Application 1500Vdc dans le système photovoltaïque
La réduction des coûts et l'augmentation de l'efficacité ont toujours été la direction des efforts des électriciens
Tendance 1500VDC et choix inévitable du système de parité
La réduction des coûts et l'augmentation de l'efficacité ont toujours été la direction des efforts des gens d'Electric. Parmi eux, le rôle de l'innovation technologique est essentiel. En 2019, avec les subventions accélérées de la Chine, 1500Vdc a de grands espoirs.
Selon les données IHS de l'organisation de recherche et d'analyse, le système 1500Vdc a été proposé pour la première fois en 2012, et FirstSolar a investi la première centrale photovoltaïque 1500Vdc au monde en 2014. En janvier 2016, le premier projet de démonstration domestique 1500Vdc Golmud Sunshine Qiheng New Energy Le projet de production d'énergie photovoltaïque de Golmud 30MW a été officiellement connecté au réseau pour la production d'électricité, marquant que l'application domestique 1500Vdc dans le système photovoltaïque est vraiment entrée dans la phase d'applications de démonstration pratiques à grande échelle. Deux ans plus tard, en 2018, la technologie 1500Vdc a été appliquée à grande échelle à l'échelle internationale et nationale. Parmi le troisième lot de projets nationaux de premier plan qui ont commencé la construction en 2018, le projet Golmud avec le prix de soumission le plus bas (0.31 yuan / kWh), ainsi que les projets GCL Delingha et Chint Baicheng ont tous adopté la technologie 1500Vdc. Par rapport au système photovoltaïque traditionnel 1000Vdc, l'application 11500Vdc dans le système photovoltaïque a été largement utilisée récemment. Ensuite, nous pouvons facilement avoir de telles questions:
Pourquoi augmenter la tension de 1000Vdc à 1500Vdc?
À l'exception de l'onduleur, d'autres équipements électriques peuvent-ils résister à la haute tension de 1500Vdc?
Quelle est l'efficacité du système 1500Vdc après utilisation?
1. Avantages et inconvénients techniques de l'application 1500Vdc dans le système photovoltaïque
analyse des avantages
1) Réduisez la quantité de boîte de jonction et de câble CC
Dans le «Code de conception des centrales photovoltaïques (GB 50797-2012)», l'appariement des modules photovoltaïques et des onduleurs doit être conforme à la formule suivante: Selon la formule ci-dessus et les paramètres pertinents des composants, chaque chaîne du système 1000Vdc est généralement de 22 composants, tandis que chaque chaîne du système 1500Vdc peut autoriser 32 composants.
Prenant comme exemple une unité de production d'énergie de module de 285 W 2.5 MW et un onduleur string, un système 1000 Vdc:
408 chaînes photovoltaïques, 816 paires de fondation sur pieux
34 ensembles d'onduleurs string de 75 kW
Système 1500Vdc:
Chaîne de 280 groupes photovoltaïques
700 paires de fondations sur pieux
14 ensembles d'onduleurs string de 75 kW
à mesure que le nombre de chaînes est réduit, la quantité de câbles CC connectés entre les composants et les câbles CA entre les chaînes et les onduleurs sera réduite.
2) Réduisez la perte de ligne CC
∵ P = IRI = P / U
∴ U augmente de 1.5 fois → I devient (1 / 1.5) → P devient 1 / 2.25
∵ R = ρL / S Câble CC L devient 0.67, 0.5 fois l'original
∴ R (1500Vdc) <0.67 R (1000Vdc)
En résumé, le 1500VdcP de la partie DC est environ 0.3 fois le 1000VdcP.
3) Réduisez une certaine quantité d'ingénierie et le taux d'échec
En raison de la réduction du nombre de câbles CC et de boîtes de jonction, le nombre de joints de câbles et de câbles de boîtes de jonction installés pendant la construction sera réduit, et ces deux points sont sujets aux pannes. Par conséquent, 1500Vdc peut réduire un certain taux de défaillance.
4) Réduisez vos investissements
L'augmentation du nombre de composants à une seule chaîne peut réduire le coût d'un seul watt. Les principales différences sont le nombre de fondations sur pieux, la longueur du câble après convergence CC et le nombre de boîtes de jonction (centralisées).
Par rapport au schéma à 22 cordes du système 1000Vdc, le schéma à 32 cordes du système 1500Vdc peut économiser environ 3.2 points / W pour les câbles et les fondations sur pieux.
Analyse des inconvénients
1) Besoins en équipement accrus
Par rapport au système 1000Vdc, la tension augmentée à 1500Vdc a un impact significatif sur les disjoncteurs, les fusibles, les dispositifs de protection contre la foudre et les alimentations à découpage, et propose des exigences plus élevées pour la tension de tenue et la fiabilité, et le prix unitaire de l'équipement sera relativement augmenté .
2) Exigences de sécurité plus élevées
Une fois la tension augmentée à 1500 Vcc, le risque de panne électrique est augmenté, améliorant ainsi la protection de l'isolation et le jeu électrique. De plus, une fois qu'un accident se produit du côté DC, il sera confronté à des problèmes d'extinction d'arc DC plus graves. Par conséquent, le système 1500Vdc augmente les exigences de protection de sécurité du système.
