Applicazione 1500Vdc nell'impianto fotovoltaico
Ridurre i costi e aumentare l'efficienza è sempre stata la direzione degli sforzi delle persone elettriche
Tendenza 1500VDC e inevitabile scelta del sistema di parità
Ridurre i costi e aumentare l'efficienza è sempre stata la direzione degli sforzi delle persone elettriche. Tra questi, il ruolo dell'innovazione tecnologica è fondamentale. Nel 2019, con i sussidi accelerati della Cina, 1500Vdc ha grandi speranze.
Secondo i dati IHS dell'organizzazione di ricerca e analisi, il sistema 1500Vdc è stato proposto per la prima volta nel 2012 e FirstSolar ha investito nel 1500 il primo impianto fotovoltaico al mondo da 2014Vdc. Nel gennaio 2016, il primo progetto dimostrativo domestico da 1500Vdc Golmud Sunshine Qiheng New Energy Golmud 30MW Photovoltaic Power Generation Project è stato ufficialmente collegato alla rete per la generazione di energia, segnando che l'applicazione domestica a 1500 Vdc nel sistema fotovoltaico è davvero entrata nella fase delle applicazioni dimostrative pratiche su larga scala. Due anni dopo, nel 2018, la tecnologia 1500Vdc è stata applicata su larga scala a livello internazionale e nazionale. Tra il terzo lotto di progetti leader nazionali che hanno iniziato la costruzione nel 2018, il progetto Golmud con il prezzo di offerta più basso (0.31 yuan / kWh), così come i progetti GCL Delingha e Chint Baicheng hanno tutti adottato la tecnologia 1500Vdc. Rispetto al tradizionale impianto fotovoltaico a 1000Vdc, l'applicazione a 11500Vdc nell'impianto fotovoltaico è stata ampiamente utilizzata di recente. Quindi possiamo facilmente avere queste domande:
Perché aumentare la tensione da 1000Vdc a 1500Vdc?
Ad eccezione dell'inverter, altre apparecchiature elettriche possono sopportare l'alta tensione di 1500 Vdc?
Quanto è efficace il sistema a 1500Vdc dopo l'uso?
1. Vantaggi e svantaggi tecnici dell'applicazione a 1500Vdc nell'impianto fotovoltaico
analisi dei vantaggi
1) Ridurre la quantità di scatola di giunzione e cavo CC
In "Code for Design of Photovoltaic Power Plants (GB 50797-2012)", l'abbinamento di moduli fotovoltaici e inverter deve essere conforme alla seguente formula: Secondo la formula sopra e i parametri rilevanti dei componenti, ogni stringa del sistema 1000Vdc è generalmente di 22 componenti, mentre ogni stringa del sistema 1500Vdc può consentire 32 componenti.
Prendendo come esempio un modulo da 285 W, un'unità di generazione di potenza da 2.5 MW e un inverter di stringa, un sistema da 1000 V CC:
408 stringhe fotovoltaiche, 816 paia di fondazioni su pali
34 set di inverter di stringa da 75kW
Impianto 1500Vdc:
280 gruppi fotovoltaici stringa
700 paia di fondazioni su pali
14 set di inverter di stringa da 75kW
man mano che il numero di stringhe viene ridotto, la quantità di cavi CC collegati tra i componenti e i cavi CA tra stringhe e inverter sarà ridotta.
2) Ridurre la perdita della linea CC
∵ P = IRI = P / U
∴ U aumenta di 1.5 volte → I diventa (1 / 1.5) → P diventa 1 / 2.25
∵ R = ρL / S Il cavo CC L diventa 0.67, 0.5 volte l'originale
∴ R (1500Vdc) <0.67 R (1000Vdc)
In sintesi, il 1500VdcP della parte DC è circa 0.3 volte il 1000VdcP.
3) Ridurre una certa quantità di ingegneria e tasso di guasto
A causa della riduzione del numero di cavi CC e scatole di giunzione, il numero di giunzioni dei cavi e il cablaggio della scatola di giunzione installati durante la costruzione saranno ridotti e questi due punti sono soggetti a guasti. Pertanto, 1500 V CC può ridurre un certo tasso di guasto.
4) Ridurre gli investimenti
L'aumento del numero di componenti a stringa singola può ridurre il costo di un singolo watt. Le principali differenze sono il numero di fondazioni di pali, la lunghezza del cavo dopo la convergenza DC e il numero di scatole di giunzione (centralizzate).
