Aplicación de 1500Vdc no sistema fotovoltaico
Reducir custos e aumentar a eficiencia sempre foi a dirección dos esforzos das persoas eléctricas
Tendencia de 1500VDC e inevitable elección do sistema de paridade
Reducir custos e aumentar a eficiencia sempre foi a dirección dos esforzos das persoas eléctricas. Entre eles, o papel da innovación tecnolóxica é fundamental. En 2019, con subvencións aceleradas de China, 1500Vdc ten moitas esperanzas.
Segundo os datos de IHS da organización de investigación e análise, o sistema 1500Vdc propúxose por primeira vez en 2012 e FirstSolar investiu a primeira planta fotovoltaica de 1500Vdc do mundo en 2014. En xaneiro de 2016, o primeiro proxecto nacional de demostración de 1500Vdc Golmud Sunshine Qiheng New Energy O proxecto de xeración de enerxía fotovoltaica Golmud 30MW conectouse oficialmente á rede para a xeración de enerxía, o que marcou que a aplicación doméstica de 1500Vdc no sistema fotovoltaico entrou realmente na fase de aplicacións de demostración práctica a grande escala. Dous anos despois, en 2018, a tecnoloxía 1500Vdc aplicouse a grande escala a nivel internacional e nacional. Entre o terceiro lote de proxectos líderes nacionais que comezaron a construírse en 2018, o proxecto Golmud co prezo de oferta máis baixo (0.31 yuan / kWh), así como os proxectos GCL Delingha e Chint Baicheng adoptaron a tecnoloxía 1500Vdc. En comparación co sistema fotovoltaico tradicional de 1000Vdc, a aplicación 11500Vdc no sistema fotovoltaico foi moi utilizada recentemente. Entón podemos facilmente ter estas preguntas:
Por que aumentar a tensión de 1000Vdc a 1500Vdc?
Salvo o inversor, poden soportar outros equipos eléctricos a alta tensión de 1500Vdc?
Que efectividade ten o sistema de 1500Vdc despois do seu uso?
1. Vantaxes e desvantaxes técnicas da aplicación de 1500Vdc no sistema fotovoltaico
análise de vantaxes
1) Reduce a cantidade de caixa de conexións e cable de corrente continua
En "Código para o deseño de centrais fotovoltaicas (GB 50797-2012)", a coincidencia de módulos e inversores fotovoltaicos debe cumprir a seguinte fórmula: Segundo a fórmula anterior e os parámetros relevantes dos compoñentes, cada cadea do sistema 1000Vdc é xeralmente de 22 compoñentes, mentres que cada cadea do sistema de 1500Vdc pode permitir 32 compoñentes.
Tomando como exemplo un módulo de 285 W de 2.5 MW de xerador de enerxía e un inversor de cordas, sistema de 1000 V CC:
408 cordas fotovoltaicas, 816 pares de cimentacións de pilas
34 xogos de cruce de 75kW
Sistema 1500Vdc:
Cadea de 280 grupos fotovoltaicos
700 pares de cimentacións de pilotes
14 conxuntos de inversores de corda de 75kW
a medida que se reduza o número de cordas, reducirase a cantidade de cables de CC conectados entre os compoñentes e os cables de CA entre cordas e inversores.
2) Reducir a perda de liña continua
∵ P = IRI = P / U
∴ U aumenta 1.5 veces → I convértese en (1 / 1.5) → P convértese en 1 / 2.25
∵ R = ρL / S O cable DC L convértese en 0.67, 0.5 veces o orixinal
∴ R (1500Vdc) <0.67 R (1000Vdc)
En resumo, o 1500VdcP da parte DC é aproximadamente 0.3 veces o 1000VdcP.
3) Reducir unha certa cantidade de enxeñaría e taxa de fallos
Debido á redución do número de cables de CC e caixas de conexións, reducirase o número de xuntas de cables e o cableado da caixa de conexións instalados durante a construción, e estes dous puntos son propensos a fallar. Polo tanto, 1500Vdc pode reducir unha certa taxa de fallos.
4) Reducir o investimento
Aumentar o número de compoñentes dunha soa cadea pode reducir o custo dun só vatio. As principais diferenzas son o número de cimentacións de pilas, a lonxitude do cable despois da converxencia de corrente continua e o número de caixas de conexións (centralizadas).
En relación ao esquema de 22 cordas do sistema 1000Vdc, o esquema de 32 cordas do sistema 1500Vdc pode aforrar uns 3.2 puntos / W para cables e cimentacións de pilas.
Análise de desvantaxes
1) Aumento dos requisitos de equipamento
En comparación co sistema de 1000Vdc, a tensión aumentada a 1500Vdc ten un impacto significativo nos interruptores automáticos, fusibles, dispositivos de protección contra raios e fontes de alimentación de conmutación, e presenta maiores requisitos de tensión de resistencia e fiabilidade, e o prezo unitario dos equipos aumentará relativamente. .
2) Maiores requisitos de seguridade
Despois de aumentar a tensión a 1500Vdc, aumenta o risco de avaría eléctrica, mellorando así a protección do illamento e a distancia eléctrica. Ademais, unha vez que se produza un accidente no lado DC, enfrontarase a problemas de extinción do arco DC máis graves. Polo tanto, o sistema de 1500Vdc aumenta os requisitos de protección de seguridade do sistema.
