Primjena 1500Vdc u fotonaponskom sustavu
Smanjenje troškova i povećanje učinkovitosti uvijek je bilo smjer napora električnih ljudi
Trend od 1500 VDC i neizbježni izbor paritetnog sustava
Smanjenje troškova i povećanje učinkovitosti uvijek je bilo smjer napora električara. Među njima je ključna uloga tehnoloških inovacija. U 2019., s kineskim ubrzanim subvencijama, 1500Vdc polaže velike nade.
Prema podacima IHS-a iz organizacije za istraživanje i analizu, sustav od 1500 Vdc prvi je put predložen 2012. godine, a FirstSolar je prvu fotonaponsku elektranu od 1500 Vdc na svijetu uložio 2014. U siječnju 2016. godine prvi domaći demonstracijski projekt od 1500 Vdc Golmud Sunshine Qiheng New Energy Projekt proizvodnje fotonaponske električne energije Golmud od 30 MW službeno je povezan s mrežom za proizvodnju električne energije, što znači da je domaća aplikacija od 1500 Vdc u fotonaponskom sustavu uistinu ušla u fazu velikih praktičnih demonstracijskih aplikacija. Dvije godine kasnije, 2018. godine, tehnologija od 1500 Vdc primijenjena je u velikoj mjeri na međunarodnom i domaćem tržištu. Među trećom serijom domaćih vodećih projekata koji su započeli gradnju 2018. godine, projekt Golmud s najnižom ponuđenom cijenom (0.31 yuana / kWh), kao i projekti GCL Delingha i Chint Baicheng usvojili su tehnologiju od 1500 Vdc. U usporedbi s tradicionalnim fotonaponskim sustavom od 1000 Vdc, aplikacija od 11500 Vdc u fotonaponskom sustavu nedavno se široko koristi. Tada lako možemo imati takva pitanja:
Zašto povećati napon sa 1000Vdc na 1500Vdc?
Može li, osim pretvarača, druga električna oprema izdržati visoki napon od 1500Vdc?
Koliko je učinkovit sustav od 1500 Vdc nakon upotrebe?
1. Tehničke prednosti i nedostaci primjene od 1500 Vdc u fotonaponskom sustavu
analiza prednosti
1) Smanjite količinu razvodne kutije i istosmjernog kabela
U "Kodeksu za dizajn fotonaponskih elektrana (GB 50797-2012)", podudaranje fotonaponskih modula i pretvarača mora biti u skladu sa sljedećom formulom: Prema gornjoj formuli i relevantnim parametrima komponenata, svaki niz sustava od 1000 Vdc je obično 22 komponente, dok svaki niz 1500Vdc sustava može dopustiti 32 komponente.
Uzimajući kao primjer 285W modul od 2.5MW, jedinicu za proizvodnju električne energije i pretvarač strune, sustav od 1000Vdc:
408 fotonaponskih žica, 816 pari temelja od pilota
34 kompleta 75kW pretvarača žica
1500Vdc sustav:
280 niza fotonaponskih grupa
700 pari temelja pilota
14 kompleta pretvarača struje snage 75kW
Kako se smanjuje broj žica, smanjit će se količina istosmjernih kabela povezanih između komponenata i izmjeničnih kabela između žica i pretvarača.
2) Smanjite gubitak istosmjerne linije
∵ P = IRI = P / U
∴ U se povećava za 1.5 puta → I postaje (1 / 1.5) → P postaje 1 / 2.25
∵ R = ρL / S istosmjerni kabel L postaje 0.67, 0.5 puta veći od izvornika
∴ R (1500 Vdc) <0.67 R (1000 Vdc)
Ukratko, 1500VdcP istosmjernog dijela približno je 0.3 puta veći od 1000VdcP.
3) Smanjite određenu količinu inženjeringa i stopu otkaza
Zbog smanjenja broja istosmjernih kabela i razvodnih kutija, smanjit će se broj kabelskih spojeva i ožičenja razvodne kutije ugrađenih tijekom gradnje, a ove dvije točke su sklone kvaru. Stoga 1500 Vdc može smanjiti određenu stopu otkaza.
4) Smanjiti ulaganja
Povećanje broja jednostrukih komponenata može smanjiti troškove pojedinog vata. Glavne razlike su broj temelja pilota, duljina kabela nakon istosmjerne konvergencije i broj razvodnih kutija (centraliziranih).
U odnosu na shemu s 22 žice sustava od 1000 Vdc, shema s 32 žice u sustavu od 1500 Vdc može uštedjeti oko 3.2 boda / W za kablove i temelje pilota.
Analiza nedostataka
1) Povećani zahtjevi za opremom
U usporedbi sa sustavom od 1000Vdc, napon povećan na 1500Vdc ima značajan utjecaj na prekidače, osigurače, uređaje za zaštitu od munje i prekidačke izvore napajanja, i iznio je veće zahtjeve za podnošenjem napona i pouzdanosti, a jedinična cijena opreme bit će relativno povećana .
2) Veći sigurnosni zahtjevi
Nakon povećanja napona na 1500Vdc, povećava se rizik od električnog sloma, čime se poboljšava zaštita izolacije i električni razmak. Osim toga, jednom kada se dogodi nesreća na istosmjernoj strani, suočit će se s ozbiljnijim problemima izumiranja istosmjernog luka. Stoga sustav od 1500 Vdc povećava zahtjeve sigurnosne zaštite sustava.
3) Povećati mogućnost PID efekta
Nakon što su fotonaponski moduli spojeni u seriju, struja propuštanja nastala između ćelija visokonaponskog modula i zemlje važan je uzrok PID efekta. Nakon povećanja napona s 1000Vdc na 1500Vdc, očito je da će se razlika napona između ćelije i zemlje povećati, što će povećati mogućnost PID efekta.
