محطة الطاقة الضوئية

محطة الطاقة الكهروضوئية ، المعروفة أيضًا باسم حديقة شمسية ، عبارة عن نظام ضوئي واسع النطاق (نظام كهروضوئي) مصمم لتزويد الطاقة التجارية إلى شبكة الكهرباء. ويتم تمييزها عن معظم تطبيقات الطاقة الشمسية اللامركزية والمبنية على المباني ، لأنها توفر الطاقة على مستوى المرافق ، وليس لمستخدم محلي أو مستخدم محلي. ويشار إليها أحيانًا باسم مزارع الطاقة الشمسية أو المراعي الشمسية ، لا سيما عند تحديد مواقعها في المناطق الزراعية. في بعض الأحيان ، يُستخدم التعبير الشمسي ذو مقياس المرافق العامة لوصف هذا النوع من المشاريع.

مصدر الطاقة الشمسية هو عن طريق وحدات الضوئية التي تحول الضوء مباشرة إلى الكهرباء. ومع ذلك ، فإن هذا يختلف عن ، ولا ينبغي الخلط بينه وبين الطاقة الشمسية المركزة ، وغيرها من تكنولوجيا توليد الطاقة الشمسية على نطاق واسع ، والتي تستخدم الحرارة لدفع مجموعة متنوعة من أنظمة المولدات التقليدية. كلا النهجين لهما مزايا وعيوب خاصة بهما ، ولكن حتى الآن ، ولأسباب متنوعة ، شهدت التكنولوجيا الكهروضوئية استخداما أوسع في هذا المجال. اعتبارا من عام 2013 ، يتجاوز عدد الأنظمة الكهروضوئية المكثفات بنحو 40 إلى 1.

في بعض البلدان ، يتم تصنيف سعة اللوحة لمحطات الطاقة الكهروضوئية في قمة ميجاوات (MWp) ، والتي تشير إلى خرج الطاقة القصوى النظرية لمجموعة الطاقة الشمسية. في البلدان الأخرى ، تعطي الشركة المصنعة السطح والكفاءة. ومع ذلك ، غالباً ما تحدد كندا ، واليابان ، وإسبانيا ، وبعض أجزاء من الولايات المتحدة استخدام ناتج الطاقة الاسمي المنخفض المحول في MWAC ؛ قياس مماثل مباشرة لأشكال أخرى لتوليد الطاقة. وهناك تصنيف ثالث وأقل شيوعا هو الأمبير ميجا فولت (MVA). يتم تطوير معظم المجمعات الشمسية على نطاق لا يقل عن 1 ميجاوات. في بداية عام 2017 ، تبلغ طاقة محطة الطاقة الكهربائية الضوئية العاملة الأكبر في العالم أكثر من 800 ميغاواط ، ومن المخطط تنفيذ مشاريع تصل إلى 1 جيجاوات. في نهاية عام 2016 ، كان هناك حوالي 4،300 مشروع بقدرة مجمعة قدرها 96 GWAC هي مزارع شمسية أكبر من 4 MWAC.

إن معظم محطات الطاقة الكهروضوئية الواسعة النطاق مملوكة ومدارة من قبل منتجي الطاقة المستقلين ، ولكن مشاركة المشاريع المملوكة للمجتمع المحلي والمرافق العامة في تزايد مستمر. وحتى الآن ، تم دعم معظمها تقريبًا على الأقل من خلال حوافز تنظيمية مثل التعريفات الجمركية أو الائتمانات الضريبية ، ولكن مع انخفاض التكاليف بشكل ملحوظ خلال العقد الماضي ، وتم الوصول إلى التكافؤ الشبكي في عدد متزايد من الأسواق ، قد لا يمر وقت طويل قبل أن تتوقف الحوافز الخارجية عن الوجود.

التاريخ
تم بناء أول حديقة شمسية MWp 1 من قبل أركو سولار في لوغو بالقرب من هيسبيريا ، كاليفورنيا في نهاية عام 1982 ، ثم في عام 1984 من خلال تركيب 5.2 MWp في كاريزو بلين. ومنذ ذلك الحين ، تم إيقاف العمل بهما ، على الرغم من أن Carrizo Plain هي موقع للعديد من المصانع الكبيرة التي يجري بناؤها أو تخطيطها. وجاءت المرحلة التالية في أعقاب تنقيحات عام 2004 لتعريفات التغذية في ألمانيا عندما تم بناء عدد كبير من حدائق الطاقة الشمسية.

تم تركيب عدة مئات من المنشآت فوق 1 MWp في ألمانيا ، منها أكثر من 50 أكثر من 10 MWp. مع إدخال التعريفات الجمركية في عام 2008 ، أصبحت أسبانيا أكبر سوق لفترة وجيزة ، مع حوالي 60 حديقة شمسية على 10 ميجاوات ، ولكن تم سحب هذه الحوافز منذ ذلك الحين. كما أصبحت الولايات المتحدة والصين والهند وفرنسا وكندا وإيطاليا وغيرها من الأسواق الرئيسية كما هو موضح في قائمة محطات الطاقة الكهروضوئية.

