1500Vdc alkalmazás a fotovoltaikus rendszerben
A költségek csökkentése és a hatékonyság növelése mindig is az elektromos emberek erőfeszítéseinek irányát jelentette
1500 VDC trend és a paritásrendszer elkerülhetetlen megválasztása
A költségek csökkentése és a hatékonyság növelése mindig is az elektromos emberek erőfeszítéseinek irányát jelentette. Közülük a technológiai innováció szerepe kulcsfontosságú. 2019-ben Kína gyorsított támogatásaival az 1500 Vdc nagy reményeket fűz.
A kutatási és elemzési szervezet IHS adatai szerint az 1500 Vdc-os rendszert először 2012-ben javasolták, és a FirstSolar 1500-ben fektette be a világ első 2014 Vdc-os fotovoltaikus erőművét. 2016 januárjában az első hazai 1500 Vdc-os demonstrációs projekt, a Golmud Sunshine Qiheng New Energy A Golmud 30MW fotovoltaikus áramtermelő projektet hivatalosan csatlakoztatták az áramtermeléshez a hálózathoz, jelezve, hogy a fotovoltaikus rendszerben található otthoni 1500 Vdc-os alkalmazás valóban belépett a nagyszabású gyakorlati demonstrációs alkalmazások szakaszába. Két évvel később, 2018-ban, az 1500 Vdc technológiát széles körben alkalmazták nemzetközileg és belföldön. A harmadik vezető hazai projektek közül, amelyek 2018-ban kezdték meg az építkezést, a legalacsonyabb ajánlati árat (0.31 jüan / kWh) kínáló Golmud projekt, valamint a GCL Delingha és Chint Baicheng projektek egyaránt átvették az 1500 Vdc technológiát. A hagyományos 1000Vdc-os fotovoltaikus rendszerrel összehasonlítva a fotovoltaikus rendszer 11500Vdc-os alkalmazását a közelmúltban széles körben alkalmazták. Akkor könnyen felmerülhetnek ilyen kérdéseink:
Miért kell növelni a feszültséget 1000 V DC-ről 1500 V DC-re?
Az inverter kivételével más elektromos berendezések képesek ellenállni az 1500 Vdc magas feszültségének?
Mennyire hatékony az 1500 V DC rendszer használat után?
1. A fotovoltaikus rendszer 1500Vdc-os alkalmazásának technikai előnyei és hátrányai
előny-elemzés
1) Csökkentse az elosztódoboz és az egyenáramú kábel mennyiségét
A „Fotovoltaikus erőművek tervezésének kódexe (GB 50797-2012)” részben a fotovoltaikus modulok és inverterek illesztésének meg kell felelnie a következő képletnek: A fenti képlet és az alkatrészek vonatkozó paraméterei szerint az 1000Vdc rendszer minden egyes húrja általában 22 komponens, míg az 1500 Vdc rendszer minden húrja 32 komponenst engedhet meg.
Például egy 285 W-os, 2.5 MW-os villamosenergia-termelő egységet és egy vonalas invertert veszünk fel, 1000 V DC rendszer:
408 fotovoltaikus húr, 816 pár cölöpalap
34 készlet 75 kW-os húrinverter
1500 V DC rendszer:
280 fotovoltaikus csoport húrja
700 pár cölöpalap
14 készlet 75 kW-os húrinverterek
mivel a húrok száma csökken, az alkatrészek közé csatlakoztatott egyenáramú kábelek, valamint a húrok és inverterek közötti váltakozó áramú kábelek mennyisége csökken.
2) Csökkentse az egyenáramú vezeték veszteségét
∵ P = IRI = P / U
∴ U 1.5-szeresére nő → I lesz (1 / 1.5) → P lesz 1 / 2.25
∵ R = ρL / S egyenáramú L kábel 0.67, az eredetinek 0.5-szerese
∴ R (1500 Vdc) <0.67 R (1000 Vdc)
Összefoglalva, a DC rész 1500 VdcP-je kb. 0.3-szorosa az 1000 VdcP-nek.
3) Csökkentsen bizonyos mennyiségű mérnöki és meghibásodási arányt
Az egyenáramú kábelek és a csatlakozódobozok számának csökkenése miatt csökken az építkezés során telepített kábelcsatlakozások és csatlakozódobozok vezetékeinek száma, és ez a két pont hajlamos a meghibásodásra. Ezért az 1500 Vdc csökkentheti egy bizonyos meghibásodási arányt.
4) Csökkentse a beruházásokat
Az egyhúros alkatrészek számának növelése csökkentheti az egy watt költségeit. A fő különbségek a cölöpalapok száma, a kábel hossza az egyenáramú konvergencia után és a csatlakozódobozok száma (központosítva).
Az 22 Vdc rendszer 1000 húr sémájához képest az 32 V DC rendszer 1500 húr sémája kb. 3.2 pont / W megtakarítást jelent a kábelek és cölöpalapok számára.
Hátrányelemzés
1) Megnövekedett felszerelési követelmények
Az 1000 V DC rendszerhez képest az 1500 V DC-re növelt feszültség jelentős hatással van a megszakítókra, a biztosítékokra, a villámvédelmi készülékekre és a kapcsoló tápegységekre, és magasabb követelményeket támaszt a feszültség és megbízhatóság ellen, és a berendezések egységára viszonylag megnő. .
2) Magasabb biztonsági követelmények
A feszültség 1500 Vdc-re történő növelése után megnő az elektromos meghibásodás veszélye, ezáltal javítva a szigetelés védelmét és az elektromos hézagot. Ezen túlmenően, ha baleset történik a DC oldalon, akkor komolyabb DC ív kioltási problémákkal kell szembenéznie. Ezért az 1500 V DC rendszer növeli a rendszer biztonsági védelmi követelményeit.
