บทนำ
สำหรับผู้ดำเนินการ PV และวิศวกรโครงการ การคำนวณ PR ของโซลาร์อาจแสดงผลลัพธ์ที่ไม่คาดคิดแม้โรงไฟฟ้าจะดูเหมือนทำงานปกติ ปัญหาไม่ได้อยู่ที่ระบบ PV เสมอไป การวัด รังสี POA ที่ไม่ถูกต้อง ความคลาดเคลื่อนของเซ็นเซอร์ สิ่งสกปรก การคลาดเคลื่อนของการสอบเทียบ ข้อมูลสูญหาย หรือการประทับเวลาไม่ตรงกัน ล้วนส่งผลต่อ reference yield ที่ใช้สำหรับ PR ได้ เนื่องจาก PV performance ratio เชื่อมโยงพลังงานที่ผลิตจริงกับทรัพยากรแสงอาทิตย์ที่อาร์เรย์ได้รับ ข้อมูล irradiance ที่เชื่อถือได้จึงจำเป็นสำหรับผลลัพธ์ที่มีความหมาย.
ในทางปฏิบัติ คำถามสำคัญไม่ใช่เพียงวิธีการคำนวณ PR แต่คือข้อมูล irradiance ที่ใช้ในการคำนวณนั้นเป็นตัวแทนสภาวะของ PV array จริงหรือไม่ คู่มือนี้จะอธิบายวิธีใช้ POA irradiance สำหรับการคำนวณ PR โดยใช้ข้อมูล irradiance แสดงสูตรการคำนวณพร้อมตัวอย่าง PV จริง และจากนั้นพิจารณาการติดตั้งเซ็นเซอร์ คุณภาพข้อมูล และข้อผิดพลาดในการวัดที่พบบ่อยซึ่งอาจบิดเบือนผลลัพธ์ นอกจากนี้ยังครอบคลุมข้อพิจารณาเกี่ยวกับเซ็นเซอร์ irradiance สำหรับการตรวจสอบประสิทธิภาพ PV ระยะยาว.
PV Performance Ratio คืออะไร และคำนวณอย่างไร?
อัตราส่วนประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าของ PV (PR) เป็นตัวชี้วัดแบบปรับมาตรฐานที่เปรียบเทียบพลังงานที่ผลิตได้จริงของระบบ PV กับพลังงานที่คาดหวังจากทรัพยากรแสงอาทิตย์ที่ PV array ได้รับ.
PR วัดอะไร?
PR สะท้อนว่าระบบ PV แปลงทรัพยากรแสงอาทิตย์ที่มีให้เป็นไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพเพียงใด ต่างจากพลังงานผลิตรวม มันคำนึงถึงทั้งกำลังการผลิตของระบบ PV และรังสีแสงอาทิตย์ที่ได้รับในช่วงเวลาที่ประเมิน.
สูตรการคำนวณ Solar PR
การคำนวณ solar PR ขั้นพื้นฐานคือ:
PR = พลังงานที่ผลิตได้จริง ÷ พลังงานอ้างอิง × 100%
Actual energy yield คำนวณจากพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับที่ระบบ PV ผลิตได้และกำลังการผลิต DC ที่ติดตั้งไว้ ส่วน reference yield คำนวณจาก POA irradiation ที่วัดบนระนาบของ PV array และ reference irradiance.
ดังนั้น ข้อมูล POA irradiance จึงเป็นข้อมูลนำเข้าสำคัญสำหรับการคำนวณ PR ค่า irradiance ที่วัดได้จะถูกสะสมตลอดช่วงเวลาที่ประเมินเพื่อให้ได้ irradiation ที่ใช้ในการคำนวณ.
IEC 61724-1 ให้กรอบมาตรฐานสำหรับการตรวจสอบประสิทธิภาพระบบ PV และการประเมิน PR.
วิธีคำนวณ PR โดยใช้ข้อมูล POA Irradiance?
