Vyhodnocení provozu a benchmarking fotovoltaických elektráren Workshop CZEPHO / SOLARTEC 29.6.2012 Ing. Jaroslav Jakubes ENA s.r.o.
ENA s.r.o. Založena v r.1992 jako specializovaná konzultační firma zaměřená na poradenskou činnost v energetice. Základní aktivity: oenergetické audity, Technical Due-Dilligence oporadenství v oblasti plynárenství, elektroenergetiky, teplárenství a těžby nerostných surovin oporadenství v oblasti cen a tarifů, konkurenceschopnost paliv a energií oekonomické analýzy, marketingové studie, akvizice ostrategické poradenství v energetice otechnické poradenství v oblasti OZE (od r. 2010) Reference ve fotovoltaice Technické poradenství (technické duediligence, modelové posudky výroby, technický dozor, vyhodnocení provozních parametrů) přes 470 MWp FVE (CZ, SK, BG, RO, UA, IT)
Obsah prezentace Proč vyhodnocovat provoz FVE? Způsoby vyhodnocení provozu FVE Parametry pro vyhodnocení provozu FVE Předpoklady pro správné vyhodnocení provozu FVE Benchmarking FVE - rychlé vyhodnocení provozu FVE Performance Ratio a celková účinnost systému - detailní vyhodnocení provozních parametrů FVE Praktické zkušenosti z vyhodnocování provozu FVE Příklady využití vyhodnocení pro diagnostiku chyb a výpadků provozu FVE Návazná detailní diagnostika poruch a chyb FVE
Proč vyhodnocovat provozní parametry FVE? Protože majitel / provozovatel FVE stojí před zodpovězením řady důležitých otázek týkajících se provozu FVE: Chová se FVE dle předpokladů a reaguje na měnící se podmínky prostředí (zejména klimatické výkyvy)? Došlo či dochází na FVE k závažným provozním událostem ovlivňujícím energetické výnosy? Je prováděna řádně údržba a servis FVE? Má majitel FVE kontrolu na plněním provozních záruk ze strany dodavatele/servisující firmy (pokud jsou sjednány)? Odpovídají parametry FVE/ jednotlivých komponent (panely, střídače, kabeláže, trafa ) parametrům garantovaným dodavateli? Je FVE správně projekčně navržena a provozně optimalizována, nejsou provozní parametry systematicky horší / lepší? Existuje u FVE možnost optimalizace/zlepšení parametrů? Jaká je prognóza parametrů a výnosů FVE do budoucna? Je moje FVE lepší, než ta sousedova?
Způsoby vyhodnocení provozu FVE (1) Absolutní hodnoty výroby (kwh) obvykle na měsíční (fakturační bázi) Stačí znát pouze fakturované výroby (odečty elektroměru) Obvykle porovnávány s energetickým auditem či rychlým nástřelem z nástroje PVGIS, v lepším případě se sofistikovanějším modelovým posudkem (PVSYST, PVSOL, Solargis) na základě dlouhodobého klimatického průměru Nejméně vypovídající způsob hodnocení FVE Nenese informaci o klimatických podmínkách, za jakých je výroby dosaženo Neumožňuje objektivně posoudit kvalitativní charakteristiky FVE ani jej nelze použít k porovnání FVE mezi sebou Obsahuje prakticky pouze informaci: vydělal/nevydělal jsem na splátku úvěru Pokud je porovnáváno s kvalitním modelovým posudkem, obsahuje navíc info: výroba FVE je pod či nad předpokladem na základě dlouhodobého průměru
Způsoby vyhodnocení provozu FVE (2) Měrná výroba (kwh/kwp) na roční (měsíční či denní bázi) Stačí znát pouze fakturované výroby (odečty elektroměru) a výkon FVE Roční kwh/kwp často používaný parametr na rychlé posouzení ročního výnosu FVE Opět nenese informaci o klimatických podmínkách, za jakých je výroby dosaženo Neumožňuje detailně posoudit kvalitativní charakteristiky FVE Lze použít k porovnání FVE mezi sebou za stejné období Nezohledňuje rozdílné klimatické podmínky v různých lokalitách, rozdílné technické provedení (komponenty, koncepce, sklony/orientace panelů) Nevypovídá měřitelným a srovnatelným způsobem o kvalitě FVE