3) Aumenta a posibilidade de efecto PID
Despois de conectar os módulos fotovoltaicos en serie, a corrente de fuga formada entre as células do módulo de alta tensión e a terra é unha causa importante do efecto PID. Despois de aumentar a tensión de 1000Vdc a 1500Vdc, é obvio que a diferenza de tensión entre a célula e o chan aumentará, o que aumentará a posibilidade do efecto PID.
4) Aumentar a perda de correspondencia
Hai unha certa perda de correspondencia entre cordas fotovoltaicas, principalmente causada polos seguintes motivos:
- A potencia de fábrica de diferentes módulos fotovoltaicos terá unha desviación do 0 ao 3%. As fendas formadas durante o transporte e a instalación causarán unha desviación de enerxía.
- A atenuación irregular e o bloqueo irregular despois da instalación tamén causarán unha desviación de enerxía.
- Á vista dos factores anteriores, aumentar cada cadea de 22 compoñentes a 32 compoñentes aumentará obviamente a perda de correspondencia.
- En resposta aos problemas anteriores de 1500V, despois de case dous anos de investigación e exploración, as compañías de equipos tamén fixeron algunhas melloras.
En segundo lugar, os equipos básicos do sistema fotovoltaico de 1500Vdc
1. Módulo fotovoltaico
Primeiro Solar, Artus, Tianhe, Yingli e outras empresas tomaron o liderado no lanzamento de módulos fotovoltaicos de 1500Vdc.
Desde que se completou a primeira central fotovoltaica de 1500Vdc do mundo en 2014, o volume de aplicación dos sistemas de 1500V continuou ampliándose. Impulsado por esta situación, o estándar IEC comezou a incorporar especificacións relacionadas con 1500V na implementación do novo estándar. En 2016, IEC 61215 (para C-Si), IEC 61646 (para películas finas) e IEC61730 son normas de seguridade de compoñentes inferiores a 1500 V. Estes tres estándares complementan os requisitos de probas de rendemento e de seguridade do sistema de compoñentes de 1500V e rompen o último obstáculo dos requisitos de 1500V, o que promove moito o cumprimento dos estándares da central eléctrica de 1500V.
Na actualidade, os fabricantes nacionais de primeira liña de China lanzaron produtos de 1500V maduros, incluídos compoñentes dunha soa cara, compoñentes de dobre cara, compoñentes de dobre vidro e obtiveron certificación relacionada coa IEC.
En resposta ao problema PID dos produtos de 1500V, os fabricantes actuais adoptan as dúas medidas seguintes para garantir que o rendemento PID dos compoñentes de 1500V e dos compoñentes convencionais de 1000V permaneza no mesmo nivel.
1) Actualizando a caixa de conexións e optimizando o deseño do deseño dos compoñentes para cumprir os requisitos de distancia e fuga de 1500V;
2) O grosor do material do plano posterior aumenta nun 40% para mellorar o illamento e garantir a seguridade dos compoñentes;
Para o efecto PID, cada fabricante garante que no sistema de 1500 V, o compoñente aínda garante que a atenuación do PID é inferior ao 5%, asegurando que o rendemento PID do compoñente convencional permaneza no mesmo nivel.
2. Inversor
Os fabricantes estranxeiros como SMA / GE / PE / INGETEAM / TEMIC xeralmente lanzaron solucións de inversores de 1500V ao redor de 2015. Moitos fabricantes nacionais de primeiro nivel lanzaron produtos de inversión baseados na serie 1500V, como Sungrow SG3125, a serie SUN2000HA de Huawei, etc., e son os primeiros en lanzarse no mercado estadounidense.
NB / T 32004: 2013 é un estándar que deben cumprir os produtos domésticos con inversor cando se comercializan. O alcance aplicable da norma revisada é un inversor conectado á rede fotovoltaica conectado a un circuíto de fonte fotovoltaica cunha tensión non superior a 1500V CC e unha tensión de saída CA non superior a 1000V. O estándar xa inclúe a gama DC 1500V e proporciona requisitos de proba para a sobretensión do circuíto PV, a distancia eléctrica, a distancia de fluencia, a tensión de resistencia á frecuencia de potencia e outras probas.
3. Caixa combinadora
Os estándares para a caixa de combinación e cada dispositivo clave están listos e 1500Vdc entrou na norma de certificación da caixa de combinación CGC / GF 037: 2014 "Especificacións técnicas dos equipos de combinadores fotovoltaicos".
4.Fío
Na actualidade, tamén se introduciu o estándar de 1500V para cables fotovoltaicos.
5. Interruptor e protección contra raios
Na industria fotovoltaica na era de 1100Vdc, a tensión de saída do inversor é de ata 500Vac. Pode pór en préstamo o sistema estándar de interruptores de distribución 690Vac e produtos de soporte; desde a tensión de 380Vac ata a tensión de 500Vac, non hai problema de coincidencia de interruptores. Non obstante, no período inicial de 2015, toda a industria fotovoltaica e de distribución de enerxía non tiña interruptores de distribución de enerxía de 800Vac / 1000Vac e outras especificacións, o que resultou en dificultades para soportar todo o produto e custos de soporte elevados.
Descrición completa
O sistema fotovoltaico de 1500Vdc foi moi utilizado no exterior e xa é unha tecnoloxía de aplicación madura en todo o mundo.
Polo tanto, os principais equipos do sistema fotovoltaico alcanzaron unha produción en masa e o prezo caeu drasticamente en comparación coa etapa de demostración de 2016.