3) Növelje a PID hatás lehetőségét
Miután a fotovoltaikus modulokat sorba kapcsolták, a nagyfeszültségű modul cellái és a föld között kialakuló szivárgási áram fontos oka a PID-hatásnak. Miután a feszültséget 1000Vdc-ről 1500Vdc-re növelték, nyilvánvaló, hogy a cella és a föld közötti feszültségkülönbség megnő, ami növeli a PID-effektus lehetőségét.
4) Növelje a megfelelő veszteséget
Bizonyos veszteség van a fotovoltaikus húrok közötti megfelelésben, elsősorban a következő okok miatt:
- A különböző fotovoltaikus modulok gyári teljesítményének eltérése 0 ~ 3% lesz. A szállítás és a telepítés során keletkezett repedések árameltérést okoznak.
- A telepítés utáni egyenetlen csillapítás és egyenetlen blokkolás szintén árameltérést okoz.
- A fenti tényezőkre figyelemmel az egyes húrok 22 komponensről 32 komponensre való növelése nyilvánvalóan növeli az illesztési veszteséget.
- A fenti 1500 V-os problémákra reagálva, közel két éves kutatás és feltárás után a berendezésgyártók is tettek néhány fejlesztést.
Másodszor, az 1500 V DC fotovoltaikus rendszer magberendezése
1. Fotovoltaikus modul
A First Solar, az Artus, a Tianhe, a Yingli és más vállalatok átvették a vezetést az 1500 Vdc-os fotovoltaikus modulok piacra dobásában.
Amióta 1500-ben elkészült a világ első 2014 V DC fotovoltaikus erőműve, az 1500 V rendszerek alkalmazási mennyisége tovább bővült. Ezt a helyzetet vezérelve az IEC szabvány elkezdte beépíteni az 1500 V-os specifikációkat az új szabvány megvalósításába. 2016-ban az IEC 61215 (C-Si esetén), az IEC 61646 (vékony filmekhez) és az IEC61730 az 1500 V alatti alkatrész-biztonsági szabvány. Ez a három szabvány kiegészíti az 1500 V-os alkatrészrendszer teljesítmény-tesztelési és biztonsági vizsgálati követelményeit, és megszünteti az 1500 V-os követelmények utolsó akadályát, ami nagyban elősegíti az 1500 V-os erőművi szabványok betartását.
Jelenleg Kína hazai első vonalbeli gyártói érett, 1500 V-os termékeket dobtak piacra, ideértve az egyoldalas, kétoldalas és kettős üveg alkatrészeket, és megszerezték az IEC-vel kapcsolatos tanúsítványt.
Az 1500 V-os termékek PID problémájára válaszul a jelenlegi mainstream gyártók a következő két intézkedést teszik annak biztosítására, hogy az 1500 V-os és a hagyományos 1000 V-os alkatrészek PID-teljesítménye ugyanazon a szinten maradjon.
1) A csatlakozódoboz frissítésével és az alkatrészek elrendezésének optimalizálásával, hogy megfeleljen az 1500 V kúszási távolság és hézag követelményeinek;
2) A hátlap anyagának vastagsága 40% -kal nő a szigetelés fokozása és az alkatrészek biztonságának biztosítása érdekében;
A PID-effektus érdekében minden gyártó garantálja, hogy az 1500 V-os rendszerben az alkatrész továbbra is garantálja, hogy a PID-csillapítás kevesebb, mint 5%, biztosítva, hogy a hagyományos alkatrész PID-teljesítménye ugyanazon a szinten maradjon.
2. Inverter
A tengerentúli gyártók, mint például az SMA / GE / PE / INGETEAM / TEMIC, általában 1500 körül indították el az 2015 V-os inverteres megoldásokat. Számos hazai első osztályú gyártó indított forgalomba 1500 V-os sorozatú inverteres termékeket, mint például a Sungrow SG3125, a Huawei SUN2000HA sorozata stb. elsőként jelentek meg az amerikai piacon.
Az NB / T 32004: 2013 az a szabvány, amelynek a hazai inverteres termékeknek meg kell felelniük forgalomba hozatalukkor. A felülvizsgált szabvány alkalmazandó hatálya egy fotovoltaikus hálózathoz csatlakoztatott inverter, amely egy PV-áramkörhöz csatlakozik, amelynek feszültsége nem haladja meg az 1500 V DC-t és az AC kimeneti feszültség nem haladja meg az 1000 V-ot. Maga a szabvány magában foglalja a DC 1500 V tartományt, és vizsgálati követelményeket ad a PV áramkör túlfeszültségére, az elektromos hézagra, a kúszási távolságra, az elektromos frekvencia ellenállási feszültségére és más tesztekre.
3. Kombinátor doboz
A kombinációs doboz és az egyes kulcskészülékek szabványai készen állnak, és az 1500 Vdc belépett a kombinációs doboz tanúsítási szabványába, a CGC / GF 037: 2014 „Photovoltaic combiner equipment műszaki előírások” alá.
4. Kábel
Jelenleg a fotovoltaikus kábelek 1500 V-os szabványát is bevezették.
5. Kapcsoló és villámvédelem
A fotovoltaikus iparban az 1100Vdc korszakban az inverter kimeneti feszültsége legfeljebb 500Vac. Kölcsönözheti a 690Vac elosztókapcsoló szabványos rendszerét és támogató termékeit; 380Vac feszültségtől 500Vac feszültségig nincs kapcsolóillesztési probléma. 2015 elején azonban a teljes fotovoltaikus és áramelosztó ipar nem rendelkezett 800Vac / 1000Vac áramelosztó kapcsolókkal és egyéb előírásokkal, ami a teljes termék támogatásának nehézségeit és magas támogatási költségeket eredményezett.
Átfogó leírás
Az 1500 Vdc fotovoltaikus rendszert széles körben használták a tengerentúlon, és világszerte már kiforrott alkalmazási technológia.
Ezért a fotovoltaikus rendszer fő berendezései elérték a tömegtermelést, és az ár meredeken esett a 2016-os demonstrációs szakaszhoz képest.
1500Vdc alkalmazás a fotovoltaikus rendszerben
Mint fent említettük, az 1500 Vdc fotovoltaikus rendszert már 2014-ben külföldön alkalmazták alacsony összköltsége és magas energiatermelése miatt.
