Aplikace 1500Vdc ve fotovoltaickém systému
Snižování nákladů a zvyšování účinnosti bylo vždy směrem úsilí elektrických lidí
Trend 1500 VDC a nevyhnutelná volba paritního systému
Snižování nákladů a zvyšování efektivity bylo vždy směrem k úsilí lidí z Electric. Mezi nimi je klíčová role technologických inovací. V roce 2019, díky zrychleným čínským dotacím, má 1500Vdc velké naděje.
Podle údajů IHS od výzkumné a analytické organizace byl systém 1500Vdc poprvé navržen v roce 2012 a společnost FirstSolar investovala první fotovoltaickou elektrárnu 1500Vdc na světě v roce 2014. V lednu 2016 byl zahájen první domácí demonstrační projekt 1500Vdc Golmud Sunshine Qiheng New Energy Projekt výroby fotovoltaické energie Golmud 30MW byl oficiálně připojen k síti pro výrobu energie, což znamená, že domácí aplikace 1500Vdc ve fotovoltaickém systému skutečně vstoupila do fáze rozsáhlých praktických demonstračních aplikací. O dva roky později, v roce 2018, byla technologie 1500Vdc aplikována ve velkém měřítku na mezinárodní i domácí úrovni. Mezi třetí várku domácích předních projektů, které byly zahájeny v roce 2018, přijal technologii 0.31 Vdc projekt Golmud s nejnižší nabídkovou cenou (1500 juanů / kWh) a projekty GCL Delingha a Chint Baicheng. Ve srovnání s tradičním fotovoltaickým systémem s napětím 1000 Vdc se v poslední době široce používá aplikace 11500 Vdc ve fotovoltaickém systému. Pak můžeme snadno mít takové otázky:
Proč zvyšovat napětí z 1000Vdc na 1500Vdc?
S výjimkou střídače vydrží jiné elektrické zařízení vysoké napětí 1500 Vdc?
Jak efektivní je systém 1500 Vdc po použití?
1. Technické výhody a nevýhody aplikace 1500Vdc ve fotovoltaickém systému
analýza výhod
1) Snižte množství spojovací skříňky a stejnosměrného kabelu
V „Kodexu pro projektování fotovoltaických elektráren (GB 50797-2012)“ by měla být shoda fotovoltaických modulů a střídačů v souladu s následujícím vzorcem: Podle výše uvedeného vzorce a příslušných parametrů komponent, každý řetězec systému 1000Vdc je obecně 22 komponent, zatímco každý řetězec systému 1500Vdc může umožňovat 32 komponent.
Jako příklad lze uvést 285W modul o výkonu 2.5MW a řetězový měnič, systém 1000Vdc:
408 fotovoltaických řetězců, 816 párů pilotových základů
34 sad řetězcového střídače 75kW
Systém 1500 Vdc:
Řetězec 280 fotovoltaických skupin
700 párů pilotových základů
14 sad řetězcových střídačů 75kW
jak se sníží počet strun, sníží se množství DC kabelů připojených mezi komponenty a AC kabelů mezi strunami a střídači.
2) Snižte ztrátu stejnosměrného vedení
∵ P = IRI = P / U
∴ U se zvýší o 1.5 krát → I se stane (1 / 1.5) → P se stane 1 / 2.25
∵ R = ρL / S DC kabel L se stává 0.67, což je 0.5násobek originálu
∴ R (1500 Vdc) <0.67 R (1000 Vdc)
Stručně řečeno, 1500 VdcP stejnosměrné části je přibližně 0.3násobek 1000 VdcP.
3) Snižte určité množství techniky a poruchovosti
Kvůli snížení počtu stejnosměrných kabelů a spojovacích skříněk se sníží počet kabelových spojů a kabelů spojovací skříně instalovaných během výstavby a tyto dva body jsou náchylné k poruchám. Proto 1500 Vdc může snížit určitou poruchovost.
4) Snižte investice
Zvýšení počtu jednořetězcových komponent může snížit náklady na jeden watt. Hlavní rozdíly jsou počet základů hromady, délka kabelu po konvergenci DC a počet spojovacích skříněk (centralizovaných).
Ve srovnání s 22řetězcovým schématem systému 1000Vdc může 32řetězcové schéma systému 1500Vdc ušetřit přibližně 3.2 bodu / W pro kabely a pilotové základy.
Analýza nevýhod
1) Zvýšené požadavky na vybavení
Ve srovnání se systémem 1000 V ss má napětí zvýšené na 1500 XNUMX V ss významný dopad na jističe, pojistky, zařízení na ochranu před bleskem a spínané napájecí zdroje a klade vyšší požadavky na výdržné napětí a spolehlivost a jednotková cena zařízení bude relativně zvýšena .
2) Vyšší bezpečnostní požadavky
Poté, co se napětí zvýší na 1500 1500 V ss, se zvýší riziko elektrického poruchy, čímž se zlepší izolační ochrana a elektrická vůle. Navíc, jakmile dojde k nehodě na straně stejnosměrného proudu, bude čelit vážnějším problémům se zánikem stejnosměrného oblouku. Proto systém XNUMX Vdc zvyšuje požadavky na bezpečnostní ochranu systému.
3) Zvyšte možnost PID efektu
Poté, co jsou fotovoltaické moduly zapojeny do série, je svodový proud vytvořený mezi články vysokonapěťového modulu a zemí důležitou příčinou PID efektu. Po zvýšení napětí z 1000Vdc na 1500Vdc je zřejmé, že se zvýší rozdíl napětí mezi článkem a zemí, což zvýší možnost PID efektu.
