Aplicació de 1500Vcc al sistema fotovoltaic
Reduir costos i augmentar l’eficiència sempre ha estat la direcció dels esforços de les persones elèctriques
Tendència de 1500VDC i inevitable elecció del sistema de paritat
Reduir costos i augmentar l’eficiència sempre ha estat la direcció dels esforços de Electric people. Entre ells, el paper de la innovació tecnològica és clau. El 2019, amb les subvencions accelerades de la Xina, 1500Vdc tenen moltes esperances.
Segons dades de l’IHS de l’organització d’investigació i anàlisi, el sistema de 1500Vdc es va proposar per primera vegada el 2012 i FirstSolar va invertir la primera central fotovoltaica de 1500Vdc del món el 2014. El gener de 2016, el primer projecte nacional de demostració de 1500Vdc Golmud Sunshine Qiheng New Energy El projecte de generació d’energia fotovoltaica Golmud 30MW es va connectar oficialment a la xarxa per a la generació d’energia, marcant que l’aplicació domèstica de 1500Vdc al sistema fotovoltaic ha entrat realment en l’etapa d’aplicacions de demostració pràctica a gran escala. Dos anys després, el 2018, la tecnologia de 1500Vdc s’ha aplicat a gran escala a nivell internacional i nacional. Entre el tercer lot de projectes líders nacionals que van començar la construcció el 2018, el projecte Golmud amb el preu d’oferta més baix (0.31 iuans / kWh), així com els projectes GCL Delingha i Chint Baicheng, han adoptat la tecnologia de 1500Vdc. En comparació amb el sistema fotovoltaic tradicional de 1000Vdc, l’aplicació 11500Vdc del sistema fotovoltaic s’ha utilitzat àmpliament recentment. A continuació, podem tenir aquestes preguntes fàcilment:
Per què augmentar el voltatge de 1000Vdc a 1500Vdc?
Llevat de l’inversor, altres equips elèctrics poden suportar l’alt voltatge de 1500Vdc?
Què tan eficaç és el sistema de 1500Vcc després del seu ús?
1. Avantatges i desavantatges tècnics de l’aplicació de 1500Vdc al sistema fotovoltaic
anàlisi d’avantatges
1) Reduïu la quantitat de caixa de connexions i cable de corrent continu
A "Codi per al disseny de centrals fotovoltaiques (GB 50797-2012)", la coincidència de mòduls i inversors fotovoltaics hauria de complir la fórmula següent: Segons la fórmula anterior i els paràmetres rellevants dels components, cada cadena del sistema de 1000Vdc és generalment de 22 components, mentre que cada cadena del sistema de 1500Vdc pot permetre 32 components.
Prenent com a exemple un mòdul de 285 W de 2.5 MW de generador d’energia i un inversor de corda, sistema de 1000 V CC:
408 cordes fotovoltaiques, 816 parells de fonament de pila
34 jocs d'inversors de cadena de 75 kW
Sistema de 1500 Vcc:
Cadena de 280 grups fotovoltaics
700 parells de fonaments de pila
14 jocs d'inversors de corda de 75 kW
a mesura que es redueix el nombre de cordes, es reduirà la quantitat de cables de CC connectats entre els components i els cables de corrent altern entre cordes i inversors.
2) Reduïu la pèrdua de línia de CC
∵ P = IRI = P / U
∴ U augmenta 1.5 vegades → I es converteix en (1 / 1.5) → P es converteix en 1 / 2.25
∵ R = ρL / S El cable CC L es converteix en 0.67, 0.5 vegades l'original
∴ R (1500Vdc) <0.67 R (1000Vdc)
En resum, el 1500VdcP de la peça DC és aproximadament 0.3 vegades el 1000VdcP.
3) Reduïu una certa quantitat d’enginyeria i taxa de fallades
A causa de la reducció del nombre de cables de CC i caixes de connexió, es reduirà el nombre de juntes de cables i el cablejat de la caixa de connexions instal·lats durant la construcció, i aquests dos punts són propensos a fallar. Per tant, 1500Vdc pot reduir una certa taxa de fallades.
4) Reduir la inversió
Augmentar el nombre de components d’una sola cadena pot reduir el cost d’un sol watt. Les principals diferències són el nombre de fonaments de piles, la longitud del cable després de la convergència de CC i el nombre de caixes de connexió (centralitzades).
En relació amb l’esquema de 22 cordes del sistema de 1000Vdc, l’esquema de 32 cordes del sistema de 1500Vdc pot estalviar uns 3.2 punts / W per a cables i fonaments de piles.
Anàlisi de desavantatges
1) Augment dels requisits d'equips
En comparació amb el sistema de 1000Vdc, el voltatge augmentat a 1500Vdc té un impacte significatiu en els interruptors automàtics, fusibles, dispositius de protecció contra llamps i fonts d’alimentació de commutació, i planteja requisits més alts de resistència i fiabilitat, i el preu unitari de l’equip augmentarà relativament. .
2) Requisits de seguretat més alts
Després d’augmentar el voltatge fins a 1500Vdc, s’incrementa el risc d’una avaria elèctrica, millorant així la protecció de l’aïllament i el joc elèctric. A més, un cop es produeix un accident al costat de CC, s'enfrontarà a problemes d'extinció de l'arc de CC més greus. Per tant, el sistema de 1500Vdc augmenta els requisits de protecció de seguretat del sistema.