Rispetto allo schema a 22 stringhe del sistema 1000Vdc, lo schema a 32 stringhe del sistema 1500Vdc può far risparmiare circa 3.2 punti / W per cavi e fondazioni di pali.
Analisi degli svantaggi
1) Requisiti di attrezzatura aumentati
Rispetto al sistema a 1000 V CC, la tensione aumentata a 1500 V CC ha un impatto significativo su interruttori automatici, fusibili, dispositivi di protezione contro i fulmini e alimentatori switching e presenta requisiti più elevati per la resistenza alla tensione e all'affidabilità, e il prezzo unitario delle apparecchiature sarà relativamente aumentato .
2) Requisiti di sicurezza più elevati
Dopo che la tensione è aumentata a 1500 V cc, il rischio di un guasto elettrico aumenta, migliorando così la protezione dell'isolamento e la distanza elettrica. Inoltre, una volta che si verifica un incidente sul lato CC, dovrà affrontare problemi di estinzione dell'arco CC più gravi. Pertanto, il sistema 1500Vdc aumenta i requisiti di protezione della sicurezza del sistema.
3) Aumentare la possibilità di effetto PID
Dopo che i moduli fotovoltaici sono stati collegati in serie, la corrente di dispersione formata tra le celle del modulo ad alta tensione e la terra è una causa importante dell'effetto PID. Dopo che la tensione è aumentata da 1000Vdc a 1500Vdc, è ovvio che la differenza di tensione tra la cella e la massa aumenterà, il che aumenterà la possibilità dell'effetto PID.
4) Aumentare la perdita di corrispondenza
Si riscontra una certa perdita di matching tra le stringhe fotovoltaiche, principalmente causata dai seguenti motivi:
- La potenza di fabbrica dei diversi moduli fotovoltaici avrà una deviazione dello 0 ~ 3%. Le crepe formate durante il trasporto e l'installazione causeranno una deviazione di potenza.
- Anche l'attenuazione irregolare e il blocco irregolare dopo l'installazione causeranno una deviazione di potenza.
- In considerazione dei fattori di cui sopra, aumentare ciascuna stringa da 22 componenti a 32 componenti aumenterà ovviamente la perdita di corrispondenza.
- In risposta ai suddetti problemi di 1500 V, dopo quasi due anni di ricerca ed esplorazione, anche le società di apparecchiature hanno apportato alcuni miglioramenti.
In secondo luogo, l'attrezzatura principale del sistema fotovoltaico da 1500 V CC
1. Modulo fotovoltaico
First Solar, Artus, Tianhe, Yingli e altre società hanno preso l'iniziativa di lanciare moduli fotovoltaici da 1500Vdc.
Da quando il primo impianto fotovoltaico al mondo da 1500 V cc è stato completato nel 2014, il volume di applicazioni dei sistemi da 1500 V ha continuato ad espandersi. Spinto da questa situazione, lo standard IEC ha iniziato a incorporare le specifiche relative a 1500V nell'implementazione del nuovo standard. Nel 2016, IEC 61215 (per C-Si), IEC 61646 (per film sottili) e IEC61730 sono standard di sicurezza dei componenti inferiori a 1500V. Questi tre standard completano i requisiti dei test delle prestazioni e dei test di sicurezza del sistema di componenti da 1500 V e superano l'ultimo ostacolo dei requisiti da 1500 V, che promuove notevolmente la conformità agli standard delle centrali elettriche da 1500 V.
Al momento, i produttori cinesi di prima linea hanno lanciato prodotti maturi da 1500 V, inclusi componenti a un lato, componenti a doppia faccia, componenti a doppio vetro e hanno ottenuto la certificazione relativa a IEC.
In risposta al problema PID dei prodotti da 1500 V, gli attuali produttori tradizionali adottano le due misure seguenti per garantire che le prestazioni PID dei componenti da 1500 V e dei componenti convenzionali da 1000 V rimangano allo stesso livello.