4) Povećajte gubitak podudaranja
Postoji određeni gubitak podudaranja između fotonaponskih žica, uglavnom uzrokovan sljedećim razlozima:
- Tvornička snaga različitih fotonaponskih modula imat će odstupanje od 0 ~ 3%. Pukotine nastale tijekom transporta i ugradnje uzrokovat će odstupanje snage.
- Neravnomjerno slabljenje i neravnomjerno blokiranje nakon instalacije također će uzrokovati odstupanje snage.
- S obzirom na gore navedene čimbenike, povećanje svakog niza s 22 komponente na 32 komponente očito će povećati gubitak podudaranja.
- Kao odgovor na gore navedene probleme od 1500 V, nakon gotovo dvije godine istraživanja i istraživanja, tvrtke za opremu također su napravile određena poboljšanja.
Drugo, glavna oprema za fotonaponski sustav 1500Vdc
1. Fotonaponski modul
First Solar, Artus, Tianhe, Yingli i druge tvrtke preuzele su vodstvo u lansiranju fotonaponskih modula od 1500 Vdc.
Otkako je 1500. završena prva fotonaponska elektrana na 2014 Vdc na svijetu, opseg primjene sustava od 1500 V nastavlja se širiti. Potaknut ovom situacijom, IEC standard počeo je uključivati specifikacije povezane s 1500 V u provedbu nove norme. U 2016. godini IEC 61215 (za C-Si), IEC 61646 (za tanke filmove) i IEC61730 predstavljaju sigurnosne standarde komponenata ispod 1500V. Ova tri standarda nadopunjuju zahtjeve za ispitivanje performansi i sigurnosne testove 1500V komponentnog sustava i razbijaju posljednju prepreku od 1500V zahtjeva, što uvelike promovira usklađenost sa standardima 1500V elektrane.
Trenutno su kineski domaći proizvođači prve linije lansirali zrele proizvode od 1500 V, uključujući jednostrane komponente, obostrane komponente, komponente s dvostrukim staklom i stekli IEC certifikat.
Kao odgovor na PID problem proizvoda od 1500 V, trenutni glavni proizvođači poduzimaju sljedeće dvije mjere kako bi osigurali da PID performanse komponenata od 1500 V i konvencionalnih komponenata od 1000 V ostanu na istoj razini.
1) nadogradnjom razvodne kutije i optimizacijom dizajna rasporeda komponenata kako bi se udovoljilo udaljenostima puzanja i zazoru od 1500 V;
2) Debljina matične ploče povećava se za 40% kako bi se poboljšala izolacija i osigurala sigurnost komponenata;
Za PID efekt, svaki proizvođač jamči da pod sustavom od 1500 V komponenta i dalje jamči da je PID prigušenje manje od 5%, osiguravajući da PID performanse konvencionalne komponente ostanu na istoj razini.
2. Pretvarač
Prekomorski proizvođači poput SMA / GE / PE / INGETEAM / TEMIC uglavnom su lansirali rješenja za pretvarače snage 1500 V oko 2015. Mnogi domaći proizvođači prve razine lansirali su proizvode s pretvaračima na bazi serije 1500 V, poput Sungrow SG3125, Huaweijeve serije SUN2000HA itd., I su prvi koji su objavljeni na američkom tržištu.
NB / T 32004: 2013 standard je koji domaći pretvarači moraju ispunjavati kada se prodaju. Primjenjivi opseg revidiranog standarda je fotonaponski mrežni pretvarač spojen na krug PV izvora napona koji ne prelazi 1500V DC i izmjeničnog izlaznog napona ne prelazi 1000V. Sam standard već uključuje raspon DC 1500V i daje zahtjeve za ispitivanje prenapona PV kruga, električnog razmaka, udaljenosti puzanja, izdržljivog napona frekvencije snage i drugih ispitivanja.
3. Kombinirana kutija
Standardi za kombinovanu kutiju i svaki ključni uređaj su spremni, a 1500Vdc ušao je u standard certificiranja kombinirne kutije CGC / GF 037: 2014 „Tehničke specifikacije opreme za fotonaponski kombinator“.
4. Kabel
Trenutno je uveden i standard od 1500 V za fotonaponske kabele.
5. Prekidač i zaštita od munje
U fotonaponskoj industriji u doba 1100Vdc, izlazni napon pretvarača je do 500Vac. Možete posuditi standardni sustav razdjelnika 690Vac i prateće proizvode; od 380Vac do 500Vac napona, nema problema s podudaranjem prekidača. Međutim, u ranom razdoblju 2015. godine cijela fotonaponska industrija i industrija distribucije električne energije nisu imale 800Vac / 1000Vac prekidače za distribuciju električne energije i druge specifikacije, što je rezultiralo poteškoćama u podršci cijelom proizvodu i visokim troškovima podrške.
Sveobuhvatan opis
Fotonaponski sustav 1500Vdc široko se koristi u inozemstvu i već je zrela tehnologija primjene u cijelom svijetu.
Stoga je glavna oprema fotonaponskog sustava postigla masovnu proizvodnju, a cijena je naglo pala u usporedbi s demonstracijskom fazom 2016. godine.
Primjena 1500Vdc u fotonaponskom sustavu
Kao što je gore spomenuto, fotonaponski sustav 1500Vdc primijenjen je u inozemstvu već 2014. godine zbog svojih niskih ukupnih troškova i velike proizvodnje električne energije.