Benchmarking FVE - rychlé vyhodnocení provozu FVE Na základě statistik ERÚ a s provedením korekcí na nově instalované zdroje je možno vypočítat měrné výroby po krajích ČR roční i měsíční Příklad: dosažené roční měrné výroby ve všech FVE instalovaných v krajích ČR Měrné výroby na měsíční bázi velmi dobrý základ pro základní porovnání (benchmark) FVE Zdroj: Výpočty ENA na základě veřejně dostupných statistik ERÚ
Benchmarking FVE na bázi měrné výroby - příklad Příklad průměrné FVE, kde došlo k několika drobným výpadkům v březnu 2011 říjen / listopad 2011 ovlivněn mlhami a smogovou situací Velmi rychlé srovnání a posouzení, zda a kdy došlo k provozním problémům, které je nutno podrobněji analyzovat
Relativní výkonové ukazatele FVE Performance Ratio (PR) a celková účinnost systému (η) Performance Ratio / PR / výkonový poměr (%) nebo Celková účinnost systému / η / ETA (%) jedny z nejdůležitějších ukazatelů pro hodnocení účinnosti FV systému. Na lokalitě nezávislé měřítko kvality FV systému, a proto se často označuje také jako faktor kvality. Ideální parametr pro vyhodnocení a porovnání FVE systémů mezi sebou nebo sledování stavu FV systému v průběhu delšího období. Parametr vhodný pro porovnání s modelovým výpočtem výroby (PV*Sol, PVSYST, Solargis Pvplanner) Parametr vhodný pro srovnání FVE nezávisle na lokalitě, technickém provedení, orientaci FV systému a dopadajícím záření Při standardní definici a způsobu vyhodnocení nezohledňuje pouze rozdíly dané výkyvy teplot (teplotní závislosti panelů).
Relativní výkonové ukazatele FVE Performance Ratio / PR / výkonový poměr (%) Konkrétně PR představuje poměr skutečného energetického výnosu vzhledem k teoreticky možnému. Čím více se hodnota PR blíží 100 %, tím efektivněji tento FV systém pracuje. V praxi velmi dobré FVE systémy: PR > 80 % Celková účinnost systému / η / ETA (%) Představuje poměr skutečného energetického výnosu vzhledem k energii záření dopadající na panely Čím více se hodnota ETA blíží účinnosti panelů, tím efektivněji tento FV systém pracuje. V praxi velmi dobré FVE systémy: η > 11 % Parametry jsou analogické, vzájemně spolu korelují, je věcí volby, který pro hodnocení vybereme.
Vstupy pro výpočet a interpretace PR / η Nezbytné vstupní parametry plocha panelů FV systému (m2), suma globálního záření v rovině panelů (kwh/m 2 ) čidla záření na FVE nebo satelitní měření výroba (kwh) PR: výkon FV systému (kwp) PR: + případně účinnost panelů (je lepší ji vypočítat z plochy a výkonu panelů než přebírat z datasheetu) Vstupní parametry závislé na čase za stejné časové období (hodina, den, měsíc, rok) Prezentace a interpretace PR / η roční, měsíční na úrovni denních hodnot opatrně, s vědomím některých omezení na úrovni hodinových hodnot raději ne (variabilita během dne, odchylky)
Výpočet Performance Ratio (PR) Dle definice: PR = E skut (kwh) E teor (kwh) = E skut (kwh) IG period (kwh. m 2 ) AFV E (m 2 ) η panel (%) E skut - skutečná výroba E teor - teoretická (jmenovitá) výroba IG period - měrná suma dopad. glob. záření A FVE η panel P FVE - plocha systému - účinnost panelů - instalovaný výkon Po dosazení vzorce na výpočet účinnosti: PR = Výroba za dané období (kwh) Instalovaný výkon FVE (kwp) Celková suma záření dopající na plochu panelů za dané období (kwh) Plocha panelů FVE (m 2 )
Výpočet Celkové účinnosti η / ETA Dle definice: η = E skut (kwh) E glob (kwh) = E skut (kwh) IG period (kwh. m 2 ) AFVE(m 2 ) E skut - skutečná výroba elektřiny E glob - celkové množství slunečního záření dopadnuvší na plochu fotovoltaických panelů tvořících FVE A FVE - plocha systému IG period - měrná suma dopad. glob. záření