Globális 1500 Vdc alkalmazás a fotovoltaikus rendszer feltárási tokjában
Az első szolár 2014 májusában jelentette be, hogy az új-mexikói Demingben épített első 1500 Vdc erőművet használatba vették. Az erőmű teljes kapacitása 52 MW, 34 tömb 1000 V DC szerkezetet, a többi tömb pedig 1500 V DC szerkezetet alkalmaz.
Az SMA 2014 júliusában bejelentette, hogy az észak-németországi Kasselben, Niestetalban, a Sandershauser Berg ipari parkban épített 3.2 MW fotovillamos erőművet használatba vették, és az erőmű 1500 Vdc-os rendszert használ.
Az 1500 Vdc-t széles körben használták olcsó projektekben
Jelenleg az LSP sikeresen fejlődött T1 + T2 B + C osztály, I + II osztályú PV túlfeszültség-védő készülék SPD 1500Vdc, 1200Vdc, 1000Vdc, 600Vdc széles körben használják a napelemes fotovoltaikus energiatermelésben.
Nagyszabású 1500 Vdc alkalmazás a fotovoltaikus rendszerben
A vietnami Fu An Hua Hui 257 MW-os fotovoltaikus áramtermelő projektjét először sikerült sikeresen bekötni a hálózatba. Az összes 1500 V-os konténertípusú inverteres integrált megoldást alkalmazták a tervezés, a kivitelezés és a hálózati csatlakozás közötti elfogadás sikeres elérésére. A projekt Huahui városában, Fuhua megyében, a vietnami Phu An tartományban található, és a középső és déli partvidékhez tartozik. Figyelembe véve a helyi földrajzi környezetet és a projekt gazdaságosságát, a projekt megrendelője végül az 1500 V-os konténer típusú inverter boost integrált megoldást választotta.
Megbízható megoldás
A fotovoltaikus erőművet bemutató projektben az ügyfelek szigorú követelményeket támasztanak az építéssel és a termékek minőségével kapcsolatban. A projekt telepítési kapacitása a projekt DC oldalán 257 MW, amely 1032 készlet 1500V DC kombinációs dobozból, 86 készlet 1500Vdc 2.5MW központi inverterből, 43 készlet 5MVA középfeszültségű transzformátorból és konténeres integrált megoldásokból áll. gyűrűs hálózati szekrényeknél, megkönnyítve ezzel A telepítés és az üzembe helyezés lerövidítheti az építési ciklust és csökkentheti a rendszer költségeit.
Az 1500 V-os megoldás egyesíti a „nagy technológiát”
Az 1500 V-os konténer típusú inverter boost integrált megoldás jellemzői az 1500 V, a nagy négyzet alakú tömb, a nagy kapacitású arány, a nagy teljesítményű inverter, az integrált inverter boost, stb., Ez csökkenti az olyan berendezések költségeit, mint a kábelek és a csatlakozódobozok. Csökkentett kezdeti beruházási költségek. Különösen a nagy kapacitási arányú tervezés hatékonyan javítja az általános lendület-kihasználási arányt, és ésszerű kapacitás-arányt határoz meg az aktív túlellátás révén, hogy a rendszer LCOE optimális legyen.
Az 1500 VDC megoldást Vietnámban több mint 900 MW teljesítményű fotovoltaikus projektekben használják. Vietnam Fu A Hua Hui 257 MW fotovoltaikus projekt a legnagyobb egyetlen fotovoltaikus erőmű projekt. Az új energia-demonstrációs projektek első szakaszaként Vietnamban a projekt működésbe lépése után optimalizálja Vietnam hatalmi szerkezetét, enyhíti az energiahiány problémáját Dél-Vietnamban, és elősegíti a gazdasági és társadalmi fejlődést Vietnamban, amelynek nagy jelentősége van.
A fotovoltaikus rendszer 1500 Vdc-os alkalmazása még mindig messze van a nagyszabásúaktól?
A fotovoltaikus erőművekben széles körben alkalmazott 1000 V DC fotovoltaikus rendszerrel összehasonlítva az invertergyártók által vezetett 1500 V DC felhasználás kutatása a fotovoltaikus rendszerben az utóbbi időben ipari technológiai forró pont lett.
Könnyű ilyen kérdéseket feltenni:
Miért kell emelni a feszültséget 1000 V DC-ről 1500 V DC-re?
Az inverter kivételével más elektromos berendezések képesek ellenállni az 1500 Vdc magas feszültségének?
Most valaki használja az 1500 V DC rendszert? Milyen a hatása?
A fotovoltaikus rendszer 1500Vdc-os alkalmazásának műszaki előnyei és hátrányai
1. Előnyelemzés
1) Csökkentse a kombinációs dobozok és az egyenáramú kábelek használatát. Az 1000 Vdc-rendszer minden húrja általában 22 komponens, míg az 1500 VDC-s rendszer minden húrja 32 komponenst engedélyezhet. Vegyünk példaként egy 265 W-os modul 1MW-os áramtermelő egységet,
1000 V DC rendszer: 176 fotovoltaikus húr és 12 kombinációs doboz;
1500 V DC rendszer: 118 fotovoltaikus húr és 8 kombinációs doboz;
Ezért a fotovoltaikus moduloktól a kombinációs dobozig terjedő egyenáramú kábelek mennyisége kb. 0.67-szeres, a kombinációs dobozból az inverterbe eső egyenáramú kábelek mennyisége pedig körülbelül 0.5-szerese.
2) Csökkentse az egyenáramú vezeték veszteségét ∵P veszteség = I2R kábel I = P / U
∴U 1.5-szeresére nő → I lesz (1 / 1.5) → P veszteség 1 / 2.25
Ezenkívül az R-kábel = ρL / S, az egyenáramú kábel L-je az eredetinek 0.67-szerese lesz
∴R kábel (1500Vdc) <0.67R kábel (1000Vdc)
Összefoglalva: a DC rész 1500VdcP vesztesége kb. 0.3-szorosa az 1000VdcP veszteségének.
