Způsoby vyhodnocení provozu FVE

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
Workshop CZEPHO, 29.6.2012
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
Workshop CZEPHO, 29.6.2012
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.
Workshop CZEPHO, 29.6.2012
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 )
Workshop CZEPHO, 29.6.2012
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
Workshop CZEPHO, 29.6.2012
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
Workshop CZEPHO, 29.6.2012
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)
Workshop CZEPHO, 29.6.2012
Příklad - data o dopadajícím záření pro stejnou lokalitu
Workshop CZEPHO, 29.6.2012
Příklady využití vyhodnocení pro diagnostiku chyb a
výpadků provozu FVE
• Srovnání měrné výroby a průměru kraje
Workshop CZEPHO, 29.6.2012
Příklady využití vyhodnocení pro diagnostiku chyb a
výpadků provozu FVE
• Srovnání PR a předpokladu modelového výpočtu (PVSYST)
Workshop CZEPHO, 29.6.2012
Příklady využití vyhodnocení pro diagnostiku chyb a
výpadků provozu FVE
• Detailní srovnání celkové účinnosti a dopadajícího záření s identifikací
výpadků – květen 2011
Workshop CZEPHO, 29.6.2012
Příklady využití vyhodnocení pro diagnostiku chyb a
výpadků provozu FVE
• Detailní srovnání měrné výroby a dopadajícího záření s identifikací
výpadků – 29. květen 2011
Workshop CZEPHO, 29.6.2012
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)
Workshop CZEPHO, 29.6.2012
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