Aplicación de 1500Vdc no sistema fotovoltaico
Como se mencionou anteriormente, o sistema fotovoltaico de 1500Vdc aplicouse no exterior xa no 2014 debido ao seu baixo custo global e á súa alta xeración de enerxía.
Aplicación global de 1500Vdc no caso de exploración de sistemas fotovoltaicos
O primeiro solar anunciou en maio de 2014 que se puxo en uso a primeira central eléctrica de 1500Vdc construída en Deming, Novo México. A capacidade total da central é de 52 MW, 34 matrices adoptan unha estrutura de 1000Vdc e as matrices restantes adoptan unha estrutura de 1500Vdc.
SMA anunciou en xullo de 2014 que se puxo en uso a súa planta fotovoltaica de 3.2 MW construída no parque industrial Sandershauser Berg en Niestetal, Kassel, ao norte de Alemaña, e a central utiliza un sistema de 1500Vdc.
1500Vdc foi amplamente utilizado en proxectos de baixo custo
Actualmente, LSP desenvolveuse con éxito T1 + T2 Clase B + C, Clase I + II Dispositivo de protección contra sobretensión fotovoltaica SPD 1500Vdc, 1200Vdc, 1000Vdc, 600Vdc son amplamente utilizados na xeración de enerxía solar fotovoltaica.
Aplicación a gran escala de 1500Vdc no sistema fotovoltaico
Por primeira vez, o proxecto de xeración de enerxía fotovoltaica de 257 MW de Fu An Hua Hui en Vietnam conectouse con éxito á rede. Utilizáronse todas as solucións integradas intensivas do inversor tipo contedor de 1500V para lograr con éxito a aceptación desde o deseño, a construción ata a conexión á rede. O proxecto está situado na cidade de Huahui, condado de Fuhua, provincia de Phu An, Vietnam, e pertence ás zonas costeiras central e sur. Tendo en conta o contorno xeográfico local e a economía do proxecto, o cliente do proxecto finalmente escolleu a solución integrada de incremento do inversor tipo contedor de 1500V.
Solución fiable
No proxecto de demostración da central fotovoltaica, os clientes teñen estritos requisitos de construción e calidade do produto. A capacidade de instalación do proxecto no lado CC do proxecto é de 257 MW, composto por 1032 conxuntos de caixas combinadoras de 1500V CC, 86 conxuntos de inversores centralizados de 1500Vdc 2.5MW, 43 conxuntos de transformadores de media tensión de 5MVA e solucións integradas en contenedores para armarios de rede anel, o que facilita a instalación e posta en servizo pode acurtar o ciclo de construción e reducir o custo do sistema.
A solución de 1500V reúne a "gran tecnoloxía"
A solución integrada de potencia de inversor de tipo 1500V contedor ten as características de 1500V, gran cadrado, alta relación de capacidade, inversor de alta potencia, potencia de inversión integrada, etc., o que reduce o custo de equipos como cables e caixas de conexións. Redución dos custos de investimento inicial. En particular, o deseño de alta relación de capacidade mellora efectivamente a taxa de utilización da liña de impulso global e establece unha relación de capacidade razoable mediante un subministro activo excesivo para facer o sistema LCOE óptimo.
A solución 1500VDC úsase en proxectos fotovoltaicos de máis de 900 MW en Vietnam. O proxecto fotovoltaico Fu An de Hua Hui 257 MW é o maior proxecto de central fotovoltaica máis grande. Como primeiro lote de novos proxectos de demostración de enerxía en Vietnam, despois de que o proxecto se poña en funcionamento, optimizará a estrutura de poder de Vietnam, aliviará o problema da escaseza de enerxía no sur de Vietnam e promoverá o desenvolvemento económico e social en Vietnam De gran importancia.
A aplicación de 1500Vdc no sistema fotovoltaico está aínda lonxe de ser a grande escala?
Comparado co sistema fotovoltaico de 1000Vdc amplamente utilizado nas centrais fotovoltaicas, a investigación da aplicación de 1500Vdc no sistema fotovoltaico liderado polos fabricantes de inversores converteuse recentemente nun punto quente da tecnoloxía da industria.
É doado ter preguntas coma esta:
Por que elevar a tensión de 1000Vdc a 1500Vdc?
Salvo o inversor, poden soportar outros equipos eléctricos a alta tensión de 1500Vdc?
Agora hai alguén que use o sistema de 1500Vdc? Como é o efecto?
Vantaxes e desvantaxes técnicas da aplicación de 1500Vdc no sistema fotovoltaico
1. Análise de vantaxes
1) Reduce o uso de caixas combinadoras e cables de corrente continua. Cada cadea dun sistema de 1000Vdc adoita ser de 22 compoñentes, mentres que cada cadea dun sistema de 1500VDC pode permitir 32 compoñentes. Tome como exemplo unha unidade de xeración de enerxía de 265 MW de 1 W
Sistema 1000Vdc: 176 cordas fotovoltaicas e 12 caixas combinadoras;
Sistema 1500Vdc: 118 cordas fotovoltaicas e 8 caixas combinadoras;
Polo tanto, a cantidade de cables de corrente continua desde os módulos fotovoltaicos ata a caixa de combinación é de aproximadamente 0.67 veces e a cantidade de cables de corrente continua desde a caixa de combinación ata o inversor é de aproximadamente 0.5 veces.