4) Zvyšte ztrátu shody
Existuje jistá ztráta shody mezi fotovoltaickými řetězci, způsobená hlavně z následujících důvodů:
- Tovární výkon různých fotovoltaických modulů bude mít odchylku 0 ~ 3%. Praskliny vytvořené během přepravy a instalace způsobí odchylku výkonu.
- Nerovnoměrný útlum a nerovnoměrné blokování po instalaci také způsobí odchylku výkonu.
- S ohledem na výše uvedené faktory zvýšení každého řetězce z 22 komponent na 32 komponent evidentně zvýší ztrátu shody.
- V reakci na výše uvedené problémy s napětím 1500 XNUMX V po téměř dvou letech výzkumu a průzkumu provedly společnosti zabývající se vybavením také některá vylepšení.
Zadruhé, základní vybavení fotovoltaického systému 1500 Vdc
1. Fotovoltaický modul
First Solar, Artus, Tianhe, Yingli a další společnosti se ujaly vedení při uvádění fotovoltaických modulů na 1500 Vdc.
Od doby, kdy byla v roce 1500 dokončena první fotovoltaická elektrárna na světě s napětím 2014 1500 V ss., Se objem aplikací systémů s napětím 1500 2016 V nadále rozšiřoval. Za této situace začal standard IEC začleňovat do implementace nové normy specifikace týkající se napětí 61215 V. V roce 61646 jsou IEC 61730 (pro C-Si), IEC 1500 (pro tenké filmy) a IEC1500 standardy bezpečnosti komponent pod 1500V. Tyto tři standardy doplňují požadavky na testování výkonu a bezpečnostní testy komponentního systému 1500 XNUMX V a prolomí poslední překážku požadavků XNUMX XNUMX V, což výrazně podporuje shodu s normami elektrárny XNUMX XNUMX V.
V současné době čínští domácí první výrobci uvádějí na trh vyspělé výrobky s napětím 1500 V, včetně jednostranných komponent, oboustranných komponent, komponentů z dvojitého skla a získali certifikaci podle IEC.
V reakci na problém PID u produktů s napětím 1500 V přijmou současní tradiční výrobci následující dvě opatření, aby zajistili, že PID výkon 1500 V komponentů a konvenčních 1000 V komponentů zůstane na stejné úrovni.
1) Upgradováním spojovací skříňky a optimalizací konstrukce rozvržení součásti tak, aby splňovala požadavky na povrchovou vzdálenost a vůli 1500 XNUMX V;
2) Tloušťka materiálu základní desky se zvyšuje o 40%, aby se zlepšila izolace a zajistila bezpečnost komponent;
Pokud jde o PID efekt, každý výrobce zaručuje, že v systému s napětím 1500 V komponenta stále zaručuje, že útlum PID je menší než 5%, což zajišťuje, že PID výkon konvenční komponenty zůstane na stejné úrovni.
2. Střídač
Zámořští výrobci, jako jsou SMA / GE / PE / INGETEAM / TEMIC, obecně uvedli na trh řešení střídačů s napětím 1500 V kolem roku 2015. Mnoho domácích prvotřídních výrobců uvedlo na trh řady střídačů založených na řadě 1500 V, jako je Sungrow SG3125, řada Huawei SUN2000HA atd. A jsou první, které byly uvedeny na trh v USA.
NB / T 32004: 2013 je standard, který musí domácí invertorové produkty splňovat při uvedení na trh. Použitelným rozsahem revidované normy je fotovoltaický střídač připojený k síti připojený k obvodu FV zdroje s napětím nepřesahujícím 1500 1000 V DC a výstupním střídavým napětím nepřesahujícím 1500 XNUMX V. Samotná norma již zahrnuje rozsah XNUMX V ss. A poskytuje požadavky na zkoušky přepětí FV obvodů, elektrické vůle, povrchové cesty, výdržného napětí a dalších testů.
3. Kombinovaný box
Normy pro kombinovaný box a každé klíčové zařízení jsou připraveny a 1500 037 Vdc vstoupilo do certifikační normy pro kombinovaný box CGC / GF 2014: XNUMX „Technické specifikace fotovoltaického kombinovaného zařízení“.
4. Kabel
V současné době byl zaveden také standard 1500V pro fotovoltaické kabely.
5. Spínač a ochrana před bleskem
Ve fotovoltaickém průmyslu v době 1100 V ss je výstupní napětí střídače až 500 V stř. Můžete si půjčit standardní systém distribučního přepínače 690Vac a podpůrné produkty; od napětí 380 V stř. k napětí 500 V stř., není problém s párováním spínačů. V počátečním období roku 2015 však celé odvětví fotovoltaiky a distribuce energie nemělo přepínače distribuce energie 800Vac / 1000Vac a další specifikace, což mělo za následek potíže při podpoře celého produktu a vysoké podpůrné náklady.
Podrobný popis
Fotovoltaický systém 1500 Vdc byl v zahraničí široce používán a je již vyspělou aplikační technologií po celém světě.
Proto hlavní zařízení fotovoltaického systému dosáhlo masové výroby a cena ve srovnání s demonstrační fází v roce 2016 prudce poklesla.
Aplikace 1500Vdc ve fotovoltaickém systému
Jak již bylo zmíněno výše, fotovoltaický systém 1500 Vdc byl v zahraničí použit již v roce 2014 kvůli nízkým celkovým nákladům a vysoké výrobě energie.