สำหรับการคำนวณ PR โดยใช้ข้อมูล irradiance จำเป็นต้องมีชุดข้อมูลสองชุดที่สอดคล้องกัน คือ พลังงานที่ระบบ PV ผลิตได้ และรังสีแสงอาทิตย์ที่อาร์เรย์ได้รับ ในทางปฏิบัติ เราใช้ POA irradiance เนื่องจากเซ็นเซอร์วัดแสงอาทิตย์บนระนาบเดียวกับโมดูล การคำนวณจึงอ้างอิงจากทรัพยากรแสงอาทิตย์ที่วัดได้และพลังงานที่ผลิตได้จริงในช่วงเดียวกัน.
ทำไมจึงใช้ POA Irradiance?
POA (Plane of Array) irradiance วัดบนระนาบของ PV array เนื่องจากมุมเอียงและทิศทางของโมดูลส่งผลต่อรังสีที่โมดูลได้รับ ข้อมูล POA จึงเหมาะสมสำหรับการตรวจสอบประสิทธิภาพ PV มากกว่า irradiance แนวนอน.
| 辐照度 | ระนาบการวัด | การใช้งานทั่วไป |
| จีเอชไอ | ระนาบแนวนอน | การประเมินทรัพยากรพลังงานแสงอาทิตย์ |
| POA | ระนาบของ PV array | การตรวจสอบประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ |
| DNI | ตั้งฉากกับดวงอาทิตย์ | การวัดรังสีตรง |
สำหรับการคำนวณ PV performance ratio การวัด POA ควรเป็นตัวแทนสภาวะของอาร์เรย์เดียวกันกับระบบ PV ที่กำลังประเมิน.
ห้าขั้นตอนสำหรับการคำนวณ Solar PR
- เก็บข้อมูล POA irradiance บันทึก irradiance บนระนาบของอาร์เรย์และรวมค่าที่วัดได้ตลอดช่วงเวลาที่เลือกเพื่อให้ได้ POA irradiation.
- เก็บข้อมูลพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับ ใช้ข้อมูลจากอินเวอร์เตอร์หรือมิเตอร์พลังงานในช่วงเดียวกัน การประทับเวลาและช่วงเวลาที่ประเมินต้องสอดคล้องกับข้อมูล irradiance.
- คำนวณ reference yield หาร POA irradiation ที่สะสมได้ด้วย reference irradiance เมื่อใช้เงื่อนไขอ้างอิง STC ค่า reference irradiance คือ 1,000 W/m².
- คำนวณ final yield หารพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับที่ผลิตได้จริงด้วยกำลังการผลิต PV DC ที่ติดตั้งไว้.
- คำนวณ PR หาร final yield ด้วย reference yield:
PR = พลังงานที่ผลิตได้สุทธิ ÷ พลังงานอ้างอิง × 100%
จุดสำคัญคือ POA irradiation และพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับที่ผลิตได้ต้องมาจากช่วงเวลาที่ประเมินเดียวกัน หากข้อมูล irradiance ถูกเลื่อน ไม่สมบูรณ์ หรือไม่เป็นตัวแทนของอาร์เรย์ ค่า PR ที่คำนวณได้ก็อาจทำให้เข้าใจผิดได้เช่นกัน สำหรับคำแนะนำเชิงปฏิบัติเกี่ยวกับการวัดและติดตั้งเซ็นเซอร์ irradiance แสงอาทิตย์ โปรดดู วิธีการวัดความเข้มรังสีดวงอาทิตย์สำหรับระบบเซลล์แสงอาทิตย์.
ตัวอย่างการคำนวณ Solar PR
ตัวอย่างของระบบ PV ขนาด 100 kWp
สมมติว่าระบบ PV ขนาด 100 kWp ผลิตพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับได้ 120,000 kWh ในช่วงเวลาที่ประเมินเดียวกัน ซึ่งค่า POA irradiation ที่วัดได้คือ 1,500 kWh/m² โดยใช้ reference irradiance 1 kW/m² ค่า reference yield คือ 1,500 h ขณะที่ actual energy yield คือ 1,200 h.