Globalna aplikacija od 1500 Vdc u slučaju istraživanja fotonaponskog sustava
Prva solarna energija najavila je u svibnju 2014. godine da je prva elektrana od 1500 Vdc izgrađena u Demingu u Novom Meksiku puštena u upotrebu. Ukupni kapacitet elektrane je 52MW, 34 polja imaju strukturu od 1000Vdc, a preostali nizovi imaju strukturu od 1500Vdc.
SMA je u srpnju 2014. najavila da je njegova fotonaponska elektrana od 3.2 MW, izgrađena u industrijskom parku Sandershauser Berg u Niestetalu, Kassel, sjeverna Njemačka, puštena u upotrebu, a elektrana koristi sustav od 1500 Vdc.
1500Vdc se široko koristi u jeftinim projektima
Trenutno se LSP uspješno razvio T1 + T2 klase B + C, klasa I + II PV zaštitni uređaj od prenaponske zaštite SPD 1500Vdc, 1200Vdc, 1000Vdc, 600Vdc široko se koriste u proizvodnji solarne fotonaponske energije.
Opsežna aplikacija od 1500 Vdc u fotonaponskom sustavu
Po prvi puta na mrežu je uspješno spojen projekt fotonaponske električne energije tvrtke Fu An Hua Hui u Vijetnamu od 257 MW. Sva integrirana rješenja pretvarača kontejnerskog tipa od 1500 V korištena su za uspješno postizanje prihvaćanja od projektiranja, konstrukcije do mrežne veze. Projekt se nalazi u gradu Huahui, okrugu Fuhua, provinciji Phu An u Vijetnamu, a pripada središnjim i južnim obalnim područjima. Uzimajući u obzir lokalno zemljopisno okruženje i ekonomičnost projekta, kupac projekta napokon je odabrao integrirano rješenje za pojačanje pretvarača tipa 1500V.
Pouzdano rješenje
U demonstracijskom projektu fotonaponske elektrane kupci imaju stroge zahtjeve za konstrukciju i kvalitetu proizvoda. Kapacitet instalacije projekta na istosmjernoj strani projekta je 257 MW, koji se sastoji od 1032 kompleta 1500V DC kombinovanih kutija, 86 kompleta centraliziranih pretvarača 1500Vdc 2.5MW, 43 kompleta srednjenaponskih transformatora 5MVA i integriranih rješenja u kontejneru za jednostavne mrežne ormare, što olakšava Instalacija i puštanje u rad mogu skratiti ciklus gradnje i smanjiti troškove sustava.
Otopina od 1500 V okuplja "veliku tehnologiju"
Integrirano rješenje za pojačavanje pretvarača tipa 1500V ima karakteristike 1500V, veliki kvadratni niz, omjer velikog kapaciteta, pretvarač velike snage, integrirano pojačanje pretvarača itd., Što smanjuje troškove opreme poput kabela i razvodnih kutija. Smanjeni početni troškovi ulaganja. Konkretno, dizajn omjera visokog kapaciteta učinkovito poboljšava ukupnu stopu iskorištavanja dovodne linije i postavlja razuman omjer kapaciteta aktivnim pretjeranim osiguravanjem kako bi LCOE sustava bio optimalan.
Otopina od 1500 VDC koristi se u fotonaponskim projektima veće od 900 MW u Vijetnamu. Vijetnamski fotonaponski projekt Fu An Hua Hui od 257 MW najveći je pojedinačni projekt fotonaponske elektrane. Kao prva serija novih energetskih demonstracijskih projekata u Vijetnamu, nakon što se projekt pokrene, optimizirat će strukturu moći Vijetnama, ublažiti problem nestašice električne energije na jugu Vijetnama i promovirati ekonomski i socijalni razvoj u Vijetnamu od velikog značaja.
Je li primjena 1500Vdc u fotonaponskom sustavu još uvijek daleko od velikih razmjera?
U usporedbi s fotonaponskim sustavom od 1000 Vdc, koji se široko koristi u fotonaponskim elektranama, istraživanje primjene 1500 Vdc u fotonaponskom sustavu pod vodstvom proizvođača pretvarača nedavno je postalo žarište industrijske tehnologije.
Lako je imati ovakva pitanja:
Zašto podizati napon sa 1000Vdc na 1500Vdc?
Može li, osim pretvarača, druga električna oprema izdržati visoki napon od 1500Vdc?
Koristi li netko sada sustav od 1500 Vdc? Kakav je učinak?
Tehničke prednosti i nedostaci primjene od 1500 Vdc u fotonaponskom sustavu
1. Analiza prednosti
1) Smanjite upotrebu kombiniranih kutija i istosmjernih kabela. Svaki niz sustava od 1000 Vdc obično ima 22 komponente, dok svaki niz od 1500 VDC sustava može dopustiti 32 komponente. Uzmimo za primjer 265W modul od 1MW jedinice za proizvodnju energije,
Sustav od 1000 Vdc: 176 fotonaponskih žica i 12 kombiniranih kutija;
Sustav od 1500 Vdc: 118 fotonaponskih žica i 8 kombiniranih kutija;
Stoga je količina istosmjernih kabela od fotonaponskih modula do kombinatorske kutije oko 0.67 puta, a količina istosmjernih kabela od kombinirane kutije do pretvarača oko 0.5 puta.
2) Smanjite gubitak istosmjerne linije ∵P gubitak = I2R kabel I = P / U
∴U se povećava za 1.5 puta → I postaje (1 / 1.5) → P gubitak postaje 1 / 2.25
Uz to, R kabel = ρL / S, L istosmjernog kabela postaje 0.67, 0.5 puta veći od izvornika
CableR kabel (1500Vdc) <0.67R kabel (1000Vdc)
Ukratko, gubitak od 1500 VdcP istosmjernog dijela približno je 0.3 puta od gubitka od 1000 VdcP.