Globální aplikace 1500 Vdc v případě průzkumu fotovoltaického systému
První solární systém oznámil v květnu 2014, že byla uvedena do provozu první elektrárna o napětí 1500 52 V ss postavená v Demingu v Novém Mexiku. Celková kapacita elektrárny je 34MW, 1000 polí přijímá strukturu 1500Vdc a zbývající pole přijímá strukturu XNUMXVdc.
Společnost SMA v červenci 2014 oznámila, že byla uvedena do provozu její 3.2 MW fotovoltaická elektrárna postavená v průmyslovém parku Sandershauser Berg v Niestetalu v severním Německu v Kasselu a elektrárna využívá systém 1500 V ss.
1500 XNUMX Vdc bylo široce používáno v nízkonákladových projektech
V současné době se LSP úspěšně rozvíjí T1 + T2 třída B + C, přepěťová ochrana FV třídy I + II SPD 1500Vdc, 1200Vdc, 1000Vdc, 600Vdc jsou široce používány při solární fotovoltaické výrobě energie.
Rozsáhlá aplikace 1500 Vdc ve fotovoltaickém systému
Poprvé byl úspěšně připojen k síti projekt výroby fotovoltaické energie o výkonu 257 MW ve Vietnamu Fu An Hua Hui. K úspěšnému dosažení přijetí od návrhu, konstrukce až po připojení k síti byla použita všechna 1500V kontejnerová invertorová stupňovitá integrovaná řešení. Projekt se nachází ve městě Huahui, kraji Fuhua, provincii Phu An ve Vietnamu a patří mezi centrální a jižní pobřežní oblasti. S přihlédnutím k místnímu geografickému prostředí a ekonomice projektu si zákazník projektu nakonec vybral integrované řešení zesilovače kontejnerového typu s napětím 1500 V.
Spolehlivé řešení
V ukázkovém projektu fotovoltaické elektrárny mají zákazníci přísné požadavky na konstrukci a kvalitu výrobků. Instalační kapacita projektu na stejnosměrné straně projektu je 257 MW, která je tvořena 1032 sadami kombinačních skříní 1500V DC, 86 sadami centralizovaných střídačů 1500Vdc 2.5MW, 43 sadami transformátorů vysokého napětí 5MVA a kontejnerovými integrovanými řešeními pro kruhové síťové skříně, což usnadňuje Instalace a uvedení do provozu mohou zkrátit stavební cyklus a snížit náklady na systém.
Řešení 1500 V spojuje „velkou technologii“
Integrované řešení zesílení střídače kontejnerového typu 1500 1500 V má vlastnosti XNUMX XNUMX V, velké čtvercové pole, vysoký kapacitní poměr, střídač s vysokým výkonem, integrovaný zesilovač střídače atd., Což snižuje náklady na vybavení, jako jsou kabely a spojovací skříňky. Snížené počáteční investiční náklady. Zejména návrh poměru vysoké kapacity účinně zlepšuje celkovou míru využití linky boost a nastavuje přiměřený poměr kapacity aktivním nadměrným zajišťováním, aby byl systém LCOE optimální.
Řešení 1500 VDC se používá ve fotovoltaických projektech o více než 900 MW ve Vietnamu. Vietnam Fu An Hua Hui 257MW photovoltaic project is the larger single photovoltaic power station project. Jako první várka nových energetických demonstračních projektů ve Vietnamu po uvedení projektu do provozu optimalizuje mocenskou strukturu Vietnamu, zmírní problém s nedostatkem energie v jižním Vietnamu a podpoří hospodářský a sociální rozvoj ve Vietnamu, který má velký význam.
Je aplikace 1500 Vdc ve fotovoltaickém systému ještě daleko od velkého rozsahu?
Ve srovnání s 1000Vdc fotovoltaickým systémem široce používaným ve fotovoltaických elektrárnách se výzkum aplikace 1500Vdc ve fotovoltaickém systému vedený výrobci střídačů stal nedávno průmyslovým technologickým hot spotem.
Je snadné mít takové otázky:
Proč zvyšovat napětí z 1000Vdc na 1500Vdc?
S výjimkou střídače vydrží jiné elektrické zařízení vysoké napětí 1500 Vdc?
Používá nyní někdo systém 1500 Vdc? Jaký je účinek?
Technické výhody a nevýhody aplikace 1500 Vdc ve fotovoltaickém systému
1. Analýza výhod
1) Omezte používání kombinovaných boxů a stejnosměrných kabelů. Každý řetězec systému 1000 Vdc je obvykle 22 komponent, zatímco každý řetězec systému 1500 VDC může obsahovat 32 komponent. Jako příklad si vezměte 265W modul o výkonu 1MW,
Systém 1000 Vdc: 176 fotovoltaických řetězců a 12 slučovačů;
Systém 1500 Vdc: 118 fotovoltaických řetězců a 8 slučovačů;
Proto je množství stejnosměrných kabelů z fotovoltaických modulů do kombinované skříně přibližně 0.67krát a množství stejnosměrných kabelů z kombinované skříně k měniči je přibližně 0.5krát.
2) Snižte ztrátu vedení DC lossP ztrátu = kabel I2R I = P / U
∴U se zvyšuje 1.5krát → I se stává (1 / 1.5) → ztráta P se stane 1 / 2.25
Kromě toho kabel R = ρL / S, L kabelu DC se stane 0.67, což je 0.5násobek originálu
CableR kabel (1500 Vdc) <0.67R kabel (1000 Vdc)
Stručně řečeno, ztráta 1500 0.3 VdcP stejnosměrné části je přibližně 1000krát větší než ztráta XNUMX XNUMX VdcP.