2) Reducir a perda de liña CC lossP perda = cable I2R I = P / U
∴U aumenta 1.5 veces → I convértese en (1 / 1.5) → A perda de P convértese en 1 / 2.25
Ademais, o cable R = ρL / S, a L do cable CC faise 0.67, 0.5 veces a orixinal
Cable ∴R (1500Vdc) <0.67R cable (1000Vdc)
En resumo, a perda de 1500VdcP da parte DC é aproximadamente 0.3 veces a perda de 1000VdcP.
3) Reducir unha certa cantidade de enxeñaría e taxa de fallos
A medida que se reduce o número de cables de corrente continua e caixas de combinación, reducirase o número de unións de cables e o cableado da caixa de combinación instalados durante a construción, e estes dous puntos son propensos a fallar. Polo tanto, 1500Vdc pode reducir unha certa taxa de fallos.
2. análise de desvantaxes
1) Aumento dos requirimentos de equipos En comparación cun sistema de 1000Vdc, aumentar a tensión a 1500Vdc ten un impacto significativo nos interruptores, fusibles, pararraios e fontes de alimentación de conmutación e presenta requisitos de tensión e fiabilidade máis altos. mellorar.
2) Maiores requisitos de seguridade Despois de aumentar a tensión a 1500Vdc, aumenta o perigo de avaría e descarga eléctrica para mellorar a protección do illamento e a liberación eléctrica. Ademais, se se produce un accidente no lado DC, enfrontarase a un problema máis grave de extinción do arco DC. Polo tanto, o sistema de 1500Vcc aumenta os requisitos do sistema para a protección da seguridade.
3) Aumentar o posible efecto PID Despois de conectar os módulos fotovoltaicos en serie, a corrente de fuga formada entre as celas dos módulos de alta tensión e a terra é un motivo importante para o efecto PID (para unha explicación detallada, responda a "103 " no fondo). Despois de aumentar a tensión de 1000Vdc a 1500Vdc, está claro que a diferenza de tensión entre o chip da batería e o chan aumentará, o que aumentará a posibilidade do efecto PID.
4) Aumento da perda de coincidencia Hai unha certa perda de coincidencia entre as cordas fotovoltaicas, que se debe principalmente ás seguintes razóns:
A potencia de fábrica de diferentes módulos fotovoltaicos terá unha desviación do 0 ao 3%.
As fendas ocultas formadas durante o transporte e a instalación causarán desviación de enerxía
A atenuación irregular e a protección desigual despois da instalación tamén causarán unha desviación de enerxía.
Á vista dos factores anteriores, aumentar cada cadea de 22 compoñentes a 32 compoñentes aumentará obviamente a perda de correspondencia.
3. Análise completa Na análise anterior, canto 1500Vdc se pode comparar con 1000Vdc pode mellorar o rendemento dos custos e son necesarios máis cálculos.
Introdución: en comparación co sistema fotovoltaico de 1000Vdc amplamente utilizado nas centrais fotovoltaicas, a investigación da aplicación de 1500Vdc no sistema fotovoltaico dirixida polos fabricantes de inversores converteuse recentemente nun punto forte da tecnoloxía da industria. Entón podemos facilmente ter tales preguntas.
En segundo lugar, o equipo principal do sistema fotovoltaico a 1500Vdc
1) Módulos fotovoltaicos Actualmente, FirstSolar, Artes, Trina, Yingli e outras empresas lanzaron módulos fotovoltaicos de 1500Vdc, incluídos os módulos convencionais e os de cristal dobre.
2) Inverter Na actualidade, os principais fabricantes lanzaron inversores de 1500Vdc cunha capacidade de 1MVA ~ 4MVA, que se aplicaron en centrais de demostración. O nivel de tensión de 1500Vdc estivo cuberto polas normas IEC pertinentes.
3) Normas para caixas combinadoras e outros compoñentes clave Preparáronse caixas combinadoras e compoñentes clave e 1500Vdc entrou na norma de certificación CGC / GF037: 2014 "Especificacións técnicas para equipos combinados fotovoltaicos"; A maioría das normas IEC clarificaron 1500Vdc como pertencentes á categoría de directivas de baixa tensión, como as normas IEC61439-1 e IEC60439-1 de interruptores automáticos, fusibles especiais fotovoltaicos IEC60269-6 e dispositivos de protección contra raios especiais fotovoltaicos EN50539-11 / -12 .
Non obstante, dado que o sistema fotovoltaico de 1500Vdc aínda está en fase de demostración e a demanda do mercado é limitada, os equipos mencionados aínda non iniciaron a produción en masa.
Aplicación de 1500Vdc no sistema fotovoltaico
1. Central Solar de Macho Springs
Firstsolar anunciou en maio de 2014 que se puxo en uso a primeira central eléctrica de 1500Vdc completada en Deming, NewMexico. A capacidade total da central é de 52 MW, 34 matrices utilizan unha estrutura de 1000Vdc e as restantes matrices utilizan unha estrutura de 1500Vdc.
SMA anunciou en xullo de 2014 que se puxo en uso a súa central fotovoltaica de 3.2 MW no parque Sandershauser Bergindustrialpark, un parque industrial en Niestetal, Kassel, ao norte de Alemaña. A central usa un sistema de 1500Vdc.
