Bengt Stridh, ABB Corporate Research & Mälardalens högskola, Loggning av driftdata från solcellsanläggningar. Vad,hur,varför?

Transkript

1 Bengt Stridh, ABB Corporate Research & Mälardalens högskola, Loggning av driftdata från solcellsanläggningar. Vad,hur,varför? Erfarenheter från IEA PVPS Task 13

2 Rapport från IEA PVPS Task 13 Analytical Monitoring of Grid-connected Photovoltaic Systems - Good Practices for Monitoring and Performance Analysis Slide 2

3 Varför? Från senaste månaden Anläggning på flerfamiljshus hade inte producerat under hela sommaren Säkring(ar?) hade löst ut Utomhusdisplay visade inga värden för senaste veckan - anläggningen producerade normalt Anläggning på skola hade inte producerat på 10 månader Jordfelsbrytare hade löst ut Solcellsanläggningar behöver tillsyn! För att undvika produktionsförluster Slide 3

4 Viktigaste kuggen i ett loggningssystem Ansvarig person, som Har ett mål med loggningen Ser till att loggningen fungerar Problem med sensorer, Internetuppkoppling etc. en vanligare felkälla än fel på solcellsmoduler Utvärderar loggade data Vidtar åtgärder om något verkar fel med solcellssystemet Tänkaren, Auguste Rodin, 1902 Slide 4

5 Anpassa mätning och loggning efter användaren Behov Privatperson Fastighetsägare Forskare Flera komponenter i en solcellsanläggning i form av sensorer ökar också sannolikheten för fel Balans behov - ekonomi Ekonomi Större anläggningar kan kosta på sig mera avancerad mätning och loggning Slide 5

6 Exempel på syften med loggning Hur fungerar anläggningen Hur stor är produktionen? Göra prognoser över framtida solelproduktion Kontrakt Garanti Hur bra är min anläggning jämfört med andra? Kunna åtgärda fel För att minimera ekonomiska förluster Felmeddelande med e-post, SMS Planera förebyggande underhåll Rengöring? Slide 6

7 Vad bör loggas Enligt IEA PVPS Task 13 rapport Via Växelriktare De flesta av parametrarna Om två av V, I eller P är kända kan den tredje enkelt beräknas Separat mätning Solinstrålning Omgivningstemperatur Modultemperatur (egentligen vill man veta solcelltemperaturen) Vindhastighet Elmätare Parameter Symbol Unit In-plane Irradiance G I W/m 2 Ambient temperature T amb C Module temperature T mod C Wind speed S w m/s PV array output voltage V DC V PV array output current I DC A PV array output power P DC kw Utility grid voltage V AC V Current to utility grid I AC A Power to utility grid P AC kw Durations of system outage t outage s Slide 7

8 Global solinstrålning - mäts i modulplanet Global solinstrålning består av Direkt solinstrålning Diffus solinstrålning Reflekterad solstrålning Beror på omgivningens reflektion (albedo) Färsk snö 90 % Färsk asfalt 4 % Modulyta 4 % Bildkälla NREL Slide 8

9 Globalstrålning - SMHI SMHI redovisar Globalstrålning mot horisontell yta på sin karta Under den av World Meteorological Organization (WMO) definierade normalperioden Stationsnätet som mäter globalstrålning är relativt glest Kartan baseras på stationer 18 stationer idag Slide 9

10 Solinstrålningen har ökat i södra Sverige ökade den årliga solinstrålning för genomsnitt av SMHI:s stationer, därefter svag minskning Men, stora variationer inom Sverige! Slide 10

11 Solinstrålning Referenssolceller Utnyttjar att I sc är proportionell mot solinstrålningen Bör vara temperaturkompenserad då I sc är något temperaturberoende Monteras i modulplanet Ska vara av samma celltyp som i modulerna Kristallint kisel om man har moduler baserade på kristallint kisel Mäter över en del av solspektrum Referenssolceller av amorft kisel ger otillförlitliga värden Bildkälla: imtsolar.com Slide 11

12 Solinstrålning Pyranometer Bygger på termoelektrisk effekt Mäter över hela solspektrum med enhetlig respons Långsammare respons < 5-18 sekunder << 1 sekund för kisel Bildkälla: Kipp & Zonen Kostar mera än kiselreferenssolceller Referenssolceller mäter 2-4 % lägre global solinstrålning än en pyranometer i Tyskland Vilket ger 2-4 % högre Performance Ratio (PR) Ska kalibreras regelbundet Slide 12