3) Smanjite određenu količinu inženjeringa i stopu otkaza
Kako se smanjuje broj istosmjernih kabela i kombinirnih kutija, smanjit će se broj kabelskih spojeva i ožičenja kombinovanih kutija instaliranih tijekom gradnje, a ove dvije točke su sklone kvaru. Stoga 1500 Vdc može smanjiti određenu stopu otkaza.
2. analiza nedostataka
1) Povećanje zahtjeva za opremom U usporedbi sa sustavom od 1000 Vdc, povećanje napona na 1500 Vdc ima značajan utjecaj na prekidače, osigurače, odvodnike munje i prebacivanje napajanja, te postavlja veće zahtjeve za naponom i pouzdanošću. poboljšati.
2) Veći sigurnosni zahtjevi Nakon povećanja napona na 1500 Vdc, povećava se opasnost od električnog sloma i pražnjenja, tako da bi trebalo poboljšati zaštitu izolacije i električni zazor. Uz to, ako se dogodi nesreća na istosmjernoj strani, suočit će se s ozbiljnijim problemom gašenja istosmjernog luka. Stoga sustav od 1500 Vdc podiže zahtjeve sustava za sigurnosnom zaštitom.
3) Povećanje mogućeg PID efekta Nakon što su PV moduli spojeni u seriju, struja propuštanja nastala između ćelija visokonaponskih modula i zemlje važan je razlog PID efekta (za detaljno objašnjenje odgovorite na „103 " u pozadini). Nakon povećanja napona s 1000 Vdc na 1500 Vdc, jasno je da će se razlika napona između akumulatora i tla povećati, što će povećati mogućnost PID efekta.
4) Povećavanje gubitka podudaranja Postoji određeni gubitak podudaranja između fotonaponskih žica, što je uglavnom uzrokovano sljedećim razlozima:
Tvornička snaga različitih fotonaponskih modula imat će odstupanje od 0 ~ 3%.
Skrivene pukotine nastale tijekom transporta i ugradnje uzrokovat će odstupanje snage
Neravnomjerno slabljenje i neravnomjerna zaštita nakon instalacije također će uzrokovati odstupanje snage.
S obzirom na gore navedene čimbenike, povećanje svakog niza s 22 komponente na 32 komponente očito će povećati gubitak podudaranja.
3. Sveobuhvatna analiza U gornjoj analizi, koliko se 1500 Vdc može usporediti s 1000 Vdc, može se poboljšati troškovna učinkovitost, a potrebni su daljnji izračuni.
Uvod: U usporedbi s fotonaponskim sustavom od 1000Vdc koji se široko koristi u fotonaponskim elektranama, istraživanje primjene od 1500Vdc u fotonaponskom sustavu pod vodstvom proizvođača pretvarača postalo je nedavno žarište industrijske tehnologije. Tada možemo lako imati takva pitanja.
Drugo, osnovna oprema fotonaponskog sustava na 1500Vdc
1) Fotonaponski moduli Trenutno su FirstSolar, Artes, Trina, Yingli i druge tvrtke lansirali 1500Vdc fotonaponske module, uključujući konvencionalne module i dvostruke staklene module.
2) Pretvarač Trenutno su glavni proizvođači lansirali pretvarače od 1500 Vdc snage 1MVA ~ 4MVA, koji su primijenjeni u demonstracijskim elektranama. Razina napona od 1500Vdc pokrivena je odgovarajućim IEC standardima.
3) Standardi za kombinirane kutije i ostale ključne komponente Pripremljene su kombinirane kutije i ključne komponente, a 1500Vdc ušlo je u standard certifikacije kombinirane kutije CGC / GF037: 2014 „Tehničke specifikacije za fotonaponsku kombiniranu opremu”; 1500Vdc je pojašnjeno u većini IEC normi da pripada kategoriji niskonaponskih direktiva, kao što su standardi prekidača IEC61439-1 i IEC60439-1, specijalni fotonaponski osigurači IEC60269-6 i posebni fotonaponski uređaji za zaštitu od munje EN50539-11 / -12 .
Međutim, budući da je fotonaponski sustav 1500 Vdc još uvijek u demonstracijskoj fazi i da je potražnja na tržištu ograničena, gore navedena oprema još nije započela masovnu proizvodnju.
Primjena 1500Vdc u fotonaponskom sustavu
1. Sunčana elektrana Macho Springs
Firstsolar je u svibnju 2014. objavio da je puštena u rad prva elektrana od 1500 Vdc dovršena u Demingu, NewMexico. Ukupni kapacitet elektrane je 52MW, 34 niza koriste strukturu od 1000Vdc, a preostali nizovi koriste strukturu od 1500Vdc.
SMA je u srpnju 2014. objavila da je njegova fotonaponska elektrana snage 3.2 MW u Sandershauser Bergindustrialpark, industrijskom parku u Niestetalu, Kassel, sjeverna Njemačka, puštena u upotrebu. Elektrana koristi sustav od 1500 Vdc.
2. Slučajevi prijave u Kini
Golmud Sunshine Qiheng Fotoenergetski projekt Golmud 30MW XNUMXMW
U siječnju 2016. godine prvi domaći demonstracijski projekt fotonaponskog sustava za proizvodnju električne energije od 1500 Vdc, Golmud Sunshine Qiheng New Energy Golmud 30 MW fotonaponski mrežni projekt proizvodnje električne energije, službeno je povezan s mrežom za proizvodnju električne energije, što označava da je domaći fotonaponski sustav od 1500 Vdc zapravo ušao u mrežu stvarna faza demonstracijske prijave.