3) Snižte určité množství techniky a poruchovosti
Jak se snižuje počet stejnosměrných kabelů a kombinovaných skříní, sníží se počet kabelových spojů a kabelů kombinované skříně instalovaných během výstavby a tyto dva body jsou náchylné k poruchám. Proto 1500 Vdc může snížit určitou poruchovost.
2. analýza nevýhod
1) Zvýšení požadavků na zařízení Ve srovnání se systémem 1000 Vdc má zvýšení napětí na 1500 Vdc významný dopad na jističe, pojistky, bleskojistky a spínané napájecí zdroje a klade vyšší požadavky na napětí a spolehlivost. zlepšit.
2) Vyšší bezpečnostní požadavky Po zvýšení napětí na 1500 1500 V ss. Se zvyšuje nebezpečí elektrického rozbití a výboje, takže by se měla zlepšit izolační ochrana a elektrická vůle. Pokud navíc dojde k nehodě na straně stejnosměrného proudu, bude čelit vážnějším problémům s hašením stejnosměrného oblouku. Proto systém XNUMX Vdc zvyšuje požadavky systému na bezpečnostní ochranu.
3) Zvýšení možného PID efektu Po sériovém zapojení FV panelů je svodový proud vytvořený mezi články vysokonapěťových modulů a zemí důležitým důvodem PID efektu (podrobné vysvětlení najdete v odpovědi na „103 " v pozadí). Po zvýšení napětí z 1000Vdc na 1500Vdc je zřejmé, že se zvýší rozdíl napětí mezi čipem baterie a zemí, což zvýší možnost PID efektu.
4) Zvyšování ztráty párování Mezi fotovoltaickými řetězci je určitá ztráta párování, což je způsobeno hlavně následujícími důvody:
Tovární výkon různých fotovoltaických modulů bude mít odchylku 0 ~ 3%.
Skryté praskliny vzniklé během přepravy a instalace způsobí odchylku výkonu
Nerovnoměrný útlum a nerovnoměrné stínění po instalaci také způsobí odchylku výkonu.
S ohledem na výše uvedené faktory zvýšení každého řetězce z 22 komponent na 32 komponent evidentně zvýší ztrátu shody.
3. Komplexní analýza Ve výše uvedené analýze, kolik 1500 1000 Vdc lze porovnat s XNUMX XNUMX Vdc, může zlepšit výkonnost nákladů a jsou zapotřebí další výpočty.
Úvod: Ve srovnání s 1000Vdc fotovoltaickým systémem široce používaným ve fotovoltaických elektrárnách se výzkum aplikace 1500Vdc ve fotovoltaickém systému vedený výrobci střídačů stal v poslední době průmyslovým technologickým hotspotem. Pak můžeme takové otázky snadno mít.
Zadruhé, základní vybavení fotovoltaického systému při 1500 Vdc
1) Fotovoltaické moduly V současnosti uvedly společnosti FirstSolar, Artes, Trina, Yingli a další společnosti na trh fotovoltaické moduly s napětím 1500 Vdc, včetně konvenčních modulů a modulů s dvojitým sklem.
2) Střídač V současné době uvádějí běžní výrobci na trh střídače 1500 Vdc s výkonem 1 MVA ~ 4 MVA, které se používají v demonstračních elektrárnách. Úroveň napětí 1500 XNUMX Vdc byla pokryta příslušnými normami IEC.
3) Normy pro kombinované skříně a další klíčové komponenty Kombinované skříně a klíčové komponenty byly připraveny a společnost 1500Vdc vstoupila do certifikační normy pro kombinované skříně CGC / GF037: 2014 „Technické specifikace pro fotovoltaická kombinovaná zařízení“; 1500 61439 Vdc bylo vysvětleno většinou norem IEC jako patřících do kategorie směrnic pro nízké napětí, jako jsou normy pro jističe IEC1-60439 a IEC1-60269, speciální fotovoltaické pojistky IEC6-50539 a fotovoltaická speciální zařízení na ochranu před bleskem EN11-12 / -XNUMX .
Vzhledem k tomu, že fotovoltaický systém s napětím 1500 Vdc je stále ve fázi demonstrace a poptávka na trhu je omezená, výše uvedené zařízení ještě nespustilo hromadnou výrobu.
Aplikace 1500Vdc ve fotovoltaickém systému
1. Solární elektrárna Macho Springs
Společnost Firstsolar v květnu 2014 oznámila, že v Demingu byla uvedena do provozu první elektrárna o napětí 1500 52 V ss., Byla uvedena do provozu společnost NewMexico. Celková kapacita elektrárny je 34MW, 1000 polí využívá strukturu 1500Vdc a zbývající pole využívá strukturu XNUMXVdc.
Společnost SMA v červenci 2014 oznámila, že byla uvedena do provozu její 3.2 MW fotovoltaická elektrárna v Sandershauser Bergindustrialpark, průmyslovém parku v Niestetalu v severním Německu. Elektrárna používá systém 1500 Vdc.