13 Solcelltemperatur Variant 1 Limmas på baksidan av en modul Fästs med termiskt ledande lim I installationens mitt Mitt på baksidan av en modul Baksidan av en solcell Ej mellan solcellerna Baksidestemperaturen skiljer något mot celltemperaturen Risk att sensorn lossnar med tiden Bildkälla Slide 13

14 Solcelltemperatur Variant 2 Integrerad i referenssolcell Monokristallin referenssolcell Temperatursensor laminerad på baksidan av solcellen IMT tillverkare SolarLog och Meteocontrol säljer denna typ Mycket robust, sensorn lossnar inte Bildkälla Noggrannhet jämfört med pyranometer ±5% Slide 14

15 Omgivningstemperatur Placeras i skugga under hela dagen Exempel SolarLog Tritec Ansluts till den sensorbox som även har en referenssolcell Bildkälla: Bildkälla: Slide 15

16 Vindhastighet Exempel SolarLog vindsensor Ansluts till den sensorbox som även har en referenssolcell SolarLog vindsensor Bildkälla: Slide 16

17 Elmätare eller växelriktare för energimätning? Jämförelse Angiven noggrannhet Större avvikelser vid låg effekt SMA (Germany) ±3% [ref SMA] Solar Edge (Israel) ±5% [ref Solar Edge 2014] Fronius (Austria) ±5% [ref IBC] Revenue grade option ±2% [ref Fronius] Sungrow (China) [ref IBC] Gamla, exempelvis SG15KTL ±10%. SG20/30KTL-V113 ±5%. SG30KTL-V41 SG50KTL-M, SG60KTL ± 3%. Uppmätt noggrannhet växelriktare, vanligen [Bertani et.al. 2015] <1% for AC power, <2% for yearly energy Elmätare ±1-2% Källa: Bertani et.al c-si system. <3.5% for monthly energy Slide 17

18 Data sampling och lagring Timvärden räcker inte alltid 5 15 minuter typisk loggning Medelvärden! Sampling varje sekund rekommenderas 1 minut detekterar om växelriktare slår ifrån eller förhöjning av solinstrålning på grund av reflektion i molnkanter 1 sekund - för MPPT-frågor Samma loggning året runt Värden för solinstrålning och solelproduktion måste synkroniseras Slide 18

19 Slide 19

20 PV stamp collection Slide 20

21 Slide 21

22 Slide 22

23 Driftdata inspiration från ca anläggningar Ca svensk anläggningar finns i olika öppna portaler, men alla visar inte driftdata SMA:s Sunny Portal störst 647 publika anläggningar ( ) Summa 13,52 MW <10% av total effekt i Sverige Median 10,2 kw Ägaren väljer vilka data som ska visas Varierar, alla visar inte driftdata Solar Edge tvåa 136 publika anläggningar Summa 3,3 MW Median 9,4 kw Slide 23

24 Loggning av egenanvändning - Exempel Småhus i Västerås 4,79 kw solceller + 10 m 2 solfångare Month DD, Year Slide 24

25 Exempel småhus i Västerås Elbehov 11 april ,1 kwh använt i huset under dygnet Slide 25

26 Exempel småhus i Västerås Solelproduktion 11 april ,7 kwh under dygnet Slide 26

27 Exempel småhus i Västerås Egenanvändning 11 april ,6 kwh av solelen använt i vårt hus under dygnet Slide 27

28 Exempel småhus i Västerås 11 april ,1 kwh överskott inmatat till nätet = 74% av dagens produktion Slide 28

29 Investeringskalkyl för solceller Projekt MDH Stockholm stad - Energimyndigheten Kalkylmall för beräkning av produktionskostnad och lönsamhet kan laddas ner på projektets hemsida på MDH Ny tjänst: Värdet av överskottsel från solcellsanläggningar (Svensk Solenergi) IEA PVPS Task 13 publikationer. Technical Parameters Used in PV Financial Models: Review and Analysis. EU PVSEC. München, juni Technical Assumptions Used in PV Financial Models. Progress in Photovoltaics. Technical Assumptions Used in PV Financial Models. Task 13 Report in Spring Slide 29

30