وتتمتع أكبر المواقع قيد الإنشاء بقدرات المئات من MWp والمشاريع التي يجري التخطيط لها بمقياس 1 GWp.

تحديد المواقع واستخدام الأراضي
تختلف مساحة الأرض المطلوبة لإنتاج طاقة مرغوبة ، باختلاف الموقع ، وعلى كفاءة الوحدات الشمسية ، ومنحدر الموقع ونوع التركيب المستخدم. المصفوفات الشمسية المائلة الثابتة باستخدام وحدات نمطية تبلغ حوالي 15٪ كفاءة على المواقع الأفقية ، تحتاج إلى حوالي 1 هكتار / ميجاوات في المناطق المدارية ويرتفع هذا الرقم إلى أكثر من 2 هكتار في شمال أوروبا.

نظرًا للظل الأطول الذي يلقي به المصفوفة عند إمالة عند زاوية انحدار ، تكون هذه المنطقة أعلى بنسبة 10٪ تقريبًا بالنسبة إلى مصفوفة إمالة قابلة للضبط أو متتبع محور أحادي ، و 20٪ أعلى لمقتفي محورين ، على الرغم من اختلاف هذه الأرقام اعتمادا على خطوط العرض والتضاريس.

يقال أن أفضل المواقع لمجمعات الطاقة الشمسية من حيث استخدام الأراضي هي مواقع حقلية بنية اللون ، أو حيث لا توجد أي قيمة أخرى لاستخدام الأراضي. وحتى في المناطق المزروعة ، يمكن تخصيص نسبة كبيرة من موقع المزرعة الشمسية لاستخدامات إنتاجية أخرى ، مثل زراعة المحاصيل أو التنوع البيولوجي.

Agrivoltaics
تعمل Agrivoltaics على تطوير نفس المساحة من الأرض لكل من الطاقة الشمسية الفولطاضوئية وكذلك بالنسبة للزراعة التقليدية. توصلت دراسة حديثة إلى أن قيمة الطاقة المولدة من الطاقة الشمسية إلى جانب إنتاج المحاصيل المتحملة للظل ، أدت إلى زيادة في القيمة الاقتصادية بنسبة تزيد عن 30٪ من المزارع التي تنشر النظم الزراعية بدلاً من الزراعة التقليدية.

الاشتراك في الموقع
في بعض الحالات ، يتم تطوير العديد من محطات الطاقة الشمسية المختلفة ، مع أصحاب ومقاولين منفصلين ، في مواقع مجاورة. وهذا يمكن أن يوفر ميزة المشاريع التي تتقاسم تكاليف ومخاطر البنية التحتية للمشروع مثل اتصالات الشبكة وموافقة التخطيط. يمكن أيضًا إقامة مزارع الطاقة الشمسية مع مزارع الرياح. في بعض الأحيان ، يتم استخدام “حديقة شمسية” ، وليس محطة طاقة شمسية فردية.

بعض الأمثلة لمثل هذه المجموعات الشمسية هي حديقة شارانكا الشمسية ، حيث يوجد 17 مشروعًا مختلفًا للتوليد. Neuhardenberg ، مع أحد عشر نباتًا ، وحدائق Golmud الشمسية التي يبلغ إجمالي قدرتها الإنتاجية عن 500MW. مثال متطرف هو دعوة جميع المزارع الشمسية في ولاية غوجارات في الهند إلى حديقة شمسية واحدة ، حديقة غوجارات للطاقة الشمسية.

تقنية
معظم المجمعات الشمسية هي أنظمة كهروضوئية مثبتة على الأرض ، وتعرف أيضًا باسم محطات الطاقة الشمسية في الحقول الحرة. يمكن أن تكون إمالة ثابتة أو تستخدم محورًا للطاقة الشمسية أو محورًا مزدوجًا. بينما يعمل التتبع على تحسين الأداء الكلي ، فإنه يزيد أيضًا من تكاليف التثبيت والصيانة الخاصة بالنظام. يقوم محول الطاقة الشمسية بتحويل مخرجات الطاقة في المصفوفة من DC إلى AC ، ويتم التوصيل إلى شبكة المرافق من خلال محول الجهد العالي ثلاثي الأطوار والذي يبلغ عادة 10 كيلو فولت وما فوق.

ترتيبات مجموعة الطاقة الشمسية
المصفوفات الشمسية هي الأنظمة الفرعية التي تحول الضوء إلى طاقة كهربائية. وهي تشتمل على عدد وافر من الوحدات الشمسية التي يتم تركيبها على هياكل الدعم ومتصلة لتوصيل الطاقة إلى الأنظمة الفرعية لتكييف الطاقة الإلكترونية.