3) Augmenter la possibilité d'effet PID
Une fois les modules photovoltaïques connectés en série, le courant de fuite formé entre les cellules du module haute tension et la terre est une cause importante de l'effet PID. Une fois la tension augmentée de 1000Vdc à 1500Vdc, il est évident que la différence de tension entre la cellule et la terre augmentera, ce qui augmentera la possibilité de l'effet PID.
4) Augmenter la perte de correspondance
Il y a une certaine perte de correspondance entre les chaînes photovoltaïques, principalement due aux raisons suivantes:
- La puissance d'usine des différents modules photovoltaïques aura un écart de 0 ~ 3%. Les fissures formées pendant le transport et l'installation entraîneront une déviation de puissance.
- Une atténuation inégale et un blocage irrégulier après l'installation entraîneront également une déviation de puissance.
- Compte tenu des facteurs ci-dessus, l'augmentation de chaque chaîne de 22 composants à 32 composants augmentera évidemment la perte de correspondance.
- En réponse aux problèmes ci-dessus de 1500V, après près de deux ans de recherche et d'exploration, les sociétés d'équipement ont également apporté quelques améliorations.
Deuxièmement, l'équipement de base du système photovoltaïque 1500Vdc
1. Module photovoltaïque
First Solar, Artus, Tianhe, Yingli et d'autres entreprises ont pris les devants en lançant des modules photovoltaïques de 1500Vdc.
Depuis que la première centrale photovoltaïque de 1500 2014 Vdc au monde a été achevée en 1500, le volume d'application des systèmes de 1500 2016 V a continué de croître. Poussé par cette situation, la norme CEI a commencé à incorporer les spécifications liées à 61215V dans la mise en œuvre de la nouvelle norme. En 61646, CEI 61730 (pour C-Si), CEI 1500 (pour couches minces) et CEI1500 sont des normes de sécurité des composants inférieures à 1500V. Ces trois normes complètent les exigences de test de performance et de test de sécurité du système de composants 1500V et brisent le dernier obstacle des exigences XNUMXV, ce qui favorise grandement la conformité aux normes des centrales XNUMXV.
À l'heure actuelle, les fabricants chinois de première ligne ont lancé des produits matures de 1500 V, y compris des composants simple face, des composants double face, des composants double verre, et ont obtenu la certification CEI.
En réponse au problème PID des produits 1500V, les fabricants traditionnels actuels prennent les deux mesures suivantes pour s'assurer que les performances PID des composants 1500V et des composants 1000V conventionnels restent au même niveau.
1) En améliorant la boîte de jonction et en optimisant la conception de la disposition des composants pour répondre aux exigences de distance de fuite et de dégagement de 1500V;
2) L'épaisseur du matériau du fond de panier est augmentée de 40% pour améliorer l'isolation et assurer la sécurité des composants;
Pour l'effet PID, chaque fabricant garantit que sous le système 1500V, le composant garantit toujours que l'atténuation PID est inférieure à 5%, garantissant que les performances PID du composant conventionnel restent au même niveau.
2. Onduleur
Les fabricants étrangers tels que SMA / GE / PE / INGETEAM / TEMIC ont généralement lancé des solutions d'onduleurs 1500V vers 2015. De nombreux fabricants nationaux de premier niveau ont lancé des produits d'onduleurs basés sur la série 1500V, tels que Sungrow SG3125, la série SUN2000HA de Huawei, etc., et sont les premiers à être lancés sur le marché américain.
NB / T 32004: 2013 est une norme que les onduleurs domestiques doivent respecter lorsqu'ils sont commercialisés. Le domaine d'application de la norme révisée est un onduleur photovoltaïque connecté au réseau connecté à un circuit de source PV avec une tension ne dépassant pas 1500 V CC et une tension de sortie CA ne dépassant pas 1000 V. La norme elle-même inclut déjà la gamme DC 1500V et donne des exigences de test pour la surtension du circuit PV, le dégagement électrique, la ligne de fuite, la tension de tenue à fréquence industrielle et d'autres tests.
3. Boîte de combinaison
Les normes pour le boîtier de combinaison et chaque dispositif clé sont prêts, et 1500Vdc est entré dans la norme de certification de boîtier de combinaison CGC / GF 037: 2014 «Spécifications techniques des équipements de combinaison photovoltaïque».
4. Câble
Actuellement, la norme 1500V pour les câbles photovoltaïques a également été introduite.
5. Interrupteur et protection contre la foudre
Dans l'industrie photovoltaïque de l'ère 1100Vdc, la tension de sortie de l'onduleur est jusqu'à 500Vac. Vous pouvez emprunter le système standard de commutateur de distribution 690Vac et les produits de support; de la tension 380Vac à la tension 500Vac, il n'y a pas de problème de correspondance de commutateur. Cependant, au début de 2015, l'ensemble de l'industrie du photovoltaïque et de la distribution d'énergie ne disposait pas de commutateurs de distribution d'alimentation 800Vac / 1000Vac et d'autres spécifications, ce qui entraînait des difficultés pour supporter l'ensemble du produit et des coûts de support élevés.
Description complète
Le système photovoltaïque 1500Vdc a été largement utilisé à l'étranger et est déjà une technologie d'application mature dans le monde entier.
Par conséquent, l'équipement principal du système photovoltaïque a atteint une production de masse et le prix a fortement baissé par rapport à l'étape de démonstration en 2016.
Application 1500Vdc dans le système photovoltaïque
Comme mentionné ci-dessus, le système photovoltaïque 1500Vdc a été appliqué à l'étranger dès 2014 en raison de son faible coût global et de sa production d'électricité élevée.