1) Aggiornando la scatola di giunzione e ottimizzando il design del layout dei componenti per soddisfare i requisiti di distanza di dispersione e di spazio libero di 1500 V;
2) Lo spessore del materiale del backplane è aumentato del 40% per migliorare l'isolamento e garantire la sicurezza dei componenti;
Per l'effetto PID, ogni produttore garantisce che con il sistema a 1500V, il componente garantisce comunque che l'attenuazione PID sia inferiore al 5%, assicurando che le prestazioni PID del componente convenzionale rimangano allo stesso livello.
2. Inverter
I produttori d'oltremare come SMA / GE / PE / INGETEAM / TEMIC hanno generalmente lanciato soluzioni di inverter da 1500V intorno al 2015. Molti produttori nazionali di primo livello hanno lanciato prodotti di inverter basati sulla serie 1500V, come Sungrow SG3125, la serie SUN2000HA di Huawei, ecc. E sono i primi ad essere rilasciati nel mercato statunitense.
NB / T 32004: 2013 è uno standard che i prodotti inverter domestici devono soddisfare quando vengono commercializzati. L'ambito di applicazione dello standard rivisto è un inverter fotovoltaico connesso alla rete collegato a un circuito sorgente FV con una tensione non superiore a 1500 V CC e una tensione di uscita CA non superiore a 1000 V. Lo standard stesso include già la gamma DC 1500V e fornisce requisiti di prova per sovratensione del circuito FV, distanza elettrica, distanza di dispersione, tensione di tenuta a frequenza di alimentazione e altri test.
3. Scatola combinatore
Gli standard per il combiner box e ogni dispositivo chiave sono pronti, e 1500Vdc è entrato nello standard di certificazione del combiner box CGC / GF 037: 2014 “Specifiche tecniche delle apparecchiature di combinatore fotovoltaico”.
4. Cavo
Attualmente è stato introdotto anche lo standard 1500V per i cavi fotovoltaici.
5. Interruttore e protezione contro i fulmini
Nell'industria fotovoltaica nell'era 1100Vdc, la tensione di uscita dell'inverter è fino a 500Vac. È possibile prendere in prestito il sistema standard dell'interruttore di distribuzione 690Vac e i prodotti di supporto; dalla tensione 380Vac alla tensione 500Vac, non ci sono problemi di abbinamento degli interruttori. Tuttavia, nel primo periodo del 2015, l'intero settore del fotovoltaico e della distribuzione di energia non disponeva di interruttori di distribuzione dell'alimentazione da 800 V ca / 1000 V ca e di altre specifiche, con conseguenti difficoltà nel supportare l'intero prodotto e costi di supporto elevati.
Descrizione completa
Il sistema fotovoltaico da 1500Vdc è stato ampiamente utilizzato all'estero ed è già una tecnologia applicativa matura in tutto il mondo.
Pertanto, le principali apparecchiature dell'impianto fotovoltaico hanno raggiunto la produzione di massa e il prezzo è diminuito drasticamente rispetto alla fase dimostrativa nel 2016.
Applicazione 1500Vdc nell'impianto fotovoltaico
Come accennato in precedenza, l'impianto fotovoltaico da 1500Vdc è stato applicato all'estero già nel 2014 per il suo basso costo complessivo e l'elevata generazione di energia.
Applicazione globale 1500Vdc nel caso di esplorazione del sistema fotovoltaico
Il primo impianto solare ha annunciato nel maggio 2014 che la prima centrale elettrica da 1500 V cc costruita a Deming, nel New Mexico, è stata messa in funzione. La capacità totale della centrale è di 52 MW, 34 array adottano una struttura a 1000 V cc e gli array rimanenti adottano una struttura a 1500 V cc.
SMA ha annunciato nel luglio 2014 che la sua centrale fotovoltaica da 3.2 MW costruita nel parco industriale di Sandershauser Berg a Niestetal, Kassel, nella Germania settentrionale, è stata messa in uso e la centrale utilizza un sistema da 1500 V CC.
1500Vdc è stato ampiamente utilizzato in progetti a basso costo
Al momento, LSP si è sviluppato con successo T1 + T2 Dispositivo di protezione contro le sovratensioni FV Classe B + C, Classe I + II SPD 1500Vdc, 1200Vdc, 1000Vdc, 600Vdc sono ampiamente utilizzati nella generazione di energia solare fotovoltaica.