Razvoj fotonaponskih proizvoda povezanih s 1500 V već je trend
Fotonaponske komponente i električna oprema u trenutnim solarnim fotonaponskim sustavima dizajnirani su i proizvedeni na temelju zahtjeva istosmjernog napona od 1000V. Da bi se postigao bolji prinos fotonaponskih sustava, hitno je potreban proboj u slučaju smanjenja fotonaponskih subvencija zbog troškova proizvodnje i učinkovitosti. Stoga je razvoj fotonaponskih proizvoda povezanih s 1500 V postao trend. Visokonaponske komponente od 1500 V i prateća električna oprema znači niže troškove sustava i veću učinkovitost proizvodnje električne energije. Uvođenjem ove nove opreme i tehnologije fotonaponska industrija može se postupno riješiti ovisnosti o subvencijama i rano postići paritetni internetski pristup. 1500V zahtjevi za solarne fotonaponske module, pretvarače, kabele, kombinirane kutije i optimizaciju sustava "
Relevantna osnovna oprema sustava od 1500 V prikazana je gore. U skladu s tim promijenili su se i zahtjevi od 1500 V za svaki uređaj:
Komponenta od 1500V
• Promijenjen je raspored komponenata, što zahtijeva veću udaljenost od puzanja komponenata;
• Promjene materijala komponenata, povećavajući zahtjeve za materijalom i ispitivanjem stražnje ploče;
• Povećani zahtjevi za ispitivanje izolacije komponenata, otpora naponu, propuštanja vlage i impulsa;
• Trošak komponenata u osnovi je ravan, a performanse su poboljšane;
• Trenutno postoje IEC standardi za komponente sustava od 1500 Vdc. Kao što je IEC 61215 / IEC 61730;
• 1500Vdc dijelovi sustava glavnih proizvođača prošli su odgovarajuće certifikate i PID testove performansi.
1500V DC kabel
• Postoje razlike u izolaciji, debljini plašta, eliptičnosti, izolacijskoj otpornosti, toplinskom produljenju, ispitivanju otpornosti na so i dim, te ispitivanju sagorijevanja snopa.
Kutija za kombiniranje 1500V
• Ispitni zahtjevi za električni zazor i udaljenost od puzanja, napon frekvencije snage i impulsni otpor i izolacijski otpor;
• Postoje razlike u odvodnicima groma, prekidačima, osiguračima, žicama, izvorima s vlastitim napajanjem, protu-reverznim diodama i konektorima;
• Uspostavljeni su standardi za kombinirane kutije i ključne dijelove.
Pretvarač 1500V
• Gromobrani, prekidači, osigurači i prekidački izvori napajanja su različiti;
• Izolacija, električni zazor i pražnjenje proboja uzrokovano porastom napona;
• Razina napona od 1500 V pokrivena je odgovarajućim IEC standardima.
1500V sustav
U dizajnu nizova sustava 1500V, komponente svakog niza sustava 1000V nekad su bile 18-22, a sada će sustav 1500V uvelike povećati broj serijskih komponenata na 32-34, čineći više žica manjim i postajući stvarnost.
Trenutni fotonaponski sustav za proizvodnju električne energije, napon na istosmjernoj strani 450-1000V, napon na izmjeničnoj strani 270-360V; 1500V sustav, broj pojedinačnih žica povećan je za 50%, napon na istosmjernoj strani 900-1500V, na izmjeničnoj strani 400-1000V, ne smanjuje se samo gubitak na istosmjernoj bočnoj liniji Gubitak na mrežnoj strani je značajno opao. 1500V zahtjevi za komponente, pretvarače, kabele, kombinirane kutije i optimizaciju sustava "
Što se tiče pretvarača, u prošlosti su se koristili centralizirani pretvarači snage 1MW, a sada se oni mogu proširiti na pretvarače od 2.5MW nakon korištenja 1500V sustava; a nazivni napon AC stranice je povećan. Pretvarači iste snage i na izmjeničnoj strani Smanjena izlazna struja pomaže u smanjenju troškova pretvarača.
Sveobuhvatnim proračunima, nakon tehničkog poboljšanja sustava od 1500 V, ukupni troškovi sustava mogu se smanjiti za oko 2 centa, a učinkovitost sustava može se poboljšati za 2%. Stoga je primjena sustava od 1500 V od velike pomoći za smanjenje troškova sustava.
Korištenjem sustava od 1500 V povećava se broj serijskih komponenata, smanjuje se broj paralelnih veza, smanjuje broj kabela i smanjuje broj kombinatora i pretvarača. Povećava se napon, smanjuje gubitak i poboljšava učinkovitost. Smanjeno opterećenje instalacijom i održavanjem također smanjuje troškove instalacije i održavanja. To može smanjiti troškove LCOE električne energije.
Veliki trend! Fotonaponski sustav od 1500 V ubrzava pojavu paritetne ere
U 2019. godini, s promjenama u fotonaponskim politikama, industrija licitira za smanjenje troškova električne energije, a neizbježni je trend prelaska na pristupačni pristup Internetu. Stoga su tehnološke inovacije proboj, smanjenje troškova električne energije i smanjenje ovisnosti o subvencijama postalo je novo usmjerenje za zdrav razvoj fotonaponske industrije. Istovremeno, Kina je, kao vodeći svjetski proizvođač fotonaponske industrije, pomogla većini zemalja da postignu paritet na Internetu, ali još uvijek je iz različitih razloga malo udaljena od pariteta na Internetu.