Application mondiale 1500Vdc dans le cas de l'exploration du système photovoltaïque
Le premier solaire a annoncé en mai 2014 que la première centrale électrique de 1500 Vdc construite à Deming, au Nouveau-Mexique, était mise en service. La capacité totale de la centrale est de 52 MW, 34 baies adoptent une structure de 1000 Vdc, et les baies restantes adoptent une structure de 1500 Vdc.
SMA a annoncé en juillet 2014 que sa centrale photovoltaïque de 3.2 MW construite dans le parc industriel de Sandershauser Berg à Niestetal, Kassel, dans le nord de l'Allemagne, a été mise en service et que la centrale électrique utilise un système de 1500 Vdc.
1500Vdc a été largement utilisé dans les projets à faible coût
À l'heure actuelle, LSP a développé avec succès T1 + T2 Classe B + C, Classe I + II Parafoudre PV SPD 1500Vdc, 1200Vdc, 1000Vdc, 600Vdc sont largement utilisés dans la production d'énergie solaire photovoltaïque.
Application à grande échelle de 1500Vdc dans le système photovoltaïque
Pour la première fois, le projet de production d'électricité photovoltaïque de 257 MW de Fu An Hua Hui au Vietnam a été connecté avec succès au réseau. Toutes les solutions intégrées élévatrices d'onduleur de type conteneur 1500V ont été utilisées pour réussir l'acceptation de la conception, de la construction à la connexion au réseau. Le projet est situé dans la ville de Huahui, comté de Fuhua, province de Phu An, Vietnam, et appartient aux zones côtières du centre et du sud. En tenant compte de l'environnement géographique local et de l'économie du projet, le client du projet a finalement choisi la solution intégrée de boost d'onduleur de type conteneur 1500V.
Solution fiable
Dans le projet de centrale photovoltaïque de démonstration, les clients ont des exigences strictes en matière de construction et de qualité des produits. La capacité d'installation du projet du côté DC du projet est de 257 MW, qui se compose de 1032 ensembles de boîtiers de combinaison 1500V DC, 86 ensembles d'onduleurs centralisés 1500Vdc 2.5MW, 43 ensembles de transformateurs moyenne tension 5MVA et des solutions intégrées conteneurisées pour les armoires de réseau en anneau, ce qui facilite l'installation et la mise en service peut raccourcir le cycle de construction et réduire le coût du système.
La solution 1500V rassemble la «grande technologie»
La solution intégrée de boost d'onduleur de type conteneur 1500V présente les caractéristiques de 1500V, grand réseau carré, rapport de capacité élevé, onduleur haute puissance, boost d'onduleur intégré, etc., ce qui réduit le coût des équipements tels que les câbles et les boîtes de jonction. Coûts d'investissement initiaux réduits. En particulier, la conception de rapport de capacité élevé améliore efficacement le taux d'utilisation global de la ligne de suralimentation et établit un rapport de capacité raisonnable grâce à un sur-approvisionnement actif pour rendre le système LCOE optimal.
La solution 1500VDC est utilisée dans des projets photovoltaïques de plus de 900MW au Vietnam. Le projet photovoltaïque de 257 MW au Vietnam Fu An Hua Hui est le plus grand projet de centrale photovoltaïque. En tant que premier lot de nouveaux projets de démonstration énergétique au Vietnam, une fois le projet mis en service, il optimisera la structure électrique du Vietnam, atténuera le problème de pénurie d'électricité dans le sud du Vietnam et favorisera le développement économique et social du Vietnam d'une grande importance.
L'application 1500Vdc dans le système photovoltaïque est-elle encore loin d'être à grande échelle?
Par rapport au système photovoltaïque 1000Vdc largement utilisé dans les centrales photovoltaïques, la recherche de l'application 1500Vdc dans le système photovoltaïque menée par les fabricants d'onduleurs est récemment devenue un point chaud de la technologie de l'industrie.
Il est facile d'avoir des questions comme celle-ci:
Pourquoi augmenter la tension de 1000Vdc à 1500Vdc?
À l'exception de l'onduleur, d'autres équipements électriques peuvent-ils résister à la haute tension de 1500Vdc?
Quelqu'un utilise-t-il maintenant le système 1500Vdc? Quel est l'effet?
Avantages et inconvénients techniques de l'application 1500Vdc dans le système photovoltaïque
1. Analyse des avantages
1) Réduisez l'utilisation de boîtiers de combinaison et de câbles CC. Chaque chaîne d'un système 1000Vdc comprend généralement 22 composants, tandis que chaque chaîne d'un système 1500VDC peut autoriser 32 composants. Prenons l'exemple d'une unité de production d'énergie de module de 265 W 1 MW,
Système 1000Vdc: 176 chaînes photovoltaïques et 12 boîtiers de combinaison;
Système 1500Vdc: 118 chaînes photovoltaïques et 8 boîtiers de combinaison;
Par conséquent, la quantité de câbles CC entre les modules photovoltaïques et le boîtier de combinaison est d'environ 0.67 fois, et la quantité de câbles CC entre le boîtier de combinaison et l'onduleur est d'environ 0.5 fois.