يتم تكوين أقلية من المنتزهات الشمسية على نطاق المرافق ، وبالتالي تستخدم صفائف شمسية مركبة على المباني. الغالبية هي أنظمة “مجال حر” تستخدم تركيبات محمولة على الأرض ، عادة من أحد الأنواع التالية:

صفائف ثابتة
تستخدم العديد من المشاريع هياكل تركيب حيث يتم تركيب وحدات الطاقة الشمسية على ميل ثابت محسوب لتوفير ملف الإنتاج السنوي الأمثل. عادة ما يتم توجيه الوحدات نحو خط الاستواء ، على زاوية ميل أقل قليلاً من خط العرض للموقع. في بعض الحالات ، اعتمادًا على الأنظمة المناخية المحلية أو الطبوغرافية أو الكهرباء ، يمكن استخدام زوايا مختلفة للإمالة ، أو قد يتم إزاحة المصفوفات عن محور الشرق والغرب الطبيعي لمصلحة الإنتاج الصباحي أو المسائي.

البديل في هذا التصميم هو استخدام المصفوفات ، التي يمكن ضبط زاوية ميلها مرتين أو أربع مرات سنويًا لتحسين الإنتاج الموسمي. كما تتطلب مساحة أكبر من الأرض لتقليل التظليل الداخلي عند زاوية الميل الشتوية الشديدة. ونظرًا لأن الناتج الزائد لا يتجاوز عادة نسبة مئوية قليلة ، فإنه نادراً ما يبرر زيادة تكلفة وتعقيد هذا التصميم.

محاور المحور المزدوج
لتعظيم كثافة الإشعاع المباشر القادم ، يجب توجيه الألواح الشمسية بشكل طبيعي لأشعة الشمس. ولتحقيق ذلك ، يمكن تصميم المصفوفات باستخدام أجهزة تعقب ثنائية المحاور ، قادرة على تتبع الشمس في مدارها اليومي عبر السماء ، مع تغير ارتفاعاتها على مدار العام.

تحتاج هذه المصفوفات أن تكون متباعدة للحد من التظليل عند تحرك الشمس وتغيير اتجاه الصفيف ، لذلك تحتاج إلى مساحة أكبر من الأرض. كما تتطلب آليات أكثر تعقيدًا للحفاظ على سطح الصفيف بالزاوية المطلوبة. يمكن أن يكون الناتج الزائد في حدود 30٪ في المواقع ذات المستويات العالية من الإشعاع المباشر ، ولكن الزيادة تكون أقل في المناخات المعتدلة أو تلك ذات الإشعاع الأكثر انتشارًا ، بسبب الظروف الملبدة بالغيوم. لهذا السبب ، يتم استخدام متتبعات المحور المزدوج بشكل أكثر شيوعًا في المناطق شبه الاستوائية ، وتم نشرها لأول مرة على نطاق المرافق في مصنع لوغو.

محاور محور واحد
يحقق نهج ثالث بعض فوائد الإخراج من التتبع ، مع جزاء أقل من حيث مساحة الأرض ورأس المال وتكلفة التشغيل. هذا ينطوي على تتبع الشمس في بعد واحد – في رحلتها اليومية عبر السماء – ولكن ليس التكيف مع الفصول. تكون زاوية المحور عادة أفقية ، على الرغم من بعضها ، مثل الحديقة الشمسية في قاعدة نيليس الجوية ، التي لها ميل 20 درجة ، وتميل المحور نحو خط الاستواء في اتجاه الشمال والجنوب – بشكل فعال هجين بين التتبع والإمالة الثابتة .

يتم محاذاة أنظمة تتبع محور واحد على طول محاور تقريبا شمال جنوب. يستخدم البعض روابط بين الصفوف بحيث يمكن نفس المحرك ضبط زاوية عدة صفوف في وقت واحد.

تحويل الطاقة
تنتج الألواح الشمسية تيارًا مباشرًا (DC) ، لذلك تحتاج المجمعات الشمسية إلى معدات تحويل لتحويل ذلك إلى تيار متناوب (AC) ، وهو الشكل الذي تنتقل عبر شبكة الكهرباء. يتم هذا التحويل عن طريق العاكسون. ولتعظيم كفاءتها ، تشتمل محطات الطاقة الشمسية أيضًا على أجهزة تعقب نقاط الطاقة القصوى ، إما داخل المحولات أو وحدات منفصلة. تحافظ هذه الأجهزة على كل سلسلة صفيف شمسي بالقرب من أعلى نقطة للطاقة.

هناك نوعان من البدائل الأساسية لتكوين جهاز التحويل هذا ؛ عاكسات مركزية وسلسلة ، على الرغم من أنه في بعض الحالات يتم استخدام العاكسات الفردية أو الدقيقة. تتيح العاكسات الأحادية تحسين إخراج كل لوحة ، وتزيد العواكس المتعددة من الموثوقية عن طريق الحد من فقد المخرجات عند فشل العاكس.

العاكسون مركزي
هذه الوحدات ذات سعة عالية نسبياً ، عادةً بترتيب 1 ميجاوات ، لذا فهي تشترط إخراج كتلة كبيرة من المصفوفات الشمسية ، حتى تصل إلى 2 هكتار (4.9 فدان) في المنطقة. غالباً ما يتم تكوين المجمعات الشمسية باستخدام العاكسات المركزية في كتل مستطيلة منفصلة ، مع العاكس ذي الصلة في زاوية واحدة ، أو مركز الكتلة.