Glavni razlog zašto inozemno fotonaponsko tržište može postići paritet je taj što je, uz kineske prednosti u pogledu financiranja, zemljišta, pristupa, rasvjete, cijena električne energije itd., Važnija i naučena lekcija činjenica da su relativno Kina. Napredna. Na primjer, fotonaponski sustav s naponom od 1500V. Trenutno su proizvodi povezani s naponom od 1500 V postali glavno rješenje za inozemno tržište fotonaponskih sustava. Stoga bi se domaći fotonaponski sustavi trebali usredotočiti na inovacije na razini sustava, ubrzati primjenu 1500 V i druge napredne tehnologije, shvatiti smanjenje troškova, učinkovitost i poboljšanje kvalitete elektrana te sveobuhvatno promovirati fotonaponsku industriju kako bi se pomaknula prema paritetnoj eri.
1500V val zapljusnuo je svijet
Prema izvješću IHS-a, prva predložena uporaba sustava od 1500 V datira iz 2012. Do 2014, FirstSolar je investirao u prvu fotonaponsku elektranu od 1500 V. Prema izračunu FirstSolar-a: 1500V fotonaponska elektrana smanjuje broj paralelnih krugova povećanjem broja serijskih fotonaponskih modula; smanjuje broj razvodnih kutija i kabela; istodobno, kada se napon poveća, gubitak kabela se dodatno smanjuje, a učinkovitost sustava za proizvodnju električne energije poboljšava.
2015. godine vodeći kineski proizvođač invertera Sunshine Power preuzeo je vodeću ulogu u promicanju sistemskih rješenja koja se temelje na dizajnu pretvarača od 1500 V u industriji, ali budući da ostale prateće komponente nisu činile cjeloviti industrijski lanac u Kini, a investicijske tvrtke imaju ograničenu svijest o tome Umjesto da daje prioritet prekomorskoj ekspanziji nakon velike domaće promocije, prvo je "osvojio" svijet, a zatim se vratio na kinesko tržište.
Iz perspektive globalnog tržišta, sustav od 1500 V postao je nužan uvjet za velike fotonaponske projekte kako bi se smanjili troškovi i povećala učinkovitost. U zemljama s niskim cijenama električne energije, poput Indije i Latinske Amerike, velike zemaljske fotonaponske elektrane gotovo sve prihvaćaju sheme nadmetanja od 1500 V; zemlje s razvijenim tržištima električne energije u Europi i Sjedinjenim Državama prebacile su istosmjerni napon s fotonaponskih sustava od 1000 V na 1500 V; tržišta u razvoju poput Vijetnama i Bliskog istoka izravno su ušla u sustave od 1500 V. Vrijedno je napomenuti da se fotonaponski projekt na razini od 1500 volti GW koristi u cijelom svijetu te je u više navrata postavljao globalni rekord s ultra niskim cijenama električne energije u mreži.
U Sjedinjenim Državama instalirani kapacitet opreme od 1500 Vdc u 2016. godini iznosio je 30.5%. Do 2017. godine udvostručio se na 64.4%. Očekuje se da će ovaj broj doseći 84.20% u 2019. Prema lokalnoj tvrtki EPC: „Svaka nova zemaljska elektrana od 7 GW svake godine koristi 1500 V. Na primjer, prva velika zemaljska fotonaponska elektrana u Wyomingu, koja je upravo spojena na mrežu, koristi centralizirano rješenje pretvarača snage 1500 V sunčeve svjetlosti.
Prema procjenama, u usporedbi sa sustavom od 1000 V, smanjenje troškova i povećanje učinkovitosti od 1500 V uglavnom se ogledaju u:
1) Broj serijski povezanih komponenata povećan je s 24 bloka / niza na 34 bloka / niz, smanjujući broj žica. Sukladno tome, potrošnja fotonaponskih kabela smanjila se za 48%, a troškovi opreme poput kombiniranih kutija također su smanjeni za oko 1/3, a troškovi su smanjeni za oko 0.05 juana / wp;
2) Povećanje broja serijskih komponenata smanjuje sistemske troškove podrške, temelja, izrade i ugradnje za oko 0.05 juana / Wp;
3) AC mrežni napon sustava od 1500 V povećan je s 540 V na 800 V, točke priključene na mrežu smanjene su, a gubici na izmjeničnom i istosmjernom bočnom sustavu mogu se smanjiti za 1 ~ 2%.
4) Prema zrelom slučaju inozemnog tržišta, optimalni kapacitet pojedinog podsklopa može se projektirati tako da iznosi 6.25 MW u sustavima od 1500 V, pa čak i do 12.5 MW u nekim područjima. Povećavanjem kapaciteta pojedinog podsklopa može se smanjiti trošak izmjenične struje, kao što su transformatori.
Stoga, u usporedbi s tradicionalnim sustavom od 1000 V, sustav od 1500 V može smanjiti troškove za 0.05 ~ 0.1 yuana / Wp, a stvarna proizvodnja električne energije može se povećati za 1 ~ 2%.
Množenje s "potencijalnim" sustavom od 1500 Vdc domaće tržište
U usporedbi s međunarodnim tržištem, u ranim godinama kineske fotonaponske industrije, zbog nezrelog opskrbnog lanca tehnološke industrije, sustav od 1500 V započeo je kasno i njegov je razvoj bio spor. Samo je nekoliko vodećih tvrtki poput Sunshine Power završilo istraživanje i razvoj i certificiranje. Ali porastom 1500V sustava na globalnoj razini, domaće ga je tržište iskoristilo i postiglo dobre rezultate u razvoju i inovacijama 1500V sustava i aplikacija:
- U srpnju 2015. godine, prvi centralizirani pretvarač od 1500 V koji je razvio i proizveo tvrtka Sunshine Power u Kini, uspješno je završio test mrežnog priključka i otvorio uvod na tehnologiji 1500 V na domaćem tržištu.