3) Csökkentsen bizonyos mennyiségű mérnöki és meghibásodási arányt
Mivel az egyenáramú kábelek és a kombinációs dobozok száma csökken, az építkezés során telepített kábelcsatlakozások és kombinációs doboz vezetékek száma csökken, és ez a két pont hajlamos a meghibásodásra. Ezért az 1500 Vdc csökkentheti egy bizonyos meghibásodási arányt.
2. hátrányelemzés
1) A berendezések követelményeinek növekedése Az 1000 V DC rendszerhez képest a feszültség 1500 V DC-re történő növelése jelentős hatással van a megszakítókra, a biztosítékokra, a villámhárítókra és a kapcsoló tápegységekre, és magasabb feszültség- és megbízhatósági követelményeket támaszt. javítani.
2) Magasabb biztonsági követelmények A feszültség 1500 Vdc-re történő növelése után megnő az elektromos meghibásodás és kisülés veszélye, így javítani kell a szigetelés védelmét és az elektromos hézagot. Ezen túlmenően, ha baleset történik a DC oldalán, akkor egy komolyabb DC ív oltási problémával kell szembenéznie. Ezért az 1500 V DC rendszer megemeli a rendszer biztonsági védelmi követelményeit.
3) A lehetséges PID-effektus növelése Miután a PV modulokat sorba kapcsolták, a nagyfeszültségű modulok cellái és a föld között kialakult szivárgási áram fontos ok a PID-effektusra (részletes magyarázatért kérjük, válaszoljon a “103 " a háttérben). Miután a feszültséget 1000 Vdc-ről 1500 Vdc-re növelték, egyértelmű, hogy az akkumulátor chip és a föld közötti feszültségkülönbség megnő, ami növeli a PID-effektus lehetőségét.
4) Növekvő illesztési veszteség A fotovoltaikus húrok között van egy bizonyos illesztési veszteség, amelyet elsősorban a következő okok okoznak:
A különböző fotovoltaikus modulok gyári teljesítményének eltérése 0 ~ 3% lesz.
A szállítás és a telepítés során kialakult rejtett repedések árameltérést okoznak
A telepítés utáni egyenetlen csillapítás és egyenetlen árnyékolás szintén teljesítményeltérést okoz.
A fenti tényezőkre figyelemmel az egyes húrok 22 komponensről 32 komponensre való növelése nyilvánvalóan növeli az illesztési veszteséget.
3. Átfogó elemzés A fenti elemzés során az, hogy mennyi 1500 Vdc összehasonlítható az 1000 V DC-vel, javíthatja a költségteljesítményt, és további számításokra van szükség.
Bevezetés: A fotovoltaikus erőművekben széles körben alkalmazott 1000 Vdc-os fotovoltaikus rendszerrel összehasonlítva az invertergyártók által vezetett 1500 Vdc-os fotovoltaikus rendszerek kutatása az utóbbi időben ipari technológiai hotspot lett. Akkor könnyen felmerülhetnek ilyen kérdéseink.
Másodszor, a fotovoltaikus rendszer alapfelszereltsége 1500 Vdc feszültségen
1) Fotovoltaikus modulok Jelenleg a FirstSolar, az Artes, a Trina, a Yingli és más cégek 1500 Vdc-os fotovoltaikus modulokat dobtak piacra, beleértve a hagyományos és dupla üveg modulokat is.
2) Inverter Jelenleg a mainstream gyártók 1500 Vdc invertereket dobtak piacra 1MVA ~ 4MVA kapacitással, amelyeket a demonstrációs erőművekben alkalmaztak. Az 1500 Vdc feszültségszintet a vonatkozó IEC szabványok lefedik.
3) A kombinációs dobozok és más kulcselemek szabványai A kombinációs dobozok és a legfontosabb alkatrészek elkészültek, és az 1500 Vdc belépett a kombinációs doboz tanúsítási szabványába, a CGC / GF037: 2014 „A fotovoltaikus kombinált berendezések műszaki specifikációi”; Az 1500 Vdc-t a legtöbb IEC-szabvány egyértelművé tette, hogy a kisfeszültségű irányelvek kategóriájába tartozik, például az IEC61439-1 és az IEC60439-1 megszakító szabványok, az IEC60269-6 fotovoltaikus speciális biztosítékok és az EN50539-11 / -12 speciális fotovoltaikus villámvédelmi készülékek. .
Mivel azonban az 1500 V DC fotovoltaikus rendszer még mindig a bemutató szakaszban van, és a piaci kereslet korlátozott, a fent említett berendezések még nem kezdték el a tömeggyártást.
1500Vdc alkalmazás a fotovoltaikus rendszerben
1. Macho Springs naperőmű
A Firstsolar 2014 májusában jelentette be, hogy az első 1500 Vdc-os erőművet Demingben, a NewMexicóban elkészítették, használatba vették. Az erőmű teljes kapacitása 52 MW, 34 tömb 1000 V DC szerkezetet, a többi tömb 1500 V DC szerkezetet használ.
Az SMA 2014 júliusában jelentette be, hogy a Sandershauser Bergindustrialparkban, az észak-németországi Kasselben található Niestetalban található ipari parkban lévő 3.2 MW fotovillamos erőművet használatba vették. Az erőmű 1500 Vdc-os rendszert használ.
2. Alkalmazási esetek Kínában
Golmud Sunshine Qiheng New Energy Golmud 30MW fotovoltaikus projekt
2016 januárjában az első hazai 1500 Vdc-os fotovoltaikus energiatermelő rendszer bemutató projektje, a Golmud Sunshine Qiheng New Energy Golmud 30MW fotovoltaikus hálózathoz csatlakoztatott áramtermelő projekt hivatalosan csatlakozott az áramtermelés hálózatához, jelezve, hogy a hazai 1500Vdc-os fotovoltaikus rendszer valóban belépett a tényleges demonstrációs alkalmazás szakasza.