2) Réduire la perte de ligne CC ∵P perte = câble I2R I = P / U
∴U augmente de 1.5 fois → I devient (1 / 1.5) → P perte devient 1 / 2.25
De plus, le câble R = ρL / S, le L du câble DC devient 0.67, 0.5 fois l'original
Câble ∴R (1500Vdc) <Câble 0.67R (1000Vdc)
En résumé, la perte de 1500VdcP de la partie CC est environ 0.3 fois la perte de 1000VdcP.
3) Réduisez une certaine quantité d'ingénierie et le taux d'échec
Au fur et à mesure que le nombre de câbles CC et de boîtiers de raccordement est réduit, le nombre de joints de câbles et de câblage de boîtiers de raccordement installés pendant la construction sera réduit, et ces deux points sont sujets aux pannes. Par conséquent, 1500Vdc peut réduire un certain taux de défaillance.
2. analyse des désavantages
1) Augmentation des besoins en équipement Par rapport à un système 1000Vdc, l'augmentation de la tension à 1500Vdc a un impact significatif sur les disjoncteurs, les fusibles, les parafoudres et les alimentations à découpage, et présente des exigences de tension et de fiabilité plus élevées. améliorer.
2) Exigences de sécurité plus élevées Une fois la tension augmentée à 1500 Vcc, le risque de panne et de décharge électriques est augmenté de sorte que la protection de l'isolation et le jeu électrique doivent être améliorés. De plus, si un accident se produit du côté DC, il sera confronté à un problème d'extinction d'arc DC plus grave. Par conséquent, le système 1500Vdc augmente les exigences du système en matière de protection de sécurité.
3) Augmentation de l'effet PID possible Une fois les modules PV connectés en série, le courant de fuite formé entre les cellules des modules haute tension et la terre est une raison importante de l'effet PID (pour une explication détaillée, veuillez répondre à «103 " en arrière-plan). Une fois que la tension est augmentée de 1000Vdc à 1500Vdc, il est clair que la différence de tension entre la puce de batterie et la terre augmentera, ce qui augmentera la possibilité de l'effet PID.
4) Augmentation de la perte de correspondance Il existe une certaine perte de correspondance entre les chaînes photovoltaïques, principalement due aux raisons suivantes:
La puissance d'usine des différents modules photovoltaïques aura un écart de 0 ~ 3%.
Les fissures cachées formées pendant le transport et l'installation entraîneront une déviation de puissance
Une atténuation inégale et un blindage inégal après l'installation entraîneront également une déviation de puissance.
Compte tenu des facteurs ci-dessus, l'augmentation de chaque chaîne de 22 composants à 32 composants augmentera évidemment la perte de correspondance.
3. Analyse complète Dans l'analyse ci-dessus, combien de 1500Vdc peut être comparé à 1000Vdc peut améliorer les performances de coût, et des calculs supplémentaires sont nécessaires.
Introduction: Par rapport au système photovoltaïque 1000Vdc largement utilisé dans les centrales photovoltaïques, la recherche de l'application 1500Vdc dans le système photovoltaïque menée par les fabricants d'onduleurs est devenue récemment un hotspot technologique de l'industrie. Ensuite, nous pouvons facilement avoir de telles questions.
Deuxièmement, l'équipement de base du système photovoltaïque à 1500Vdc
1) Modules photovoltaïques À l'heure actuelle, FirstSolar, Artes, Trina, Yingli et d'autres sociétés ont lancé des modules photovoltaïques de 1500 Vdc, y compris des modules conventionnels et des modules à double verre.
2) Onduleur À l'heure actuelle, les fabricants traditionnels ont lancé des onduleurs de 1500Vdc d'une capacité de 1MVA ~ 4MVA, qui ont été appliqués dans des centrales de démonstration. Le niveau de tension de 1500Vdc a été couvert par les normes CEI pertinentes.
3) Des normes pour les boîtiers combinateurs et autres composants clés Les boîtiers combinateurs et les composants clés ont été préparés, et 1500Vdc est entré dans la norme de certification des boîtiers combinateurs CGC / GF037: 2014 «Spécifications techniques pour les équipements photovoltaïques combinés»; 1500Vdc a été clarifié par la plupart des normes CEI comme appartenant à la catégorie des directives basse tension, telles que les normes de disjoncteur CEI61439-1 et CEI60439-1, les fusibles spéciaux photovoltaïques CEI60269-6 et les dispositifs de protection contre la foudre spéciaux photovoltaïques EN50539-11 / -12 .
Cependant, étant donné que le système photovoltaïque 1500Vdc est encore au stade de la démonstration et que la demande du marché est limitée, l'équipement susmentionné n'a pas encore commencé la production de masse.
Application 1500Vdc dans le système photovoltaïque
1. Centrale solaire de Macho Springs
Firstsolar a annoncé en mai 2014 la mise en service de la première centrale électrique de 1500 Vdc achevée à Deming, NewMexico. La capacité totale de la centrale est de 52 MW, 34 baies utilisent une structure de 1000 1500 Vdc et les autres baies utilisent une structure de XNUMX XNUMX Vdc.
SMA a annoncé en juillet 2014 la mise en service de sa centrale photovoltaïque de 3.2 MW à Sandershauser Bergindustrialpark, un parc industriel de Niestetal, Kassel, dans le nord de l'Allemagne. La centrale électrique utilise un système de 1500Vdc.
