Bóng râm là một trong những nguồn gây tổn thất năng lượng đáng kể nhất và được đánh giá thấp nhất trong các dự án năng lượng mặt trời. Một vật cản duy nhất bao phủ 5% mảng có thể gây tổn thất sản xuất 15–25% nếu kiến trúc chuỗi không được thiết kế chính xác. Phân tích bóng chính xác không phải là tùy chọn - đó là điều kiện tiên quyết để lập mô hình năng lượng đáng tin cậy, đảm bảo hiệu suất có thể thanh toán được và các quyết định xâu chuỗi chính xác.
Các loại tổn thất do bóng che
Tổn thất do che nắng rơi vào hai loại:
- Bóng gần (che bóng kiến trúc): che nắng từ các vật thể ở vùng lân cận của mảng - lan can, thiết bị trên mái nhà, ống khói, các tòa nhà lân cận, cây cối. Chúng tạo ra các bóng hình học di chuyển dọc theo mảng khi mặt trời di chuyển. Tổn thất do che nắng gần thường là 2–15% đối với mái nhà thương mại đô thị.
- Bóng xa (bóng ngang): che nắng từ các vật cản ở xa - núi, rừng, các tòa nhà cao tầng ở đường chân trời. Bóng râm xa chỉ ảnh hưởng đến góc nắng thấp (sáng sớm, chiều muộn) và thường là 0,5–3% đối với hầu hết các địa điểm.
Ngoài ra:
- Tự tô bóng (tô bóng theo hàng): bóng đổ của một hàng tấm ở hàng tiếp theo phía sau nó. Đây là sự mất bóng chính đối với hệ thống mái bằng gắn trên mặt đất và mái dốc thấp và được kiểm soát bởi khoảng cách giữa các hàng (tỷ lệ giữa độ cao và chiều cao). Xem bài viết của chúng tôi trên mất bóng bố trí hàng để biết phương pháp chi tiết.
- Mô-đun không khớp với bóng một phần: khi bóng bao phủ một phần của chuỗi, các ô được tô bóng sẽ trở thành nút cổ chai hiện tại; nếu không có điốt bypass hoạt động chính xác thì toàn bộ đầu ra của chuỗi sẽ giảm. MLPE (điện tử công suất cấp mô-đun) làm giảm đáng kể hiệu ứng này.
Phương pháp phân tích bóng
Một quy trình phân tích gần bóng nghiêm ngặt:
- Mô hình 3D của trang web: nhập hình học tòa nhà, vật cản và mảng đề xuất vào phần mềm mô phỏng; xác minh mô hình dựa trên các phép đo tại địa điểm hoặc dữ liệu LiDAR
- Xác định đối tượng tô bóng: chiều cao lan can, thiết bị HVAC, cửa sổ trần, ống khói - bao gồm bất kỳ vật thể nào phía trên mặt phẳng mảng trong phạm vi ~100 m
- Chạy bản đồ bức xạ: tính toán bức xạ hàng năm (kWh/m2) tại mỗi điểm trên mặt phẳng mảng, có tính đến bức xạ trực tiếp, khuếch tán và phản xạ bị chặn bởi các vật thể che nắng
- Áp dụng tổn thất do bóng điện: tính đến việc giảm điện áp ở mức dây do bị che một phần; điều này yêu cầu định nghĩa bố cục chuỗi trong mô hình
- So sánh mất bóng khi có và không có MLPE: định lượng lợi ích của việc thêm bộ tối ưu hóa hoặc bộ chuyển đổi vi mô vào các chuỗi bị ảnh hưởng bởi bóng râm
PVsyst vs HelioScope vs Aurora Solar
| tính năng | PVsyst 7.x | HelioScope | năng lượng mặt trời Aurora |
|---|---|---|---|
| Trường hợp sử dụng chính | Nghiên cứu kỹ thuật/khả năng thanh toán | Bán hàng + kỹ thuật | Bán hàng + tự động hóa thiết kế |
| mô hình tạo bóng 3D | Chi tiết (đối tượng được tham số hóa) | Nhập Google Maps/LiDAR | LiDAR + Google Maps + hình ảnh trên không |
| Mô hình MLPE | Thông qua hệ số không khớp mô-đun | Chế độ chuỗi + MLPE | Mô phỏng cấp mô-đun |
| Dữ liệu thời tiết | Meteonorm, NASA SSE, TMY tùy chỉnh | NREL, Solargis, tùy chỉnh | NREL, Solargis |
| Khả năng thanh toán | Tiêu chuẩn ngành dành cho người cho vay | Được hầu hết người cho vay chấp nhận | Sự chấp nhận ngày càng tăng |
| Đường cong học tập | Cao (3–6 tháng để thành thạo) | Thấp-trung bình (ngày) | Rất thấp (giờ) |
| Giá (ước chừng) | ~$1.500/năm | ~$2,000–5,000/năm | ~$3,000–8,000/năm |
| Tốt nhất cho | Quy mô tiện ích / công ty kỹ thuật | Bán hàng thương mại C&I | Nhóm bán hàng khu dân cư + C&I |
PVsyst: tiêu chuẩn ngành cho các nghiên cứu khả thi về tài chính
PVsyst vẫn là công cụ tham khảo để đánh giá năng lượng có thể thanh toán được. Người cho vay và kỹ sư độc lập chấp nhận báo cáo của PVsyst vì các mô hình bức xạ, khung hệ số tổn thất và công cụ mô phỏng của công cụ này đều được ghi chép đầy đủ và có thể kiểm tra được. Điểm mạnh chính:
- Tầng tổn thất chi tiết (đường chân trời, gần bóng, IAM, bẩn, không khớp, nối dây, biến tần) với mỗi tổn thất được định lượng riêng
- Phân tích độ không đảm bảo của Monte Carlo để ước tính sản lượng P50/P90
- Cơ sở dữ liệu mô-đun và biến tần mở rộng
- Có thể lập mô hình khuếch đại phía sau hai chiều với đầu vào suất phản chiếu
Hạn chế: đường cong học tập dốc; Mô hình chướng ngại vật 3D được tham số hóa (hình dạng được xác định thủ công) thay vì dựa trên LiDAR; ít phù hợp hơn với các đề xuất bán hàng nhanh chóng.
Ngưỡng mất bóng và quyết định thiết kế
Ngưỡng quy tắc ngón tay cái cho các quyết định thiết kế dựa trên phân tích bóng:
- <2% gần mất bóng: không cần hành động đặc biệt; biến tần chuỗi tiêu chuẩn chấp nhận được
- Mất bóng gần 2–5%: xem xét MLPE (trình tối ưu hóa) cho các chuỗi bị ảnh hưởng; xem lại hướng chuỗi
- Mất bóng gần 5–15%: MLPE được khuyến khích mạnh mẽ; thiết kế lại bố cục chuỗi để giữ các mô-đun được tô bóng và không bóng mờ trên các chuỗi riêng biệt
- >15% khi gần mất bóng: xem xét lại cách bố trí mảng; một số khu vực có thể không kinh tế để sinh sống