Az 1500 V-os fotovoltaikus termékek fejlesztése már most is trend
A fotovoltaikus alkatrészeket és a jelenlegi szolár fotovoltaikus rendszerek elektromos berendezéseit az 1000 V egyenfeszültség követelményei alapján tervezik és gyártják. A fotovoltaikus rendszerek jobb hozamának elérése érdekében sürgősen áttörésre van szükség a fotovoltaikus támogatások csökkentésének az energiatermelési költségei és hatékonysága szempontjából. Ezért az 1500 V-os fotovoltaikus termékek fejlesztése trenddé vált. Az 1500 V-os nagyfeszültségű alkatrészek és a támogató elektromos berendezések alacsonyabb rendszerköltségeket és magasabb energiatermelési hatékonyságot jelentenek. Ennek az új berendezésnek és technológiának a bevezetésével a fotovoltaikus ipar fokozatosan megszabadulhat a támogatásoktól való függéstől, és korai időpontban elérheti a paritásos on-line hozzáférést. 1500 V-os követelmények a napelemes modulokhoz, inverterekhez, kábelekhez, kombinációs dobozokhoz és a rendszer optimalizálásához ”
Az 1500 V-os rendszer alapvető berendezései a fentiekben láthatók. Az egyes készülékek 1500 V-os követelményei is ennek megfelelően változtak:
1500 V-os alkatrész
• Megváltozott az alkatrészek elrendezése, ami nagyobb alkatrész-kúszási távolságot igényel;
• Alkatrész anyagcserék, növekvő anyag- és vizsgálati követelmények a hátlapra;
• Megnövelt vizsgálati követelmények az alkatrészek szigetelésére, a feszültségállóságra, a nedves szivárgásra és az impulzusra;
• Az alkatrészköltség alapvetően alacsony és a teljesítmény javul;
• Jelenleg az IEC szabványok vonatkoznak az 1500 Vdc-os rendszerelemekre. Ilyenek például az IEC 61215 / IEC 61730;
• A mainstream gyártók 1500 Vdc-os rendszerelemei megfeleltek a megfelelő tanúsításoknak és PID-teljesítményteszteknek.
1500 V DC kábel
• Különbségek vannak a szigetelésben, a hüvely vastagságában, az ellipticitásban, a szigetelési ellenállásban, a hőhosszabbításban, a sószórás és a füstállóság tesztben, valamint a sugárégési tesztben.
1500 V-os kombinációs doboz
• Tesztkövetelmények az elektromos hézagra és a kúszási távolságra, az áramfrekvencia feszültségre és az impulzus ellenáll a feszültségre és a szigetelés ellenállására;
• Különbségek vannak a villámmegszakítókban, a megszakítókban, a biztosítékokban, a vezetékekben, az ön által táplált forrásokban, a visszirányú diódákban és a csatlakozókban;
• A kombinációs dobozokra és a legfontosabb alkatrészekre vonatkozó szabványok érvényben vannak.
1500 V-os inverter
• A villámmegszakítók, a megszakítók, a biztosítékok és a kapcsoló tápegységek különbözőek;
• Szigetelés, elektromos távolság és tönkremenetel, amelyet a feszültség emelkedése okoz
• Az 1500 V feszültségszintet a vonatkozó IEC szabványok lefedik.
1500 V-os rendszer
Az 1500 V-os rendszer húrjainak kialakításakor az 1000 V-os rendszer minden egyes húrjának alkotóeleme 18-22 volt, most pedig az 1500 V-os rendszer nagymértékben megnöveli a sorozatban lévő alkatrészek számát 32-34-re, így több húr kevesebb lesz és egy valóság.
Jelenlegi fotovoltaikus áramtermelő rendszer, DC-oldali feszültség 450-1000V, AC-oldali feszültség 270-360V; 1500 V-os rendszer, az egyhúrú alkatrészek száma 50% -kal nőtt, az egyenáramú oldali feszültség 900-1500V, az AC-oldali 400-1000V, nemcsak a DC oldalsó vezetékveszteség csökken Az AC-oldalon a vezetékveszteség jelentősen csökkent. 1500 V-os követelmények az alkatrészekre, inverterekre, kábelekre, kombinációs dobozokra és a rendszer optimalizálására ”
Az invertereket tekintve korábban 1MW-os központosított invertereket használtak, és most 2.5V-os rendszer használata után 1500MW-os inverterekké bővíthetők; és az AC oldal névleges feszültsége megnő. Azonos teljesítményű és váltakozó áramú inverterek A csökkentett kimeneti áram segít csökkenteni az inverter költségeit.
Átfogó számításokkal az 1500 V-os rendszer technikai fejlesztése után a rendszer teljes költsége körülbelül 2 centtel, a rendszer hatékonysága pedig 2% -kal csökkenthető. Tehát az 1500 V-os rendszer alkalmazása nagyban hozzájárul a rendszer költségeinek csökkentéséhez.
Az 1500 V-os rendszer használatával növekszik az alkatrészek soros száma, csökken a párhuzamos csatlakozások száma, csökken a kábelek száma, és csökken a kombinátorok és inverterek száma. A feszültség növekszik, a veszteség csökken és a hatékonyság javul. A csökkentett telepítési és karbantartási munkaterhelés a telepítési és karbantartási költségeket is csökkenti. Ez csökkentheti a villamos energia költségét.
A nagy trend! Az 1500 V-os fotovoltaikus rendszer felgyorsítja a paritás korszakának megjelenését
2019-ben a fotovoltaikus politikák változásával az ipar az áram költségeinek csökkentésére pályázik, és elkerülhetetlen tendencia a megfizethető internet-hozzáférés felé történő elmozdulás. Ezért a technológiai innováció az áttörés, a villamos energia költségeinek csökkentése és a támogatásoktól való függőség csökkentése a fotovoltaikus ipar egészséges fejlődésének új irányává vált. Ugyanakkor Kína, mint a világ vezető fotovoltaikus iparának gyártója, segítette a legtöbb országot az interneten a paritás elérésében, de még mindig bizonyos távolságra van az internet paritásától különböző okok miatt.
