SOLARTEC Ing. Jaroslav Jakubes ENA s.r.o

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: o Energetické audity, Technical Due-Dilligence o Poradenství v oblasti plynárenství, elektroenergetiky, teplárenství a těžby nerostných surovin o Poradenství v oblasti cen a tarifů, konkurenceschopnost paliv a energií o Ekonomické analýzy, marketingové studie, akvizice o Strategické poradenství v energetice o Technické 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) Workshop CZEPHO, 29.6.2012

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 Workshop CZEPHO, 29.6.2012

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?  Workshop CZEPHO, 29.6.2012

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 Workshop CZEPHO, 29.6.2012

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

Workshop CZEPHO, 29.6.2012

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). Workshop CZEPHO, 29.6.2012

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/m2) – 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) Workshop CZEPHO, 29.6.2012

Výpočet Performance Ratio (PR) Dle definice:

𝑬𝒔𝒌𝒖𝒕 (𝒌𝑾𝒉) 𝐸𝑠𝑘𝑢𝑡 (𝑘𝑊ℎ) 𝑷𝑹 = = 𝑬𝒕𝒆𝒐𝒓 (𝒌𝑾𝒉) 𝐼𝐺𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑑 (𝑘𝑊ℎ. 𝑚−2 ) × 𝐴𝐹𝑉𝐸 (𝑚2 ) × 𝜂𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙(%) 𝐸𝑠𝑘𝑢𝑡 - skutečná výroba 𝐸𝑡𝑒𝑜𝑟 - teoretická (jmenovitá) výroba 𝐼𝐺𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑑 - měrná suma dopad. glob. záření

AFVE 𝜂𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙 𝑃𝐹𝑉𝐸

- plocha systému - účinnost panelů - instalovaný výkon

Po dosazení vzorce na výpočet účinnosti: 𝑉ý𝑟𝑜𝑏𝑎 𝑧𝑎 𝑑𝑎𝑛é 𝑜𝑏𝑑𝑜𝑏í (𝑘𝑊ℎ) 𝐼𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙𝑜𝑣𝑎𝑛ý 𝑣ý𝑘𝑜𝑛 𝐹𝑉𝐸 (𝑘𝑊𝑝) 𝑃𝑅 = 𝐶𝑒𝑙𝑘𝑜𝑣á 𝑠𝑢𝑚𝑎 𝑧ář𝑒𝑛í 𝑑𝑜𝑝𝑎𝑗í𝑐í 𝑛𝑎 𝑝𝑙𝑜𝑐ℎ𝑢 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙ů 𝑧𝑎 𝑑𝑎𝑛é 𝑜𝑏𝑑𝑜𝑏í (𝑘𝑊ℎ) 𝑃𝑙𝑜𝑐ℎ𝑎 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙ů 𝐹𝑉𝐸 (𝑚2 )


Výpočet Celkové účinnosti η / ETA

Dle definice:

𝑬𝒔𝒌𝒖𝒕 (𝒌𝑾𝒉) 𝐸𝑠𝑘𝑢𝑡 (𝑘𝑊ℎ) 𝜼= = 𝑬𝒈𝒍𝒐𝒃 (𝒌𝑾𝒉) 𝐼𝐺𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑑 (𝑘𝑊ℎ. 𝑚−2 ) × 𝐴𝐹𝑉𝐸(𝑚2 )

𝐸𝑠𝑘𝑢𝑡 - skutečná výroba elektřiny 𝐸𝑔𝑙𝑜𝑏 - celkové množství slunečního záření dopadnuvší na plochu fotovoltaických panelů tvořících FVE

AFVE - plocha systému 𝐼𝐺𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑑 - 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 Workshop CZEPHO, 29.6.2012

Jaké faktory ovlivňují Performance Ratio? Efekt interního stínění v rámci FV systému

Efekt teplotních závislosti účinnosti panelů

Analogicky platí i pro celkovou účinnost systému Workshop CZEPHO, 29.6.2012

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: [email protected]

Tel.: +420-222 515 445 GSM: +420-725 309 810

www.ena.cz Workshop CZEPHO, 29.6.2012

SOLARTEC Ing. Jaroslav Jakubes ENA s.r.o

Recommend Documents