Applicazione su larga scala a 1500Vdc nell'impianto fotovoltaico
Per la prima volta, il progetto di generazione di energia fotovoltaica da 257 MW di Fu An Hua Hui in Vietnam è stato collegato con successo alla rete. Tutte le soluzioni integrate step-up di inverter di tipo container da 1500V sono state utilizzate per ottenere con successo l'accettazione dalla progettazione, costruzione alla connessione alla rete. Il progetto si trova nella città di Huahui, nella contea di Fuhua, nella provincia di Phu An, in Vietnam, e appartiene alle aree costiere centrali e meridionali. Tenendo conto dell'ambiente geografico locale e dell'economia del progetto, il cliente del progetto ha infine scelto la soluzione integrata boost inverter di tipo container da 1500V.
Soluzione affidabile
Nel progetto dimostrativo della centrale fotovoltaica, i clienti hanno requisiti rigorosi per la costruzione e la qualità del prodotto. La capacità di installazione del progetto sul lato CC del progetto è di 257 MW, composta da 1032 set di combiner box da 1500 V CC, 86 set di inverter centralizzati da 1500 V CC da 2.5 MW, 43 set di trasformatori di media tensione da 5 MVA e soluzioni integrate containerizzate per gli armadi di rete ad anello, semplificare l'installazione e la messa in servizio può abbreviare il ciclo di costruzione e ridurre i costi del sistema.
La soluzione a 1500 V riunisce la "grande tecnologia"
La soluzione integrata boost con inverter di tipo container da 1500 V ha le caratteristiche di 1500 V, array quadrato grande, rapporto di capacità elevato, inverter ad alta potenza, boost inverter integrato, ecc., Che riduce il costo di apparecchiature come cavi e scatole di giunzione. Riduzione dei costi di investimento iniziale. In particolare, il design del rapporto di capacità elevato migliora efficacemente il tasso di utilizzo della linea boost complessivo e imposta un rapporto di capacità ragionevole attraverso l'over-provisioning attivo per rendere ottimale l'LCOE del sistema.
La soluzione 1500VDC viene utilizzata in progetti fotovoltaici di oltre 900MW in Vietnam. Il progetto fotovoltaico Vietnam Fu An Hua Hui 257MW è il più grande progetto di una singola centrale fotovoltaica. Essendo il primo lotto di nuovi progetti di dimostrazione energetica in Vietnam, dopo che il progetto sarà entrato in funzione, ottimizzerà la struttura energetica del Vietnam, allevierà il problema della carenza di energia nel Vietnam meridionale e promuoverà lo sviluppo economico e sociale in Vietnam Di grande importanza.
L'applicazione a 1500Vdc nell'impianto fotovoltaico è ancora lontana dalla grande?
Rispetto al sistema fotovoltaico a 1000Vdc ampiamente utilizzato nelle centrali fotovoltaiche, la ricerca dell'applicazione a 1500Vdc nell'impianto fotovoltaico condotta dai produttori di inverter è recentemente diventata un punto caldo della tecnologia del settore.
È facile avere domande come questa:
Perché aumentare la tensione da 1000Vdc a 1500Vdc?
Ad eccezione dell'inverter, altre apparecchiature elettriche possono sopportare l'alta tensione di 1500 Vdc?
Qualcuno sta usando il sistema 1500Vdc adesso? Com'è l'effetto?
Vantaggi e svantaggi tecnici dell'applicazione a 1500Vdc nell'impianto fotovoltaico
1. Analisi dei vantaggi
1) Ridurre l'uso di combiner box e cavi DC. Ogni stringa di un sistema da 1000 V CC è generalmente di 22 componenti, mentre ogni stringa di un sistema da 1500 V CC può consentire 32 componenti. Prendiamo come esempio un'unità di generazione di energia da 265 MW con modulo da 1 W,
Impianto 1000Vdc: 176 stringhe fotovoltaiche e 12 combiner box;
Impianto 1500Vdc: 118 stringhe fotovoltaiche e 8 combiner box;
Pertanto, la quantità di cavi CC dai moduli fotovoltaici alla scatola di combinazione è di circa 0.67 volte e la quantità di cavi CC dalla scatola di combinazione all'inverter è di circa 0.5 volte.
2) Ridurre la perdita della linea DC ∵P loss = cavo I2R I = P / U
∴U aumenta di 1.5 volte → I diventa (1 / 1.5) → la perdita di P diventa 1 / 2.25
Inoltre, il cavo R = ρL / S, la L del cavo CC diventa 0.67, 0.5 volte dell'originale
Cavo ∴R (1500Vdc) <cavo 0.67R (1000Vdc)
In sintesi, la perdita di 1500 V cc della parte CC è circa 0.3 volte la perdita di 1000 V cc.
