El diseño de una central fotovoltaica es un proyecto sistemático, y el cálculo preciso de la generación de energía constituye la 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), la temperatura, la humedad y la velocidad del viento.
Planificación de la capacidad: Determinar la capacidad instalada (P, kW) en función del presupuesto de inversión y de los rendimientos esperados, calculándose habitualmente como 1 kW por cada 1.000 kWh de demanda anual.
Selección de componentes: Elige el tipo de componente adecuado (monocristalino / policristalino / bifacial) y sus especificaciones en función de las condiciones del recurso.
Diseño de soporte: Determinar el método de fijación o seguimiento, el ángulo de inclinación y el ángulo acimutal, y optimizar 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 de corriente continua y alterna, dispositivos de protección y sistemas de puesta a tierra
Configuración del sistema de almacenamiento de energía: Determine si es necesario configurar el sistema de 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 eléctrica
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), que incluye:
Eficiencia de conversión del módulo (15%-26%)
Eficiencia del inversor (95%-98%)
Pérdida en la 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 en la parte trasera / generación de energía en la parte frontal), con módulos de doble cara de alta calidad que alcanzan hasta el 85%
γ: Coeficiente de ganancia del lado posterior (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 un solo eje, 25%-40% para doble eje)
3. Factores clave que afectan la generación de energía
Factor Nivel de impacto Medidas de optimización Mejora esperada
Inclinación / Azimut: Extremadamente alto (una variación de ±10° afecta entre el 5% y el 15%). El ángulo óptimo se calcula con precisión, utilizando un sistema de seguimiento; eficiencia del 15% al 40%.
Orientación del módulo: Alta (Una mala orientación del techo afecta entre el 10 % y el 30 %) Se prefiere la orientación sur; evitar sombreados del 10 % al 30 %.
Temperatura: Media a Alta (La potencia disminuye entre un 0,3 % y un 0,5 % por cada aumento de 1 °C). 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%) Distribución razonable, espacios reservados, eliminación de obstáculos 10%-50%
Acumulación de polvo / nieve (Impacto acumulado 5%-15%) Limpieza regular, inclinación del módulo ≥15° 5%-15%
Emparejamiento de componentes: Medio (pérdida por desajuste del 3% al 10%) - componentes del mismo lote, agrupados para el seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) - 3% a 10%
4. Puntos clave de la evaluación económica
Inversión inicial: módulos (40%-50%), inversores (10%-15%), estructuras de soporte (8%-12%), instalación (10%-15%) y otros (10%-20%)
Costos operativos: mantenimiento (20.000-50.000 yuanes/MW/año), seguros (0,1%-0,3%/año), monitoreo (10.000-30.000 yuanes/MW/año)
Retorno de la inversión:
Plazo de recuperación estático: inversión total / ingreso neto anual, generalmente 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 %, dependiendo de factores como la región, el precio de la electricidad y el costo del financiamiento.
Análisis de sensibilidad: Se centra 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 deberán utilizar datos meteorológicos históricos que abarquen al menos 10 años; la configuración del módulo debe incluir un sobreprovisionamiento del 10 % al 20 % para mejorar la eficiencia del sistema; la selección de los inversores deberá basarse en las características locales de irradiación, con el objetivo de lograr un equilibrio óptimo entre costo y eficiencia.