- U siječnju 2016. na mrežu za proizvodnju električne energije povezan je prvi domaći demonstracijski projekt fotonaponskog sustava za proizvodnju električne energije od 1500 V.
- U lipnju 2016., u prvom domaćem projektu voditelja Datonga, primjenjivani su 1500V centralizirani pretvarači u serijama.
- U kolovozu 2016. Sunshine Power preuzeo je vodstvo u lansiranju prvog svjetskog pretvarača struje od 1500 V, što je dodatno povećalo međunarodnu konkurentnost domaćih fotonaponskih pretvarača.
Iste godine, prvi kineski projekt usporedbe fotonaponskih sustava od 1500 V formalno je povezan s mrežom za proizvodnju električne energije u Golmud-u, Qinghai, označavajući da je domaći 1500-voltni fotonaponski sustav počeo ulaziti u područje praktične primjene. Ukupni instalirani kapacitet elektrane je 30MW. Sunshine Power nudi cjelovit set rješenja za ovaj projekt, smanjujući troškove ulaganja u kabel za 20%, troškove od 0.1 juana / Wp, te uvelike smanjujući gubitke na bočnim vodovima izmjeničnog i istosmjernog napona i gubitke na bočnim namotima transformatora.
1500V je postao glavni tok svjetskog tržišta
Sustav od 1500 V, koji ima i smanjenje troškova i učinkovitost, postupno je postao prvi izbor za velike zemaljske elektrane. Što se tiče budućeg razvoja sustava od 1500 V, IHS predviđa da će se udio pretvarača od 1500 V i dalje povećavati na 74% u 2019. godini i narasti na 84% u 2020. godini, postajući glavni tok industrije.
Iz perspektive instalirane snage 1500V, ona je bila samo 2GW u 2016. godini, a premašila je 30GW u 2018. Postigao je rast veći od 14 puta u samo dvije godine, a očekuje se da će zadržati održivi trend brzog rasta. Očekuje se da će kumulativne pošiljke u 2019. i 2020. biti Iznos će premašiti 100GW. Za kineska poduzeća, Sunshine Power instalirao je više od 5 GW pretvarača od 1500 V širom svijeta i planira lansirati naprednije nizove serije 1500 V i centralizirane pretvarače u 2019. godini kako bi udovoljio brzo rastućoj potražnji instaliranoj na tržištu.
Povećavanje istosmjernog napona na 1500 V važna je promjena u smanjenju troškova i povećanju učinkovitosti, a sada je postalo glavno rješenje za međunarodni fotonaponski razvoj. S erom pada subvencija i pariteta u Kini, sustav od 1500 V također će se sve više i više upotrebljavati u Kini, ubrzavajući dolazak sveobuhvatne ere pariteta Kine
Ekonomska analiza fotonaponskog sustava 1500V
Od 2018. godine, bez obzira u inozemstvu ili u zemlji, udio primjene sustava od 1500 V postaje sve veći i veći. Prema statistikama IHS-a, obujam primjene od 1500 V za velike strane zemaljske elektrane u stranim zemljama premašio je 50% u 2018. godini; prema preliminarnim statistikama, među trećom serijom prednjih trkača u 2018. udio od 1500 V aplikacija bio je između 15% i 20%.
Može li sustav od 1500 V učinkovito smanjiti troškove električne energije za projekt? Ovaj rad vrši usporednu analizu ekonomičnosti dviju naponskih razina kroz teorijske izračune i stvarne podatke o slučaju.
I. Osnovna shema dizajna
Kako bi se analizirala razina troškova primjene od 1500 Vdc u fotonaponskom sustavu, koristi se uobičajena shema dizajna za usporedbu troškova projekta s tradicionalnim troškovima sustava od 1000 V.
1. pretpostavka za proračun
1) Zemaljska elektrana, ravni teren, instalirani kapacitet nije ograničen površinom zemljišta;
2) Ekstremne temperature i ekstremno niske temperature na mjestu projekta smatraju se prema 40 ℃ i -20 ℃.
3) Ključni parametri odabranih komponenata i pretvarača prikazani su u donjoj tablici.
2. Osnovna shema dizajna
1) shema dizajna serije 1000V
22 dvostrana fotonaponska modula od 310 W čine granu od 6.82 kW, 2 grane čine kvadratni niz, 240 grana ima ukupno 120 kvadratnih polja i ulazi u 20 pretvarača od 75 kW (1.09 puta prekomjerna distribucija na istosmjernoj strani, dobitak na stražnjoj strani). 15%, 1.25 puta je više od rezerviranja) kako bi se formirala jedinica za proizvodnju energije od 1.6368 MW.
Komponenta je postavljena vodoravno u skladu s 4 * 11, a prednji i stražnji dvostruki nosači su fiksni.
2) shema dizajna serije 1500V
34 dvostrana fotonaponska modula od 310 W čine 10.54 kW grane, 2 grane čine kvadratnu matricu, 324 grane imaju ukupno 162 kvadratna niza i ugrađeno je 18 pretvarača od 175 kW (1.08 puta prekomjerna distribucija na istosmjernoj strani, dobitak na povratak S obzirom na 15%, 1.25 puta je više od rezerviranja) da bi se formirala jedinica za proizvodnju energije od 3.415 MW.