3) Ridurre una certa quantità di ingegneria e tasso di guasto
Man mano che il numero di cavi CC e di scatole di derivazione viene ridotto, il numero di giunti dei cavi e di cablaggi delle scatole di derivazione installati durante la costruzione sarà ridotto e questi due punti sono soggetti a guasti. Pertanto, 1500 V CC può ridurre un certo tasso di guasto.
2. analisi degli svantaggi
1) Aumento dei requisiti delle apparecchiature Rispetto a un sistema a 1000 V CC, l'aumento della tensione a 1500 V CC ha un impatto significativo su interruttori automatici, fusibili, scaricatori di fulmini e alimentatori switching e impone requisiti di tensione e affidabilità più elevati. Ottimizzare.
2) Requisiti di sicurezza più elevati Dopo che la tensione è stata aumentata a 1500 V cc, il pericolo di guasti e scariche elettriche aumenta in modo da migliorare la protezione dell'isolamento e la distanza elettrica. Inoltre, se si verifica un incidente sul lato CC, dovrà affrontare un problema di estinzione dell'arco CC più grave. Pertanto, il sistema 1500Vdc eleva i requisiti del sistema per la protezione della sicurezza.
3) Aumentare il possibile effetto PID Dopo che i moduli FV sono collegati in serie, la corrente di dispersione formata tra le celle dei moduli ad alta tensione e la terra è un motivo importante per l'effetto PID (per una spiegazione dettagliata, si prega di rispondere a "103 " sullo sfondo). Dopo che la tensione è aumentata da 1000Vdc a 1500Vdc, è chiaro che la differenza di tensione tra il chip della batteria e la massa aumenterà, il che aumenterà la possibilità dell'effetto PID.
4) Aumento della perdita di corrispondenza Esiste una certa perdita di corrispondenza tra le stringhe fotovoltaiche, che è principalmente causata dai seguenti motivi:
La potenza di fabbrica dei diversi moduli fotovoltaici avrà una deviazione dello 0 ~ 3%.
Le crepe nascoste che si formano durante il trasporto e l'installazione causeranno una deviazione di potenza
Anche un'attenuazione irregolare e una schermatura irregolare dopo l'installazione causeranno una deviazione di potenza.
In considerazione dei fattori di cui sopra, aumentare ciascuna stringa da 22 componenti a 32 componenti aumenterà ovviamente la perdita di corrispondenza.
3. Analisi completa Nell'analisi precedente, quanto 1500 V CC può essere confrontato con 1000 V CC può migliorare le prestazioni dei costi e sono necessari ulteriori calcoli.
Introduzione: Rispetto al sistema fotovoltaico da 1000Vdc ampiamente utilizzato nelle centrali fotovoltaiche, la ricerca dell'applicazione a 1500Vdc nell'impianto fotovoltaico guidata dai produttori di inverter è diventata di recente un hotspot tecnologico del settore. Allora possiamo facilmente avere domande del genere.
In secondo luogo, l'attrezzatura principale del sistema fotovoltaico a 1500Vdc
1) Moduli fotovoltaici Attualmente, FirstSolar, Artes, Trina, Yingli e altre società hanno lanciato moduli fotovoltaici da 1500 Vdc, inclusi moduli convenzionali e moduli a doppio vetro.
2) Inverter Al momento, i principali produttori hanno lanciato inverter da 1500 V CC con una capacità di 1 MVA ~ 4 MVA, che sono stati applicati nelle centrali elettriche dimostrative. Il livello di tensione di 1500Vdc è stato coperto dagli standard IEC pertinenti.
3) Standard per scatole di combinazione e altri componenti chiave Sono state preparate scatole di combinazione e componenti chiave e 1500Vdc è entrata nello standard di certificazione della scatola di combinazione CGC / GF037: 2014 "Specifiche tecniche per apparecchiature fotovoltaiche combinate"; 1500Vdc è stato chiarito dalla maggior parte degli standard IEC come appartenenti alla categoria delle direttive sulla bassa tensione, come le norme sugli interruttori di circuito IEC61439-1 e IEC60439-1, i fusibili speciali fotovoltaici IEC60269-6 e i dispositivi di protezione contro i fulmini speciali EN50539-11 / -12 .
