Aplikasi 1500Vdc dalam sistem fotovoltaik
Mengurangi biaya dan meningkatkan efisiensi selalu menjadi arahan upaya orang-orang listrik
Tren 1500VDC dan pilihan sistem paritas yang tak terhindarkan
Mengurangi biaya dan meningkatkan efisiensi selalu menjadi arahan upaya para pekerja Listrik. Diantaranya, peran inovasi teknologi adalah kuncinya. Pada 2019, dengan percepatan subsidi China, 1500Vdc memiliki harapan besar.
Menurut data IHS dari organisasi penelitian dan analisis, sistem 1500Vdc pertama kali diusulkan pada tahun 2012, dan FirstSolar menginvestasikan pembangkit listrik fotovoltaik 1500Vdc pertama di dunia pada tahun 2014. Pada bulan Januari 2016, proyek demonstrasi 1500Vdc domestik pertama Golmud Sunshine Qiheng New Energy Golmud 30MW Proyek Pembangkit Listrik Fotovoltaik secara resmi terhubung ke jaringan untuk pembangkit listrik, menandai bahwa aplikasi domestik 1500Vdc dalam sistem fotovoltaik telah benar-benar memasuki tahap aplikasi demonstrasi praktis berskala besar. Dua tahun kemudian, pada tahun 2018, teknologi 1500Vdc telah diaplikasikan secara besar-besaran secara internasional dan domestik. Di antara batch ketiga proyek domestik terkemuka yang mulai dibangun pada 2018, proyek Golmud dengan harga penawaran terendah (0.31 yuan / kWh), serta proyek GCL Delingha dan Chint Baicheng semuanya telah mengadopsi teknologi 1500Vdc. Dibandingkan dengan sistem fotovoltaik 1000Vdc tradisional, aplikasi 11500Vdc dalam sistem fotovoltaik telah banyak digunakan baru-baru ini. Kemudian kita dapat dengan mudah memiliki pertanyaan seperti itu:
Mengapa meningkatkan tegangan dari 1000Vdc menjadi 1500Vdc?
Kecuali inverter, apakah peralatan listrik lain dapat menahan tegangan tinggi 1500Vdc?
Seberapa efektif sistem 1500Vdc setelah digunakan?
1. Keuntungan dan kerugian teknis dari aplikasi 1500Vdc dalam sistem fotovoltaik
analisis keuntungan
1) Kurangi jumlah kotak persimpangan dan kabel DC
Dalam "Kode untuk Desain Pembangkit Listrik Fotovoltaik (GB 50797-2012)", pencocokan modul fotovoltaik dan inverter harus sesuai dengan rumus berikut: Menurut rumus di atas dan parameter komponen yang relevan, setiap string sistem 1000Vdc umumnya 22 komponen, sedangkan setiap string sistem 1500Vdc dapat memungkinkan 32 komponen.
Mengambil unit pembangkit listrik modul 285W 2.5MW dan inverter string sebagai contoh, sistem 1000Vdc:
408 string fotovoltaik, 816 pasang pondasi tiang pancang
34 set inverter string 75kW
Sistem 1500Vdc:
280 kelompok fotovoltaik string
700 pasang pondasi tiang pancang
14 set inverter string 75kW
karena jumlah string berkurang, jumlah kabel DC yang terhubung antara komponen dan kabel AC antara string dan inverter akan berkurang.
2) Kurangi kehilangan saluran DC
∵ P = IRI = P / U
∴ U meningkat 1.5 kali → I menjadi (1 / 1.5) → P menjadi 1 / 2.25
∵ R = ρL / S Kabel DC L menjadi 0.67, 0.5 kali lipat aslinya
∴ R (1500Vdc) <0.67 R (1000Vdc)
Singkatnya, 1500VdcP bagian DC sekitar 0.3 kali 1000VdcP.
3) Mengurangi tingkat rekayasa dan kegagalan dalam jumlah tertentu
Karena pengurangan jumlah kabel DC dan kotak sambungan, jumlah sambungan kabel dan perkabelan kotak sambungan yang dipasang selama konstruksi akan berkurang, dan kedua titik ini rentan terhadap kegagalan. Oleh karena itu, 1500Vdc dapat mengurangi tingkat kegagalan tertentu.
4) Kurangi investasi
Meningkatkan jumlah komponen string tunggal dapat mengurangi biaya satu watt. Perbedaan utama adalah jumlah pondasi tiang, panjang kabel setelah konvergensi DC, dan jumlah kotak persimpangan (terpusat).
Sehubungan dengan skema 22-string dari sistem 1000Vdc, skema 32-string dari sistem 1500Vdc dapat menghemat sekitar 3.2 titik / W untuk kabel dan pondasi tiang.
Analisis kerugian
1) Peningkatan kebutuhan peralatan
Dibandingkan dengan sistem 1000Vdc, tegangan yang ditingkatkan menjadi 1500Vdc memiliki dampak yang signifikan pada pemutus sirkuit, sekering, perangkat proteksi petir dan catu daya switching, dan mengedepankan persyaratan yang lebih tinggi untuk menahan tegangan dan keandalan, dan harga satuan peralatan akan relatif meningkat .
2) Persyaratan keamanan yang lebih tinggi
Setelah tegangan dinaikkan menjadi 1500Vdc, risiko kerusakan listrik meningkat, sehingga meningkatkan perlindungan isolasi dan jarak bebas listrik. Selain itu, begitu kecelakaan terjadi di sisi DC, itu akan menghadapi masalah kepunahan busur DC yang lebih serius. Oleh karena itu, sistem 1500Vdc meningkatkan persyaratan perlindungan keamanan sistem.
3) Meningkatkan kemungkinan efek PID
Setelah modul fotovoltaik dihubungkan secara seri, arus bocor yang terbentuk antara sel modul tegangan tinggi dan tanah merupakan penyebab penting dari efek PID. Setelah tegangan dinaikkan dari 1000Vdc ke 1500Vdc, jelas bahwa perbedaan tegangan antara sel dan tanah akan meningkat, yang akan meningkatkan kemungkinan efek PID.