ดังนั้น:
PR = 1,200 ÷ 1,500 × 100% = 80%
ค่า PR 80% หมายความว่าอย่างไร?
ค่า PR 80% หมายความว่าระบบผลิตได้ 80% ของ reference energy yield ที่คำนวณจาก POA irradiation ที่วัดได้ ไม่ได้หมายความว่าโมดูล PV มีประสิทธิภาพการแปลง 80% PV performance ratio เป็นตัวชี้วัดระดับระบบที่เปรียบเทียบพลังงานที่ผลิตได้จริงกับทรัพยากรแสงอาทิตย์ที่มีอยู่.
การวัด Irradiance ส่งผลต่อความแม่นยำของ PR อย่างไร?
หาก POA irradiation ที่วัดได้ผิดพลาด reference yield ที่ใช้ในการคำนวณ PR ก็ผิดพลาดเช่นกัน ค่า PR ที่คำนวณได้อาจเปลี่ยนแปลงแม้ระบบ PV เองไม่ได้เปลี่ยนแปลง.
ความแม่นยำของเซ็นเซอร์และการสอบเทียบ
ตรวจสอบการวัด irradiance ก่อนสันนิษฐานว่าการเปลี่ยนแปลงของ PR เกิดจากระบบ PV เซ็นเซอร์อาจส่งข้อมูลได้ตามปกติในขณะที่ค่าที่วัดได้ค่อยๆ คลาดเคลื่อน และสิ่งนี้ไม่สามารถมองเห็นได้ชัดเจนจากหน้าจอตรวจสอบเสมอไป.
สำหรับการศึกษา PR ควรทราบสถานะการสอบเทียบของเซ็นเซอร์ในช่วงเวลาที่ประเมิน เมื่อ PR เปลี่ยนแปลงโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงที่ชัดเจนของพลังงานที่ผลิตได้ บันทึกการสอบเทียบเซ็นเซอร์ควรได้รับการตรวจสอบเป็นส่วนหนึ่งของการทบทวน.
การติดตั้งและการทำความสะอาดเซ็นเซอร์
เซ็นเซอร์ต้องเป็นตัวแทนระนาบการวัดเดียวกันกับ PV array ที่กำลังประเมิน มุมเอียงและมุมอะซิมุทควรตรงกับอาร์เรย์ และเซ็นเซอร์ควรได้รับการปรับระดับอย่างเหมาะสม.
พื้นผิวรับแสงก็ต้องได้รับการตรวจสอบเป็นประจำ ฝุ่น มูลนก คราบน้ำ หรือหิมะสามารถลดค่า irradiance ที่บันทึกได้ เซ็นเซอร์ที่สกปรกไม่ได้necessarilyสร้างสัญญาณผิดปกติอย่างชัดเจนเสมอไป แต่อาจบันทึกค่าต่ำกว่าที่ควรจะเป็น.
การซิงโครไนซ์ข้อมูลและข้อมูลที่สูญหาย
ก่อนคำนวณ PR ตรวจสอบว่าข้อมูลความเข้มแสงและข้อมูลพลังงานครอบคลุมช่วงเวลาเดียวกัน.
ปัญหาอาจเกิดขึ้นเมื่ออินเวอร์เตอร์บันทึกข้อมูลต่อเนื่องในขณะที่เครื่องบันทึกความเข้มแสงสูญเสียการสื่อสาร หรือเมื่อทั้งสองระบบใช้การประทับเวลาหรือช่วงการสุ่มตัวอย่างที่แตกต่างกัน ค่าพลังงานรายวันควบคู่กับข้อมูลความเข้มแสงที่ไม่สมบูรณ์ยังคงสามารถสร้างค่า PR ได้ แต่ผลลัพธ์นั้นไม่ควรนำไปใช้ตัดสินประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้า.