Tuttavia, poiché l'impianto fotovoltaico da 1500Vdc è ancora in fase dimostrativa e la richiesta del mercato è limitata, le apparecchiature sopra citate non hanno ancora avviato la produzione in serie.
Applicazione 1500Vdc nell'impianto fotovoltaico
1. Stazione di energia solare di Macho Springs
Firstsolar ha annunciato nel maggio 2014 che la prima centrale elettrica da 1500Vdc completata a Deming, NewMexico è stata messa in uso. La capacità totale della centrale è di 52 MW, 34 array utilizzano una struttura a 1000 V cc e gli array restanti utilizzano una struttura a 1500 V cc.
SMA ha annunciato nel luglio 2014 che la sua centrale fotovoltaica da 3.2 MW a Sandershauser Bergindustrialpark, un parco industriale a Niestetal, Kassel, nel nord della Germania, è stata messa in uso. La centrale utilizza un sistema a 1500Vdc.
2. Casi di domanda in Cina
Golmud Sunshine Qiheng New Energy Golmud 30MW Progetto fotovoltaico
Nel gennaio 2016, il primo progetto dimostrativo di un sistema di generazione di energia fotovoltaica domestica da 1500Vdc, Golmud Sunshine Qiheng New Energy Golmud 30MW, è stato ufficialmente connesso alla rete per la generazione di energia, segnando che il sistema fotovoltaico domestico da 1500Vdc è effettivamente entrato l'effettiva fase di applicazione della dimostrazione.
Lo sviluppo di prodotti fotovoltaici correlati a 1500V è già una tendenza
I componenti fotovoltaici e le apparecchiature elettriche negli attuali sistemi solari fotovoltaici sono progettati e prodotti in base ai requisiti di tensione CC di 1000 V. Per ottenere una migliore resa dei sistemi fotovoltaici, è urgentemente necessario un passo avanti nel caso della riduzione dei sussidi fotovoltaici per i suoi costi di generazione di energia e per l'efficienza. Pertanto, lo sviluppo di prodotti fotovoltaici correlati a 1500V è diventato una tendenza. Componenti ad alta tensione da 1500 V e apparecchiature elettriche di supporto significano costi di sistema inferiori e maggiore efficienza nella generazione di energia. L'introduzione di questa nuova attrezzatura e tecnologia può far sì che l'industria fotovoltaica si sbarazzi gradualmente della dipendenza dai sussidi e raggiunga la parità di accesso in linea in tempi brevi. Requisiti di 1500 V per moduli solari fotovoltaici, inverter, cavi, scatole di combinazione e ottimizzazione del sistema "
Le apparecchiature principali rilevanti del sistema 1500V sono mostrate sopra. Anche i requisiti di 1500 V per ogni dispositivo sono cambiati di conseguenza:
Componente 1500V
• La disposizione dei componenti viene modificata, il che richiede una maggiore distanza di dispersione dei componenti;
• Modifiche ai materiali dei componenti, aumento dei requisiti di materiale e test per il backplane;
• Aumento dei requisiti di prova per isolamento dei componenti, resistenza alla tensione, dispersione a umido e impulsi;
• Il costo dei componenti è sostanzialmente invariato e le prestazioni sono migliorate;
• Attualmente esistono standard IEC per i componenti del sistema da 1500Vdc. Come IEC 61215 / IEC 61730;
• I componenti del sistema da 1500 V CC dei principali produttori hanno superato le certificazioni pertinenti e i test delle prestazioni PID.
Cavo da 1500 V CC
• Esistono differenze nell'isolamento, nello spessore della guaina, nell'ellitticità, nella resistenza dell'isolamento, nell'estensione termica, nella nebbia salina e nel test di resistenza al fumo e nel test di combustione del fascio.
Scatola combinatore 1500V
• Requisiti di prova per la distanza elettrica e la distanza di dispersione, la tensione della frequenza di alimentazione e la tensione di tenuta agli impulsi e la resistenza di isolamento;
• Esistono differenze tra scaricatori di fulmini, interruttori automatici, fusibili, fili, sorgenti autoalimentate, diodi anti-inversione e connettori;
• Sono in vigore gli standard per i combiner box e i componenti chiave.