3) Augmenteu la possibilitat d'efecte PID
Després de connectar els mòduls fotovoltaics en sèrie, el corrent de fuita format entre les cèl·lules del mòdul d’alta tensió i la terra és una causa important de l’efecte PID. Després d’augmentar la tensió de 1000Vdc a 1500Vdc, és obvi que augmentarà la diferència de tensió entre la cel·la i el sòl, cosa que augmentarà la possibilitat de l’efecte PID.
4) Augmenteu la pèrdua de coincidència
Hi ha una certa pèrdua de coincidència entre cordes fotovoltaiques, principalment causada pels motius següents:
- La potència de fàbrica de diferents mòduls fotovoltaics tindrà una desviació del 0 al 3%. Les esquerdes formades durant el transport i la instal·lació causaran una desviació de la potència.
- L'atenuació desigual i el bloqueig desigual després de la instal·lació també causaran una desviació de potència.
- Tenint en compte els factors anteriors, augmentar cada cadena de 22 components a 32 components augmentarà òbviament la pèrdua de coincidència.
- En resposta als problemes anteriors de 1500V, després de gairebé dos anys d'investigació i exploració, les empreses d'equips també han fet algunes millores.
En segon lloc, l’equip bàsic del sistema fotovoltaic de 1500Vcc
1. Mòdul fotovoltaic
Primer Solar, Artus, Tianhe, Yingli i altres empreses van prendre el lideratge en el llançament de mòduls fotovoltaics de 1500Vdc.
Des que es va completar la primera planta fotovoltaica de 1500Vcc del món el 2014, el volum d’aplicació dels sistemes de 1500V ha continuat ampliant-se. Impulsat per aquesta situació, l'estàndard IEC va començar a incorporar especificacions relacionades amb 1500V a la implementació del nou estàndard. El 2016, IEC 61215 (per a C-Si), IEC 61646 (per a pel·lícules primes) i IEC61730 són normes de seguretat de components inferiors a 1500V. Aquests tres estàndards complementen els requisits de proves de rendiment i proves de seguretat del sistema de components de 1500V i trenquen l’últim obstacle dels requisits de 1500V, cosa que afavoreix en gran mesura el compliment dels estàndards de les centrals elèctriques de 1500V.
Actualment, els fabricants nacionals de primera línia de la Xina han llançat productes de 1500V madurs, inclosos components d’una cara, components de doble cara, components de doble vidre i han obtingut la certificació IEC relacionada.
En resposta al problema PID dels productes de 1500V, els fabricants principals actuals prenen les dues mesures següents per garantir que el rendiment PID dels components de 1500V i els components convencionals de 1000V es mantingui al mateix nivell.
1) Actualitzant la caixa de connexions i optimitzant el disseny del disseny dels components per satisfer els requisits de distància i despreniment de 1500V;
2) El gruix del material del pla posterior s'incrementa un 40% per millorar l'aïllament i garantir la seguretat dels components;
Per a l’efecte PID, cada fabricant garanteix que, segons el sistema de 1500 V, el component encara garanteix que l’atenuació del PID sigui inferior al 5%, garantint que el rendiment PID del component convencional es mantingui al mateix nivell.
2. Inversor
Els fabricants d’ultramar, com ara SMA / GE / PE / INGETEAM / TEMIC, van llançar generalment solucions d’inversors de 1500V cap al 2015. Molts fabricants nacionals de primer nivell han llançat productes d’inversors basats en la sèrie 1500V, com Sungrow SG3125, la sèrie SUN2000HA de Huawei, etc., i són els primers llançats al mercat nord-americà.
NB / T 32004: 2013 és una norma que han de complir els productes inversors domèstics quan es comercialitzen. L’abast aplicable de la norma revisada és un inversor connectat a una xarxa fotovoltaica connectat a un circuit de font fotovoltaica amb una tensió no superior a 1500 V CC i una tensió de sortida de CA no superior a 1000 V. El propi estàndard ja inclou el rang DC 1500V i proporciona requisits de prova per a sobretensió del circuit fotovoltaic, joc lliure elèctric, distància de fluència, tensió de resistència de freqüència de potència i altres proves.
3. Caixa combinadora
Els estàndards per a la caixa del combinador i per a cada dispositiu clau estan preparats i 1500Vdc ha introduït la norma de certificació CGC / GF 037: 2014 de la caixa del combinador "Especificacions tècniques dels equips de combinació fotovoltaica".
4. Cable
En l'actualitat, també s'ha introduït l'estàndard de 1500V per a cables fotovoltaics.
5. Interruptor i protecció contra llamps
A la indústria fotovoltaica a l'era de 1100Vdc, la tensió de sortida de l'inversor és de fins a 500Vac. Podeu demanar en préstec el sistema estàndard i els productes de suport del commutador de distribució 690Vac; des del voltatge de 380Vac fins a 500Vac, no hi ha cap problema de coincidència de commutadors. Tanmateix, al començament del 2015, tota la indústria fotovoltaica i de distribució d’energia no tenia interruptors de distribució d’energia de 800Vac / 1000Vac i altres especificacions, cosa que va provocar dificultats per donar suport a tot el producte i elevats costos de suport.
Descripció completa
El sistema fotovoltaic de 1500 Vcc ha estat àmpliament utilitzat a l’estranger i ja és una tecnologia d’aplicació madura a tot el món.
Per tant, els principals equips del sistema fotovoltaic han aconseguit una producció massiva i el preu ha baixat bruscament en comparació amb l’etapa de demostració del 2016.
Aplicació de 1500Vcc al sistema fotovoltaic
Com s’ha esmentat anteriorment, el sistema fotovoltaic de 1500Vdc s’ha aplicat a l’estranger ja el 2014 a causa del seu baix cost general i la seva alta generació d’energia.
