การฉายรังสี: คำนวณการฉายรังสีรายปี (kWh/m²) ที่แต่ละจุดบนระนาบอาเรย์ โดยคำนึงถึงการฉายรังสีโดยตรง กระจาย และสะท้อนที่ถูกบล็อกโดยวัตถุแรเงา
- ใช้การสูญเสียการบังแดดทางไฟฟ้า: บัญชีสำหรับการลดแรงดันไฟฟ้าระดับสตริงจากการแรเงาบางส่วน สิ่งนี้ต้องการคำจำกัดความโครงร่างสตริงในโมเดล
- เปรียบเทียบการสูญเสียการแรเงาที่มีและไม่มี MLPE: หาปริมาณประโยชน์ของการเพิ่มออปติไมเซอร์หรือไมโครอินเวอร์เตอร์ให้กับสตริงที่ได้รับผลกระทบจากเฉดสี
PVsyst กับ HelioScope กับ Aurora Solar
| คุณสมบัติ | พีวีซิสเต็ม 7.x | เฮลิโอสโคป | ออโรร่า โซลาร์ |
|---|---|---|---|
| กรณีการใช้งานหลัก | การศึกษาทางวิศวกรรม / Bankable | ฝ่ายขาย+วิศวกรรม | การขาย + การออกแบบอัตโนมัติ |
| โมเดลการแรเงา 3 มิติ | รายละเอียด (วัตถุที่มีพารามิเตอร์) | การนำเข้า Google Maps/LiDAR | LiDAR + Google Maps + ภาพถ่ายทางอากาศ |
| การสร้างแบบจำลอง MLPE | ผ่านปัจจัยที่ไม่ตรงกันของโมดูล | โหมดสตริง + MLPE | การจำลองระดับโมดูล |
| ข้อมูลสภาพอากาศ | Meteonorm, NASA SSE, TMY แบบกำหนดเอง | NREL, Solargis, กำหนดเอง | เอ็นเรล, โซลาจิส |
| ความสามารถในการธนาคาร | มาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับผู้ให้กู้ | ได้รับการยอมรับจากผู้ให้กู้ส่วนใหญ่ | การยอมรับที่เพิ่มขึ้น |
| เส้นโค้งการเรียนรู้ | สูง (3–6 เดือนถึงความเชี่ยวชาญ) | ต่ำ-ปานกลาง (วัน) | ต่ำมาก (ชั่วโมง) |
| ราคา (โดยประมาณ) | ~$1,500/ปี | ~$2,000–5,000/ปี | ~$3,000–8,000/ปี |
| ดีที่สุดสำหรับ | ขนาดสาธารณูปโภค/บริษัทวิศวกรรม | การขายเชิงพาณิชย์ของ C&I | ทีมขายที่อยู่อาศัย + C&I |
PVsyst: มาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับการศึกษาที่สามารถนำไปใช้ได้จริง
PVsyst ยังคงเป็นเครื่องมืออ้างอิงสำหรับการประเมินพลังงานที่สามารถนำไปธนาคารได้ ผู้ให้กู้และวิศวกรอิสระยอมรับรายงานของ PVsyst เนื่องจากแบบจำลองการฉายรังสีของเครื่องมือ เฟรมเวิร์กปัจจัยการสูญเสีย และกลไกการจำลองได้รับการจัดทำเป็นเอกสารไว้เป็นอย่างดีและสามารถตรวจสอบได้ จุดแข็งที่สำคัญ:
- ลำดับการสูญเสียโดยละเอียด (ขอบฟ้า, ใกล้แรเงา, IAM, ความสกปรก, ไม่ตรงกัน, สายไฟ, อินเวอร์เตอร์) โดยแต่ละการสูญเสียจะวัดปริมาณแยกกัน
- การวิเคราะห์ความไม่แน่นอนของ Monte Carlo สำหรับการประมาณการการผลิต P50/P90
- ฐานข้อมูลอินเวอร์เตอร์และโมดูลที่กว้างขวาง
- สามารถสร้างแบบจำลองเกนด้านหลังแบบสองหน้าด้วยอินพุตอัลเบโด้
ข้อจำกัด: เส้นโค้งการเรียนรู้ที่สูงชัน; การสร้างแบบจำลองสิ่งกีดขวาง 3 มิติถูกกำหนดเป็นพารามิเตอร์ (รูปร่างที่กำหนดด้วยตนเอง) แทนที่จะเป็นแบบ LiDAR ไม่เหมาะกับข้อเสนอการขายที่รวดเร็ว
เกณฑ์การสูญเสียแรเงาและการตัดสินใจออกแบบ
หลักเกณฑ์ทั่วไปสำหรับการตัดสินใจออกแบบตามการวิเคราะห์การแรเงา:
- <2% ใกล้สูญเสียการแรเงา: ไม่จำเป็นต้องดำเนินการพิเศษ อินเวอร์เตอร์สตริงมาตรฐานที่ยอมรับได้
- การสูญเสียแรเงาใกล้ 2–5%: พิจารณา MLPE (เครื่องมือเพิ่มประสิทธิภาพ) สำหรับสตริงที่ได้รับผลกระทบ ทบทวนการวางแนวของสตริง
- 5–15% ใกล้สูญเสียแรเงา: ขอแนะนำ MLPE อย่างยิ่ง ออกแบบเค้าโครงสตริงใหม่เพื่อให้โมดูลที่แรเงาและไม่มีการแรเงาอยู่บนสตริงที่แยกจากกัน
- >15% ใกล้สูญเสียแรเงา: พิจารณาเค้าโครงอาร์เรย์อีกครั้ง บางโซนอาจไม่ประหยัดในการอยู่อาศัย