4) Tingkatkan kerugian pencocokan
Ada kehilangan kecocokan tertentu antara string fotovoltaik, terutama disebabkan oleh alasan berikut:
- Kekuatan pabrik modul fotovoltaik yang berbeda akan memiliki deviasi 0 ~ 3%. Retakan yang terbentuk selama pengangkutan dan pemasangan akan menyebabkan penyimpangan daya.
- Redaman yang tidak rata dan pemblokiran yang tidak rata setelah pemasangan juga akan menyebabkan penyimpangan daya.
- Mengingat faktor-faktor di atas, meningkatkan setiap string dari 22 komponen menjadi 32 komponen jelas akan meningkatkan kerugian pencocokan.
- Menanggapi masalah 1500V di atas, setelah hampir dua tahun penelitian dan eksplorasi, perusahaan peralatan juga telah melakukan beberapa perbaikan.
Kedua, peralatan inti sistem fotovoltaik 1500Vdc
1. Modul fotovoltaik
First Solar, Artus, Tianhe, Yingli, dan perusahaan lain memimpin peluncuran modul fotovoltaik 1500Vdc.
Sejak pembangkit listrik fotovoltaik 1500Vdc pertama di dunia selesai dibangun pada tahun 2014, volume aplikasi sistem 1500V terus berkembang. Didorong oleh situasi ini, standar IEC mulai memasukkan spesifikasi terkait 1500V ke dalam penerapan standar baru. Pada 2016, IEC 61215 (untuk C-Si), IEC 61646 (untuk film tipis), dan IEC61730 adalah standar keamanan komponen di bawah 1500V. Ketiga standar ini melengkapi persyaratan pengujian kinerja dan pengujian keamanan dari sistem komponen 1500V dan memecahkan hambatan terakhir dari persyaratan 1500V, yang sangat mendorong kepatuhan terhadap standar pembangkit listrik 1500V.
Saat ini, pabrikan lini pertama domestik China telah meluncurkan produk 1500V yang matang, termasuk komponen satu sisi, komponen dua sisi, komponen kaca ganda, dan telah memperoleh sertifikasi terkait IEC.
Menanggapi masalah PID produk 1500V, pabrikan arus utama saat ini mengambil dua langkah berikut untuk memastikan bahwa kinerja PID dari komponen 1500V dan komponen 1000V konvensional tetap pada tingkat yang sama.
1) Dengan meningkatkan kotak persimpangan dan mengoptimalkan desain tata letak komponen untuk memenuhi persyaratan jarak rambat dan jarak rambat 1500V;
2) Ketebalan bahan bidang belakang ditingkatkan sebesar 40% untuk meningkatkan isolasi dan memastikan keamanan komponen;
Untuk efek PID, setiap pabrikan menjamin bahwa di bawah sistem 1500V, komponen masih menjamin bahwa atenuasi PID kurang dari 5%, memastikan bahwa kinerja PID dari komponen konvensional tetap pada level yang sama.
2. inverter
Pabrikan luar negeri seperti SMA / GE / PE / INGETEAM / TEMIC umumnya meluncurkan solusi inverter 1500V sekitar tahun 2015. Banyak pabrikan papan atas dalam negeri telah meluncurkan produk inverter berdasarkan seri 1500V, seperti Sungrow SG3125, seri SUN2000HA Huawei, dll., Dan adalah yang pertama dirilis di pasar AS.
NB / T 32004: 2013 merupakan standar yang harus dipenuhi oleh produk inverter dalam negeri pada saat akan dipasarkan. Ruang lingkup yang berlaku dari standar yang direvisi adalah inverter terhubung jaringan fotovoltaik yang terhubung ke rangkaian sumber PV dengan tegangan tidak melebihi 1500V DC dan tegangan keluaran AC tidak melebihi 1000V. Standar itu sendiri sudah mencakup rentang DC 1500V dan memberikan persyaratan pengujian untuk tegangan lebih sirkuit PV, jarak bebas listrik, jarak rambat, tegangan tahan frekuensi daya, dan pengujian lainnya.
3. Kotak penggabung
Standar untuk kotak penggabung dan setiap perangkat kunci sudah siap, dan 1500Vdc telah memasuki standar sertifikasi kotak penggabung CGC / GF 037: 2014 “Spesifikasi teknis peralatan penggabung fotovoltaik”.
4. Kabel
Saat ini, standar 1500V untuk kabel fotovoltaik juga telah diperkenalkan.
5. Saklar dan proteksi petir
Dalam industri fotovoltaik di era 1100Vdc, tegangan keluaran inverter hingga 500Vac. Anda dapat meminjam sistem standar sakelar distribusi 690Vac dan produk pendukung; dari tegangan 380Vac ke tegangan 500Vac, tidak ada masalah pencocokan sakelar. Namun, pada awal periode 2015, seluruh industri fotovoltaik dan distribusi daya tidak memiliki sakelar distribusi daya 800Vac / 1000Vac dan spesifikasi lainnya, yang mengakibatkan kesulitan dalam mendukung seluruh produk dan biaya pendukung yang tinggi.
Deskripsi lengkap
Sistem fotovoltaik 1500Vdc telah banyak digunakan di luar negeri dan sudah menjadi teknologi aplikasi yang matang di seluruh dunia.
Oleh karena itu, peralatan utama sistem fotovoltaik telah mencapai produksi massal, dan harganya turun tajam dibandingkan dengan tahap demonstrasi pada tahun 2016.
Aplikasi 1500Vdc dalam sistem fotovoltaik
Seperti disebutkan di atas, sistem fotovoltaik 1500Vdc telah diterapkan di luar negeri sejak tahun 2014 karena biayanya yang rendah secara keseluruhan dan pembangkit listrik yang tinggi.