Aplicació global de 1500Vcc en el cas d’exploració de sistemes fotovoltaics
El primer sistema solar va anunciar el maig del 2014 que es va posar en funcionament la primera central elèctrica de 1500Vdc construïda a Deming (Nou Mèxic). La capacitat total de la central és de 52 MW, 34 arrays adopten una estructura de 1000Vdc i la resta de matrius adopta una estructura de 1500Vdc.
SMA va anunciar el juliol de 2014 que la seva planta fotovoltaica de 3.2 MW construïda al parc industrial Sandershauser Berg de Niestetal, Kassel, al nord d’Alemanya, s’ha posat en ús i la central utilitza un sistema de 1500 Vcc.
1500Vdc s’ha utilitzat àmpliament en projectes de baix cost
Actualment, LSP s’ha desenvolupat amb èxit T1 + T2 Classe B + C, dispositiu de protecció contra sobretensions de classe I + II SPD 1500Vdc, 1200Vdc, 1000Vdc, 600Vdc s’utilitzen àmpliament en la generació d’energia solar fotovoltaica.
Aplicació a gran escala de 1500Vcc al sistema fotovoltaic
Per primera vegada, el projecte de generació d’energia fotovoltaica de 257 MW de Fu An Hua Hui a Vietnam es va connectar amb èxit a la xarxa. Es van utilitzar totes les solucions integrades incrementadores de tipus inversor de 1500V per a l’acceptació amb èxit des del disseny, la construcció i la connexió a la xarxa. El projecte es troba a la ciutat de Huahui, al comtat de Fuhua, província de Phu An, Vietnam, i pertany a les zones costaneres centrals i meridionals. Tenint en compte l’entorn geogràfic local i l’economia del projecte, el client del projecte finalment va escollir la solució integrada d’inversor de tipus contenidor de 1500V.
Solució fiable
Al projecte de demostració de la central fotovoltaica, els clients tenen requisits estrictes de construcció i qualitat del producte. La capacitat d’instal·lació del projecte al costat CC del projecte és de 257 MW, que es compon de 1032 conjunts de caixes combinadores de 1500V CC, 86 conjunts d’inversors centralitzats de 1500Vdc 2.5MW, 43 conjunts de transformadors de mitjana tensió de 5MVA i solucions integrades en contenidors per a armaris de xarxes anellades, cosa que facilita la instal·lació i la posada en marxa poden reduir el cicle de construcció i reduir el cost del sistema.
La solució de 1500V reuneix la "gran tecnologia"
La solució integrada d’inversors tipus 1500V de tipus contenidor té les característiques de 1500V, gran matriu quadrada, alta relació de capacitat, inversor d’alta potència, augment d’inversors integrat, etc., cosa que redueix el cost d’equips com ara cables i caixes de connexió. Reducció dels costos d'inversió inicial. En particular, l’elevat disseny de la relació de capacitat millora eficaçment la taxa d’utilització de la línia d’augment global i estableix una relació de capacitat raonable mitjançant un subministrament actiu excessiu per fer que el sistema LCOE sigui òptim.
La solució 1500VDC s’utilitza en projectes fotovoltaics de més de 900 MW a Vietnam. El projecte fotovoltaic Fu An de Hua Hui 257 MW de Vietnam és el projecte més gran d’una central fotovoltaica. Com a primer lot de nous projectes de demostració d’energia a Vietnam, després que el projecte es posi en funcionament, optimitzarà l’estructura de poder del Vietnam, alleugerirà el problema d’escassetat d’energia al sud del Vietnam i promourà el desenvolupament econòmic i social al Vietnam De gran importància.
L’aplicació de 1500Vcc al sistema fotovoltaic encara està lluny de ser a gran escala?
En comparació amb el sistema fotovoltaic de 1000Vdc àmpliament utilitzat a les centrals fotovoltaiques, la investigació de l’aplicació de 1500Vdc al sistema fotovoltaic liderada pels fabricants d’inversors s’ha convertit recentment en un punt calent de la tecnologia de la indústria.
És fàcil tenir preguntes com aquesta:
Per què augmentar la tensió de 1000Vdc a 1500Vdc?
Llevat de l’inversor, altres equips elèctrics poden suportar l’alt voltatge de 1500Vdc?
Ara hi ha algú que utilitzi el sistema de 1500Vdc? Com és l'efecte?
Avantatges i desavantatges tècnics de l’aplicació de 1500Vdc al sistema fotovoltaic
1. Anàlisi d’avantatges
1) Reduïu l'ús de caixes combinadores i cables de corrent continu. Cada cadena d’un sistema de 1000Vdc és generalment de 22 components, mentre que cada cadena d’un sistema de 1500VDC pot permetre 32 components. Agafeu com a exemple un mòdul de 265W de generació d’energia de 1 MW.
Sistema de 1000Vcc: 176 cordes fotovoltaiques i 12 caixes combinadores;
Sistema de 1500Vcc: 118 cordes fotovoltaiques i 8 caixes combinadores;
Per tant, la quantitat de cables de corrent continu des dels mòduls fotovoltaics fins a la caixa del combinador és aproximadament 0.67 vegades, i la quantitat de cables de corrent continu des de la caixa del combinador fins a l’inversor és aproximadament 0.5 vegades.