A fő ok, amiért a tengerentúli fotovoltaikus piac el tudja érni a paritást, az, hogy Kína a finanszírozás, a földterület, a hozzáférés, a világítás, az áramár stb. Terén nyújtott előnyei mellett a legfontosabb és a levont tanulság az, hogy viszonylag Kína fejlett. Például egy fotovoltaikus rendszer, amelynek feszültsége 1500 V. Jelenleg az 1500 V-os feszültségszintű termékek váltak a tengerentúli fotovoltaikus piac mainstream megoldásává. Ezért a hazai fotovillamosoknak is a rendszerszintű innovációra kell összpontosítaniuk, fel kell gyorsítaniuk az 1500 V és más fejlett technológiák alkalmazását, megvalósítani az erőművek költségcsökkentését, hatékonyságát és minőségének javítását, és átfogóan elő kell mozdítaniuk a fotovoltaikus ipart a paritás korszakának elmozdulásában.
1500 V hullám söpört végig a világon
Az IHS jelentése szerint az 1500 V rendszer első javasolt felhasználása 2012-re nyúlik vissza. 2014-re a FirstSolar beruházott az első 1500 V-os fotovoltaikus erőműbe. A FirstSolar számítása szerint: az 1500 V-os fotovillamos erőmű csökkenti a párhuzamos áramkörök számát a soros fotovoltaikus modulok számának növelésével; csökkenti az elosztódobozok és kábelek számát; ugyanakkor a feszültség növelésével a kábel vesztesége tovább csökken, és javul a rendszer energiatermelési hatékonysága.
2015-ben Kína vezető invertergyártója, a Sunshine Power átvette a vezetést az 1500 V-os inverter tervezésén alapuló rendszermegoldások népszerűsítésében az iparban, de mivel más támogató elemek nem alkottak teljes ipari láncot Kínában, és a befektetési társaságok korlátozottan tudják ezt, Ahelyett, hogy a nagyszabású belföldi promóció után a tengerentúli terjeszkedésnek elsőbbséget adott volna, először „meghódította” a világot, majd visszatért a kínai piacra.
A globális piac szempontjából az 1500 V-os rendszer a nagy fotovoltaikus projektek szükséges feltételévé vált a költségek csökkentése és a hatékonyság növelése érdekében. Az alacsony villamosenergia-árakkal rendelkező országokban, például Indiában és Latin-Amerikában, a nagy földi fotovoltaikus erőművek szinte mind 1500 V-os ajánlattételi rendszert alkalmaznak; fejlett energiapiaccal rendelkező országok Európában és az Egyesült Államok az egyenfeszültséget 1000 V-os fotovoltaikus rendszerekről 1500 V-ra váltották; az olyan feltörekvő piacok, mint Vietnam és a Közel-Kelet, közvetlenül beléptek az 1500 V-os rendszerekbe. Érdemes megjegyezni, hogy az 1500 voltos GW-szintű fotovoltaikus projektet világszerte használják, és többször is globális rekordot döntött, rendkívül alacsony hálózati hálózaton mért villamosenergia-árak mellett.
Az Egyesült Államokban az 1500 Vdc-berendezések beépített kapacitása 2016-ban 30.5% -ot tett ki. 2017-re megduplázódott, 64.4% -ra. Várhatóan ez a szám 84.20-ben eléri a 2019% -ot. A helyi EPC-vállalat szerint: „Minden új 7GW-os földi erőmű évente 1500 V-ot használ. Például Wyomingban az első nagyszabású földi fotovillamos erőmű, amelyet most csatlakoztattak a hálózathoz, napfényes, 1500 V-os központosított inverteres megoldást használ.
Becslések szerint az 1000 V-os rendszerhez képest az 1500 V-os költségcsökkentés és hatékonyságnövelés főként a következőkben mutatkozik meg:
1) A sorba kapcsolt alkatrészek számát 24 blokkról / stringről 34 blokkra / stringre növelték, ezzel csökkentve a stringek számát. Ennek megfelelően a fotovoltaikus kábelek fogyasztása 48% -kal csökkent, és az olyan berendezések költségei, mint például a kombinációs dobozok, szintén körülbelül 1/3-mal, a költségek pedig körülbelül 0.05 jüan / Wp-kal csökkentek;
2) Az alkatrészek sorozatos növekedése körülbelül 0.05 jüan / Wp-kal csökkenti a rendszer költségeit a támogatás, a cölöpalapozás, az építés és a telepítés terén;
3) Az 1500 V rendszer váltakozó áramú hálózatra csatlakoztatott feszültségét 540 V-ról 800 V-ra növelik, a hálózathoz csatlakoztatott pontokat csökkentik, és az AC és DC oldali rendszer veszteségei 1 ~ 2% -kal csökkenthetők.
4) A tengerentúli piac kiforrott esete szerint egyetlen altömb optimális kapacitása úgy alakítható ki, hogy 6.25 MW 1500 V-os rendszerekben, sőt akár 12.5 MW-ig is egyes területeken. Egyetlen tömb kapacitásának növelésével csökkenthető az AC berendezések, például a transzformátorok költsége.
Ezért a hagyományos 1000 V-os rendszerhez képest az 1500 V-os rendszer 0.05 ~ 0.1 jüan / Wp-kal csökkentheti a költségeket, és a tényleges áramtermelés 1 ~ 2% -kal növekedhet.
Szorzás a „potenciális” 1500 Vdc-os rendszer hazai piacával
A nemzetközi piaccal összehasonlítva a kínai fotovoltaikus ipar első éveiben a technológiai ipar éretlen ellátási láncának köszönhetően az 1500 V-os rendszer későn indult, és fejlődése lassú volt. Csak néhány vezető vállalat, például a Sunshine Power teljesítette a K + F és a tanúsítást. De az 1500 V-os rendszer globális növekedésével a hazai piac kihasználta ezt, és jó eredményeket ért el az 1500 V-os rendszerek és alkalmazások fejlesztésében és innovációjában:
- 2015 júliusában a Sunshine Power által Kínában kifejlesztett és gyártott első 1500 V-os központosított inverter sikeresen teljesítette a hálózati csatlakozási tesztet, és megnyitotta az 1500 V-os technológia bevezetését a hazai piacon.