2. Případy použití v Číně
Golmud Sunshine Qiheng Nový energetický fotovoltaický projekt Golmud 30MW
V lednu 2016 byl do sítě pro výrobu elektřiny oficiálně připojen první demonstrační projekt domácího fotovoltaického systému na výrobu elektrické energie o výkonu 1500 30 Vd, Golmud Sunshine Qiheng New Energy Golmud, 1500 MW, fotovoltaická elektrárna připojená k síti, což znamená, že domácí fotovoltaický systém o výkonu XNUMX XNUMX Vdc skutečně skutečná fáze předvádění.
Vývoj fotovoltaických produktů souvisejících s 1500 V je již trendem
Fotovoltaické komponenty a elektrická zařízení v současných solárních fotovoltaických systémech jsou navrženy a vyrobeny na základě požadavků na stejnosměrné napětí 1000 1500 V. Pro dosažení lepšího výnosu fotovoltaických systémů je naléhavě nutný průlom v případě snížení dotací na fotovoltaiku, pokud jde o náklady a účinnost výroby energie. Vývoj fotovoltaických produktů souvisejících s 1500 V se proto stal trendem. Komponenty vysokého napětí 1500 XNUMX V a podpůrná elektrická zařízení znamenají nižší náklady na systém a vyšší účinnost výroby energie. Díky zavedení tohoto nového zařízení a technologie se může fotovoltaický průmysl postupně zbavit závislosti na dotacích a dosáhnout včasného paritního online přístupu. XNUMX XNUMX V požadavky na solární fotovoltaické moduly, střídače, kabely, kombinované skříně a optimalizaci systému “
Příslušné základní vybavení systému 1500 V je uvedeno výše. Požadavky 1500 XNUMX V pro každé zařízení se také odpovídajícím způsobem změnily:
1500V součástka
• Rozložení komponent je změněno, což vyžaduje větší povrchovou vzdálenost komponent;
• Změny materiálu komponent, zvyšování požadavků na materiál a testování pro základní desku;
• Zvýšené požadavky na zkoušku izolace součástí, odporu napětí, úniku za mokra a pulzu;
• Cena komponent je v zásadě stejná a zvyšuje se výkon;
• V současné době existují normy IEC pro součásti systému 1500 Vdc. Například IEC 61215 / IEC 61730;
• Součásti systému 1500 XNUMX Vdc hlavních výrobců prošly příslušnými certifikacemi a výkonnostními testy PID.
Kabel 1500 V DC
• Existují rozdíly v izolaci, tloušťce pláště, eliptičnosti, izolačním odporu, tepelném roztažení, zkoušce solnou mlhou a kouřovou odolností a zkoušce hoření paprskem.
1500V slučovač
• Testovací požadavky na elektrickou vůli a povrchovou vzdálenost, napájecí napětí a impulzní výdržné napětí a izolační odpor;
• Existují rozdíly v bleskojistkách, jističích, pojistkách, vodičích, zdrojích s vlastním napájením, antireverzních diodách a konektorech;
• Normy pro kombinované boxy a klíčové komponenty jsou zavedeny.
1500V střídač
• Svodiče blesku, jističe, pojistky a spínané zdroje napájení se liší;
• Izolace, elektrická vůle a poruchový výboj způsobený nárůstem napětí;
• Napěťová úroveň 1500 XNUMX V byla pokryta příslušnými normami IEC.
Systém 1500V
Při návrhu řetězců systému 1500 V byly komponenty každého řetězce systému 1000 V 18–22 a nyní systém 1500 V značně zvýší počet komponentů v sérii na 32–34, čímž bude o několik řetězců méně a stane se realita.
Současný systém výroby fotovoltaické energie, napětí na straně DC 450 - 1000 V, napětí na straně AC 270 - 360 V; Systém 1500 V, počet komponentů s jedním řetězcem se zvýšil o 50%, napětí na straně stejnosměrného proudu 900-1500V, strana střídavého proudu 400-1000V, nejen se snižuje ztráta vedení na straně stejnosměrného proudu Ztráta vedení na straně střídavého proudu významně poklesla. 1500 XNUMX V požadavky na komponenty, střídače, kabely, kombinované skříně a optimalizaci systému “
Pokud jde o střídače, v minulosti se používaly centralizované střídače s výkonem 1 MW a nyní je lze po použití systému 2.5 V rozšířit na střídače 1500 MW; a jmenovité napětí na straně AC se zvýší. Střídače se stejnou výkonovou a střídavou stranou Snížený výstupní proud pomáhá snížit náklady na střídač.
Prostřednictvím komplexních výpočtů lze po technickém zdokonalení systému 1500 V snížit celkové náklady systému o přibližně 2 centy a účinnost systému lze zlepšit o 2%. Aplikace systému 1500 V je tedy velkou pomocí ke snížení nákladů na systém.
Použitím systému 1500 V se zvyšuje počet komponentů v sérii, snižuje se počet paralelních připojení, snižuje se počet kabelů a snižuje se počet slučovačů a střídačů. Zvyšuje se napětí, snižuje se ztráta a zvyšuje se účinnost. Snížená pracovní zátěž při instalaci a údržbě také snižuje náklady na instalaci a údržbu. To může snížit náklady na hodnotu LCOE elektřiny.
Velký trend! Fotovoltaický systém s napětím 1500 V urychluje nástup éry parity
V roce 2019, se změnami ve fotovoltaických politikách, se toto odvětví uchází o snížení nákladů na elektřinu a je nevyhnutelným trendem směrem k dostupnému přístupu k internetu. Proto je technologická inovace průlomem, snížení nákladů na elektřinu a snížení závislosti na dotacích se stalo novým směrem zdravého rozvoje fotovoltaického průmyslu. Čína zároveň jako přední světový výrobce fotovoltaického průmyslu pomohla většině zemí dosáhnout parity na internetu, ale od parity na internetu je z různých důvodů stále daleko.