2) Reduir la pèrdua de línia de CC loss Pèrdua de P = cable I2R I = P / U
∴U augmenta 1.5 vegades → I es converteix en (1 / 1.5) → La pèrdua de P es converteix en 1 / 2.25
A més, el cable R = ρL / S, la L del cable de CC es converteix en 0.67, 0.5 vegades l'original
Cable ∴R (1500Vdc) <0.67R cable (1000Vdc)
En resum, la pèrdua de 1500VdcP de la peça DC és aproximadament 0.3 vegades la pèrdua de 1000VdcP.
3) Reduïu una certa quantitat d’enginyeria i taxa de fallades
A mesura que es redueix el nombre de cables de CC i caixes combinadores, es reduirà el nombre de juntes de cables i el cablejat de la caixa combinadora instal·lats durant la construcció, i aquests dos punts són propensos a fallar. Per tant, 1500Vdc pot reduir una certa taxa de fallades.
2. anàlisi de desavantatges
1) Increment dels requisits d'equips En comparació amb un sistema de 1000Vdc, augmentar el voltatge a 1500Vdc té un impacte significatiu en els interruptors automàtics, els fusibles, els pararrayos i les fonts d'alimentació de commutació i presenta requisits de fiabilitat i voltatge més elevats. millorar.
2) Requisits de seguretat més elevats Després d'augmentar la tensió a 1500Vdc, s'incrementa el perill de fallida i descàrrega elèctrica, de manera que s'hauria de millorar la protecció d'aïllament i el joc elèctric. A més, si es produeix un accident al costat de CC, tindrà un problema d’extinció de l’arc de CC més greu. Per tant, el sistema de 1500Vcc augmenta els requisits del sistema de protecció de seguretat.
3) Augmentar el possible efecte PID Després de connectar els mòduls fotovoltaics en sèrie, el corrent de fuita format entre les cel·les dels mòduls d’alta tensió i la terra és un motiu important de l’efecte PID (per obtenir una explicació detallada, responeu a “103 " en el fons). Després d'augmentar el voltatge de 1000Vdc a 1500Vdc, és evident que augmentarà la diferència de voltatge entre el xip de la bateria i el sòl, cosa que augmentarà la possibilitat de l'efecte PID.
4) Augment de la pèrdua de coincidència Hi ha una certa pèrdua de coincidència entre les cordes fotovoltaiques, que es deu principalment als motius següents:
La potència de fàbrica de diferents mòduls fotovoltaics tindrà una desviació del 0 al 3%.
Les esquerdes ocultes que es formen durant el transport i la instal·lació causaran desviacions de potència
Una atenuació irregular i una protecció desigual després de la instal·lació també provocaran una desviació de la potència.
Tenint en compte els factors anteriors, augmentar cada cadena de 22 components a 32 components augmentarà òbviament la pèrdua de coincidència.
3. Anàlisi completa En l'anàlisi anterior, quant 1500Vdc es pot comparar amb 1000Vdc pot millorar el rendiment dels costos i calen més càlculs.
Introducció: en comparació amb el sistema fotovoltaic de 1000Vdc àmpliament utilitzat a les centrals fotovoltaiques, la investigació de l’aplicació de 1500Vdc al sistema fotovoltaic liderada pels fabricants d’inversors s’ha convertit recentment en un punt de referència tecnològic de la indústria. Aleshores, podem tenir aquestes preguntes fàcilment.
En segon lloc, l’equip bàsic del sistema fotovoltaic a 1500Vdc
1) Mòduls fotovoltaics Actualment, FirstSolar, Artes, Trina, Yingli i altres empreses han llançat mòduls fotovoltaics de 1500Vdc, inclosos mòduls convencionals i mòduls de doble vidre.
2) Inversors Actualment, els principals fabricants han llançat inversors de 1500Vdc amb una capacitat d’1MVA ~ 4MVA, que s’han aplicat a les centrals de demostració. El nivell de voltatge de 1500Vdc ha estat cobert per les normes IEC pertinents.
3) Normes per a caixes combinadores i altres components claus S'han preparat caixes combinadores i components clau i 1500Vdc ha introduït l'estàndard de certificació CGC / GF037: 2014 "Especificacions tècniques per a equips combinats fotovoltaics"; La majoria de les normes IEC han aclarit que 1500Vdc pertanyen a la categoria de directives de baixa tensió, com ara les normes IEC61439-1 i IEC60439-1 sobre interruptors automàtics, fusibles especials fotovoltaics IEC60269-6 i dispositius de protecció contra llamps especials fotovoltaics EN50539-11 / -12 .
Tanmateix, atès que el sistema fotovoltaic de 1500 Vcc continua en fase de demostració i la demanda del mercat és limitada, els equips esmentats encara no han començat la producció en massa.
Aplicació de 1500Vcc al sistema fotovoltaic
1. Central Solar de Macho Springs
Firstsolar va anunciar el maig de 2014 que es va posar en funcionament la primera central elèctrica de 1500 Vcc completada a Deming, NewMexico. La capacitat total de la central és de 52 MW, 34 arrays utilitzen una estructura de 1000Vdc i la resta de matrius utilitzen una estructura de 1500Vdc.
SMA va anunciar el juliol del 2014 que s’ha posat en funcionament la seva central fotovoltaica de 3.2 MW al parc Sandershauser Bergindustrialpark, un parc industrial de Niestetal, Kassel, al nord d’Alemanya. La central elèctrica utilitza un sistema de 1500Vdc.