- 2016 januárjában az első hazai 1500 V-os fotovoltaikus áramtermelő rendszer bemutató projektjét csatlakoztatták az áramtermelés hálózatához.
- 2016 júniusában az első hazai Datong vezető projektben 1500 V-os központosított invertereket alkalmaztak kötegenként.
- 2016 augusztusában a Sunshine Power átvette a vezetést a világ első 1500 V-os húrinverterének bevezetésében, tovább fokozva a hazai fotovoltaikus inverterek nemzetközi versenyképességét.
Ugyanebben az évben Kína első 1500 V-os fotovoltaikus rendszerének benchmarking projektjét hivatalosan összekötötték az áramtermelés hálózatával Golmudban (Qinghai), jelezve, hogy a hazai 1500 Vdc-os fotovoltaikus rendszer elkezdett belépni a gyakorlati alkalmazás területére. Az erőmű teljes beépített kapacitása 30 MW. A Sunshine Power teljes megoldást kínál ehhez a projekthez, csökkentve a kábel beruházási költségeit 20% -kal, 0.1 jüan / Wp költségét, és jelentősen csökkentve az AC és DC mellékvezeték veszteségeit és a transzformátor alacsony feszültségű oldalsó tekercselési veszteségeit.
Az 1500 V vált a globális piac mainstreamjévé
Az 1500 V-os rendszer, amelynek költségcsökkentése és hatékonysága is van, fokozatosan az első választás a nagy földi erőművek számára. Ami az 1500 V-os rendszerek jövőbeni fejlesztését illeti, az IHS előrejelzése szerint az 1500 V-os inverterek aránya 74-ben továbbra is 2019% -ra nő, 84-ban pedig 2020% -ra emelkedik, és az ipar fő áramlata lesz.
Az 1500 V beépített kapacitás szempontjából 2-ban csak 2016GW volt, és 30-ban meghaladta a 2018GW-ot. Mindössze két év alatt több mint 14-szeres növekedést ért el, és várhatóan tartós nagysebességű növekedési tendenciát fog fenntartani. Várható, hogy az összesített szállítás 2019-ben és 2020-ban lesz. Az összeg meghaladja a 100GW-ot. A kínai vállalkozások számára a Sunshine Power világszerte több mint 5GW 1500V-os invertereket telepített, és tervezi, hogy 1500-ben fejlettebb 2019V-os húrokat és központosított invertereket dob piacra a gyorsan növekvő piaci telepített kereslet kielégítése érdekében.
Az egyenfeszültség 1500 V-ra való növelése fontos változás a költségek csökkentésében és a hatékonyság növelésében, és mára a nemzetközi fotovoltaikus fejlesztés mainstream megoldásává vált. A támogatások csökkenésének és paritásának korszakával Kínában az 1500 V-os rendszert Kínában is egyre szélesebb körben használják, felgyorsítva Kína átfogó paritási korszakának megérkezését
Az 1500 V-os fotovoltaikus rendszer gazdasági elemzése
2018-tól függetlenül külföldön vagy belföldön, az 1500 V-os rendszer alkalmazási aránya egyre nagyobb. Az IHS statisztikái szerint a külföldön működő nagy külföldi földi erőművek 1500 V-os alkalmazási volumene 50-ban meghaladta az 2018% -ot; az előzetes statisztikák szerint a 2018-as harmadik versenyzők között az 1500 V-os alkalmazások aránya 15 és 20% között mozgott.
Az 1500 V-os rendszer hatékonyan csökkentheti-e a projekt villamosenergia-költségét? Ez a tanulmány összehasonlító elemzést készít a két feszültségszint gazdaságosságáról elméleti számítások és tényleges esetadatok segítségével.
I. Alapvető tervezési séma
A fotovoltaikus rendszer 1500 Vdc-os alkalmazásának költségszintjének elemzéséhez hagyományos tervezési sémát alkalmaznak a projekt költségeinek összehasonlítására a hagyományos 1000 V-os rendszerköltséggel.
1. számítási előfeltétel
1) A földi erőművet, a sík terepet, a beépített teljesítményt nem korlátozza a földterület;
2) A projekt helyszínének extrém hőmérsékletét és rendkívül alacsony hőmérsékletét 40 ℃ és -20 ℃ szerint kell figyelembe venni.
3) A kiválasztott alkatrészek és inverterek legfontosabb paramétereit az alábbi táblázat mutatja.
2. Alapvető tervezési séma
1) 1000 V sorozatú tervezési séma
22 310 W kétoldalas fotovoltaikus modul alkot egy 6.82 kW-os elágazást, 2 elágazás négyzet alakú tömböt, 240 elágazás összesen 120 négyzet alakú tömböt és 20 75 kW-os inverterbe lép (1.09-szeres eloszlás a DC oldalon, erősítés a hátoldalon) 15%, ez 1.25-szeres túlteljesítést jelent) 1.6368MW-os áramtermelő egységet alkotni.
Az alkatrész vízszintesen van felszerelve a 4 * 11, valamint az első és hátsó kettős oszlopú rögzített konzolokkal összhangban.
2) 1500 V sorozatú tervezési séma
34 310 W kétoldalas fotovoltaikus modulok alkotnak egy 10.54 kW-os elágazást, 2 ág egy négyzet alakú mátrixot alkot, 324 ág összesen 162 négyzet alakú tömböt tartalmaz, és 18 175 kW-os inverter van telepítve (1.08-szoros túlelosztás a DC oldalon, erősítés vissza 15% -ot figyelembe véve 1.25-szeres túlteljesítés) 3.415MW-os áramtermelő egységet alkotni.