Hlavním důvodem, proč může zámořský fotovoltaický trh dosáhnout parity, je to, že kromě čínských výhod, pokud jde o financování, půdu, přístup, osvětlení, ceny elektřiny atd., Je důležitější a ponaučení, že jsou relativně Čína je více pokročilý. Například fotovoltaický systém s napětím 1500V. V současné době se produkty související s napětím na úrovni 1500 1500 V staly hlavním řešením pro zámořský fotovoltaický trh. Domácí fotovoltaika by se proto měla také zaměřit na inovace na systémové úrovni, urychlit používání XNUMX XNUMX V a dalších pokročilých technologií, realizovat snižování nákladů, efektivitu a zlepšování kvality elektráren a komplexně podporovat fotovoltaický průmysl směrem k éře parity.
Světem zaplavila vlna 1500V
Podle zprávy IHS se první navrhované použití systému 1500 V datuje do roku 2012. Do roku 2014 společnost FirstSolar investovala do první fotovoltaické elektrárny s napětím 1500 V. Podle výpočtu FirstSolar: 1500 XNUMX V fotovoltaická elektrárna snižuje počet paralelních obvodů zvýšením počtu sériových fotovoltaických modulů; snižuje počet spojovacích skříněk a kabelů; současně se zvýšením napětí se dále sníží ztráta kabelu a zlepší se účinnost generování energie systému.
V roce 2015 se přední čínský výrobce střídačů Sunshine Power ujal vedení v prosazování systémových řešení založených na návrhu střídače s napětím 1500 V, ale protože ostatní podpůrné komponenty nevytvořily v Číně kompletní průmyslový řetězec a investiční společnosti o tom mají omezené povědomí, Spíše než upřednostňovat zámořskou expanzi po rozsáhlé domácí podpoře, nejprve „dobyla“ svět a poté se vrátila na čínský trh.
Z pohledu globálního trhu se systém 1500 V stal nezbytnou podmínkou pro velké fotovoltaické projekty, aby se snížily náklady a zvýšila účinnost. V zemích s nízkými cenami elektřiny, jako je Indie a Latinská Amerika, velké pozemní fotovoltaické elektrárny téměř všechny přijímají nabídková schémata na 1500 V; země s rozvinutými trhy s elektřinou v Evropě a ve Spojených státech změnily stejnosměrné napětí z 1000 1500 V fotovoltaických systémů na 1500 1500 V; rozvíjející se trhy, jako je Vietnam a Střední východ, přímo vstoupily do systémů s napětím XNUMX V. Stojí za zmínku, že XNUMX XNUMX-voltový fotovoltaický projekt na úrovni GW se používá po celém světě a opakovaně vytvořil globální rekord s ultra nízkými cenami elektrické energie v síti.
Ve Spojených státech činil instalovaný výkon 1500 Vdc zařízení v roce 2016 30.5%. Do roku 2017 se zdvojnásobil na 64.4%. Očekává se, že toto číslo v roce 84.20 dosáhne 2019%. Podle místní společnosti EPC: „Každá nová pozemní elektrárna o výkonu 7 GW každý rok používá 1500 1500 V. Například první rozsáhlá pozemní fotovoltaická elektrárna ve Wyomingu, která byla právě připojena k síti, využívá řešení centralizovaného střídače s výkonem XNUMX XNUMX V pro sluneční světlo.
Podle odhadů se ve srovnání se systémem 1000 V snížení nákladů a zvýšení účinnosti o 1500 V projeví hlavně v:
1) Počet komponent zapojených do série byl zvýšen z 24 bloků / řetězec na 34 bloků / řetězec, což snižuje počet řetězců. Odpovídajícím způsobem se snížila spotřeba fotovoltaických kabelů o 48% a také náklady na zařízení, jako jsou slučovací skříně, se snížily přibližně o 1/3 a náklady se snížily přibližně o 0.05 juanů / Wp;
2) Nárůst počtu komponent v sérii snižuje systémové náklady na podporu, zakládání pilot, konstrukci a instalaci o přibližně 0.05 juanů / Wp;
3) Napětí připojené k síti 1500V systému se zvýší z 540V na 800V, body připojené k síti se sníží a ztráty systému na straně AC a DC lze snížit o 1 ~ 2%.
4) Podle vyspělého případu zámořského trhu lze optimální kapacitu jednoho dílčího pole navrhnout na 6.25 MW v systémech s napětím 1500 V a dokonce až na 12.5 MW v některých oblastech. Zvýšením kapacity jednoho dílčího pole lze snížit náklady na AC zařízení, jako jsou transformátory.
Proto ve srovnání s tradičním systémem 1000 V může systém 1500 V snížit náklady o 0.05 ~ 0.1 juan / Wp a skutečná výroba energie se může zvýšit o 1 ~ 2%.
Vynásobením „potenciálním“ domácím trhem se systémem 1500 Vdc
Ve srovnání s mezinárodním trhem začal systém 1500V v prvních letech čínského fotovoltaického průmyslu kvůli nezralému dodavatelskému řetězci technologického průmyslu pozdě a jeho vývoj byl pomalý. Pouze několik předních společností, jako je Sunshine Power, dokončilo výzkum a vývoj a certifikaci. Ale s nárůstem systému 1500 V v globálním měřítku to domácí trh využil a dosáhl dobrých výsledků ve vývoji a inovacích systémů a aplikací 1500 V:
- V červenci 2015 první centralizovaný střídač 1500 V vyvinutý a vyráběný společností Sunshine Power v Číně úspěšně dokončil test připojení k síti a otevřel předehru k technologii 1500 V na domácím trhu.