Aplikasi global 1500Vdc dalam kasus eksplorasi sistem fotovoltaik
Tenaga surya pertama mengumumkan pada Mei 2014 bahwa pembangkit listrik 1500Vdc pertama yang dibangun di Deming, New Mexico mulai digunakan. Kapasitas total pembangkit listrik adalah 52MW, 34 array mengadopsi struktur 1000Vdc, dan array yang tersisa mengadopsi struktur 1500Vdc.
SMA mengumumkan pada Juli 2014 bahwa pembangkit listrik fotovoltaik 3.2MW yang dibangun di kawasan industri Sandershauser Berg di Niestetal, Kassel, Jerman utara telah digunakan, dan pembangkit listrik tersebut menggunakan sistem 1500Vdc.
1500Vdc telah banyak digunakan dalam proyek berbiaya rendah
Saat ini LSP telah berhasil berkembang T1 + T2 Kelas B + C, perangkat pelindung lonjakan PV Kelas I + II SPD 1500Vdc, 1200Vdc, 1000Vdc, 600Vdc banyak digunakan dalam pembangkit listrik tenaga surya fotovoltaik.
Aplikasi 1500Vdc skala besar dalam sistem fotovoltaik
Untuk pertama kalinya, proyek pembangkit listrik tenaga fotovoltaik 257 MW dari Fu An Hua Hui di Vietnam berhasil dihubungkan ke jaringan listrik. Semua solusi terintegrasi step-up inverter tipe kontainer 1500V digunakan untuk berhasil mencapai penerimaan dari desain, konstruksi hingga koneksi jaringan. Proyek ini berlokasi di Kota Huahui, Kabupaten Fuhua, Provinsi Phu An, Vietnam, dan termasuk dalam wilayah pesisir tengah dan selatan. Dengan mempertimbangkan lingkungan geografis lokal dan ekonomi proyek, pelanggan proyek akhirnya memilih solusi terintegrasi penguat inverter tipe kontainer 1500V.
Solusi yang andal
Dalam proyek demonstrasi pembangkit listrik fotovoltaik, pelanggan memiliki persyaratan yang ketat untuk konstruksi dan kualitas produk. Kapasitas instalasi proyek di sisi DC proyek adalah 257 MW, yang terdiri dari 1032 set kotak penggabung DC 1500V, 86 set inverter terpusat 1500Vdc 2.5MW, 43 set transformator tegangan menengah 5MVA dan solusi terintegrasi dalam kontainer untuk kabinet jaringan ring, memudahkan Pemasangan dan commissioning dapat mempersingkat siklus konstruksi dan mengurangi biaya sistem.
Solusi 1500V menyatukan "teknologi besar"
Solusi terintegrasi penguat inverter tipe kontainer 1500V memiliki karakteristik 1500V, array persegi besar, rasio kapasitas tinggi, inverter daya tinggi, penguat inverter terintegrasi, dll., Yang mengurangi biaya peralatan seperti kabel dan kotak persimpangan. Mengurangi biaya investasi awal. Secara khusus, desain rasio kapasitas tinggi secara efektif meningkatkan tingkat pemanfaatan jalur pendorong secara keseluruhan dan menetapkan rasio kapasitas yang wajar melalui penyediaan berlebih yang aktif untuk membuat LCOE sistem optimal.
Solusi 1500VDC digunakan dalam proyek fotovoltaik lebih dari 900MW di Vietnam. Proyek fotovoltaik 257MW Fu An Hua Hui Vietnam adalah proyek pembangkit listrik tenaga fotovoltaik tunggal terbesar. Sebagai gelombang pertama dari proyek demonstrasi energi baru di Vietnam, setelah proyek dioperasikan, itu akan mengoptimalkan struktur daya Vietnam, meringankan masalah kekurangan listrik di Vietnam selatan, dan mempromosikan pembangunan ekonomi dan sosial di Vietnam.
Apakah aplikasi 1500Vdc dalam sistem fotovoltaik masih jauh dari skala besar?
Dibandingkan dengan sistem fotovoltaik 1000Vdc yang banyak digunakan di pembangkit listrik fotovoltaik, penelitian aplikasi 1500Vdc dalam sistem fotovoltaik yang dipimpin oleh produsen inverter baru-baru ini menjadi hot spot teknologi industri.
Sangat mudah untuk memiliki pertanyaan seperti ini:
Mengapa menaikkan tegangan dari 1000Vdc menjadi 1500Vdc?
Kecuali inverter, apakah peralatan listrik lain dapat menahan tegangan tinggi 1500Vdc?
Apakah ada yang menggunakan sistem 1500Vdc sekarang? Bagaimana efeknya?
Keuntungan dan Kerugian Teknis aplikasi 1500Vdc dalam sistem fotovoltaik
1. Analisis Keuntungan
1) Kurangi penggunaan kotak penggabung dan kabel DC. Setiap string sistem 1000Vdc umumnya 22 komponen, sedangkan setiap string sistem 1500VDC dapat memungkinkan 32 komponen. Ambil unit pembangkit listrik modul 265W 1MW sebagai contoh,
Sistem 1000Vdc: 176 string fotovoltaik dan 12 kotak penggabung;
Sistem 1500Vdc: 118 string fotovoltaik dan 8 kotak penggabung;
Oleh karena itu, jumlah kabel DC dari modul fotovoltaik ke combiner box sekitar 0.67 kali, dan jumlah kabel DC dari combiner box ke inverter sekitar 0.5 kali.
2) Mengurangi kehilangan saluran DC ∵P loss = Kabel I2R I = P / U
∴U meningkat 1.5 kali → I menjadi (1 / 1.5) → P loss menjadi 1 / 2.25
Selain itu, kabel R = ρL / S, L dari kabel DC menjadi 0.67, 0.5 kali dari aslinya
Kabel ∴R (1500Vdc) <kabel 0.67R (1000Vdc)
Singkatnya, kehilangan 1500VdcP dari bagian DC adalah sekitar 0.3 kali kehilangan 1000VdcP.