2. Casos de solicitude en China
Golmud Sunshine Qiheng New Energy Golmud 30MW Proxecto fotovoltaico
En xaneiro de 2016, o primeiro proxecto de demostración do sistema fotovoltaico de xeración de enerxía fotovoltaica doméstica de 1500Vcc, Golmud Sunshine Qiheng New Energy Golmud 30MW conectado á rede fotovoltaica conectado á rede para a xeración de enerxía, marcando que o sistema fotovoltaico doméstico de 1500Vdc entrou realmente a fase de solicitude de demostración real.
O desenvolvemento de produtos fotovoltaicos relacionados con 1500V xa é unha tendencia
Os compoñentes fotovoltaicos e os equipos eléctricos dos sistemas fotovoltaicos solares actuais están deseñados e fabricados en función dos requisitos de tensión continua de 1000V. Para conseguir un mellor rendemento dos sistemas fotovoltaicos, é necesario un avance urxente no caso da redución das subvencións fotovoltaicas polos seus custos e eficiencia de xeración de enerxía. Polo tanto, o desenvolvemento de produtos fotovoltaicos relacionados con 1500V converteuse nunha tendencia. Os compoñentes de alta tensión de 1500 V e os equipos eléctricos de apoio supoñen un menor custo do sistema e unha maior eficiencia de xeración de enerxía. A introdución deste novo equipamento e tecnoloxía pode facer que a industria fotovoltaica elimine gradualmente a dependencia das subvencións e logre o acceso en liña paritario nunha data temperá. Requisitos de 1500V para módulos solares fotovoltaicos, inversores, cables, caixas combinadoras e optimización do sistema ”
O equipamento principal relevante do sistema de 1500V móstrase arriba. Os requisitos de 1500V para cada dispositivo tamén cambiaron en consecuencia:
Compoñente de 1500V
• Modifícase o deseño dos compoñentes, o que require unha maior distancia de fuga dos compoñentes;
• Cambios nos materiais dos compoñentes, aumentando os requisitos de material e probas para o plano posterior;
• Incremento dos requisitos de proba para o illamento de compoñentes, resistencia á tensión, fugas húmidas e impulso;
• O custo do compoñente é basicamente plano e o rendemento mellórase;
• Actualmente hai normas IEC para compoñentes do sistema de 1500Vdc. Como IEC 61215 / IEC 61730;
• Os compoñentes do sistema de 1500Vcc dos fabricantes principais superaron as certificacións pertinentes e as probas de rendemento PID.
Cable de 1500V CC
• Existen diferenzas no illamento, o grosor da funda, a elipticidade, a resistencia ao illamento, a extensión térmica, o spray de sal e a proba de resistencia ao fume e a proba de queima de feixe.
Caixa combinada de 1500V
• Requisitos de proba para a distancia eléctrica e a fuga, a tensión de frecuencia de potencia e a resistencia ao illamento e á tensión de resistencia;
• Hai diferenzas entre pararraios, interruptores automáticos, fusibles, fíos, fontes autoalimentadas, diodos anti-inversa e conectores;
• Están establecidas as normas para as caixas combinadoras e os compoñentes clave.
Inverter de 1500 V.
• Os pararraios, os interruptores automáticos, os fusibles e as fontes de alimentación de conmutación son diferentes;
• Illamento, liberación eléctrica e descarga de avaría causada pola subida de tensión;
• O nivel de tensión de 1500V estivo cuberto polas normas IEC relevantes.
Sistema de 1500V
No deseño de cadeas do sistema de 1500V, os compoñentes de cada cadea do sistema de 1000V adoitaban ser 18-22 e agora o sistema de 1500V aumentará considerablemente o número de compoñentes en serie a 32-34, facendo que varias cadeas sexan menos e converténdose nun realidade.
Sistema de xeración de enerxía fotovoltaica actual, tensión do lado DC 450-1000V, tensión do lado AC 270-360V; Sistema de 1500V, o número de compoñentes dunha soa cadea aumentou nun 50%, a tensión do lado DC 900-1500V, o lado AC 400-1000V, non só diminúe a perda de liña do lado CC A perda de liña do lado de CA caeu significativamente. Requisitos de 1500V para compoñentes, inversores, cables, caixas combinadoras e optimización do sistema ”
En termos de inversores, no pasado utilizáronse inversores centralizados de 1 MW e agora pódense ampliar a inversores de 2.5 MW despois de usar un sistema de 1500 V; e a tensión nominal do lado de CA aumenta. Inversores da mesma potencia e lado de CA A redución de corrente de saída axuda a reducir o custo do inversor.
A través de cálculos exhaustivos, despois da mellora técnica do sistema de 1500V, o custo global do sistema pode reducirse en aproximadamente 2 centavos e mellorar a eficiencia do sistema nun 2%. Polo tanto, a aplicación do sistema de 1500V é de gran axuda para reducir o custo do sistema.
Ao usar un sistema de 1500V, aumenta o número de compoñentes en serie, diminúe o número de conexións paralelas, diminúe o número de cables e diminúe o número de combinadores e inversores. Aumenta a tensión, redúcese a perda e mellórase a eficiencia. A redución da carga de traballo de instalación e mantemento tamén reduce os custos de instalación e mantemento. Isto pode reducir o custo do valor LCOE de electricidade.