วิธีตีความและแก้ไขปัญหา PR ที่ผิดปกติ
ค่า Performance Ratio (PR) ของระบบ PV ที่ผิดปกติไม่ได้หมายความว่าระบบ PV มีความผิดพลาดเสมอไป เริ่มแรกให้เปรียบเทียบ PR กับค่าฐานทางประวัติศาสตร์ของไซต์ภายใต้สภาวะการทำงานที่คล้ายคลึงกัน เมื่อพบความเบี่ยงเบนที่ชัดเจนแล้ว ให้ตรวจสอบข้อมูลการตรวจวัดก่อนที่จะตรวจสอบอุปกรณ์.
ตรวจสอบตามลำดับนี้:
ข้อมูล Irradiance → การติดตั้งเซ็นเซอร์ → การสื่อสารข้อมูล → มิเตอร์พลังงาน → อินเวอร์เตอร์ → อาร์เรย์ PV → สภาวะกริด
ให้ความสนใจเป็นพิเศษกับเส้นโค้ง irradiance, ข้อมูลที่ขาดหาย, การประทับเวลา และสภาพของเซ็นเซอร์ ปัญหาในการวัด irradiance สามารถส่งผลต่อการคำนวณ performance ratio และทำให้การสูญเสียที่แท้จริงของระบบดูมากขึ้นหรือน้อยลงกว่าที่เป็นจริง.
สาเหตุทั่วไปของ PR ที่ต่ำลง ได้แก่ ความสกปรก, การบังเงา, อุณหภูมิโมดูลสูง, การสูญเสียในอินเวอร์เตอร์, การหยุดทำงาน, การคลาดเคลื่อนของเซ็นเซอร์ และข้อมูล irradiance ที่ขาดหาย.
เซ็นเซอร์ Irradiance ชนิดใดเหมาะสมสำหรับการตรวจสอบ PR?
สำหรับการคำนวณ PR โดยใช้ข้อมูล irradiance เซ็นเซอร์ควรสอดคล้องกับระนาบการวัดและวัตถุประสงค์การตรวจสอบ โดยทั่วไปแล้ว thermopile pyranometer ใช้สำหรับการวัด GHI และ POA ในขณะที่ reference cell ใช้สำหรับการวัด irradiance เฉพาะทาง PV.
Thermopile Pyranometer เปรียบเทียบกับ Reference Cell
| ประเภท | การใช้งานทั่วไป |
| ไพราโนมิเตอร์แบบเทอร์โมไพล์ | การตรวจสอบ GHI / POA |
| เซลล์อ้างอิง | การวัด irradiance เฉพาะทาง PV |
ทั้งสองประเภทมีวัตถุประสงค์การวัดที่แตกต่างกัน สำหรับการตรวจสอบ PR ควรพิจารณาระนาบการวัด, ระดับชั้นของเซ็นเซอร์, การตอบสนองทางสเปกตรัม, ความแม่นยำ, เอาต์พุต, การติดตั้ง, การสอบเทียบ และความทนทานกลางแจ้งเมื่อเลือกเครื่องมือ สำหรับการเปรียบเทียบโดยละเอียดเพิ่มเติมระหว่าง thermopile และการวัดแบบซิลิคอน ดูได้ที่ เทอร์โมไพล์ vs ไพราโนมิเตอร์ซิลิคอน: ข้อดีและข้อเสีย.
สำหรับการตรวจสอบ POA, ไพราโนมิเตอร์ TBQ-2C ของ Yantai Sensor ใช้องค์ประกอบตรวจจับแบบ thermopile โดยมีช่วงสเปกตรัม 0.3–3.2 μm และเอาต์พุต RS485.
เมื่อใดการวัด DNI ต้องใช้การติดตามอัตโนมัติ?