2. Cas d'application en Chine
Golmud Sunshine Qiheng New Energy Golmud 30MW Projet photovoltaïque
En janvier 2016, le premier projet de démonstration de système de production d'électricité photovoltaïque domestique 1500Vdc, Golmud Sunshine Qiheng New Energy Golmud 30MW photovoltaïque connecté au réseau, a été officiellement connecté au réseau pour la production d'électricité, marquant que le système photovoltaïque domestique 1500Vdc est effectivement entré l'étape de la demande de démonstration proprement dite.
Le développement de produits photovoltaïques associés à 1500V est déjà une tendance
Les composants photovoltaïques et les équipements électriques des systèmes solaires photovoltaïques actuels sont conçus et fabriqués sur la base des exigences de tension CC de 1000 V. Afin d'obtenir un meilleur rendement des systèmes photovoltaïques, une percée est urgente dans le cas de la réduction des subventions photovoltaïques pour ses coûts de production d'électricité et son efficacité. Par conséquent, le développement de produits photovoltaïques associés à 1500V est devenu une tendance. Des composants haute tension de 1500 V et des équipements électriques de soutien signifient des coûts de système inférieurs et une efficacité de production d'énergie supérieure. L'introduction de ces nouveaux équipements et technologies peut permettre à l'industrie photovoltaïque de se débarrasser progressivement de la dépendance aux subventions et d'atteindre la parité d'accès en ligne à une date précoce. Exigences de 1500 XNUMX V pour les modules solaires photovoltaïques, les onduleurs, les câbles, les boîtiers de combinaison et l'optimisation du système »
L'équipement de base pertinent du système 1500V est illustré ci-dessus. Les exigences de 1500 V pour chaque appareil ont également changé en conséquence:
Composant 1500V
• La disposition des composants est modifiée, ce qui nécessite une ligne de fuite plus élevée des composants;
• Changements de matériaux des composants, augmentation des exigences en matière de matériaux et de tests pour le fond de panier;
• Exigences de test accrues pour l'isolation des composants, la résistance de tension, les fuites humides et les impulsions;
• Le coût des composants est essentiellement plat et les performances sont améliorées;
• Il existe actuellement des normes CEI pour les composants du système 1500Vdc. Tels que CEI 61215 / CEI 61730;
• Les composants du système 1500Vdc des fabricants traditionnels ont passé avec succès les certifications pertinentes et les tests de performance PID.
Câble 1500V DC
• Il existe des différences au niveau de l'isolation, de l'épaisseur de la gaine, de l'ellipticité, de la résistance d'isolation, de l'extension thermique, du test de résistance au brouillard salin et de la fumée et du test de combustion des poutres.
Boîte de combinaison 1500V
• Exigences d'essai pour le jeu électrique et la ligne de fuite, la tension à fréquence industrielle et la tension de tenue aux chocs et la résistance d'isolement;
• Il existe des différences dans les parafoudres, les disjoncteurs, les fusibles, les fils, les sources auto-alimentées, les diodes anti-retour et les connecteurs;
• Des normes pour les boîtes de combinaison et les composants clés sont en place.
Onduleur 1500V
• Les parafoudres, les disjoncteurs, les fusibles et les alimentations à découpage sont différents;
• Isolation, jeu électrique et décharge de claquage causés par une élévation de tension;
• Le niveau de tension 1500V a été couvert par les normes CEI pertinentes.
Système 1500V
Dans la conception des chaînes du système 1500V, les composants de chaque chaîne du système 1000V étaient 18-22, et maintenant le système 1500V augmentera considérablement le nombre de composants en série à 32-34, ce qui rendra plusieurs chaînes moins et deviendra un réalité.
Système de génération d'énergie photovoltaïque actuel, tension côté CC 450-1000 V, tension côté CA 270-360 V; Système 1500V, le nombre de composants à chaîne unique a augmenté de 50%, tension côté DC 900-1500V, côté AC 400-1000V, non seulement la perte de ligne côté DC diminue La perte de ligne côté AC a considérablement diminué. Exigences de 1500 XNUMX V pour les composants, les onduleurs, les câbles, les boîtiers de combinaison et l'optimisation du système »
En termes d'onduleurs, des onduleurs centralisés de 1 MW étaient utilisés dans le passé, et maintenant ils peuvent être étendus à des onduleurs de 2.5 MW après avoir utilisé un système de 1500 V; et la tension nominale du côté AC est augmentée. Onduleurs de même puissance et côté CA Le courant de sortie réduit permet de réduire le coût de l'onduleur.
Grâce à des calculs complets, après l'amélioration technique du système 1500V, le coût global du système peut être réduit d'environ 2 cents, et l'efficacité du système peut être améliorée de 2%. Ainsi, l'application du système 1500V est d'une grande aide pour réduire le coût du système.
En utilisant un système 1500V, le nombre de composants en série augmente, le nombre de connexions parallèles diminue, le nombre de câbles diminue et le nombre de combineurs et d'onduleurs diminue. La tension est augmentée, la perte est réduite et le rendement est amélioré. La réduction de la charge de travail d'installation et de maintenance réduit également les coûts d'installation et de maintenance. Cela peut réduire le coût de la valeur LCOE de l'électricité.