3) Mengurangi tingkat rekayasa dan kegagalan dalam jumlah tertentu
Karena jumlah kabel DC dan kotak penggabung berkurang, jumlah sambungan kabel dan perkabelan kotak penggabung yang dipasang selama konstruksi akan berkurang, dan kedua titik ini rentan terhadap kegagalan. Oleh karena itu, 1500Vdc dapat mengurangi tingkat kegagalan tertentu.
2. analisis kerugian
1) Peningkatan persyaratan peralatan Dibandingkan dengan sistem 1000Vdc, peningkatan tegangan hingga 1500Vdc memiliki dampak signifikan pada pemutus sirkuit, sekering, penangkal petir, dan catu daya switching, dan mengedepankan persyaratan tegangan dan keandalan yang lebih tinggi. memperbaiki.
2) Persyaratan keamanan yang lebih tinggi Setelah tegangan dinaikkan menjadi 1500Vdc, bahaya kerusakan dan pelepasan listrik meningkat sehingga perlindungan isolasi dan jarak kelistrikan harus ditingkatkan. Selain itu, jika terjadi kecelakaan di sisi DC, itu akan menghadapi masalah pemadaman busur DC yang lebih serius. Oleh karena itu, sistem 1500Vdc meningkatkan persyaratan sistem untuk perlindungan keselamatan.
3) Meningkatkan kemungkinan efek PID Setelah modul PV dihubungkan secara seri, arus bocor yang terbentuk antara sel modul tegangan tinggi dan tanah merupakan alasan penting untuk efek PID (untuk penjelasan rinci, harap balas ke "103 " di latar belakang). Setelah tegangan dinaikkan dari 1000Vdc menjadi 1500Vdc, jelas bahwa perbedaan tegangan antara chip baterai dan ground akan meningkat, yang akan meningkatkan kemungkinan efek PID.
4) Meningkatkan kerugian pencocokan Ada kerugian pencocokan tertentu antara string fotovoltaik, yang terutama disebabkan oleh alasan berikut:
Kekuatan pabrik modul fotovoltaik yang berbeda akan memiliki deviasi 0 ~ 3%.
Retakan tersembunyi yang terbentuk selama transportasi dan pemasangan akan menyebabkan penyimpangan daya
Atenuasi yang tidak rata dan pelindung yang tidak rata setelah pemasangan juga akan menyebabkan penyimpangan daya.
Mengingat faktor-faktor di atas, meningkatkan setiap string dari 22 komponen menjadi 32 komponen jelas akan meningkatkan kerugian pencocokan.
3. Analisis Komprehensif Dalam analisis di atas, seberapa besar 1500Vdc dapat dibandingkan dengan 1000Vdc dapat meningkatkan kinerja biaya, dan diperlukan perhitungan lebih lanjut.
Pendahuluan: Dibandingkan dengan sistem fotovoltaik 1000Vdc yang banyak digunakan di pembangkit listrik fotovoltaik, penelitian aplikasi 1500Vdc dalam sistem fotovoltaik yang dipimpin oleh produsen inverter telah menjadi hotspot teknologi industri baru-baru ini. Kemudian kita dapat dengan mudah memiliki pertanyaan seperti itu.
Kedua, peralatan inti dari sistem fotovoltaik pada 1500Vdc
1) Modul fotovoltaik Saat ini, FirstSolar, Artes, Trina, Yingli, dan perusahaan lain telah meluncurkan modul fotovoltaik 1500Vdc, termasuk modul konvensional dan modul kaca ganda.
2) Inverter Saat ini, produsen utama telah meluncurkan inverter 1500Vdc dengan kapasitas 1MVA ~ 4MVA, yang telah diterapkan di pembangkit listrik demonstrasi. Tingkat tegangan 1500Vdc telah dicakup oleh standar IEC yang relevan.
3) Standar untuk kotak penggabung dan komponen utama lainnya Kotak penggabung dan komponen utama telah disiapkan, dan 1500Vdc telah memasuki standar sertifikasi kotak penggabung CGC / GF037: 2014 “Spesifikasi Teknis untuk Peralatan Gabungan Fotovoltaik”; 1500Vdc telah diklarifikasi oleh sebagian besar standar IEC sebagai milik kategori arahan tegangan rendah, seperti standar pemutus sirkuit IEC61439-1 dan IEC60439-1, sekering khusus fotovoltaik IEC60269-6, dan perangkat proteksi petir khusus fotovoltaik EN50539-11 / -12 .
Namun, karena sistem fotovoltaik 1500Vdc masih dalam tahap demonstrasi dan permintaan pasar terbatas, peralatan yang disebutkan di atas belum memulai produksi massal.
Aplikasi 1500Vdc dalam sistem fotovoltaik
1. Pembangkit Listrik Tenaga Surya Macho Springs
Firstsolar mengumumkan pada Mei 2014 bahwa pembangkit listrik 1500Vdc pertama yang diselesaikan di Deming, NewMexico mulai digunakan. Kapasitas total pembangkit listrik adalah 52MW, 34 array menggunakan struktur 1000Vdc, dan array yang tersisa menggunakan struktur 1500Vdc.
SMA mengumumkan pada Juli 2014 bahwa pembangkit listrik fotovoltaik 3.2MW di Sandershauser Bergindustrialpark, sebuah kawasan industri di Niestetal, Kassel, Jerman utara, telah digunakan. Pembangkit listrik menggunakan sistem 1500Vdc.