Komponenta je postavljena vodoravno u skladu s 4 * 17, a prednji i stražnji dvostruki nosači su fiksni.
Drugo, utjecaj 1500 V na početno ulaganje
Prema gornjoj shemi dizajna, usporedna analiza inženjerske količine i troškova sustava od 1500 V i tradicionalnog sustava od 1000 V je kako slijedi.
Tablica 3: Sastav ulaganja u sustav od 1000 V
Tablica 4: Sastav ulaganja u sustav od 1500 V
Komparativnom analizom utvrđeno je da u usporedbi s tradicionalnim sustavom od 1000 V, sustav od 1500 V štedi oko 0.1 juana / W troškova sustava.
Treće, utjecaj 1500 V na proizvodnju električne energije
Pretpostavka izračuna:
Korištenjem istih komponenata neće biti razlike u proizvodnji energije zbog razlika u komponentama; pod pretpostavkom ravnog terena, neće biti začepljenja sjena zbog promjena terena;
Razlika u proizvodnji električne energije temelji se uglavnom na dva čimbenika: gubitak neusklađenosti komponenata i žica, gubitak istosmjerne linije i gubitak izmjenične struje.
1. gubitak neusklađenosti između komponenata i nizova
Broj serijskih komponenata jedne grane povećan je s 22 na 34. Zbog odstupanja snage od ± 3W između različitih komponenata, gubitak snage između komponenata sustava 1500V će se povećati, ali se ne može kvantitativno izračunati.
Broj pristupnih putova pojedinog pretvarača povećan je s 12 na 18, ali je broj MPPT putova praćenja pretvarača povećan sa 6 na 9 kako bi se osiguralo da 2 grane odgovaraju 1 MPPT. Gubitak MPPT se ne povećava.
2. Gubitak istosmjerne i izmjenične struje
Formula za proračun gubitka linije
Gubitak Q = I2R = (P / U) 2R = ρ (P / U) 2 (L / S)
1) Proračun gubitaka istosmjerne linije
Tablica: Omjer gubitaka istosmjerne struje u istoj grani
Kroz gornje teoretske izračune utvrđeno je da je gubitak istosmjerne linije 1500V sustava 0.765 puta veći od gubitka 1000V sustava, što je ekvivalent smanjenju gubitaka istosmjerne linije za 23.5%.
2) Proračun gubitaka na izmjeničnom vodu
Tablica: Omjer gubitaka izmjeničnog napona pojedinog pretvarača
Prema gornjim teoretskim proračunima, utvrđeno je da je gubitak istosmjerne linije u sustavu od 1500 V 0.263 puta veći od gubitka u sustavu od 1000 V, što je ekvivalent smanjenju gubitka u izmjeničnom vodu za 73.7%.
3) Stvarni podaci o slučaju
Budući da se gubitak neusklađenosti između komponenata ne može izračunati kvantitativno, a stvarno okruženje je odgovornije, stvarni će se slučaj koristiti za daljnje objašnjenje.
Ovaj članak koristi stvarne podatke o proizvodnji energije treće serije projekta prednjeg pokretača. Vrijeme prikupljanja podataka je od svibnja do lipnja 2019. godine, ukupno 2 mjeseca podataka.
Tablica: Usporedba proizvodnje električne energije između sustava od 1000 V do 1500 V
Iz gornje tablice može se utvrditi da su na istom mjestu projekta, koristeći iste komponente, proizvode proizvođača pretvarača i isti način ugradnje nosača, tijekom svibnja do lipnja 2019. godine sati proizvodnje električne energije od 1500 V iznosili 1.55% viši od sustava od 1000V.
Može se vidjeti da, iako će povećanje broja pojedinačnih komponenata povećati gubitak neusklađenosti između komponenata, jer može smanjiti gubitak istosmjerne linije za oko 23.5%, a gubitak izmjenične struje za oko 73.7%, sustav od 1500 V može povećati proizvodnja energije u projektu.
Četvrto, sveobuhvatna analiza
Kroz gornju analizu možemo utvrditi da u usporedbi s tradicionalnim sustavom od 1000 V, sustavom od 1500 V,
1) Može uštedjeti oko 0.1 juana / W troškova sustava;
2) Iako će povećanje broja pojedinačnih komponenata povećati gubitak neusklađenosti između komponenata, ali zato što može smanjiti gubitak istosmjerne linije za oko 23.5%, a gubitak izmjenične struje za oko 73.7%, sustav 1500V će povećati proizvodnja energije u projektu.
Stoga se primjenom 1500 Vdc u fotonaponskom sustavu cijena energije može smanjiti do određene mjere.
Prema Dong Xiaoqingu, predsjedniku Hebei Instituta za energetsko inženjerstvo, više od 50% zemaljskih shema projektnih projekata za fotonaponske sustave koje je dovršio institut odabralo je 1500 V; očekuje se da će nacionalni udio zemaljskih elektrana od 1500 V u 2019. godini doseći oko 35%; dodatno će se povećati 2020. godine.
IHS Markit, poznata međunarodna konzultantska agencija, dala je optimističniju prognozu. U svom izvještaju o globalnoj analizi tržišta fotonaponskih 1500V istaknuli su da će globalna skala fotonaponskih elektrana od 1500V premašiti 100GW u sljedeće dvije godine.
Slika: Prognoza udjela od 1500 V u globalnim zemaljskim elektranama
Bez sumnje, kako se proces odustajanja od subvencioniranja globalne fotonaponske industrije ubrzava, a krajnja potraga za troškovima električne energije, 1500 V, kao tehničko rješenje koje može smanjiti troškove električne energije, sve će se više koristiti.