2. Casos d'aplicació a la Xina
Golmud Sunshine Qiheng New Energy Golmud 30MW Projecte fotovoltaic
Al gener de 2016, es va connectar oficialment a la xarxa el primer projecte de demostració del sistema de generació d’energia fotovoltaica domèstica de 1500Vdc, Golmud Sunshine Qiheng New Energy Golmud 30MW connectat a la xarxa fotovoltaica connectat a la xarxa per a la generació d’energia, marcant que el sistema fotovoltaic domèstic de 1500Vdc ha entrat l'etapa d'aplicació de la demostració real.
El desenvolupament de productes fotovoltaics relacionats amb 1500V ja és una tendència
Els components fotovoltaics i els equips elèctrics dels sistemes fotovoltaics solars actuals es dissenyen i fabriquen en funció dels requisits de voltatge continu de 1000 V. Per tal d’aconseguir un millor rendiment dels sistemes fotovoltaics, és urgent un avanç en el cas de la reducció de les subvencions fotovoltaiques pels seus costos i eficiència de generació d’energia. Per tant, el desenvolupament de productes fotovoltaics relacionats amb 1500V s’ha convertit en una tendència. Els components d'alta tensió de 1500 V i els equips elèctrics de suport suposen uns costos del sistema més baixos i una major eficiència de generació d'energia. La introducció d’aquest nou equipament i tecnologia pot fer que la indústria fotovoltaica desaparegui gradualment la dependència de les subvencions i aconsegueixi l’accés en línia paritari en una data primerenca. Requisits de 1500V per a mòduls solars fotovoltaics, inversors, cables, caixes combinadores i optimització del sistema ”
Els equips bàsics rellevants del sistema de 1500V es mostren més amunt. Els requisits de 1500V per a cada dispositiu també han canviat en conseqüència:
Component de 1500V
• Es canvia la disposició dels components, cosa que requereix una major distància de fluïdesa dels components;
• Canvis de material de components, augment de material i requisits de proves per a la placa posterior;
• Increment dels requisits de proves per a aïllament de components, resistència a la tensió, fuites humides i impulsos;
• El cost del component és bàsicament pla i es millora el rendiment;
• Actualment hi ha normes IEC per a components del sistema de 1500Vdc. Com ara IEC 61215 / IEC 61730;
• Els components del sistema de 1500Vcc dels fabricants principals han passat les certificacions i proves de rendiment PID pertinents.
Cable de 1500V CC
• Hi ha diferències en l’aïllament, el gruix de la funda, l’el·lipticitat, la resistència de l’aïllament, l’extensió tèrmica, la prova de resistència al fum i la sal, i la prova de combustió de feixos.
Caixa combinadora de 1500V
• Requisits de prova per a la distància elèctrica i la distància de fluència, la tensió de freqüència de potència i la resistència a l'aïllament i la tensió de resistència;
• Hi ha diferències en els descarregadors, els interruptors automàtics, els fusibles, els cables, les fonts autoalimentades, els díodes anti-inversa i els connectors;
• Hi ha normes per a caixes combinadores i components clau.
Inversor de 1500 V.
• Els descarregadors, els interruptors automàtics, els fusibles i les fonts d’alimentació de commutació són diferents;
• Aïllament, descàrrega elèctrica i descàrrega de ruptura causada per l'augment de tensió;
• El nivell de voltatge de 1500V ha estat cobert per les normes IEC pertinents.
Sistema de 1500V
En el disseny de cadenes del sistema de 1500V, els components de cada cadena del sistema de 1000V solien ser de 18 a 22, i ara el sistema de 1500V augmentarà considerablement el nombre de components de la sèrie a 32-34, reduint diverses cadenes i convertint-se en un realitat.
Sistema actual de generació d’energia fotovoltaica, tensió del costat CC de 450-1000V, tensió del costat de CA 270-360V; Sistema de 1500 V, el nombre de components d’una sola cadena ha augmentat un 50%, tensió de costat DC 900-1500 V, costat de CA 400-1000 V, no només disminueix la pèrdua de línia del costat CC La pèrdua de línia del costat de CA ha baixat significativament. Requisits de 1500V per a components, inversors, cables, caixes combinadores i optimització del sistema ”
Pel que fa als inversors, en el passat s’utilitzaven inversors centralitzats d’1 MW i ara es poden ampliar a inversors de 2.5 MW després d’utilitzar un sistema de 1500 V; i s’incrementa la tensió nominal del costat de corrent altern. Inversors de la mateixa potència i costat CA El reduït corrent de sortida ajuda a reduir el cost de l’inversor.
Mitjançant càlculs exhaustius, després de la millora tècnica del sistema de 1500V, es pot reduir el cost global del sistema aproximadament 2 cèntims i es pot millorar l’eficiència del sistema un 2%. Per tant, l’aplicació del sistema de 1500V és de gran ajuda per reduir el cost del sistema.
En utilitzar un sistema de 1500 V, augmenta el nombre de components de la sèrie, disminueix el nombre de connexions paral·leles, disminueix el nombre de cables i disminueix el nombre de combinadors i inversors. S’incrementa la tensió, es redueix la pèrdua i es millora l’eficiència. La reducció de la càrrega de treball d’instal·lació i manteniment també redueix els costos d’instal·lació i manteniment. Això pot reduir el cost del valor LCOE d’electricitat.
La gran tendència! El sistema fotovoltaic de 1500V accelera l’aparició de l’era de la paritat
El 2019, amb els canvis en les polítiques fotovoltaiques, la indústria està licitant reduir el cost de l’electricitat i és una tendència inevitable avançar cap a un accés assequible a Internet. Per tant, la innovació tecnològica és l’avenç, reduir el cost de l’electricitat i reduir la dependència de les subvencions s’ha convertit en una nova direcció per al desenvolupament saludable de la indústria fotovoltaica. Al mateix temps, la Xina, com a principal fabricant mundial de la indústria fotovoltaica, ha ajudat la majoria de països a aconseguir la paritat a Internet, però encara es troba a certa distància de la paritat a Internet per diversos motius.