2. Kasus aplikasi di Cina
Golmud Sunshine Qiheng Energi Baru Golmud 30MW Proyek Fotovoltaik
Pada bulan Januari 2016, proyek demonstrasi sistem pembangkit listrik fotovoltaik 1500Vdc domestik pertama, Golmud Sunshine Qiheng New Energy Golmud 30MW proyek pembangkit listrik yang terhubung dengan jaringan fotovoltaik, secara resmi terhubung ke jaringan untuk pembangkit listrik, menandai bahwa sistem fotovoltaik 1500Vdc domestik benar-benar telah masuk tahap aplikasi demonstrasi yang sebenarnya.
Pengembangan produk fotovoltaik terkait 1500V sudah menjadi tren
Komponen fotovoltaik dan peralatan listrik dalam sistem fotovoltaik surya saat ini dirancang dan diproduksi berdasarkan persyaratan tegangan DC 1000V. Untuk mencapai hasil yang lebih baik dari sistem fotovoltaik, terobosan sangat dibutuhkan dalam hal pengurangan subsidi fotovoltaik untuk biaya dan efisiensi pembangkit listriknya. Oleh karena itu, pengembangan produk fotovoltaik terkait 1500V telah menjadi tren. Komponen tegangan tinggi 1500V dan peralatan listrik pendukung berarti biaya sistem yang lebih rendah dan efisiensi pembangkit listrik yang lebih tinggi. Memperkenalkan peralatan dan teknologi baru ini dapat membuat industri fotovoltaik secara bertahap menghilangkan ketergantungan pada subsidi dan mencapai paritas akses on-line sejak dini. Persyaratan 1500V untuk modul fotovoltaik surya, inverter, kabel, kotak penggabung, dan pengoptimalan sistem ”
Peralatan inti yang relevan dari sistem 1500V ditunjukkan di atas. Persyaratan 1500V untuk setiap perangkat juga berubah sesuai:
Komponen 1500V
• Tata letak komponen diubah, yang membutuhkan jarak rambat komponen yang lebih tinggi;
• Perubahan material komponen, peningkatan material dan persyaratan pengujian untuk bidang belakang;
• Persyaratan uji yang ditingkatkan untuk insulasi komponen, resistansi tegangan, kebocoran basah, dan pulsa;
• Biaya komponen pada dasarnya datar dan kinerjanya ditingkatkan;
• Saat ini ada standar IEC untuk komponen sistem 1500Vdc. Seperti IEC 61215 / IEC 61730;
• Komponen sistem 1500Vdc dari pabrikan utama telah lulus sertifikasi yang relevan dan uji kinerja PID.
Kabel 1500V DC
• Terdapat perbedaan isolasi, ketebalan selubung, elips, ketahanan isolasi, ekstensi termal, semprotan garam, dan uji ketahanan asap, dan uji pembakaran balok.
Kotak penggabung 1500V
• Persyaratan uji untuk jarak bebas listrik dan jarak rambat, tegangan frekuensi daya dan tegangan ketahanan impuls dan tahanan isolasi;
• Ada perbedaan dalam penangkal petir, pemutus sirkuit, sekering, kabel, sumber daya sendiri, dioda anti-mundur, dan konektor;
• Terdapat standar untuk kotak penggabung dan komponen utama.
inverter 1500V
• Arester petir, pemutus sirkuit, sekering, dan catu daya switching berbeda;
• Isolasi, kelonggaran listrik, dan pelepasan kerusakan yang disebabkan oleh kenaikan tegangan;
• Level tegangan 1500V telah dicakup oleh standar IEC yang relevan.
Sistem 1500V
Dalam desain string sistem 1500V, komponen dari setiap string sistem 1000V dulu 18-22, dan sekarang sistem 1500V akan sangat meningkatkan jumlah komponen dalam seri menjadi 32-34, membuat beberapa string lebih sedikit dan menjadi a realitas.
Sistem pembangkit listrik fotovoltaik saat ini, tegangan sisi DC 450-1000V, tegangan sisi AC 270-360V; Sistem 1500V, jumlah komponen string tunggal meningkat 50%, tegangan sisi DC 900-1500V, sisi AC 400-1000V, tidak hanya kehilangan saluran sisi DC yang berkurang Kerugian saluran pada sisi AC telah turun secara signifikan. Persyaratan 1500V untuk komponen, inverter, kabel, kotak penggabung, dan pengoptimalan sistem ”
Dalam hal inverter, inverter terpusat 1MW digunakan di masa lalu, dan sekarang dapat diperluas menjadi inverter 2.5MW setelah menggunakan sistem 1500V; dan tegangan pengenal sisi AC dinaikkan. Inverter dengan daya dan sisi AC yang sama Penurunan arus keluaran membantu mengurangi biaya inverter.
Melalui perhitungan yang komprehensif, setelah perbaikan teknis dari sistem 1500V, keseluruhan biaya sistem dapat dikurangi sekitar 2 sen, dan efisiensi sistem dapat ditingkatkan sebesar 2%. Jadi penerapan sistem 1500V sangat membantu untuk mengurangi biaya sistem.
Dengan menggunakan sistem 1500V, jumlah komponen secara seri bertambah, jumlah sambungan paralel berkurang, jumlah kabel berkurang, dan jumlah pemadu dan inverter berkurang. Tegangan dinaikkan, rugi berkurang, dan efisiensi ditingkatkan. Pengurangan beban kerja pemasangan dan perawatan juga mengurangi biaya pemasangan dan perawatan. Hal ini dapat menekan nilai LCOE biaya listrik.
Tren besar! Sistem fotovoltaik 1500V mempercepat munculnya era paritas
Pada tahun 2019, dengan perubahan kebijakan fotovoltaik, industri ini mengajukan penawaran untuk mengurangi biaya listrik, dan tren yang tak terhindarkan untuk bergerak menuju akses Internet yang terjangkau. Oleh karena itu, inovasi teknologi merupakan terobosan, mengurangi biaya listrik dan mengurangi ketergantungan pada subsidi telah menjadi arah baru bagi perkembangan industri fotovoltaik yang sehat. Pada saat yang sama, Cina, sebagai produsen industri fotovoltaik terkemuka di dunia, telah membantu sebagian besar negara mencapai keseimbangan di Internet, tetapi masih jauh dari keseimbangan di Internet karena berbagai alasan.