- V lednu 2016 byl k síti pro výrobu energie připojen první demonstrační projekt domácího systému na výrobu fotovoltaické energie o výkonu 1500 V.
- V červnu 2016, v prvním domácím projektu Datong leader, byly v dávkách použity centralizované střídače 1500V.
- V srpnu 2016 se společnost Sunshine Power ujala vedení při uvádění na trh prvního řetězcového střídače s napětím 1500 V, což dále posílilo mezinárodní konkurenceschopnost domácích fotovoltaických střídačů.
Ve stejném roce byl formálně připojen první čínský srovnávací projekt 1500V fotovoltaického systému k síti pro výrobu energie v Golmud, Qinghai, což znamená, že domácí 1500Vdc fotovoltaický systém začal vstupovat do oblasti praktických aplikací. Celkový instalovaný výkon elektrárny je 30MW. Sunshine Power poskytuje kompletní sadu řešení pro tento projekt, snižuje investiční náklady na kabely o 20%, náklady 0.1 juanů / Wp a výrazně snižuje ztráty na vedení AC a DC a ztráty na vinutí na straně nízkého napětí transformátoru.
1500 XNUMX V se stalo hlavním proudem globálního trhu
Systém 1500 V, který má jak snížení nákladů, tak účinnost, se postupně stal první volbou pro velké pozemní elektrárny. Pokud jde o budoucí vývoj systémů s napětím 1500 V, IHS předpovídá, že podíl střídačů s napětím 1500 V se v roce 74 nadále zvýší na 2019% a v roce 84 stoupne na 2020%, čímž se stane hlavním průmyslovým odvětvím.
Z pohledu instalovaného výkonu 1500 2 V to bylo v roce 2016 pouze 30 GW a v roce 2018 překročilo 14 GW. Za pouhé dva roky dosáhlo růstu více než 2019krát a očekává se, že udrží udržitelný vysokorychlostní růstový trend. Očekává se, že kumulativní zásilky v letech 2020 a 100 budou Částka přesáhne 5 GW. Pro čínské podniky nainstalovala společnost Sunshine Power více než 1500 GW střídačů s napětím 1500 2019 V po celém světě a plánuje uvést na trh v roce XNUMX pokročilejší řetězce řady XNUMX V a centralizované střídače, aby uspokojila rychle rostoucí poptávku na trhu.
Zvýšení stejnosměrného napětí na 1500 1500 V je důležitou změnou při snižování nákladů a zvyšování účinnosti a nyní se stalo hlavním řešením mezinárodního fotovoltaického vývoje. S érou poklesu subvencí a parity v Číně bude systém XNUMXV také v Číně stále více používán, což urychlí příchod komplexní čínské éry parity
Ekonomická analýza 1500V fotovoltaického systému
Od roku 2018, bez ohledu na to, zda v zahraničí nebo v tuzemsku, se aplikační poměr systému 1500 V stále zvětšuje. Podle statistik IHS překročil v roce 1500 objem aplikace 50 2018 V pro velké zahraniční pozemní elektrárny v zahraničí 2018%; podle předběžných statistik byl podíl aplikací s napětím 1500 V mezi třetí várkou běžců v roce 15 mezi 20% a XNUMX%.
Může systém 1500 V účinně snížit náklady na elektřinu pro projekt? Tento článek provádí srovnávací analýzu ekonomie dvou napěťových úrovní pomocí teoretických výpočtů a skutečných údajů o případech.
I. Základní konstrukční schéma
Aby bylo možné analyzovat úroveň nákladů aplikace 1500 Vdc ve fotovoltaickém systému, používá se konvenční návrhové schéma k porovnání nákladů projektu s tradičními náklady systému 1000 V.
1. výpočetní premisa
1) Pozemní elektrárna, rovinatý terén, instalovaný výkon není omezena rozlohou půdy;
2) Extrémní teplota a extrémně nízká teplota místa projektu musí být zohledněna podle 40 ℃ a -20 ℃.
3) Klíčové parametry vybraných komponent a střídačů jsou uvedeny v tabulce níže.
2. Základní návrhové schéma
1) Schéma návrhu série 1000V
22 310W oboustranných fotovoltaických modulů tvoří 6.82kW větev, 2 větve tvoří čtvercové pole, 240 větví celkem 120 čtvercových polí a vstupuje do 20 75kW střídačů (1.09krát nadměrná distribuce na straně DC, zisk na zadní straně) 15%, to je 1.25krát nadměrné zřizování), aby se vytvořila jednotka na výrobu energie 1.6368MW.
Komponenta je instalována vodorovně v souladu s 4 * 11 a pevnými držáky předního a zadního dvojitého sloupku.
2) Schéma návrhu série 1500V
34 310W oboustranných fotovoltaických modulů tvoří větev 10.54kW, 2 větve tvoří čtvercovou matici, 324 větví má celkem 162 čtvercových polí a je instalováno 18 175kW střídačů (1.08krát nadměrná distribuce na straně DC, zisk na zpět Vzhledem k 15% je to 1.25násobné nadměrné zřizování), aby se vytvořila jednotka na výrobu energie 3.415 MW.