محولات سلسلة
تكون عاكسات السلسلة أقل بكثير في السعة ، بترتيب 10 كيلو واط ، وتحدد مخرجات سلسلة صفيف مفرد. هذا هو عادة جزء كامل أو جزء من صفائف الطاقة الشمسية داخل النبات العام. يمكن لمحولات السلسلة تعزيز كفاءة حدائق الطاقة الشمسية ، حيث تتعرض أجزاء مختلفة من المصفوفة لمستويات مختلفة من التشمس ، على سبيل المثال عندما يتم ترتيبها في اتجاهات مختلفة ، أو تكون معبأة بشكل جيد لتقليل مساحة الموقع.

محولات
توفر عاكسات النظام عادةً خرج طاقة بجهد من 480 فولت تيار متردد. تعمل شبكات الكهرباء بجهود أعلى بكثير من ترتيب عشرات أو مئات الآلاف من فولت ، لذلك يتم دمج المحولات لتوصيل المخرجات المطلوبة للشبكة. نظرًا للمدة الزمنية الطويلة ، اختارت مزرعة لونغ آيلند للطاقة الشمسية الاحتفاظ بمحولات احتياطية في الموقع ، حيث أن فشل المحولات كان سيحافظ على المزرعة الشمسية بلا اتصال لفترة طويلة. عادة ما يكون عمر المحولات 25 إلى 75 سنة ، وعادة لا يتطلب استبدالها خلال حياة محطة الطاقة الكهروضوئية.

أداء النظام
أداء حديقة الطاقة الشمسية هو وظيفة من الظروف المناخية ، والمعدات المستخدمة وتكوين النظام. مدخلات الطاقة الأولية هي إشعاع الضوء العالمي في صفائف الصفائف الشمسية ، وهذا بدوره هو مزيج من الإشعاع المباشر والانتشار.

أحد المحددات الرئيسية لإخراج النظام هو كفاءة تحويل وحدات الطاقة الشمسية ، والتي تعتمد بشكل خاص على نوع الخلايا الشمسية المستخدمة.

ستكون هناك خسائر بين خرج التيار المباشر للوحدات الشمسية وطاقة التيار المتردد التي يتم تسليمها إلى الشبكة ، وذلك بسبب مجموعة واسعة من العوامل مثل فقدان امتصاص الضوء ، وعدم التطابق ، وانخفاض جهد الكابل ، وكفاءة التحويل ، وغيرها من الخسائر الطفيلية. تم تطوير معلمة تسمى “نسبة الأداء” لتقييم القيمة الإجمالية لهذه الخسائر. وتعطي نسبة الأداء مقياساً لخرج التيار المتردد الذي يتم تسليمه كنسبة من إجمالي قدرة التيار المستمر التي يجب أن تكون وحدات الطاقة الشمسية قادرة على توفيرها في ظل الظروف المناخية المحيطة. في حدائق الطاقة الشمسية الحديثة ، يجب أن تكون نسبة الأداء عادةً أكثر من 80٪.

تدهور النظام
انخفض إنتاج الأنظمة الضوئية المبكرة بنسبة تصل إلى 10٪ في السنة ، ولكن حتى عام 2010 كان متوسط ​​معدل الانحطاط 0.5٪ في السنة ، مع وجود وحدات تم إجراؤها بعد عام 2000 مع انخفاض ملحوظ في معدل التدهور ، بحيث لا يخسر النظام سوى 12٪ من إنتاجه. أداء الإخراج في 25 عاما. سيخسر النظام الذي يستخدم وحدات تتحلل 4٪ في السنة 64٪ من إنتاجه خلال الفترة نفسها. يقدم العديد من صناع الألواح ضمان الأداء ، وعادة ما يكون 90 ٪ في عشر سنوات و 80 ٪ على مدى 25 عاما. يتم عادةً ضمان مخرجات كل اللوحات عند زائد أو ناقص 3٪ خلال السنة الأولى من التشغيل.

أعمال تطوير حدائق الطاقة الشمسية
يتم تطوير محطات الطاقة الشمسية لتوفير الكهرباء التجارية في الشبكة كبديل لمحطات توليد الطاقة المتجددة أو الأحفورية أو النووية الأخرى.

مالك المصنع هو مولد كهربائي. معظم محطات الطاقة الشمسية اليوم مملوكة من قبل منتجي الطاقة المستقلين (IPP’s) ، على الرغم من أن البعض يحتفظ بها من قبل المرافق التي يمتلكها المستثمرون أو المجتمع.

ويقوم بعض منتجي الطاقة هؤلاء بتطوير مجموعة خاصة بهم من محطات الطاقة ، ولكن معظم المجمعات الشمسية يتم تصميمها وبناءها في البداية من قبل مطوري المشاريع المتخصصين. وعادة ما يقوم المطور بالتخطيط للمشروع والحصول على الموافقات المتعلقة بالتخطيط والاتصال وترتيب تمويل رأس المال المطلوب. عادة ما يتم التعاقد على أعمال البناء الفعلية مع مقاول واحد أو أكثر من مقاولي الهندسة الكهربائية والمشتريات والبناء.

