Viviendo en el hemisferio norte, siempre hemos asumido que las estaciones de energía solar deben orientarse hacia el sur porque esta dirección produce la generación máxima de electricidad, por lo tanto, se supone que proporciona el mayor ingreso. Sin embargo, teniendo en cuenta el Acuerdo de compra de energía (PPA) con políticas de precios de tiempo de uso, la correlación entre los períodos de pico/pico y la cantidad de electricidad generada por las estaciones solares no siempre es consistente.
A medida que los proyectos de energía solar montados en el suelo y distribuidos adoptan cada vez más modelos de comercio de electricidad PPA, el enfoque tradicional de diseñar estaciones que enfrentan el sur ya no puede obtener las ganancias más altas. Al alinear los ángulos del panel solar de acuerdo con las políticas locales de precios de electricidad, podemos alterar la 'Curva de pato ' para maximizar los ingresos de la estación.
Enfoque tradicional Solar Panel de diseño de inclinación
En los diseños tradicionales del sistema solar, el ángulo de inclinación de solar panels se optimiza típicamente para la generación máxima de electricidad hacia el sur, alineado con la latitud de la ubicación del proyecto. Este enfoque logra la máxima generación de electricidad y típicamente exhibe dos características:
1. En un día, la generación máxima ocurre alrededor del mediodía.
El siguiente gráfico muestra la curva de salida típica de solar panels en el ángulo de inclinación óptimo orientado al sur, formando una 'forma parabólica positiva '.
Imagen: curva típica de salida de energía solar
Ajustar el ' ángulo de azimut ' de solar panels produce cambios significativos en la salida en diferentes momentos:
Frente al este aumenta la generación de la mañana.
Frente al oeste aumenta la generación nocturna.
Imagen: Curvas de simulación de salida del sistema de energía solar durante todo el día para diferentes métodos de montaje
Tomando el ejemplo de un sistema horizontal de seguimiento de un solo eje, la generación de electricidad de la mañana y la noche es significativamente mayor en comparación con las instalaciones fijas debido a los ángulos de orientación hacia el este y hacia el oeste. Sin embargo, dado que el ángulo de inclinación es 0, la generación de electricidad del mediodía es más baja que la de las instalaciones fijas.
2. Durante todo el año, la primavera y el otoño producen la generación más alta.
El siguiente gráfico ilustra las variaciones de salida de un sistema de energía solar en una ubicación específica en Mongolia interna, China, con diferentes diseños de ángulo de inclinación para el solar panels.
Imagen: simulación de curvas de salida del sistema solar durante 12 meses con diferentes ángulos de inclinación de diseño
Cuando el ángulo de inclinación del sistema de energía solar se establece en 41 °, la generación máxima de electricidad ocurre durante todo el año, con una salida máxima en la primavera (marzo, abril, mayo) y otoño (septiembre, octubre, noviembre).
Ajustar el ' ángulo de inclinación ' del solar panels a 70 grados expande el ángulo, lo que resulta en la máxima generación de electricidad durante el invierno (diciembre, enero, febrero). Por el contrario, establecer el ángulo de inclinación en 0 grados maximiza la generación de electricidad en verano (mayo, junio, julio).
Impacto del diseño tradicional en los precios de la electricidad
A medida que las tasas de penetración de energía solar aumentan a nivel mundial, muchas áreas experimentan una pronunciada 'curva de pato ' en los precios del comercio de electricidad debido a la producción solar concentrada.
Por ejemplo, la 'Curve de pato' de California de 2015 a 2022 muestra precios decrecientes y períodos alargados de electricidad de bajo precio a medida que aumenta la penetración solar.
El siguiente gráfico ilustra los precios de negociación spot en Shandong, China, en 2022, que muestra una ' forma parabólica invertida '.
Análisis y recomendaciones
A través del análisis anterior, observamos:
Los diseños tradicionales del sistema de energía solar concentran la producción solar alrededor del mediodía y durante la primavera y el otoño. En consecuencia, bajo las condiciones comerciales basadas en el mercado (PPA), a medida que aumenta la penetración solar, el suministro de electricidad del mediodía aumenta significativamente, lo que lleva a disminuir los precios de negociación. Del mismo modo, la duración de los períodos de pico en primavera y otoño se extiende.
Al ajustar el 'ángulo de azimut ' y 'ángulo de inclinación ' de solar panels, podemos alterar efectivamente la curva de salida de los sistemas de energía solar. Por lo tanto, la adopción de nuevos enfoques de diseño en futuros proyectos solares puede mitigar significativamente el fenómeno cada vez más prominente de ' Curve ' en los precios de la electricidad de la red.
Se pueden implementar las siguientes medidas:
1. Ajustar el 'ángulo de azimut ' de solar panels a una cierta orientación hacia el oeste:
Dado que los picos de la demanda principales ocurren en la noche, se recomienda favorecer una orientación hacia el oeste. Aunque la generación total de electricidad puede disminuir en aproximadamente un 20%, ¡los precios máximos de electricidad son 3-4 veces más altos que los precios de la pata. Por lo tanto, incluso con la generación reducida, la suma de ∑∑ (generación de precios *) aún puede aumentar significativamente.
Tomando a Shandong, China como ejemplo, el impacto de los ángulos de acimut en la generación de electricidad es el siguiente:
2. Bajando el 'ángulo de inclinación ' de solar panels a alrededor de 15 ° para instalaciones fijas:
Para la mayoría de las regiones, los precios de la electricidad tienden a ser más altos en verano debido a las demandas de calefacción. Bajar el ángulo de inclinación aumenta significativamente la generación de electricidad de verano al tiempo que reduce la generación de primavera y otoño.
Aunque la generación total de electricidad disminuye, ya que los precios de la electricidad del mediodía son principalmente planos en verano, la suma de ∑ (generación de precios*) aún puede aumentar significativamente.
Además, considerando factores como la limpieza y la acumulación de polvo, un ángulo de inclinación de 15 ° es más práctico que 0 °.
3. Implementación 'Sistemas horizontales de seguimiento de eje único ':
Los sistemas horizontales de seguimiento de un solo eje se alinean perfectamente con las características antes mencionadas. Con un ángulo de inclinación de 0 °, mejoran la generación de electricidad de verano. Además, tienen ángulos de acimut distintos por la mañana y la noche, lo que aumenta la generación durante estos períodos. Por lo tanto, bajo los sistemas existentes de precios de electricidad, la adopción de sistemas horizontales de seguimiento de un solo eje aumenta significativamente la generación de electricidad durante los períodos de electricidad de alto precio, mejorando así la suma de ∑ (generación de precios*).
Además, en comparación con las instalaciones fijas, el costo de los sistemas horizontales de seguimiento de eje único no aumenta significativamente. ¡No solo mejoran la generación total de electricidad sino que también aumentan la generación durante los períodos de electricidad de alto precio!
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