Inverter 1500V
• Gli scaricatori di fulmini, gli interruttori automatici, i fusibili e gli alimentatori switching sono diversi;
• Isolamento, distanza elettrica e scarica per guasto causati dall'aumento di tensione;
• Il livello di tensione di 1500 V è stato coperto dagli standard IEC pertinenti.
Sistema 1500V
Nella progettazione di stringhe di sistema da 1500 V, i componenti di ciascuna stringa del sistema da 1000 V erano 18-22, e ora il sistema da 1500 V aumenterà notevolmente il numero di componenti in serie fino a 32-34, riducendo più stringhe e diventando un la realtà.
Attuale sistema di generazione di energia fotovoltaica, tensione lato CC 450-1000 V, tensione lato CA 270-360 V; Sistema 1500 V, il numero di componenti a stringa singola è aumentato del 50%, tensione lato CC 900-1500 V, lato CA 400-1000 V, non solo la perdita di linea lato CC diminuisce La perdita di linea sul lato CA è diminuita in modo significativo. Requisiti di 1500 V per componenti, inverter, cavi, scatole di collegamento e ottimizzazione del sistema "
In termini di inverter, in passato si utilizzavano inverter centralizzati da 1MW, ora possono essere espansi a inverter da 2.5MW dopo aver utilizzato un sistema a 1500V; e la tensione nominale del lato AC viene aumentata. Inverter della stessa potenza e lato AC La ridotta corrente di uscita aiuta a ridurre il costo dell'inverter.
Attraverso calcoli completi, dopo il miglioramento tecnico del sistema 1500V, il costo complessivo del sistema può essere ridotto di circa 2 centesimi e l'efficienza del sistema può essere migliorata del 2%. Quindi l'applicazione del sistema 1500V è di grande aiuto per ridurre il costo del sistema.
Utilizzando un sistema a 1500V, il numero di componenti in serie aumenta, il numero di collegamenti in parallelo diminuisce, il numero di cavi diminuisce e il numero di combinatori e inverter diminuisce. La tensione è aumentata, la perdita è ridotta e l'efficienza è migliorata. Il ridotto carico di lavoro di installazione e manutenzione riduce anche i costi di installazione e manutenzione. Ciò può ridurre il costo del valore LCOE dell'elettricità.
La grande tendenza! L'impianto fotovoltaico a 1500V accelera l'avvento dell'era della parità
Nel 2019, con i cambiamenti nelle politiche fotovoltaiche, l'industria si sta impegnando per ridurre il costo dell'elettricità, ed è una tendenza inevitabile passare a un accesso a Internet a prezzi accessibili. Pertanto, l'innovazione tecnologica è la svolta, ridurre il costo dell'elettricità e ridurre la dipendenza dai sussidi è diventata una nuova direzione per il sano sviluppo dell'industria fotovoltaica. Allo stesso tempo, la Cina, in qualità di produttore leader mondiale dell'industria fotovoltaica, ha aiutato la maggior parte dei paesi a raggiungere la parità su Internet, ma è ancora lontana dalla parità su Internet per vari motivi.
Il motivo principale per cui il mercato fotovoltaico d'oltremare può raggiungere la parità è che oltre ai vantaggi della Cina in termini di finanziamento, terra, accesso, illuminazione, prezzi dell'elettricità, ecc., Il punto più importante e le lezioni apprese è che sono relativamente la Cina è più Avanzate. Ad esempio, un impianto fotovoltaico con una tensione di 1500V. Al momento, i prodotti correlati al livello di tensione di 1500 V sono diventati la soluzione principale per il mercato fotovoltaico estero. Pertanto, il fotovoltaico domestico dovrebbe anche concentrarsi sull'innovazione a livello di sistema, accelerare l'applicazione di 1500 V e altre tecnologie avanzate, realizzare la riduzione dei costi, l'efficienza e il miglioramento della qualità delle centrali elettriche e promuovere in modo completo l'industria fotovoltaica per spostarsi verso l'era della parità.
L'onda di 1500V ha spazzato il mondo
Secondo il rapporto IHS, il primo utilizzo proposto del sistema da 1500V risale al 2012. Entro il 2014, FirstSolar ha investito nella prima centrale fotovoltaica da 1500V. Secondo il calcolo di FirstSolar: centrale fotovoltaica 1500V riduce il numero di circuiti in parallelo aumentando il numero di moduli fotovoltaici in serie; riduce il numero di scatole di derivazione e cavi; allo stesso tempo, aumentando la tensione, si riduce ulteriormente la perdita del cavo e si migliora l'efficienza di generazione di energia del sistema.