La principal raó per la qual el mercat fotovoltaic d’ultramar pot assolir la paritat és que, a més dels avantatges de la Xina en termes de finançament, sòl, accés, il·luminació, preus de l’electricitat, etc., el més important i el que ensenyen les lliçons és que són relativament xinesos. avançat. Per exemple, un sistema fotovoltaic amb una tensió de 1500V. Actualment, els productes relacionats amb el voltatge de 1500V s’han convertit en la solució principal per al mercat fotovoltaic a l’estranger. Per tant, la fotovoltaica domèstica també s’hauria de centrar en la innovació a nivell de sistema, accelerar l’aplicació de 1500V i altres tecnologies avançades, realitzar reduccions de costos, eficiència i millora de la qualitat de les centrals elèctriques i promoure de forma exhaustiva la indústria fotovoltaica per avançar cap a l’era de la paritat.
L’ona de 1500V ha arrasat el món
Segons l'informe IHS, el primer ús proposat del sistema de 1500V es remunta al 2012. El 2014, FirstSolar va invertir en la primera central fotovoltaica de 1500V. Segons el càlcul de FirstSolar: la central fotovoltaica de 1500V redueix el nombre de circuits paral·lels augmentant el nombre de mòduls fotovoltaics de la sèrie; redueix el nombre de caixes de connexió i cables; al mateix temps, quan s’incrementa la tensió, es redueix encara més la pèrdua de cable i es millora l’eficiència de generació d’energia del sistema.
El 2015, el principal fabricant d’inversors xinès Sunshine Power va assumir el lideratge en la promoció de solucions de sistemes basades en el disseny d’inversors de 1500V a la indústria, però perquè altres components de suport no han format una cadena industrial completa a la Xina i les empreses inversores en tenen poca consciència. En lloc de donar prioritat a l'expansió a l'estranger després d'una gran promoció nacional, primer va "conquistar" el món i després va tornar al mercat xinès.
Des de la perspectiva del mercat global, el sistema de 1500V s’ha convertit en una condició necessària per a grans projectes fotovoltaics per reduir costos i augmentar l’eficiència. Als països amb preus baixos de l’electricitat com l’Índia i l’Amèrica Llatina, les centrals fotovoltaiques terrestres a gran escala adopten gairebé totes esquemes de licitació de 1500V; els països amb mercats d’energia desenvolupats a Europa i els Estats Units han canviat la tensió CC de sistemes fotovoltaics de 1000V a 1500V; mercats emergents com Vietnam i l’Orient Mitjà han entrat directament en sistemes de 1500V. Val a dir que el projecte fotovoltaic de 1500 volts de nivell GW s’utilitza a tot el món i ha establert repetidament un rècord mundial amb preus d’electricitat a la xarxa molt baixos.
Als Estats Units, la capacitat instal·lada dels equips de 1500Vdc el 2016 va representar el 30.5%. El 2017 s’havia duplicat fins al 64.4%. S’espera que aquest nombre arribi al 84.20% el 2019. Segons l’empresa local EPC: “Cada nova central elèctrica de terra de 7GW cada any utilitza 1500V. Per exemple, la primera central fotovoltaica de terra a gran escala de Wyoming, que acaba de connectar-se a la xarxa, utilitza una solució inverter centralitzada de 1500V de potència solar.
Segons les estimacions, en comparació amb un sistema de 1000 V, la reducció de costos i l'augment de l'eficiència de 1500 V es reflecteixen principalment en:
1) El nombre de components connectats en sèrie ha augmentat de 24 blocs / cadena a 34 blocs / cadena, reduint el nombre de cadenes. En conseqüència, el consum de cables fotovoltaics ha disminuït un 48% i el cost d’equips com les caixes combinadores també s’ha reduït en aproximadament 1/3 i s’ha reduït el cost en 0.05 iuans / Wp;
2) L'increment del nombre de components en sèrie redueix el cost del sistema de suport, fonament de la pila, construcció i instal·lació en aproximadament 0.05 iuans / Wp;
3) La tensió connectada a la xarxa de CA del sistema de 1500V augmenta de 540V a 800V, es redueixen els punts connectats a la xarxa i les pèrdues del sistema de CA i CC es poden reduir en un 1 ~ 2%.
4) Segons el cas madur del mercat estranger, es pot dissenyar la capacitat òptima d'una única sub-matriu per ser de 6.25 MW en sistemes de 1500 V i fins i tot de 12.5 MW en algunes àrees. Mitjançant l’augment de la capacitat d’una única sub-matriu, es pot reduir el cost dels equips de corrent altern, com ara els transformadors.
Per tant, en comparació amb el sistema tradicional de 1000V, el sistema de 1500V pot reduir el cost en 0.05 ~ 0.1 iuans / Wp i la generació d'energia real pot augmentar un 1 ~ 2%.
Multiplicant el sistema domèstic "potencial" de 1500Vcc
En comparació amb el mercat internacional, els primers anys de la indústria fotovoltaica xinesa, a causa de la immadura cadena de subministrament de la indústria tecnològica, el sistema de 1500V va començar tard i el seu desenvolupament va ser lent. Només algunes empreses líders com Sunshine Power han completat la R + D i la certificació. Però amb l’augment del sistema de 1500V a escala mundial, el mercat intern l’ha aprofitat i ha obtingut bons resultats en el desenvolupament i la innovació de sistemes i aplicacions de 1500V:
- Al juliol de 2015, el primer inversor centralitzat de 1500V desenvolupat i fabricat per Sunshine Power a la Xina va completar amb èxit la prova de connexió a la xarxa i va obrir el preludi de la tecnologia de 1500V al mercat nacional.