DNI (Direct Normal Irradiance) ถูกวัดตามทิศทางของดวงอาทิตย์ ดังนั้นเซ็นเซอร์ต้องติดตามดวงอาทิตย์ในระหว่างการวัด สำหรับการตรวจสอบ DNI อย่างต่อเนื่อง ระบบติดตามอัตโนมัติจะรักษาเครื่องมือให้อยู่ในแนวที่ถูกต้องตลอดทั้งวัน ดูได้ที่ วิธีการวัดความเข้มรังสีอาทิตย์โดยตรง (DNI) อย่างแม่นยำ สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติม.
ระบบวัดรังสีสุริยะแบบติดตามอัตโนมัติ SAUT ของ Yantai Sensor ใช้สำหรับการตรวจสอบ DNI อย่างต่อเนื่องพร้อมการจัดแนวดวงอาทิตย์อัตโนมัติ.
รายการตรวจสอบการคำนวณ Solar PR
ก่อนคำนวณ PR ให้ยืนยันวิธีการคำนวณ, ช่วงเวลาข้อมูล และสภาวะการวัด ในการตรวจสอบภาคสนาม ปัญหาส่วนใหญ่มาจากข้อมูลนำเข้าที่ไม่สอดคล้องกันมากกว่าตัวสูตร PR เอง.
- ยืนยันวิธีการคำนวณ PR และช่วงเวลาการประเมินแล้ว
- ยืนยันกำลังการผลิต DC ที่ติดตั้งและขอบเขตระบบแล้ว
- มีข้อมูล POA irradiance เพียงพอและครบถ้วน
- คำนวณ POA irradiation สำหรับช่วงเวลาการประเมินเดียวกันแล้ว
- ยืนยันข้อมูลพลังงาน AC ณ จุดวัดที่กำหนดแล้ว
- การประทับเวลาของ irradiance และพลังงานซิงโครไนซ์กันแล้ว
- เซ็นเซอร์ irradiance วางแนวและปรับระดับอย่างถูกต้อง
- พื้นผิวเซ็นเซอร์สะอาดและไม่มีสิ่งกีดขวาง
- ตรวจสอบสถานะการสอบเทียบเซ็นเซอร์แล้ว
- ตรวจสอบข้อมูลที่ขาดหาย, การลดกำลังผลิต และการหยุดทำงานแล้ว
เมื่อข้อมูลนำเข้าเหล่านี้สอดคล้องกัน การคำนวณ performance ratio เองก็ค่อนข้างตรงไปตรงมา.
สรุป
การคำนวณ solar PR ที่มีความหมายเริ่มต้นจากข้อมูล irradiance ที่เป็นตัวแทน สำหรับการตรวจสอบประสิทธิภาพ PV ส่วนใหญ่ จะใช้ POA irradiance ในการคำนวณ reference yield และเปรียบเทียบกับพลังงานที่ผลิตได้จริง การคำนวณจะมีประโยชน์ก็ต่อเมื่อข้อมูล irradiance, พลังงาน, กำลังการผลิตของระบบ, การประทับเวลา และช่วงเวลาการประเมินมีความสอดคล้องกัน.
ที่ Yantai Sensor เราให้ความสำคัญกับด้านการวัดของการตรวจสอบ PV รวมถึงการเลือกเซ็นเซอร์, การติดตั้ง, การสอบเทียบ และการเก็บรวบรวมข้อมูลสำหรับการใช้งาน POA, GHI และ DNI เราทำงานกับสภาวะการวัดจริงของโครงการแทนที่จะปฏิบัติกับทุกไซต์ PV ในลักษณะเดียวกัน ต้องการการวัด irradiance ที่เชื่อถือได้สำหรับการตรวจสอบประสิทธิภาพ PV หรือไม่? ติดต่อ Yantai Sensor เพื่อหารือเกี่ยวกับความต้องการในการวัด POA, GHI หรือ DNI ของคุณ.