Alasan utama mengapa pasar fotovoltaik luar negeri dapat mencapai keseimbangan adalah bahwa selain keunggulan China dalam hal pembiayaan, tanah, akses, penerangan, harga listrik, dll., Hal yang lebih penting dan pelajaran yang didapat adalah bahwa mereka relatif China lebih banyak. maju. Misalnya, sistem fotovoltaik dengan tegangan 1500V. Saat ini, produk terkait level tegangan 1500V telah menjadi solusi utama untuk pasar fotovoltaik luar negeri. Oleh karena itu, fotovoltaik domestik juga harus fokus pada inovasi tingkat sistem, mempercepat penerapan 1500V dan teknologi canggih lainnya, mewujudkan pengurangan biaya, efisiensi, dan peningkatan kualitas pembangkit listrik, dan secara komprehensif mempromosikan industri fotovoltaik untuk bergerak menuju era paritas.
Gelombang 1500V telah melanda dunia
Menurut laporan IHS, usulan penggunaan pertama dari sistem 1500V dimulai pada tahun 2012. Pada tahun 2014, FirstSolar berinvestasi pada pembangkit listrik fotovoltaik 1500V yang pertama. Menurut perhitungan FirstSolar: pembangkit listrik fotovoltaik 1500V mengurangi jumlah rangkaian paralel dengan meningkatkan jumlah modul fotovoltaik seri; mengurangi jumlah kotak persimpangan dan kabel; pada saat yang sama, ketika tegangan dinaikkan, kabel yang hilang semakin berkurang, dan efisiensi sistem pembangkit listrik ditingkatkan.
Pada tahun 2015, produsen inverter terkemuka China, Sunshine Power, memimpin dalam mempromosikan solusi sistem berdasarkan desain inverter 1500V di industri, tetapi karena komponen pendukung lainnya belum membentuk rantai industri lengkap di China, dan perusahaan investasi memiliki kesadaran terbatas akan hal ini, Alih-alih memprioritaskan ekspansi ke luar negeri setelah promosi dalam negeri skala besar, pertama-tama ia “menaklukkan” dunia dan kemudian kembali ke pasar Cina.
Dari perspektif pasar global, sistem 1500V telah menjadi syarat yang diperlukan untuk proyek fotovoltaik besar guna mengurangi biaya dan meningkatkan efisiensi. Di negara-negara dengan harga listrik yang rendah seperti India dan Amerika Latin, hampir semua pembangkit listrik tenaga fotovoltaik tanah berskala besar mengadopsi skema penawaran 1500V; negara dengan pasar tenaga maju di Eropa dan Amerika Serikat telah mengalihkan tegangan DC dari sistem fotovoltaik 1000V ke 1500V; pasar negara berkembang seperti Vietnam dan Timur Tengah telah secara langsung memasuki sistem 1500V. Perlu dicatat bahwa proyek fotovoltaik tingkat 1500 volt GW digunakan di seluruh dunia dan telah berulang kali mencetak rekor global dengan harga listrik on-grid yang sangat rendah.
Di Amerika Serikat, kapasitas terpasang peralatan 1500Vdc pada tahun 2016 mencapai 30.5%. Pada 2017, itu meningkat dua kali lipat menjadi 64.4%. Diharapkan jumlah ini akan mencapai 84.20% pada 2019. Menurut perusahaan EPC lokal: “Setiap pembangkit listrik ground 7GW baru setiap tahun menggunakan 1500V. Misalnya, pembangkit listrik tenaga surya fotovoltaik skala besar pertama di Wyoming, yang baru saja dihubungkan ke jaringan, menggunakan solusi inverter terpusat daya 1500V.
Menurut perkiraan, dibandingkan dengan sistem 1000V, pengurangan biaya dan peningkatan efisiensi 1500V terutama tercermin dalam:
1) Jumlah komponen yang terhubung secara seri telah ditingkatkan dari 24 blok / string menjadi 34 blok / string, mengurangi jumlah string. Sejalan dengan itu, konsumsi kabel fotovoltaik telah menurun hingga 48%, dan biaya peralatan seperti kotak penggabung juga telah berkurang sekitar 1/3, dan biaya telah berkurang sekitar 0.05 yuan / Wp;
2) Peningkatan jumlah komponen secara seri mengurangi biaya sistem pendukung, pondasi tiang pancang, konstruksi, dan pemasangan sekitar 0.05 yuan / Wp;
3) Tegangan yang terhubung ke jaringan AC dari sistem 1500V ditingkatkan dari 540V menjadi 800V, titik-titik yang terhubung ke jaringan dikurangi, dan kerugian sistem sisi AC dan DC dapat dikurangi sebesar 1 ~ 2%.
4) Menurut kasus pasar luar negeri yang matang, kapasitas optimal satu sub-array dapat dirancang menjadi 6.25MW dalam sistem 1500V, dan bahkan hingga 12.5MW di beberapa area. Dengan meningkatkan kapasitas satu sub-larik, biaya peralatan AC seperti transformator dapat dikurangi.
Oleh karena itu, dibandingkan dengan sistem 1000V tradisional, sistem 1500V dapat mengurangi biaya sebesar 0.05 ~ 0.1 yuan / Wp, dan pembangkit listrik yang sebenarnya dapat meningkat sebesar 1 ~ 2%.