المعالم الرئيسية في تطوير محطة توليد الطاقة الكهربائية الضوئية الجديدة تخطط للتخطيط ، الموافقة على الشبكة ، الإغلاق المالي ، البناء ، التوصيل والتشغيل. في كل مرحلة من مراحل العملية ، سيتمكن المطور من تحديث التقديرات للأداء المتوقع وتكاليف المصنع والعائدات المالية التي ينبغي أن يتمكن من تقديمها.

موافقة التخطيط
تحتل محطات توليد الطاقة الكهربائية الضوئية ما لا يقل عن هكتار واحد لكل ميجاوات من الإنتاج المقنن ، لذلك تتطلب مساحة أرض كبيرة ؛ الذي يخضع لموافقة التخطيط. فرص الحصول على الموافقة ، والوقت المناسب ، والتكلفة والشروط ، والتي تختلف من الاختصاص إلى الاختصاص ومن الموقع إلى الموقع. كما ستطبق العديد من الموافقات التخطيط شروطًا على معاملة الموقع بعد أن تم إيقاف تشغيل المحطة في المستقبل. عادةً ما يتم إجراء تقييم مهني للصحة والسلامة والبيئة أثناء تصميم محطة الطاقة الكهروضوئية لضمان تصميم المرفق وتخطيطه وفقًا لجميع لوائح الصحة والسلامة والبيئة.

اتصال الشبكة
إن توافر وصلة الشبكة ومحليتها وقدرتها يعتبران من الاعتبارات الرئيسية في التخطيط لحديقة شمسية جديدة ، ويمكن أن تكون مساهمة كبيرة في التكلفة.

تقع معظم المحطات ضمن بضعة كيلومترات من نقطة توصيل الشبكة المناسبة. يجب أن تكون هذه الشبكة قادرة على استيعاب ناتج حديقة الطاقة الشمسية عند التشغيل في أقصى سعة لها. سيتعين على مطور المشروع عادة أن يستوعب تكلفة توفير خطوط الكهرباء لهذه النقطة وإجراء الاتصال ؛ بالإضافة إلى ذلك ، في كثير من الأحيان إلى أي تكاليف ترتبط بترقية الشبكة ، حتى يمكنها استيعاب المخرجات من المصنع.

التشغيل والصيانة
بمجرد أن يتم تشغيل حديقة الطاقة الشمسية ، عادة ما يدخل المالك في عقد مع الطرف المقابل المناسب للقيام بالتشغيل والصيانة (O & M). في كثير من الحالات ، يمكن أن يتم ذلك من قبل المقاول الأصلي EPC.

إن أنظمة الحالة الصلبة الموثوقة في محطات الطاقة الشمسية تتطلب الحد الأدنى من الصيانة مقارنةً بالآلات الدوارة على سبيل المثال. يتمثل أحد الجوانب الرئيسية في عقد التشغيل والصيانة في المراقبة المستمرة لأداء المصنع وجميع الأنظمة الفرعية الأساسية ، والتي تتم عادة عن بعد. وهذا يمكّن من مقارنة الأداء بالانتاج المتوقع في ظل الظروف المناخية التي شهدناها بالفعل. كما يوفر بيانات لتمكين جدولة كل من التصحيح والصيانة الوقائية. يستخدم عدد صغير من مزارع الطاقة الشمسية العاكس المنفصل أو الحد الأقصى لكل لوحة شمسية ، والتي توفر بيانات أداء فردية يمكن مراقبتها. بالنسبة لمزارع الطاقة الشمسية الأخرى ، يعد التصوير الحراري أداة تستخدم لتحديد اللوحات غير المنتجة للاستبدال.

تسليم السلطة
ينبع دخل المجمع الشمسي من مبيعات الكهرباء إلى الشبكة ، وبالتالي يتم قياس ناتجها في الوقت الفعلي مع قراءات ناتج الطاقة التي يتم توفيرها ، عادة على أساس نصف الساعة ، لتحقيق التوازن والاستقرار في سوق الكهرباء.

يتأثر الدخل بمصداقية المعدات داخل المصنع وأيضاً من خلال توفر شبكة الشبكة التي يتم تصديرها إليها. تسمح بعض عقود الاتصال لمشغل نظام النقل بتقييد خرج متنزه الطاقة الشمسية ، على سبيل المثال في أوقات انخفاض الطلب أو التوفر العالي للمولدات الأخرى. تضع بعض البلدان أحكامًا قانونية للحصول على أولوية الوصول إلى الشبكة لمولدات الطاقة المتجددة ، مثل تلك الواردة في التوجيه الأوروبي للطاقة المتجددة.