A gran tendencia! O sistema fotovoltaico de 1500V acelera a chegada da era da paridade
En 2019, cos cambios nas políticas fotovoltaicas, a industria está a licitar para reducir o custo da electricidade e é unha tendencia inevitable avanzar cara a un acceso a Internet accesible. Polo tanto, a innovación tecnolóxica é o avance, reducir o custo da electricidade e reducir a dependencia das subvencións converteuse nunha nova dirección para o desenvolvemento saudable da industria fotovoltaica. Ao mesmo tempo, China, como o principal fabricante mundial de industria fotovoltaica, axudou á maioría dos países a lograr a paridade en Internet, pero aínda está a certa distancia da paridade en Internet por diversos motivos.
A principal razón pola que o mercado fotovoltaico no exterior pode alcanzar a paridade é que, ademais das vantaxes de China en termos de financiamento, terra, acceso, iluminación, prezos da electricidade, etc., o punto máis importante e as leccións aprendidas é que son relativamente China. avanzado. Por exemplo, un sistema fotovoltaico cunha tensión de 1500V. Na actualidade, os produtos relacionados co nivel de tensión de 1500V convertéronse na solución principal para o mercado fotovoltaico no exterior. Polo tanto, a fotovoltaica doméstica tamén debe centrarse na innovación a nivel de sistema, acelerar a aplicación de 1500V e outras tecnoloxías avanzadas, realizar redución de custos, eficiencia e mellora da calidade das centrais eléctricas e promover de xeito integral a industria fotovoltaica para avanzar cara á era da paridade.
A onda de 1500V arrasou o mundo
Segundo o informe de IHS, o primeiro uso proposto do sistema de 1500V remóntase a 2012. En 2014, FirstSolar investiu na primeira central fotovoltaica de 1500V. Segundo o cálculo de FirstSolar: a central fotovoltaica de 1500V reduce o número de circuítos paralelos aumentando o número de módulos fotovoltaicos en serie; reduce o número de caixas de conexións e cables; ao mesmo tempo, cando se aumenta a tensión, redúcese aínda máis a perda de cable e mellórase a eficiencia de xeración de enerxía do sistema.
En 2015, o principal fabricante de inversores de China Sunshine Power tomou o liderado na promoción de solucións de sistemas baseadas no deseño de inversores de 1500V na industria, pero porque outros compoñentes de apoio non formaron unha cadea industrial completa en China e as empresas de investimento teñen unha conciencia limitada respecto diso En vez de dar prioridade á expansión no exterior tras unha gran promoción nacional, primeiro "conquistou" o mundo e despois volveu ao mercado chinés.
Desde a perspectiva do mercado global, o sistema de 1500V converteuse nunha condición necesaria para que os grandes proxectos fotovoltaicos reduzan custos e aumenten a eficiencia. En países con prezos baixos da electricidade como India e América Latina, as centrais fotovoltaicas terrestres a gran escala adoptan case todas esquemas de licitación de 1500V; os países con mercados de enerxía desenvolvidos en Europa e Estados Unidos cambiaron a tensión continua de sistemas fotovoltaicos de 1000V a 1500V; mercados emerxentes como Vietnam e Oriente Medio entraron directamente en sistemas de 1500V. Cabe destacar que o proxecto fotovoltaico de 1500 V de nivel GW úsase en todo o mundo e estableceu varias veces un récord mundial con prezos de electricidade na rede ultra baixos.
Nos Estados Unidos, a capacidade instalada de 1500Vdc en 2016 representou o 30.5%. En 2017, duplicouse ata o 64.4%. Espérase que este número alcance o 84.20% en 2019. Segundo a empresa local EPC: "Cada nova central eléctrica de terra de 7GW cada ano usa 1500V. Por exemplo, a primeira central fotovoltaica de terra a gran escala de Wyoming, que acaba de conectarse á rede, usa unha solución de inversor centralizado de 1500V de potencia solar.
Segundo as estimacións, en comparación cun sistema de 1000 V, a redución de custos e o aumento da eficiencia de 1500 V reflíctense principalmente en:
1) O número de compoñentes conectados en serie aumentou de 24 bloques / cadea a 34 bloques / cadea, reducindo o número de cadeas. Correspondentemente, o consumo de cables fotovoltaicos diminuíu un 48% e o custo de equipos como as caixas de combinación tamén se reduciu en aproximadamente 1/3 e reduciuse o custo en aproximadamente 0.05 yuan / Wp;
2) O aumento do número de compoñentes en serie reduce o custo do sistema de soporte, cimentación de pilas, construción e instalación en aproximadamente 0.05 yuan / Wp;
3) A tensión conectada á rede de corrente alterna do sistema de 1500V aumenta de 540V a 800V, redúcense os puntos conectados á rede e as perdas do sistema lateral AC e DC pódense reducir nun 1 ~ 2%.
4) Segundo o caso maduro do mercado exterior, a capacidade óptima dunha soa sub-matriz pódese deseñar para ser de 6.25 MW en sistemas de 1500 V e incluso de ata 12.5 MW nalgunhas áreas. Ao aumentar a capacidade dunha soa sub-matriz, pódese reducir o custo dos equipos de CA como transformadores.
Polo tanto, en comparación co sistema tradicional de 1000V, o sistema de 1500V pode reducir o custo en 0.05 ~ 0.1 yuan / Wp e a xeración de enerxía real pode aumentar nun 1 ~ 2%.