Jaké faktory ovlivňují Performance Ratio? Na hodnotu PR mohou mít vliv následující faktory: Faktory prostředí teplota FV panelů malý rozdíl mezi zachyceným a odevzdaným výkonem (brzy ráno / pozdě večer) zastínění nebo znečištění čidla záření zastínění nebo znečištění FV panelů Další faktory zaznamenávané období účinnost FV panelů účinnost střídačů ztráty v kabelážích, při transformaci, vlastní spotřeba rozdíl v technologii FV článků mezi měřicím přístrojem a FV panely, nasměrování, špatná kalibrace čidla záření Degradace panelů PR proporcionálně klesá s degradací panelů
Jaké faktory ovlivňují Performance Ratio? Efekt interního stínění v rámci FV systému Efekt teplotních závislosti účinnosti panelů Analogicky platí i pro celkovou účinnost systému
K čemu je to PR dobré? Řada majitelů/provozovatelů FVE hodnotí jejich provoz pouze podle absolutních ukazatelů a nechala se uspat nadprůměrným rokem 2011 ( Vždyť jsme 20% nad auditem! ) Jednoznačné a vypovídající posouzení kvality FVE Využití vyhodnocení pro diagnostiku chyb a výpadků provozu FVE Kontrola degradace panelů, garantovaných parametrů V případě výpadků je možné PR využít k dopočtu ušlé výroby a následně tržeb (pro případné spory, podklad pro pojišťovny aj.. ) Kontrola řádné údržby a provozu FVE Kontrola plnění provozních záruk (obvykle PR nebo celk. účinnost) Reporting investorům, akcionářům, bankám Technické due-diligence při prodeji / akvizicích projektů
Na co si dát pozor? Některé monitorovací systémy vypočítávají PR samy pozor na úroveň, kde je PR stanoveno - AC výstup střídačů nebo fakturační měření (preferovaná volba) Klíčová je kvalita dat o dopadajícím záření rozdíly mezi různými typy senzorů / zdrojů dat Jednoduché senzory na bázi kalibrovaných FVE článků obecně často podměřují znečištění čidla, neprovedená pravidelná kalibrace, průměrná vs. integrovaná data, výpadky v datových přenosech v rámci monitorovacího systému -> u cca 70-80% hodnocených FVE zaznamenáváme nadhodnocení PR z důvodu nekvalitních dat o dopadajícím záření => verifikace na základě satelitních dat (www.solargis.info) => vlastní čidla pod kontrolou majitele FVE, ne provozovatele / dodavatele tam, kde provozovatele/dodavatel ručí za provozní parametry (PR, celk. účinnost)
Příklad - data o dopadajícím záření pro stejnou lokalitu
Příklady využití vyhodnocení pro diagnostiku chyb a výpadků provozu FVE Srovnání měrné výroby a průměru kraje
Příklady využití vyhodnocení pro diagnostiku chyb a výpadků provozu FVE Srovnání PR a předpokladu modelového výpočtu (PVSYST)
Příklady využití vyhodnocení pro diagnostiku chyb a výpadků provozu FVE Detailní srovnání celkové účinnosti a dopadajícího záření s identifikací výpadků květen 2011
Příklady využití vyhodnocení pro diagnostiku chyb a výpadků provozu FVE Detailní srovnání měrné výroby a dopadajícího záření s identifikací výpadků 29. květen 2011
Návazná detailní cílená diagnostika poruch a chyb FVE Analýza dat z monitorovacího systému FVE identifikace časových a prostorových souvislostí (časy, provozní stavy FVE, identifikace provozních celků s výpadky/zhoršenými parametry střídače / stringy / panely) Vizuální prohlídka FVE Analýza projekčního návrhu FVE (systematické chyby, chyby projekčního návrhu) Termovizní diagnostika (diagnostika vad panelů / stringů, diagnostika rozvaděčů) Měření I-V charakteristik stringů / panelů (detailní identifikace a parametrizace vad, přepočet na STC)
DĚKUJI ZA POZORNOST Ing. Jaroslav Jakubes ENA, s.r.o., Lublaňská 48, 120 00 Praha 2 e-mail: jakubes@ena.cz Tel.: +420-222 515 445 GSM: +420-725 309 810 www.ena.cz