La grande tendance! Le système photovoltaïque 1500V accélère l'avènement de l'ère de la parité
En 2019, avec les changements de politiques photovoltaïques, l'industrie tente de réduire le coût de l'électricité, et c'est une tendance inévitable de s'orienter vers un accès Internet abordable. Par conséquent, l'innovation technologique est la percée, la réduction du coût de l'électricité et la réduction de la dépendance aux subventions est devenue une nouvelle direction pour le développement sain de l'industrie photovoltaïque. Dans le même temps, la Chine, en tant que premier fabricant mondial de l'industrie photovoltaïque, a aidé la plupart des pays à atteindre la parité sur Internet, mais elle est encore assez éloignée de la parité sur Internet pour diverses raisons.
La raison principale pour laquelle le marché photovoltaïque d'outre-mer peut atteindre la parité est qu'en plus des avantages de la Chine en termes de financement, de terrain, d'accès, d'éclairage, de prix de l'électricité, etc., le point le plus important et les leçons apprises est qu'ils sont relativement la Chine est plus Avancée. Par exemple, un système photovoltaïque avec une tension de 1500V. À l'heure actuelle, les produits liés au niveau de tension 1500V sont devenus la solution principale pour le marché photovoltaïque à l'étranger. Par conséquent, le photovoltaïque domestique devrait également se concentrer sur l'innovation au niveau du système, accélérer l'application du 1500V et d'autres technologies de pointe, réaliser une réduction des coûts, une efficacité et une amélioration de la qualité des centrales électriques, et promouvoir de manière globale l'industrie photovoltaïque pour passer à l'ère de la parité.
L'onde 1500V a balayé le monde
Selon le rapport IHS, la première utilisation proposée du système 1500V remonte à 2012. En 2014, FirstSolar a investi dans la première centrale photovoltaïque de 1500V. Selon le calcul de FirstSolar: la centrale photovoltaïque 1500V réduit le nombre de circuits parallèles en augmentant le nombre de modules photovoltaïques en série; réduit le nombre de boîtes de jonction et de câbles; en même temps, lorsque la tension est augmentée, la perte de câble est encore réduite et le rendement de production d'énergie du système est amélioré.
En 2015, le principal fabricant chinois d'onduleurs Sunshine Power a pris la tête de la promotion de solutions système basées sur la conception d'onduleurs 1500 V dans l'industrie, mais parce que d'autres composants de support n'ont pas formé une chaîne industrielle complète en Chine et que les sociétés d'investissement en ont une conscience limitée, Plutôt que de donner la priorité à l'expansion à l'étranger après une promotion intérieure à grande échelle, il a d'abord «conquis» le monde, puis est revenu sur le marché chinois.
Du point de vue du marché mondial, le système 1500V est devenu une condition nécessaire pour les grands projets photovoltaïques pour réduire les coûts et augmenter l'efficacité. Dans les pays où les prix de l'électricité sont bas comme l'Inde et l'Amérique latine, les centrales photovoltaïques au sol à grande échelle adoptent presque toutes des systèmes d'appels d'offres de 1500V; les pays avec des marchés de l'électricité développés en Europe et aux États-Unis ont fait passer la tension continue des systèmes photovoltaïques de 1000 1500 V à 1500 1500 V; les marchés émergents tels que le Vietnam et le Moyen-Orient sont directement entrés dans les systèmes XNUMXV. Il convient de noter que le projet photovoltaïque de XNUMX volts GW est utilisé dans le monde entier et a établi à plusieurs reprises un record mondial avec des prix de l'électricité sur le réseau extrêmement bas.
Aux États-Unis, la capacité installée des équipements 1500Vdc en 2016 représentait 30.5%. En 2017, il avait doublé pour atteindre 64.4%. On s'attend à ce que ce nombre atteigne 84.20% en 2019. Selon la société EPC locale: «Chaque nouvelle centrale au sol de 7 GW utilise chaque année 1500V. Par exemple, la première centrale photovoltaïque au sol à grande échelle du Wyoming, qui vient d'être connectée au réseau, utilise une solution d'onduleur centralisé de 1500 V.
Selon les estimations, par rapport à un système 1000V, la réduction des coûts et l'augmentation de l'efficacité de 1500V se traduisent principalement par:
1) Le nombre de composants connectés en série est passé de 24 blocs / chaîne à 34 blocs / chaîne, ce qui réduit le nombre de chaînes. En conséquence, la consommation de câbles photovoltaïques a diminué de 48%, et le coût des équipements tels que les boîtiers de combinaison a également été réduit d'environ 1/3, et le coût a été réduit d'environ 0.05 yuan / Wc;
2) L'augmentation du nombre de composants en série réduit le coût du système de support, de fondation sur pieux, de construction et d'installation d'environ 0.05 yuan / Wc;
3) La tension CA connectée au réseau du système 1500V est augmentée de 540V à 800V, les points connectés au réseau sont réduits et les pertes du système côté CA et CC peuvent être réduites de 1 à 2%.
4) Selon le cas mature du marché d'outre-mer, la capacité optimale d'un seul sous-réseau peut être conçue pour être de 6.25 MW dans les systèmes 1500 V, et même jusqu'à 12.5 MW dans certaines régions. En augmentant la capacité d'un seul sous-réseau, le coût des équipements AC tels que les transformateurs peut être réduit.
Par conséquent, par rapport au système traditionnel 1000V, le système 1500V peut réduire le coût de 0.05 ~ 0.1 yuan / Wc, et la production d'énergie réelle peut augmenter de 1 ~ 2%.