Multiplicando polo mercado interno do sistema "potencial" de 1500Vdc
En comparación co mercado internacional, nos primeiros anos da industria fotovoltaica chinesa, debido á inmadura cadea de subministración da industria tecnolóxica, o sistema 1500V comezou tarde e o seu desenvolvemento foi lento. Só algunhas empresas líderes como Sunshine Power completaron I + D e certificación. Pero co aumento do sistema de 1500V a escala mundial, o mercado interno aproveitouno e obtivo bos resultados no desenvolvemento e innovación de sistemas e aplicacións de 1500V:
- En xullo de 2015, o primeiro inversor centralizado de 1500V desenvolvido e fabricado por Sunshine Power en China completou con éxito a proba de conexión á rede e abriu o preludio da tecnoloxía de 1500V no mercado nacional.
- En xaneiro de 2016, o primeiro proxecto de demostración do sistema de xeración de enerxía fotovoltaica doméstica de 1500V conectouse á rede para a xeración de enerxía.
- En xuño de 2016, no primeiro proxecto líder nacional Datong, aplicáronse inversores centralizados de 1500V por lotes.
- En agosto de 2016, Sunshine Power tomou o liderado no lanzamento do primeiro inversor de corda de 1500V do mundo, mellorando aínda máis a competitividade internacional dos inversores fotovoltaicos domésticos.
No mesmo ano, o primeiro proxecto de referencia de sistemas fotovoltaicos de 1500V de China conectouse formalmente á rede para a xeración de enerxía en Golmud, Qinghai, marcando que o sistema fotovoltaico doméstico de 1500Vdc comezou a entrar no campo da aplicación práctica. A capacidade total instalada da central é de 30 MW. Sunshine Power ofrece un conxunto completo de solucións para este proxecto, reducindo o custo de investimento do cable nun 20%, o custo de 0.1 yuan / Wp e reducindo en gran medida as perdas da liña lateral de CA e CC e as perdas do bobinado lateral do transformador de baixa tensión.
1500V converteuse na corrente principal do mercado global
O sistema de 1500 V, que ten redución de custos e eficiencia, converteuse gradualmente na primeira opción para grandes centrais terrestres. En canto ao desenvolvemento futuro de sistemas de 1500V, IHS prevé que a cota dos inversores de 1500V seguirá aumentando ata o 74% en 2019 e subirá ata o 84% en 2020, converténdose na corrente principal da industria.
Desde a perspectiva da capacidade instalada de 1500V, só foi de 2GW en 2016 e superou os 30GW en 2018. Logrou un crecemento de máis de 14 veces en só dous anos e espérase que manteña unha tendencia de crecemento de alta velocidade sostida. Espérase que os envíos acumulados en 2019 e 2020 serán O importe superará os 100GW. Para as empresas chinesas, Sunshine Power instalou máis de 5GW de inversores de 1500V en todo o mundo e ten previsto lanzar cordas da serie 1500V máis avanzadas e inversores centralizados en 2019 para satisfacer a demanda instalada no mercado en rápido crecemento.
Aumentar a tensión continua a 1500 V é un cambio importante na redución de custos e na eficiencia, e converteuse na solución principal para o desenvolvemento fotovoltaico internacional. Coa era do descenso das subvencións e a paridade en China, o sistema de 1500 V tamén se utilizará cada vez máis en China, acelerando a chegada da era paritaria integral de China.
Análise económica do sistema fotovoltaico de 1500V
A partir de 2018, independentemente do exterior ou nacional, a proporción de aplicación do sistema de 1500V é cada vez maior. Segundo as estatísticas de IHS, o volume de aplicación de 1500V para grandes centrais de terra estranxeiras en países estranxeiros superou o 50% en 2018; segundo as estatísticas preliminares, entre o terceiro lote de corredores dianteiros en 2018, a proporción de solicitudes de 1500V estaba entre o 15% e o 20%.
¿Pode o sistema de 1500 V reducir efectivamente o custo da electricidade para o proxecto? Este traballo fai unha análise comparativa da economía dos dous niveis de tensión a través de cálculos teóricos e datos de casos reais.
I. Esquema básico de deseño
Para analizar o nivel de custo da aplicación de 1500Vdc no sistema fotovoltaico, úsase un esquema de deseño convencional para comparar o custo do proxecto co custo do sistema tradicional de 1000V.
1. premisa de cálculo
1) A central eléctrica terrestre, o terreo plano, a capacidade instalada non está limitada pola superficie terrestre;
2) A temperatura extrema e a temperatura extremadamente baixa do lugar do proxecto consideraranse segundo 40 ℃ e -20 ℃.
3) Os parámetros clave dos compoñentes e inversores seleccionados móstranse na táboa seguinte.
2. Esquema básico de deseño
1) Esquema de deseño da serie 1000V
22 módulos fotovoltaicos de dobre cara de 310W forman unha rama de 6.82 kW, 2 ramas forman unha matriz cadrada, 240 ramas suman 120 matrices cadradas e entran en 20 inversores de 75 kW (1.09 veces por exceso de distribución no lado CC, ganancia na parte traseira) Considerando 15%, é 1.25 veces máis de subministración) para formar unha unidade de xeración de enerxía de 1.6368 MW.
O compoñente instálase horizontalmente de acordo co 4 * 11 e os soportes fixos de dobre poste dianteiro e traseiro.
2) Esquema de deseño da serie 1500V
34 módulos fotovoltaicos de dobre cara de 310W forman unha rama de 10.54kW, 2 ramas forman unha matriz cadrada, 324 ramas teñen un total de 162 matrices cadradas e están instalados 18 inversores de 175kW (1.08 veces por exceso de distribución no lado CC, volver Considerando o 15%, é 1.25 veces excedente de subministración) formar unha unidade de xeración de enerxía de 3.415 MW.