- El gener de 2016, es va connectar el primer projecte de demostració del sistema fotovoltaic de generació d’energia fotovoltaica a 1500V a la xarxa per a la generació d’energia.
- El juny de 2016, en el primer projecte líder nacional de Datong, es van aplicar inversors centralitzats de 1500V per lots.
- L’agost de 2016, Sunshine Power va prendre el lideratge en el llançament del primer inversor de corda de 1500V del món, que va millorar encara més la competitivitat internacional dels inversors fotovoltaics domèstics.
El mateix any, el primer projecte xinès de comparació de sistemes fotovoltaics de 1500V de la Xina es va connectar formalment a la xarxa per a la generació d’energia a Golmud, Qinghai, marcant que el sistema fotovoltaic domèstic de 1500Vdc ha començat a entrar en el camp de l’aplicació pràctica. La capacitat total instal·lada de la central és de 30 MW. Sunshine Power proporciona un conjunt complet de solucions per a aquest projecte, reduint el cost d’inversió del cable en un 20%, el cost de 0.1 iuans / Wp i reduint en gran mesura les pèrdues de línia lateral de CA i CC i les pèrdues de bobinatge lateral de baixa tensió del transformador.
1500V s’ha convertit en el corrent principal del mercat global
El sistema de 1500 V, que redueix i redueix els costos, s’ha convertit gradualment en la primera opció per a grans centrals elèctriques terrestres. Pel que fa al desenvolupament futur de sistemes de 1500V, IHS prediu que la quota d’inversors de 1500V continuarà augmentant fins al 74% el 2019 i pujarà fins al 84% el 2020, convertint-se en el corrent principal de la indústria.
Des de la perspectiva de la capacitat instal·lada de 1500 V, només va ser de 2 GW el 2016 i va superar els 30 GW el 2018. Ha assolit un creixement de més de 14 vegades en només dos anys i s’espera que mantingui una tendència de creixement a alta velocitat sostinguda. S'espera que els enviaments acumulats el 2019 i 2020 siguin superiors a 100 GW. Per a les empreses xineses, Sunshine Power ha instal·lat més de 5 GW d’inversors de 1500 V a tot el món i té previst llançar cordes de la sèrie 1500 V més avançades i inversors centralitzats el 2019 per satisfer la demanda instal·lada del mercat en ràpid creixement.
Augmentar el voltatge de CC a 1500 V és un canvi important en la reducció de costos i l’augment de l’eficiència, i ara s’ha convertit en la solució principal per al desenvolupament fotovoltaic internacional. Amb l'era de la disminució de les subvencions i la paritat a la Xina, el sistema de 1500V també s'utilitzarà cada vegada més àmpliament a la Xina, accelerant l'arribada de l'era de la paritat integral de la Xina.
Anàlisi econòmica del sistema fotovoltaic de 1500V
A partir del 2018, independentment de l’estranger o el nacional, la proporció d’aplicació del sistema de 1500V és cada vegada més gran. Segons les estadístiques d’IHS, el volum d’aplicacions de 1500 V per a grans centrals elèctriques terrestres a països estrangers va superar el 50% el 2018; segons les estadístiques preliminars, entre el tercer lot de corredors davanters el 2018, la proporció d’aplicacions de 1500V se situava entre el 15% i el 20%.
El sistema de 1500 V pot reduir efectivament el cost de l'electricitat per al projecte? Aquest article fa una anàlisi comparativa de l'economia dels dos nivells de voltatge mitjançant càlculs teòrics i dades de casos reals.
I. Esquema bàsic de disseny
Per analitzar el nivell de cost de l’aplicació de 1500Vdc al sistema fotovoltaic, s’utilitza un esquema de disseny convencional per comparar el cost del projecte amb el cost tradicional del sistema de 1000V.
1. premissa de càlcul
1) La central terrestre, terreny pla, la capacitat instal·lada no està limitada per la superfície terrestre;
2) La temperatura extrema i la temperatura extremadament baixa del lloc del projecte es consideraran segons 40 ℃ i -20 ℃.
3) Els paràmetres clau dels components i inversors seleccionats es mostren a la taula següent.
2. Esquema bàsic de disseny
1) Esquema de disseny de la sèrie 1000V
22 mòduls fotovoltaics de doble cara de 310W formen una branca de 6.82 kW, 2 branques formen una matriu quadrada, 240 branques sumen 120 matrius quadrats i entren en 20 inversors de 75 kW (1.09 vegades una sobredistribució al costat de CC, guany a la part posterior) 15%, és 1.25 vegades més de subministrament) per formar una unitat de generació d’energia de 1.6368 MW.
El component s’instal·la horitzontalment d’acord amb 4 * 11 i els suports fixos de doble post davanter i posterior.
2) Esquema de disseny de la sèrie 1500V
34 mòduls fotovoltaics de doble cara de 310W formen una branca de 10.54kW, 2 branques formen una matriu quadrada, 324 branques tenen un total de 162 matrius quadrats i s’instal·len 18 inversors de 175kW (1.08 vegades més de distribució al costat de CC, tornar Considerant el 15%, és 1.25 vegades un excés de subministrament) formar una unitat de generació d'energia de 3.415 MW.