Multiplication par le marché intérieur du système 1500 Vdc «potentiel»
Par rapport au marché international, dans les premières années de l'industrie photovoltaïque chinoise, en raison de la chaîne d'approvisionnement immature de l'industrie technologique, le système 1500V a démarré tardivement et son développement a été lent. Seules quelques entreprises de premier plan telles que Sunshine Power ont achevé la R & D et la certification. Mais avec l'essor du système 1500V à l'échelle mondiale, le marché domestique en a profité et a obtenu de bons résultats dans le développement et l'innovation des systèmes et applications 1500V:
- En juillet 2015, le premier onduleur centralisé 1500V développé et fabriqué par Sunshine Power en Chine a réussi le test de connexion au réseau et a ouvert le prélude à la technologie 1500V sur le marché intérieur.
- En janvier 2016, le premier projet de démonstration de système de production d'électricité photovoltaïque domestique de 1500 V a été connecté au réseau pour la production d'électricité.
- En juin 2016, dans le cadre du premier projet national leader de Datong, des onduleurs centralisés de 1500 V ont été appliqués par lots.
- En août 2016, Sunshine Power a pris la tête du lancement du premier onduleur string de 1500 V au monde, renforçant ainsi la compétitivité internationale des onduleurs photovoltaïques nationaux.
La même année, le premier projet d'analyse comparative du système photovoltaïque de 1500 V en Chine a été officiellement connecté au réseau de production d'électricité de Golmud, Qinghai, marquant que le système photovoltaïque domestique de 1500 Vdc a commencé à entrer dans le domaine des applications pratiques. La capacité totale installée de la centrale est de 30 MW. Sunshine Power fournit un ensemble complet de solutions pour ce projet, réduisant le coût d'investissement du câble de 20%, le coût de 0.1 yuan / Wc, et réduisant considérablement les pertes des lignes latérales CA et CC et les pertes des enroulements côté basse tension du transformateur.
1500V est devenu le courant dominant du marché mondial
Le système 1500V, qui a à la fois réduction des coûts et efficacité, est progressivement devenu le premier choix pour les grandes centrales au sol. En ce qui concerne le développement futur des systèmes 1500V, IHS prédit que la part des onduleurs 1500V continuera d'augmenter à 74% en 2019 et atteindra 84% en 2020, devenant ainsi le courant dominant de l'industrie.
Du point de vue de la capacité installée de 1500 V, elle n'était que de 2 GW en 2016 et dépassait 30 GW en 2018. Elle a réalisé une croissance de plus de 14 fois en seulement deux ans et devrait maintenir une tendance de croissance soutenue à haut débit. Il est prévu que les expéditions cumulées en 2019 et 2020 seront Le montant dépassera 100GW. Pour les entreprises chinoises, Sunshine Power a installé plus de 5 GW d'onduleurs 1500 V dans le monde et prévoit de lancer des chaînes de la série 1500 V plus avancées et des onduleurs centralisés en 2019 pour répondre à la demande installée rapidement croissante du marché.
L'augmentation de la tension continue à 1500 V est un changement important dans la réduction des coûts et l'augmentation de l'efficacité, et est maintenant devenue la solution principale pour le développement photovoltaïque international. Avec l'ère de la baisse des subventions et de la parité en Chine, le système 1500V sera également de plus en plus utilisé en Chine, accélérant ainsi l'arrivée de l'ère de la parité globale en Chine.
Analyse économique du système photovoltaïque 1500V
À partir de 2018, peu importe à l'étranger ou au pays, la proportion d'application du système 1500V devient de plus en plus grande. Selon les statistiques de l'IHS, le volume d'application de 1500 V pour les grandes centrales électriques au sol étrangères dans les pays étrangers a dépassé 50% en 2018; Selon les statistiques préliminaires, parmi le troisième lot de pionniers en 2018, la proportion d'applications 1500V était comprise entre 15% et 20%.
Le système 1500V peut-il réduire efficacement le coût de l'électricité pour le projet? Cet article fait une analyse comparative de l'économie des deux niveaux de tension à travers des calculs théoriques et des données de cas réels.
I. Schéma de conception de base
Afin d'analyser le niveau de coût de l'application 1500Vdc dans le système photovoltaïque, un schéma de conception conventionnel est utilisé pour comparer le coût du projet avec le coût du système 1000V traditionnel.
1. prémisse de calcul
1) La centrale électrique au sol, terrain plat, la capacité installée n'est pas limitée par la superficie terrestre;
2) La température extrême et la température extrêmement basse du site du projet doivent être considérées selon 40 ℃ et -20 ℃.
3) Les principaux paramètres des composants et des onduleurs sélectionnés sont indiqués dans le tableau ci-dessous.
2. Schéma de conception de base
1) Schéma de conception de la série 1000V
22 modules photovoltaïques double face de 310 W forment une branche de 6.82 kW, 2 branches forment une matrice carrée, 240 branches totalisent 120 matrices carrées et entrent dans 20 onduleurs de 75 kW (1.09 fois la surdistribution côté CC, gain à l'arrière) 15%, c'est 1.25 fois le sur-approvisionnement) pour former une unité de production d'électricité de 1.6368 MW.
Le composant est installé horizontalement conformément à 4 * 11, et les supports fixes à double montant avant et arrière.
2) Schéma de conception de la série 1500V
34 modules photovoltaïques double face de 310 W forment une branche de 10.54 kW, 2 branches forment une matrice carrée, 324 branches ont un total de 162 matrices carrées et 18 onduleurs de 175 kW sont installés (1.08 fois surdistribution côté DC, gain sur le retour Considérant 15%, c'est 1.25 fois le sur-approvisionnement) pour former une unité de production d'électricité de 3.415 MW.