O compoñente instálase horizontalmente de acordo co 4 * 17 e os soportes fixos de dobre poste dianteiro e traseiro.
En segundo lugar, o impacto de 1500V no investimento inicial
Segundo o esquema de deseño anterior, unha análise comparativa da cantidade e custo de enxeñaría do sistema de 1500V e do sistema tradicional de 1000V é a seguinte.
Táboa 3: Composición do investimento do sistema 1000V
Táboa 4: Composición do investimento do sistema 1500V
A través dunha análise comparativa, compróbase que, en comparación co sistema tradicional de 1000V, o sistema de 1500V aforra uns 0.1 yuanes / W do custo do sistema.
En terceiro lugar, o impacto de 1500V na xeración de enerxía
Premisa de cálculo:
Usando os mesmos compoñentes, non haberá diferenzas na xeración de enerxía debido ás diferenzas nos compoñentes; supoñendo un terreo plano, non haberá oclusión de sombra debido aos cambios do terreo;
A diferenza na xeración de enerxía baséase principalmente en dous factores: a perda de desaxuste entre compoñentes e cordas, a perda de liña continua e a perda de liña AC.
1. perda de desaxuste entre compoñentes e cordas
O número de compoñentes en serie dunha soa rama aumentou de 22 a 34. Debido á desviación de potencia de ± 3W entre diferentes compoñentes, a perda de potencia entre os compoñentes do sistema de 1500V aumentará, pero non se pode calcular cuantitativamente.
O número de rutas de acceso dun único inversor aumentou de 12 a 18, pero o número de rutas de seguimento MPPT do inversor aumentou de 6 a 9 para garantir que 2 ramas correspondan a 1 MPPT. A perda de MPPT non aumenta.
2. Perda de liña CC e AC
Fórmula de cálculo da perda de liña
Perda Q = I2R = (P / U) 2R = ρ (P / U) 2 (L / S)
1) Cálculo da perda de liña continua
Táboa: relación de perda de liña continua dunha única rama
A través dos cálculos teóricos anteriores, compróbase que a perda de liña continua do sistema de 1500 V é 0.765 veces a do sistema de 1000 V, o que equivale a reducir a perda de liña continua nun 23.5%.
2) Cálculo da perda de liña AC
Táboa: relación de perda de liña CA dun único inversor
Segundo os cálculos teóricos anteriores, compróbase que a perda de liña continua do sistema de 1500 V é 0.263 veces a do sistema de 1000 V, o que equivale a reducir a perda de liña de CA nun 73.7%.
3) Datos reais do caso
Dado que a perda de desaxuste entre compoñentes non se pode calcular cuantitativamente e o entorno real é máis responsable, o caso real utilizarase para máis explicacións.
Este artigo usa os datos reais de xeración de enerxía do terceiro lote dun proxecto de front runner. O tempo de recollida de datos é de maio a xuño de 2019, un total de 2 meses de datos.
Táboa: comparación da xeración de enerxía entre sistemas de 1000V e 1500V
Na táboa anterior pódese comprobar que no mesmo sitio do proxecto, empregando os mesmos compoñentes, produtos dos fabricantes de inversores e o mesmo método de instalación de soportes, durante maio a xuño de 2019, as horas de xeración de enerxía do sistema 1500V foron do 1.55% superior ao sistema 1000V.
Pódese ver que, aínda que o aumento do número de compoñentes dunha soa cadea aumentará a perda de desaxuste entre os compoñentes porque pode reducir a perda de liña CC en aproximadamente un 23.5% e a perda de liña CA en aproximadamente un 73.7%, o sistema de 1500 V pode aumentar a xeración de enerxía do proxecto.
En cuarto lugar, unha análise completa
A través da análise anterior, podemos atopar que en comparación co sistema tradicional de 1000V, o sistema de 1500V,
1) Pode aforrar preto de 0.1 yuanes / W custo do sistema;
2) Aínda que o aumento do número de compoñentes dunha soa cadea aumentará a perda de desaxuste entre os compoñentes, pero porque pode reducir a perda de liña CC en aproximadamente un 23.5% e a perda de liña AC en aproximadamente un 73.7%, o sistema de 1500 V aumentará a xeración de enerxía do proxecto.
Polo tanto, a aplicación de 1500Vdc no sistema fotovoltaico pode reducir o custo da enerxía ata certo punto.
Segundo Dong Xiaoqing, presidente do Instituto de Enxeñaría Enerxética de Hebei, máis do 50% dos esquemas de deseño de proxectos fotovoltaicos do chan completados polo instituto seleccionaron 1500V; espérase que a cota nacional de 1500V das centrais terrestres en 2019 alcance aproximadamente o 35%; aumentarase aínda máis en 2020.
IHS Markit, unha coñecida axencia de consultoría internacional, deu unha previsión máis optimista. No seu informe de análise do mercado fotovoltaico global de 1500 V, sinalaron que a escala global da planta fotovoltaica de 1500 V superaría os 100GW nos próximos dous anos.
Figura: Previsión da proporción de 1500V nas centrais globais terrestres
Sen dúbida, a medida que se acelera o proceso de subvención da industria fotovoltaica global e cada vez se empregará a busca definitiva do custo da electricidade, 1500V, como solución técnica que pode reducir o custo da electricidade.