الاقتصاد والتمويل
في السنوات الأخيرة ، حسّنت التكنولوجيا الكهروضوئية من كفاءة توليد الكهرباء ، وخفض تكلفة التركيب لكل واط بالإضافة إلى وقت استرداد الطاقة (EPBT) ، ووصلت إلى التكافؤ الشبكي في 19 سوقًا مختلفًا على الأقل بحلول عام 2014. أصبحت الخلايا الكهروضوئية قابلة للحياة بشكل متزايد مصدر التيار الرئيسي. ومع ذلك ، فإن أسعار الأنظمة الكهروضوئية تظهر اختلافات إقليمية قوية ، أكثر بكثير من الخلايا والألواح الشمسية ، التي تميل إلى أن تكون سلعة عالمية. في عام 2013 ، كانت أسعار نظام المنافع العامة في الأسواق عالية الاختراق مثل الصين وألمانيا أقل بكثير (1.40 دولار / واط) من الولايات المتحدة (3.3 دولار / واط). تشرح وكالة الطاقة الدولية هذه التناقضات بسبب الاختلافات في “التكاليف الناعمة” ، والتي تشمل اكتساب العملاء ، والتصريح ، والتفتيش والتوصيل البيني ، وعمل التركيب وتكاليف التمويل.

تعادل الشبكة
أصبحت محطات توليد الطاقة الشمسية أرخص تدريجيًا في السنوات الأخيرة ، ومن المتوقع أن يستمر هذا الاتجاه. وفي الوقت نفسه ، أصبح توليد الكهرباء التقليدي أكثر تكلفة. ومن المتوقع أن تؤدي هذه الاتجاهات إلى نقطة عبور عندما تتساوى تكلفة الطاقة المستهلكة من المتنزهات الشمسية ، التي كانت أغلى من الناحية التاريخية ، مع تكلفة توليد الكهرباء التقليدي. يشار إلى هذه النقطة عادة باسم تعادل الشبكة.

بالنسبة لمحطات الطاقة الشمسية التجارية ، حيث يتم بيع الكهرباء إلى شبكة نقل الكهرباء ، ستحتاج التكلفة المستهلكة للطاقة الشمسية إلى مطابقة سعر الكهرباء بالجملة. تسمى هذه النقطة أحيانًا “تماثل الشبكة بالجملة” أو “تعادل busbar”.

يمكن لبعض الأنظمة الفولطاضوئية ، مثل التركيبات على السطح ، أن تزود السلطة مباشرة إلى مستخدم الكهرباء. في هذه الحالات ، يمكن أن يكون التثبيت تنافسيًا عندما تتطابق تكلفة المخرجات مع السعر الذي يدفع المستخدم مقابل استهلاكه للكهرباء. تسمى هذه الحالة أحيانًا “تعادل شبكة البيع بالتجزئة” أو “تماثل المقبس” أو “تماثل الشبكة الديناميكية”. تشير الأبحاث التي أجرتها “الأمم المتحدة للطاقة” في عام 2012 إلى أن المناطق المشمسة ذات أسعار الكهرباء المرتفعة ، مثل إيطاليا وإسبانيا وأستراليا ، والمناطق التي تستخدم مولدات الديزل ، قد وصلت إلى التكافؤ في شبكة البيع بالتجزئة.

آليات الحوافز
ولأن نقطة التكافؤ في الشبكة لم يتم الوصول إليها بعد في أجزاء كثيرة من العالم ، تحتاج محطات توليد الطاقة الشمسية إلى شكل من أشكال الحوافز المالية للتنافس على إمدادات الكهرباء. قدمت العديد من الهيئات التشريعية في جميع أنحاء العالم مثل هذه الحوافز لدعم نشر محطات الطاقة الشمسية.

تعريفات التغذية
تعريفات التغذية يتم تحديد الأسعار التي يجب أن تدفعها شركات المرافق لكل كيلوواط ساعة من الكهرباء المتجددة التي تنتجها المولدات المؤهلة وتغذى في الشبكة. وعادة ما تمثل هذه التعريفات علاوة على أسعار الكهرباء بالجملة وتوفر تدفق عائدات مضمون لمساعدة منتجي الطاقة في تمويل المشروع.

معايير المحفظة المتجددة والتزامات الموردين
هذه المعايير هي التزامات على شركات المرافق لتوليد نسبة من الكهرباء من المولدات المتجددة. وفي معظم الحالات ، لا تنص على استخدام التكنولوجيا التي ينبغي استخدامها والمنفعة حرة في اختيار أنسب مصادر الطاقة المتجددة.

هناك بعض الاستثناءات حيث يتم تخصيص تقنيات الطاقة الشمسية نسبة من RPS في ما يشار إليه أحيانًا باسم “المجموعة الشمسية”.

ضمانات القروض وحوافز رأس المال الأخرى
تتبنى بعض الدول والدول حوافز مالية أقل استهدافًا ، وهي متاحة لمجموعة كبيرة من استثمارات البنية التحتية ، مثل خطة ضمان قروض وزارة الطاقة الأمريكية ، والتي حفزت عددًا من الاستثمارات في محطة الطاقة الشمسية في عامي 2010 و 2011.

الإعفاءات الضريبية والحوافز الضريبية الأخرى
شكل آخر من أشكال الحافز غير المباشر الذي تم استخدامه لتحفيز الاستثمار في محطة الطاقة الشمسية هو اعتمادات ضريبية متاحة للمستثمرين. في بعض الحالات كانت الاعتمادات مرتبطة بالطاقة التي تنتجها المنشآت ، مثل ائتمانات ضريبة الإنتاج. في حالات أخرى كانت الاعتمادات مرتبطة بالاستثمار الرأسمالي مثل اعتمادات ضرائب الاستثمار

البرامج الدولية والوطنية والإقليمية
بالإضافة إلى الحوافز التجارية للسوق الحرة ، لدى بعض البلدان والمناطق برامج محددة لدعم نشر منشآت الطاقة الشمسية.