Mengalikan dengan pasar domestik sistem 1500Vdc "potensial"
Dibandingkan dengan pasar internasional, pada tahun-tahun awal industri fotovoltaik Cina, karena rantai pasokan industri teknologi yang belum matang, sistem 1500V mulai terlambat dan perkembangannya lambat. Hanya beberapa perusahaan terkemuka seperti Sunshine Power yang telah menyelesaikan Litbang dan sertifikasi. Tetapi dengan munculnya sistem 1500V dalam skala global, pasar domestik telah memanfaatkannya, dan telah mencapai hasil yang baik dalam pengembangan dan inovasi sistem dan aplikasi 1500V:
- Pada Juli 2015, inverter terpusat 1500V pertama yang dikembangkan dan diproduksi oleh Sunshine Power di China berhasil menyelesaikan uji koneksi jaringan dan membuka awal teknologi 1500V di pasar domestik.
- Pada bulan Januari 2016, proyek demonstrasi sistem pembangkit listrik fotovoltaik 1500V domestik pertama dihubungkan ke jaringan untuk pembangkit listrik.
- Pada bulan Juni 2016, dalam proyek pemimpin Datong domestik pertama, inverter terpusat 1500V diterapkan secara berkelompok.
- Pada bulan Agustus 2016, Sunshine Power memimpin peluncuran inverter string 1500V pertama di dunia, yang selanjutnya meningkatkan daya saing internasional dari inverter fotovoltaik domestik.
Pada tahun yang sama, proyek benchmarking sistem fotovoltaik 1500V pertama China secara resmi terhubung ke jaringan untuk pembangkit listrik di Golmud, Qinghai, menandai bahwa sistem fotovoltaik domestik 1500Vdc telah mulai memasuki bidang aplikasi praktis. Total kapasitas terpasang pembangkit listrik adalah 30MW. Sunshine Power menyediakan satu set solusi lengkap untuk proyek ini, mengurangi biaya investasi kabel sebesar 20%, biaya 0.1 yuan / Wp, dan sangat mengurangi kerugian saluran samping AC dan DC dan kerugian belitan sisi tegangan rendah transformator.
1500V telah menjadi arus utama pasar global
Sistem 1500V, yang memiliki pengurangan biaya dan efisiensi, secara bertahap menjadi pilihan pertama untuk pembangkit listrik di darat yang besar. Mengenai perkembangan masa depan sistem 1500V, IHS memprediksikan pangsa inverter 1500V akan terus meningkat hingga 74% pada 2019 dan akan melambung hingga 84% pada 2020, menjadi arus utama industri.
Dari perspektif kapasitas terpasang 1500V, itu hanya 2GW pada tahun 2016 dan melebihi 30GW pada tahun 2018. Ini telah mencapai pertumbuhan lebih dari 14 kali hanya dalam dua tahun, dan diharapkan dapat mempertahankan tren pertumbuhan berkecepatan tinggi yang berkelanjutan. Diharapkan pengiriman kumulatif pada tahun 2019 dan 2020 akan Jumlahnya akan melebihi 100GW. Untuk perusahaan China, Sunshine Power telah memasang lebih dari 5GW inverter 1500V di seluruh dunia dan berencana untuk meluncurkan rangkaian seri 1500V yang lebih canggih dan inverter terpusat pada tahun 2019 untuk memenuhi permintaan pasar yang tumbuh pesat.
Meningkatkan tegangan DC ke 1500V merupakan perubahan penting dalam mengurangi biaya dan meningkatkan efisiensi, dan sekarang telah menjadi solusi utama untuk pengembangan fotovoltaik internasional. Dengan era penurunan subsidi dan paritas di Tiongkok, sistem 1500V juga akan digunakan secara lebih luas di Tiongkok, mempercepat datangnya era paritas komprehensif Tiongkok.
Analisis ekonomi sistem fotovoltaik 1500V
Dari 2018, tidak peduli di luar negeri atau dalam negeri, proporsi aplikasi sistem 1500V semakin besar dan besar. Menurut statistik IHS, volume aplikasi 1500V untuk pembangkit listrik tenaga darat asing besar di luar negeri melebihi 50% pada 2018; menurut statistik awal, di antara angkatan ketiga pelari depan pada tahun 2018, proporsi aplikasi 1500V adalah antara 15% dan 20%.
Dapatkah sistem 1500V secara efektif mengurangi biaya listrik untuk proyek? Makalah ini membuat analisis perbandingan ekonomi dari dua level tegangan melalui perhitungan teoritis dan data kasus aktual.
I. Skema desain dasar
Untuk menganalisis tingkat biaya dari aplikasi 1500Vdc dalam sistem fotovoltaik, skema desain konvensional digunakan untuk membandingkan biaya proyek dengan biaya sistem 1000V tradisional.
1. premis perhitungan
1) Pembangkit listrik tanah, medan datar, kapasitas terpasang tidak dibatasi oleh luas daratan;
2) Suhu ekstrim dan suhu yang sangat rendah dari lokasi proyek harus dipertimbangkan menurut 40 ℃ dan -20 ℃.
3) Parameter kunci dari komponen dan inverter yang dipilih ditunjukkan pada tabel di bawah.
2. Skema desain dasar
1) skema desain seri 1000V
22 modul fotovoltaik dua sisi 310W membentuk cabang 6.82kW, 2 cabang membentuk array persegi, 240 cabang total 120 array persegi, dan masuk ke dalam 20 inverter 75kW (1.09 kali distribusi berlebih di sisi DC, penguatan di sisi belakang) 15%, ini adalah 1.25 kali over-provisioning) untuk membentuk unit pembangkit listrik 1.6368MW.
Komponen dipasang secara horizontal sesuai dengan 4 * 11, dan braket tetap tiang ganda depan dan belakang.
2) skema desain seri 1500V
34 modul fotovoltaik dua sisi 310W membentuk cabang 10.54kW, 2 cabang membentuk matriks persegi, 324 cabang memiliki total 162 array persegi, dan 18 inverter 175kW dipasang (1.08 kali over-distribusi di sisi DC, penguatan pada kembali Mempertimbangkan 15%, itu adalah 1.25 kali over-provisioning) untuk membentuk unit pembangkit listrik 3.415MW.