Az alkatrész vízszintesen van felszerelve a 4 * 17, valamint az első és hátsó kettős oszlopú rögzített konzolokkal összhangban.
Másodszor, az 1500 V hatása a kezdeti beruházásra
A fenti tervezési séma szerint az 1500 V rendszer és a hagyományos 1000 V rendszer mérnöki mennyiségének és költségének összehasonlító elemzése a következő.
3. táblázat: 1000 V-os rendszer beruházási összetétele
4. táblázat: 1500 V-os rendszer beruházási összetétele
Összehasonlító elemzés révén megállapítást nyert, hogy a hagyományos 1000 V-os rendszerhez képest az 1500 V-os rendszer a rendszerköltségek mintegy 0.1 jüan / W megtakarítását jelenti.
Harmadszor: az 1500 V hatása az áramtermelésre
Számítási feltétel:
Ugyanazokat az összetevőket használva nem lesz különbség az áramtermelésben az alkatrészek közötti különbségek miatt; sík terepet feltételezve a terepváltozások miatt nem lesz árnyék elzáródás;
Az áramtermelés különbsége főként két tényezőn alapul: az alkatrészek és a húrok eltérési vesztesége, az egyenáramú vezeték vesztesége és az AC vezetékveszteség.
1. az alkatrészek és a húrok közötti eltérés elvesztése
Egyetlen elágazás soros elemeinek száma 22-ről 34-re nőtt. A különböző alkatrészek közötti ± 3 W teljesítményeltérés miatt az 1500 V-os rendszerelemek közötti teljesítményveszteség növekedni fog, de mennyiségileg nem számítható.
Egyetlen inverter hozzáférési útjainak száma 12-ről 18-ra nőtt, de az inverter MPPT nyomon követési útjainak száma 6-ról 9-re nőtt annak biztosítása érdekében, hogy 2 elágazás feleljen meg az 1 MPPT-nek. Az MPPT veszteség nem növekszik.
2. DC és AC vezeték veszteség
A vonalveszteség számítási képlete
Q veszteség = I2R = (P / U) 2R = ρ (P / U) 2 (L / S)
1) A DC vezeték veszteségének kiszámítása
Táblázat: Egyetlen ág DC-veszteség aránya
A fenti elméleti számítások alapján megállapítást nyert, hogy az 1500 V-os rendszer DC-vesztesége 0.765-szerese az 1000 V-os rendszerének, ami egyenértékű az egyenáramú vezeték veszteségének 23.5% -kal történő csökkentésével.
2) Az AC vezetékveszteség kiszámítása
Táblázat: Egy inverter váltakozó áramú veszteségaránya
A fenti elméleti számítások szerint azt találták, hogy az 1500 V-os rendszer DC-vesztesége 0.263-szorosa az 1000 V-os rendszernek, ami egyenértékű az AC-vezeték veszteségének 73.7% -kal történő csökkentésével.
3) A tényleges adatok
Mivel az összetevők közötti eltérési veszteség nem számolható mennyiségileg, és a tényleges környezet felelősségteljesebb, a tényleges esetet használjuk további magyarázatra.
Ez a cikk az élenjáró projekt harmadik szakaszának tényleges energiatermelési adatait használja. Az adatgyűjtés ideje 2019 májusától júniusig tart, összesen 2 hónap adat.
Táblázat: Az áramtermelés összehasonlítása 1000 V és 1500 V rendszerek között
A fenti táblázatból kiderül, hogy ugyanazon projekt helyszínen, ugyanazon alkatrészek, invertergyártók termékei és ugyanazon konzol beépítési módszer alkalmazásával, 2019 májusától júniusig az 1500 V-os rendszer energiatermelési órája 1.55% volt magasabb, mint az 1000 V-os rendszer.
Látható, hogy bár az egyes húrkomponensek számának növekedése növeli az alkatrészek közötti eltérési veszteséget, mivel ez kb. 23.5% -kal, az AC-vezeték vesztesége pedig körülbelül 73.7% -kal csökkentheti az egyenáramú vezeték veszteségét, az 1500 V-os rendszer növelheti a projekt energiatermelése.
Negyedszer, egy átfogó elemzés
A fenti elemzés révén megállapíthatjuk, hogy a hagyományos 1000 V-os rendszerhez képest az 1500 V-os rendszerhez képest
1) körülbelül 0.1 jüan / W rendszerköltséget takaríthat meg;
2) Bár az egyes húrkomponensek számának növekedése megnöveli az alkatrészek közötti eltérési veszteséget, de mivel ez kb. 23.5% -kal, az AC vezetékvesztesége pedig körülbelül 73.7% -kal csökkentheti az egyenáramú vezeték veszteségét, az 1500 V-os rendszer növeli a a projekt energiatermelése.
Ezért az 1500 Vdc-os alkalmazás a fotovoltaikus rendszerben az energia költsége bizonyos mértékben csökkenthető.
Dong Xiaoqing, a Hebei Energetikai Mérnöki Intézet elnöke szerint az intézet által elvégzett földi fotovoltaikus projekttervezési tervek több mint 50% -a 1500 V-ot választott ki; várhatóan 1500-ben a földi erőművek országos 2019 V-os részesedése eléri a 35% -ot; 2020-ban tovább növelik.
Az IHS Markit, a jól ismert nemzetközi tanácsadó ügynökség optimistább előrejelzést adott. 1500 V globális fotovoltaikus piacelemzési jelentésükben rámutattak, hogy a globális 1500 V fotovoltaikus erőmű skálája meghaladja a 100 GW-ot a következő két évben.
Ábra: Az 1500 V arányának előrejelzése a globális földi erőművekben
Kétségtelen, hogy a globális fotovoltaikus ipar szubvenciómentesítési folyamata felgyorsul, és a villamos energia költségének végső törekvése, az 1500 V, mint olyan műszaki megoldás, amely csökkentheti a villamos energia költségeit, egyre inkább felhasználásra kerül.