يحدد توجيه الاتحاد الأوروبي الخاص بالطاقة المتجددة أهدافًا لزيادة مستويات انتشار الطاقة المتجددة في جميع الدول الأعضاء. وقد طُلب من كل منها وضع خطة عمل وطنية للطاقة المتجددة تبين كيفية تلبية هذه الأهداف ، والعديد منها لديها تدابير دعم محددة لنشر الطاقة الشمسية. يسمح التوجيه أيضًا للدول بتطوير مشاريع خارج حدودها الوطنية ، وهذا قد يؤدي إلى برامج ثنائية مثل مشروع Helios.

آلية التنمية النظيفة التابعة لاتفاقية الأمم المتحدة الإطارية بشأن تغير المناخ هي برنامج دولي يمكن بموجبه دعم محطات توليد الطاقة الشمسية في بعض البلدان المؤهلة.

بالإضافة إلى العديد من البلدان الأخرى لديها برامج محددة لتنمية الطاقة الشمسية. بعض الأمثلة هي JNNSM للهند ، وبرنامج Flagship في أستراليا ، ومشاريع مماثلة في جنوب أفريقيا وإسرائيل.

الأداء المالي
الأداء المالي لمحطة الطاقة الشمسية هو وظيفة من دخلها وتكاليفها.

سيكون الناتج الكهربائي من حديقة شمسية متعلقة بالإشعاع الشمسي ، وقدرة المحطة ونسبة أدائها. سيأتي الدخل الناتج عن هذا الناتج الكهربائي في المقام الأول من بيع الكهرباء وأي مدفوعات تشجيعية مثل تلك التي تخضع للتعريفة الجمركية أو آليات الدعم الأخرى.

قد تختلف أسعار الكهرباء في أوقات مختلفة من اليوم ، مما يعطي سعرًا أعلى في أوقات الطلب المرتفع. قد يؤثر هذا على تصميم المصنع لزيادة إنتاجه في مثل هذه الأوقات.

التكاليف المهيمنة لمحطات الطاقة الشمسية هي التكلفة الرأسمالية ، وبالتالي أي تمويل أو انخفاض في القيمة. على الرغم من أن تكاليف التشغيل منخفضة نسبياً في العادة ، خاصة أنه لا حاجة إلى وقود ، فإن معظم المشغلين يرغبون في ضمان توافر غطاء تشغيل وصيانة مناسبين لزيادة توفر المحطة وبالتالي زيادة نسبة الدخل إلى التكلفة.

جغرافية
وكانت أول أماكن الوصول إلى شبكة التكافؤ هي تلك التي تتمتع بأسعار عالية من الكهرباء التقليدية ومستويات عالية من الإشعاع الشمسي. في الوقت الحالي ، يتم تركيب المزيد من السعة في السطح مقارنة بالجزء المتعلق بالمرافق العامة. ومع ذلك ، من المتوقع أن يتغير توزيع حدائق الطاقة الشمسية في جميع أنحاء العالم حيث تحقق المناطق المختلفة تكافؤًا في الشبكة. ويشمل هذا الانتقال أيضًا تحولًا من مصانع الأسطح إلى المرافق ، نظرًا لأن التركيز على الانتشار الكهروضوئي الجديد قد تغير من أوروبا نحو أسواق Sunbelt حيث يتم تفضيل الأنظمة الكهروضوئية المثبتة على الأرض.

بسبب الخلفية الاقتصادية ، يتم توزيع الأنظمة واسعة النطاق في الوقت الحالي حيث تكون أنظمة الدعم هي الأكثر ثباتًا ، أو الأكثر فائدة. تم تقييم الطاقة الكلية لمصانع الكهروضوئية فوق 4 MWAC بواسطة Wiki-Solar حيث أن 36 جيجاواط في c. 2300 منشأة في نهاية عام 2014 وتمثل حوالي 25٪ من إجمالي الطاقة الكهروضوئية العالمية التي تبلغ 139 جيجاوات. الدول التي لديها أكبر سعة ، بترتيب تنازلي ، كانت الولايات المتحدة والصين وألمانيا والهند والمملكة المتحدة وإسبانيا وإيطاليا وكندا وجنوب افريقيا. تتم مراجعة الأنشطة في الأسواق الرئيسية بشكل فردي أدناه.

الصين
تم الإبلاغ عن الصين في أوائل عام 2013 لتتخطى ألمانيا باعتبارها الدولة ذات القدرة الشمسية الأكثر استخداما. وقد دعمت آلية التنمية النظيفة الكثير من هذا. توزيع محطات الطاقة في جميع أنحاء البلاد واسع جدا ، مع أعلى تركيز في صحراء غوبي ومتصلة بشبكة كهرباء شمال غرب الصين.