Komponen dipasang secara horizontal sesuai dengan 4 * 17, dan braket tetap tiang ganda depan dan belakang.
Kedua, dampak 1500V pada investasi awal
Menurut skema desain di atas, analisis komparatif dari kuantitas teknik dan biaya sistem 1500V dan sistem 1000V tradisional adalah sebagai berikut.
Tabel 3: Komposisi investasi sistem 1000V
Tabel 4: Komposisi investasi sistem 1500V
Melalui analisis komparatif, ditemukan bahwa dibandingkan dengan sistem 1000V tradisional, sistem 1500V menghemat sekitar 0.1 yuan / W dari biaya sistem.
Ketiga, dampak 1500V pada pembangkit listrik
Dasar perhitungan:
Dengan menggunakan komponen yang sama, tidak akan ada perbedaan dalam pembangkitan listrik karena perbedaan komponen; dengan asumsi medan datar, tidak akan ada oklusi bayangan karena perubahan medan;
Perbedaan dalam pembangkit listrik terutama didasarkan pada dua faktor: kehilangan ketidaksesuaian antara komponen dan string, kehilangan saluran DC, dan kehilangan saluran AC.
1. kerugian ketidakcocokan antara komponen dan string
Jumlah komponen seri dari satu cabang telah ditingkatkan dari 22 menjadi 34. Karena penyimpangan daya ± 3W antar komponen yang berbeda, kehilangan daya antara komponen sistem 1500V akan meningkat, tetapi tidak dapat dihitung secara kuantitatif.
Jumlah jalur akses inverter tunggal telah ditingkatkan dari 12 menjadi 18, tetapi jumlah jalur pelacakan MPPT dari inverter telah ditingkatkan dari 6 menjadi 9 untuk memastikan bahwa 2 cabang sesuai dengan 1 MPPT. Kehilangan MPPT tidak meningkat.
2. Kehilangan saluran DC dan AC
Rumus perhitungan kerugian garis
Kerugian Q = I2R = (P / U) 2R = ρ (P / U) 2 (L / S)
1) Perhitungan kehilangan saluran DC
Tabel: Rasio kehilangan saluran DC dari satu cabang
Melalui kalkulasi teoritis di atas, didapatkan bahwa rugi-rugi saluran DC sistem 1500V adalah 0.765 kali lipat dari rugi-rugi saluran 1000V, yang setara dengan pengurangan rugi-rugi saluran DC sebesar 23.5%.
2) Perhitungan kerugian saluran AC
Tabel: Rasio kehilangan saluran AC dari inverter tunggal
Berdasarkan kalkulasi teoritis di atas, ditemukan bahwa kehilangan saluran DC pada sistem 1500V adalah 0.263 kali lipat dari pada sistem 1000V, yang setara dengan mengurangi kehilangan saluran AC sebesar 73.7%.
3) Data kasus aktual
Karena kehilangan ketidaksesuaian antar komponen tidak dapat dihitung secara kuantitatif, dan lingkungan sebenarnya lebih bertanggung jawab, kasus aktual akan digunakan untuk penjelasan lebih lanjut.
Artikel ini menggunakan data pembangkit listrik sebenarnya dari batch ketiga proyek pelari depan. Waktu pengumpulan data dari Mei hingga Juni 2019, total data 2 bulan.
Tabel: Perbandingan pembangkit listrik antara sistem 1000V dan 1500V
Dari tabel di atas, dapat diketahui bahwa di lokasi proyek yang sama, menggunakan komponen yang sama, produk produsen inverter, dan metode pemasangan braket yang sama, selama Mei hingga Juni 2019, jam pembangkitan daya sistem 1500V adalah 1.55% lebih tinggi dari sistem 1000V.
Terlihat bahwa meskipun peningkatan jumlah komponen single string akan meningkatkan mismatch loss antar komponen karena dapat mengurangi rugi-rugi saluran DC sekitar 23.5% dan rugi saluran AC sekitar 73.7%, sistem 1500V dapat meningkatkan pembangkit listrik proyek.
Keempat, analisis yang komprehensif
Melalui analisis di atas, kita dapat menemukan bahwa dibandingkan dengan sistem 1000V tradisional, sistem 1500V,
1) Dapat menghemat sekitar 0.1 yuan / biaya sistem;
2) Walaupun peningkatan jumlah komponen single string akan meningkatkan ketidaksesuaian antar komponen, namun karena dapat mengurangi kehilangan saluran DC sekitar 23.5% dan kehilangan saluran AC sekitar 73.7%, sistem 1500V akan meningkatkan pembangkit listrik proyek.
Oleh karena itu, aplikasi 1500Vdc dalam sistem fotovoltaik biaya daya dapat dikurangi sampai batas tertentu.
Menurut Dong Xiaoqing, presiden Institut Teknik Energi Hebei, lebih dari 50% skema desain proyek fotovoltaik tanah diselesaikan oleh lembaga yang dipilih 1500V; diharapkan pangsa pembangkit listrik darat 1500V nasional pada tahun 2019 akan mencapai sekitar 35%; itu akan ditingkatkan lebih lanjut pada tahun 2020.
IHS Markit, lembaga konsultan internasional ternama, memberikan ramalan yang lebih optimistis. Dalam laporan analisis pasar fotovoltaik global 1500V, mereka menunjukkan bahwa skala pembangkit listrik fotovoltaik 1500V global akan melebihi 100GW dalam dua tahun ke depan.
Gambar: Perkiraan proporsi 1500V di pembangkit listrik tenaga tanah global
Tidak diragukan lagi, seiring dengan percepatan proses de-subsidi industri fotovoltaik global, dan pencarian akhir biaya listrik, 1500V, sebagai solusi teknis yang dapat mengurangi biaya listrik, akan semakin banyak digunakan.