El component s’instal·la horitzontalment d’acord amb 4 * 17, i els suports fixos de doble post davanter i posterior.
En segon lloc, l’impacte de 1500V en la inversió inicial
Segons l’esquema de disseny anterior, es fa una anàlisi comparativa de la quantitat i el cost de l’enginyeria del sistema de 1500V i del sistema tradicional de 1000V.
Taula 3: Composició de la inversió del sistema de 1000V
Taula 4: Composició de la inversió del sistema de 1500V
Mitjançant anàlisis comparatives, es constata que, en comparació amb el sistema tradicional de 1000 V, el sistema de 1500 V estalvia aproximadament 0.1 iuans / W del cost del sistema.
En tercer lloc, l’impacte de 1500V en la generació d’energia
Premissa de càlcul:
Utilitzant els mateixos components, no hi haurà diferències en la generació d’energia a causa de les diferències en els components; suposant terreny pla, no hi haurà oclusió d'ombra a causa dels canvis del terreny;
La diferència en la generació d’energia es basa principalment en dos factors: pèrdua de desajustament entre components i cadenes, pèrdua de línia de CC i pèrdua de línia de CA.
1. pèrdua de desajustament entre components i cadenes
S'ha augmentat el nombre de components de la sèrie d'una sola branca de 22 a 34. A causa de la desviació de potència de ± 3W entre diferents components, la pèrdua de potència entre components del sistema de 1500V augmentarà, però no es pot calcular quantitativament.
El nombre de camins d'accés d'un únic inversor s'ha augmentat de 12 a 18, però el nombre de camins de seguiment MPPT de l'inversor s'ha augmentat de 6 a 9 per assegurar que 2 branques corresponguin a 1 MPPT. La pèrdua de MPPT no augmenta.
2. Pèrdua de línia de CC i AC
Fórmula de càlcul de la pèrdua de línia
Pèrdua Q = I2R = (P / U) 2R = ρ (P / U) 2 (L / S)
1) Càlcul de la pèrdua de línia CC
Taula: Ràtio de pèrdues de línia CC d’una única branca
Mitjançant els càlculs teòrics anteriors, es constata que la pèrdua de línia de CC del sistema de 1500 V és 0.765 vegades la del sistema de 1000 V, la qual cosa equival a reduir la pèrdua de línia de CC en un 23.5%.
2) Càlcul de la pèrdua de línia de corrent altern
Taula: Relació de pèrdues de línia de corrent altern d’un sol inversor
Segons els càlculs teòrics anteriors, es constata que la pèrdua de línia de CC del sistema de 1500 V és 0.263 vegades la del sistema de 1000 V, la qual cosa equival a reduir la pèrdua de línia de CA en un 73.7%.
3) Dades de casos reals
Com que la pèrdua de desajust entre components no es pot calcular quantitativament i l'entorn real és més responsable, s'utilitzarà el cas real per a una explicació addicional.
En aquest article s’utilitzen les dades reals de generació d’energia del tercer lot d’un projecte de corredor frontal. El temps de recollida de dades és de maig a juny de 2019, un total de 2 mesos de dades.
Taula: Comparació de la generació d’energia entre sistemes de 1000V i 1500V
A la taula anterior, es pot trobar que, al mateix lloc del projecte, utilitzant els mateixos components, productes dels fabricants d’inversors i el mateix mètode d’instal·lació de suports, entre maig i juny del 2019, les hores de generació d’energia del sistema de 1500V van ser de l’1.55% superior al sistema de 1000 V.
Es pot comprovar que, tot i que l’increment del nombre de components d’una sola cadena augmentarà la pèrdua de desajustament entre components, ja que pot reduir la pèrdua de línia de CC aproximadament un 23.5% i la pèrdua de línia de CA un 73.7%, el sistema de 1500V pot augmentar la generació d’energia del projecte.
En quart lloc, una anàlisi exhaustiva
Mitjançant l’anàlisi anterior, podem trobar que en comparació amb el sistema tradicional de 1000 V, el sistema de 1500 V,
1) Pot estalviar aproximadament 0.1 iuans / cost del sistema W;
2) Tot i que l’increment del nombre de components d’una sola cadena augmentarà la pèrdua de desajustament entre els components, però perquè pot reduir la pèrdua de línia de CC aproximadament un 23.5% i la pèrdua de línia de CA un 73.7% aproximadament, el sistema de 1500V augmentarà la generació d’energia del projecte.
Per tant, l'aplicació de 1500Vdc al sistema fotovoltaic pot reduir fins a cert punt el cost de l'energia.
Segons Dong Xiaoqing, president de l’Institut d’Enginyeria Energètica de Hebei, més del 50% dels esquemes de disseny de projectes fotovoltaics terrestres completats per l’institut van seleccionar 1500V; s'espera que la quota nacional de 1500V de les centrals elèctriques terrestres el 2019 arribi al voltant del 35%; s’incrementarà encara més el 2020.
IHS Markit, una coneguda agència de consultoria internacional, va fer una previsió més optimista. En el seu informe d’anàlisi del mercat fotovoltaic global de 1500V, van assenyalar que l’escala de la central fotovoltaica global de 1500V superaria els 100GW en els propers dos anys.
Figura: Previsió de la proporció de 1500V a les centrals mundials de terra
Sens dubte, a mesura que s’accelera el procés de subvencions de la indústria fotovoltaica mundial i s’utilitzarà cada cop més la recerca del cost de l’electricitat, 1500V, com a solució tècnica que pot reduir el cost de l’electricitat.