Le composant est installé horizontalement conformément à 4 * 17, et les supports fixes à double montant avant et arrière.
Deuxièmement, l'impact de 1500V sur l'investissement initial
Selon le schéma de conception ci-dessus, une analyse comparative de la quantité d'ingénierie et du coût du système 1500V et du système 1000V traditionnel est la suivante.
Tableau 3: Composition de l'investissement du système 1000V
Tableau 4: Composition de l'investissement du système 1500V
Grâce à une analyse comparative, on constate que par rapport au système traditionnel 1000V, le système 1500V économise environ 0.1 yuan / W du coût du système.
Troisièmement, l'impact de 1500V sur la production d'électricité
Prémisse de calcul:
En utilisant les mêmes composants, il n'y aura aucune différence dans la production d'électricité en raison de différences dans les composants; en supposant un terrain plat, il n'y aura pas d'occlusion d'ombre due aux changements de terrain;
La différence de production d'électricité est principalement basée sur deux facteurs: la perte de non-correspondance entre les composants et les chaînes, la perte de ligne CC et la perte de ligne CA.
1. perte de correspondance entre les composants et les chaînes
Le nombre de composants en série d'une seule branche est passé de 22 à 34. En raison de l'écart de puissance de ± 3 W entre les différents composants, la perte de puissance entre les composants du système 1500 V augmentera, mais elle ne peut pas être calculée quantitativement.
Le nombre de chemins d'accès d'un seul onduleur a été augmenté de 12 à 18, mais le nombre de chemins de suivi MPPT de l'onduleur a été augmenté de 6 à 9 pour garantir que 2 branches correspondent à 1 MPPT. La perte MPPT n'augmente pas.
2. Perte de ligne CC et CA
Formule de calcul de la perte de ligne
Perte Q = I2R = (P / U) 2R = ρ (P / U) 2 (L / S)
1) Calcul de la perte de ligne DC
Tableau: taux de perte de ligne CC d'une seule branche
Grâce aux calculs théoriques ci-dessus, on constate que la perte de ligne CC du système 1500 V est 0.765 fois celle du système 1000 V, ce qui équivaut à réduire la perte de ligne CC de 23.5%.
2) Calcul de la perte de ligne CA
Tableau: Taux de perte de la ligne CA d'un seul onduleur
Selon les calculs théoriques ci-dessus, on constate que la perte de ligne CC du système 1500V est 0.263 fois celle du système 1000V, ce qui équivaut à réduire la perte de ligne CA de 73.7%.
3) Données de cas réelles
Étant donné que la perte de discordance entre les composants ne peut pas être calculée quantitativement et que l'environnement réel est plus responsable, le cas réel sera utilisé pour plus d'explications.
Cet article utilise les données de production d'électricité réelles du troisième lot d'un projet de premier plan. La période de collecte des données va de mai à juin 2019, soit un total de 2 mois de données.
Tableau: Comparaison de la production d'électricité entre les systèmes 1000V et 1500V
À partir du tableau ci-dessus, on peut constater que sur le même site du projet, en utilisant les mêmes composants, les produits des fabricants d'onduleurs et la même méthode d'installation du support, de mai à juin 2019, les heures de production d'électricité du système 1500V étaient de 1.55%. supérieur au système 1000V.
On peut voir que bien que l'augmentation du nombre de composants à une seule chaîne augmente la perte de non-correspondance entre les composants, car elle peut réduire la perte de ligne CC d'environ 23.5% et la perte de ligne CA d'environ 73.7%, le système 1500V peut augmenter la production d'électricité du projet.
Quatrièmement, une analyse complète
Grâce à l'analyse ci-dessus, nous pouvons constater que par rapport au système traditionnel 1000V, le système 1500V,
1) peut économiser environ 0.1 yuan / W de coût du système;
2) Bien que l'augmentation du nombre de composants à une seule chaîne augmente la perte de non-correspondance entre les composants, mais comme elle peut réduire la perte de la ligne CC d'environ 23.5% et la perte de la ligne CA d'environ 73.7%, le système 1500V augmentera le production d'électricité du projet.
Par conséquent, une application de 1500Vdc dans le système photovoltaïque, le coût de l'énergie peut être réduit dans une certaine mesure.
Selon Dong Xiaoqing, président du Hebei Energy Engineering Institute, plus de 50% des plans de conception de projets photovoltaïques au sol achevés par l'institut ont sélectionné 1500V; on s'attend à ce que la part nationale de 1500 V des centrales au sol en 2019 atteigne environ 35%; il sera encore augmenté en 2020.
IHS Markit, une agence de conseil internationale bien connue, a donné une prévision plus optimiste. Dans leur rapport d'analyse du marché photovoltaïque mondial de 1500 V, ils ont souligné que l'échelle mondiale de la centrale photovoltaïque de 1500 V dépasserait 100 GW au cours des deux prochaines années.
Figure: Prévision de la proportion de 1500 V dans les centrales au sol mondiales
Sans aucun doute, alors que le processus de dé-subventionnement de l'industrie photovoltaïque mondiale s'accélère et que la poursuite ultime du coût de l'électricité, 1500V, en tant que solution technique pouvant réduire le coût de l'électricité, sera de plus en plus utilisée.