ألمانيا
كان أول مصنع متعدد الميغاوات في أوروبا هو مشروع يمتلك 4.2 مليون ميغاواط في هيماو ، تم تكليفه في عام 2003. ولكن كانت هذه التعديلات على التعريفة الجمركية الألمانية في عام 2004 ، والتي أعطت قوة دفع أقوى لإنشاء مقياس المنفعة. محطات الطاقة الشمسية. وكان أول مشروع تم إنجازه في إطار هذا البرنامج هو متنزه ليبتسيجر لاند للطاقة الشمسية الذي طورته شركة جيوسول. تم بناء عدة عشرات من النباتات بين عامي 2004 و 2011 ، وكان العديد منها في ذلك الوقت الأكبر في العالم. يوفر EEG ، القانون الذي يحدد التعريفات الجمركية الألمانية ، الأساس التشريعي ليس فقط لمستويات التعويضات ، ولكن أيضًا العوامل التنظيمية الأخرى ، مثل أولوية الوصول إلى الشبكة. تم تعديل القانون في عام 2010 لتقييد استخدام الأراضي الزراعية ، منذ ذلك الوقت تم بناء معظم الحدائق الشمسية على ما يسمى بـ “أرض التطوير” ، مثل المواقع العسكرية السابقة. جزئيا لهذا السبب ، فإن التوزيع الجغرافي لمحطات الطاقة الكهروضوئية في ألمانيا منحاز نحو ألمانيا الشرقية السابقة. اعتبارا من فبراير 2012 ، كان في ألمانيا 1.1 مليون محطات الطاقة الضوئية (معظمها سقف صغير كيلوواط شنت).

الهند
كانت الهند ترتفع الدول الرائدة لتركيب الطاقة الشمسية على نطاق المرافق العامة. تم افتتاح حديقة شارانكا الشمسية في ولاية جوجارات رسميًا في أبريل 2012 وكانت في ذلك الوقت أكبر مجموعة من محطات الطاقة الشمسية في العالم. جغرافياً تقع غالبية المحطات في غوجارات وماهاراشترا. نجحت ولاية راجاستان في محاولة جذب تطوير الطاقة الشمسية. تشترك راجستان وجوجارات في صحراء ثار ، إلى جانب باكستان.

إيطاليا
يوجد في إيطاليا عدد كبير جدًا من محطات الطاقة الكهروضوئية ، وأكبرها هو مشروع مونتالتو دي كاسترو الذي تبلغ كميته 84 ميجاوات.

الأردن
وبحلول نهاية عام 2017 ، أفيد بأن أكثر من 732 ميجاوات من مشاريع الطاقة الشمسية قد اكتملت ، مما ساهم في 7٪ من الكهرباء في الأردن. بعد أن حددت في البداية النسبة المئوية للطاقة المتجددة التي يهدف الأردن إلى تحقيقها بحلول عام 2020 بنسبة 10٪ ، أعلنت الحكومة في عام 2018 أنها سعت للفوز على هذا الرقم وتهدف إلى 20٪. ووصف تقرير لصحيفة “بي في في” الأردن بأنه “مركز الطاقة الشمسية في الشرق الأوسط”.

إسبانيا
غالبية نشر محطات الطاقة الشمسية في إسبانيا حتى الآن وقعت خلال سوق الازدهار من 2007-8. يتم توزيع المحطات بشكل جيد في جميع أنحاء البلاد ، مع بعض التركيز في إكستريمادورا ، كاستيا لا مانشا ومورسيا.

المملكة المتحدة
حفز إدخال التعريفات الجمركية على الأعلاف في المملكة المتحدة في عام 2010 الموجة الأولى من مشروعات نطاق المرافق ، مع c. تم الانتهاء من 20 محطة قبل تخفيض الرسوم الجمركية في 1 أغسطس 2011 بعد “مراجعة المسار السريع”. تم تنفيذ موجة ثانية من التركيبات في إطار الالتزام المتجدد في المملكة المتحدة ، مع العدد الإجمالي للمصانع المتصلة بحلول نهاية مارس 2013 ليصل إلى 86. ويقال أن هذا قد جعل أفضل سوق في المملكة المتحدة في أوروبا في الربع الأول من عام 2013.

كانت مشاريع المملكة المتحدة تتركز في الأصل في الجنوب الغربي ، ولكنها انتشرت في الآونة الأخيرة في جميع أنحاء جنوب إنجلترا وإلى إيست أنجليا وميدلاندز. بدأت أول حديقة شمسية في ويلز في عام 2011 في Rhosygilwen ، شمال Pembrokeshire. اعتبارا من يونيو 2014 كان هناك 18 خطة توليد أكثر من 5 ميجاوات و 34 في التخطيط أو البناء في ويلز.

الولايات المتحدة الامريكانية
ويتركز نشر الولايات المتحدة لمحطات الطاقة الضوئية إلى حد كبير في الولايات الجنوبية الغربية. توفر معايير المحافظ المتجددة في كاليفورنيا والدول المحيطة بها حافزًا خاصًا. وقد أدى حجم المشاريع قيد الإنشاء في بداية 2013 إلى توقع أن تصبح الولايات المتحدة السوق الرائد.