El diseño de centrales fotovoltaicas es un proyecto sistemático, y el cálculo preciso de la generación de energía es clave para la toma de decisiones de inversión y la optimización del sistema:
1. Proceso central del diseño del sistema
Evaluación de recursos: Analizar datos meteorológicos locales como la radiación solar (irradiancia solar anual total H, kWh/m²), temperatura, humedad y velocidad del viento.
Planificación de capacidad: Determine la capacidad instalada (P, kW) en función del presupuesto de inversión y los rendimientos esperados, que generalmente se calcula como 1 kW por cada 1000 kWh de demanda anual.
Selección de componentes: Elija el tipo de componente adecuado (monocristalino / policristalino / bifacial) y las especificaciones según las condiciones del recurso.
Diseño de soporte: Determine el método de fijación o seguimiento, el ángulo de inclinación y el ángulo de acimut, y optimice la iluminación.
Selección del inversor: Seleccione un inversor adecuado según la configuración de los componentes y determine la cantidad y el lugar de instalación.
Diseño eléctrico: Diseño de circuitos CC/CA, dispositivos de protección y sistemas de puesta a tierra
Configuración del almacenamiento de energía: Determine si configurar el almacenamiento y su capacidad, que suele ser de 1 a 3 veces la carga máxima, con una duración de 2 a 4 horas.
2. Método de cálculo de la generación de energía
Fórmula básica: E = H × P × η × 365/1000 (kWh/año)
H: Irradiancia anual total a nivel local (kWh/m²), con un rango de 1000-1800 kWh/m² en la mayoría de las regiones de China
P: Potencia total del componente (kW)
η: Eficiencia integral del sistema (típicamente 0,7-0,85), incluyendo:
Eficiencia de conversión del módulo (15%-26%)
Eficiencia del inversor (95%-98%)
Pérdida de línea (3%-5%)
Pérdida de temperatura (5%-15%, dependiente de la región)
Obstrucción por polvo (2%-5%)
Pérdida por coincidencia de componentes (1%-3%)
Corrección para la generación de energía en ambos lados: E = E (unilateral) × (1 + β × γ)
β: Eficiencia de doble cara (generación de energía por la parte trasera / generación de energía por la parte delantera), con módulos de doble cara de alta calidad que alcanzan hasta el 85%.
γ: Coeficiente de ganancia trasera (0,1-0,3), relacionado con la reflectividad del suelo y el ángulo de inclinación
Corrección del sistema de seguimiento: Etracking = Efixed × (1 + α)
α: Ganancia de seguimiento (15%-25% para eje único, 25%-40% para eje dual)
3. Factores clave que afectan la generación de energía
Factor Nivel de impacto Medidas de optimización Mejora esperada
Inclinación / Acimut: Extremadamente alta (una variación de ±10° afecta entre el 5% y el 15%). El ángulo óptimo se calcula con precisión, utilizando un sistema de seguimiento que alcanza del 15% al 40%.
Orientación del módulo: Alta (Una mala orientación del techo afecta entre el 10% y el 30%). Prefiera la orientación hacia el sur; evite las sombras entre el 10% y el 30%.
Temperatura: Media a Alta (la potencia disminuye entre un 0,3% y un 0,5% por cada aumento de 1℃). Optimice la ventilación y elija componentes con un bajo coeficiente de temperatura. 3%-8%
Obstrucción: Extremadamente alta (el impacto local de la obstrucción puede alcanzar el 50%) Diseño razonable, espaciado reservado, eliminación de obstáculos del 10% al 50%
Acumulación de polvo/nieve (Impacto acumulado 5%-15%) Limpieza regular, inclinación del módulo ≥15° 5%-15%
Coincidencia de componentes: Media (pérdida por desajuste del 3 % al 10 %) - componentes del mismo lote, agrupados para MPPT (seguimiento del punto de máxima potencia) - 3 % al 10 %
4. Puntos clave de la evaluación económica
Inversión inicial: módulos (40%-50%), inversores (10%-15%), soportes (8%-12%), instalación (10%-15%) y otros (10%-20%)
Costos operativos: mantenimiento (20.000-50.000 yuanes/MW/año), seguro (0,1%-0,3%/año), monitoreo (10.000-30.000 yuanes/MW/año)
Retorno sobre la inversión:
Período de recuperación estático: inversión total / ingreso neto anual, típicamente de 5 a 8 años para proyectos fotovoltaicos
TIR (Tasa Interna de Retorno): Para proyectos de alta calidad, puede alcanzar entre el 10% y el 15%, sujeto a la influencia de la región, el precio de la electricidad y el costo de financiación.
Análisis de sensibilidad: Enfóquese en el impacto de los cambios en la irradiación, los precios de la electricidad y los precios de los módulos sobre las ganancias, proporcionando una base para la toma de decisiones de inversión.
Sugerencia de diseño: Durante la fase de evaluación de recursos, se deberían utilizar datos meteorológicos históricos que abarquen al menos 10 años; la configuración del módulo debería incluir una sobredimensionamiento del 10%-20% para mejorar la eficiencia del sistema; la selección de inversores debería basarse en las características locales de irradiación, con el objetivo de lograr un equilibrio óptimo entre costo y eficiencia.