Součást je instalována vodorovně v souladu s 4 * 17 a pevnými držáky předního a zadního dvojitého sloupku.
Zadruhé, dopad 1500 XNUMX V na počáteční investici
Podle výše uvedeného schématu návrhu je srovnávací analýza technického množství a nákladů systému 1500 V a tradičního systému 1000 V následující.
Tabulka 3: Investiční složení systému 1000V
Tabulka 4: Investiční složení systému 1500V
Prostřednictvím srovnávací analýzy bylo zjištěno, že ve srovnání s tradičním systémem 1000 V ušetří systém 1500 V přibližně 0.1 juanů / W nákladů na systém.
Za třetí, dopad 1500 XNUMX V na výrobu energie
Předpoklad výpočtu:
Při použití stejných komponent nebude rozdíl ve výrobě energie kvůli rozdílům v komponentách; za předpokladu rovinatého terénu nedojde v důsledku změn terénu k žádné okluzi stínu;
Rozdíl ve výrobě energie je založen hlavně na dvou faktorech: ztráta nesouladu mezi součástmi a řetězci, ztráta stejnosměrného vedení a ztráta střídavého vedení.
1. ztráta nesouladu mezi součástmi a řetězci
Počet sériových komponent jedné větve byl zvýšen z 22 na 34. Kvůli odchylce výkonu ± 3 W mezi různými komponentami se zvýší ztráta výkonu mezi komponentami systému 1500 V, ale nelze ji kvantitativně vypočítat.
Počet přístupových cest jednoho střídače byl zvýšen z 12 na 18, ale počet sledovacích cest MPPT střídače byl zvýšen ze 6 na 9, aby bylo zajištěno, že 2 větve odpovídají 1 MPPT. Ztráta MPPT se nezvyšuje.
2. Ztráta vedení DC a AC
Výpočtový vzorec ztráty vedení
Q ztráta = I2R = (P / U) 2R = ρ (P / U) 2 (L / S)
1) Výpočet ztráty DC vedení
Tabulka: Poměr ztráty stejnosměrného vedení jedné větve
Prostřednictvím výše uvedených teoretických výpočtů bylo zjištěno, že ztráta stejnosměrného vedení u systému 1500 V je 0.765krát větší než u systému 1000 V, což odpovídá snížení ztráty stejnosměrného vedení o 23.5%.
2) Výpočet ztráty vedení AC
Tabulka: Poměr ztráty střídavého vedení u jednoho střídače
Podle výše uvedených teoretických výpočtů bylo zjištěno, že ztráta stejnosměrného vedení u systému 1500 V je 0.263krát větší než u systému 1000 V, což odpovídá snížení ztráty vedení střídavým proudem o 73.7%.
3) Aktuální údaje o případu
Protože ztrátu nesouladu mezi složkami nelze vypočítat kvantitativně a skutečné prostředí je zodpovědnější, bude pro další vysvětlení použit skutečný případ.
Tento článek využívá data o skutečné výrobě energie třetí dávky projektu front-runner. Doba sběru dat je od května do června 2019, celkem tedy 2 měsíce dat.
Tabulka: Porovnání výroby energie mezi systémy 1000V a 1500V
Z výše uvedené tabulky lze zjistit, že na stejném místě projektu, při použití stejných komponent, produktů výrobců střídačů a stejného způsobu instalace držáku, byly v období od května do června 2019 hodiny výroby energie systému 1500 V 1.55% vyšší než 1000V systém.
Je vidět, že i když zvýšení počtu jednořetězcových komponent zvýší ztrátu nesouladu mezi komponenty, protože může snížit ztrátu stejnosměrného vedení přibližně o 23.5% a ztrátu střídavého vedení přibližně o 73.7%, systém 1500 V může zvýšit výroba energie projektu.
Za čtvrté, komplexní analýza
Prostřednictvím výše uvedené analýzy zjistíme, že ve srovnání s tradičním systémem 1000 V,
1) Může ušetřit přibližně 0.1 juanů / W systémové náklady;
2) Ačkoli zvýšení počtu komponent s jedním řetězcem zvýší ztrátu nesouladu mezi komponentami, ale protože může snížit ztrátu stejnosměrného vedení o přibližně 23.5% a ztrátu střídavého vedení o přibližně 73.7%, systém 1500 V zvýší výroba energie projektu.
Proto lze při použití aplikace 1500 Vdc ve fotovoltaickém systému do určité míry snížit náklady na energii.
Podle Dong Xiaoqinga, prezidenta Hebei Energy Engineering Institute, více než 50% návrhových schémat pozemních fotovoltaických projektů dokončených institutem vybralo 1500V; očekává se, že národní podíl 1500 2019 V pozemních elektráren v roce 35 dosáhne přibližně 2020%; v roce XNUMX se dále zvýší.
IHS Markit, známá mezinárodní poradenská agentura, poskytla optimističtější předpověď. Ve své zprávě o analýze globálního trhu s fotovoltaikou na 1500 V zdůraznili, že celosvětový rozsah fotovoltaických elektráren na 1500 V překročí v příštích dvou letech 100 GW.
Obrázek: Předpověď podílu 1500 XNUMX V v globálních pozemních elektrárnách
Bezpochyby, jak se proces de-subvencování globálního fotovoltaického průmyslu zrychluje a konečné úsilí o cenu elektřiny, bude stále více využíváno 1500 XNUMX V jako technické řešení, které může snížit náklady na elektřinu.