Nel 2015, Sunshine Power, il principale produttore cinese di inverter, ha preso l'iniziativa di promuovere soluzioni di sistema basate sul design dell'inverter da 1500 V nel settore, ma poiché altri componenti di supporto non hanno formato una catena industriale completa in Cina e le società di investimento ne hanno una consapevolezza limitata, Piuttosto che dare priorità all'espansione all'estero dopo una promozione interna su larga scala, ha prima “conquistato” il mondo e poi è tornato sul mercato cinese.
Dal punto di vista del mercato globale, il sistema a 1500V è diventato una condizione necessaria per i grandi progetti fotovoltaici per ridurre i costi e aumentare l'efficienza. In paesi con prezzi bassi dell'elettricità come l'India e l'America Latina, le centrali fotovoltaiche a terra di grandi dimensioni stanno quasi tutte adottando schemi di offerta da 1500V; i paesi con mercati energetici sviluppati in Europa e negli Stati Uniti hanno cambiato la tensione CC da sistemi fotovoltaici a 1000 V a 1500 V; mercati emergenti come il Vietnam e il Medio Oriente sono entrati direttamente nei sistemi a 1500V. Vale la pena notare che il progetto fotovoltaico a livello GW da 1500 volt viene utilizzato in tutto il mondo e ha più volte stabilito un record globale con prezzi dell'elettricità in rete estremamente bassi.
Negli Stati Uniti, la capacità installata di apparecchiature da 1500Vdc nel 2016 ha rappresentato il 30.5%. Nel 2017 era raddoppiato al 64.4%. Si prevede che questo numero raggiungerà l'84.20% nel 2019. Secondo la società EPC locale: “Ogni nuova centrale elettrica a terra da 7GW ogni anno utilizza 1500V. Ad esempio, la prima centrale fotovoltaica a terra su larga scala del Wyoming, che è appena stata collegata alla rete, utilizza una soluzione di inverter centralizzato da 1500 V.
Secondo le stime, rispetto a un sistema da 1000V, la riduzione dei costi e l'aumento di efficienza di 1500V si riflettono principalmente in:
1) Il numero di componenti collegati in serie è stato aumentato da 24 blocchi / stringa a 34 blocchi / stringa, riducendo il numero di stringhe. Di conseguenza, il consumo di cavi fotovoltaici è diminuito del 48%, e anche il costo di apparecchiature come i combiner box è stato ridotto di circa 1/3 e il costo è stato ridotto di circa 0.05 yuan / Wp;
2) L'aumento del numero di componenti in serie riduce il costo del sistema di supporto, fondazione su pali, costruzione e installazione di circa 0.05 yuan / Wp;
3) La tensione di connessione alla rete CA del sistema 1500 V viene aumentata da 540 V a 800 V, i punti di connessione alla rete vengono ridotti e le perdite del sistema lato CA e CC possono essere ridotte dell'1 ~ 2%.
4) Secondo il caso maturo del mercato estero, la capacità ottimale di un singolo sub-array può essere progettata per essere 6.25 MW in sistemi da 1500 V e anche fino a 12.5 MW in alcune aree. Aumentando la capacità di un singolo sotto-array, è possibile ridurre il costo delle apparecchiature CA come i trasformatori.
Pertanto, rispetto al sistema tradizionale da 1000 V, il sistema da 1500 V può ridurre il costo di 0.05 ~ 0.1 yuan / Wp e la generazione di energia effettiva può aumentare dell'1 ~ 2%.
Moltiplicando per il mercato domestico del sistema 1500Vdc “potenziale”
Rispetto al mercato internazionale, nei primi anni dell'industria fotovoltaica cinese, a causa dell'immaturità della filiera dell'industria tecnologica, il sistema a 1500V è iniziato in ritardo e il suo sviluppo è stato lento. Solo poche aziende leader come Sunshine Power hanno completato la R & S e la certificazione. Ma con l'ascesa del sistema 1500V su scala globale, il mercato domestico ne ha approfittato e ha ottenuto buoni risultati nello sviluppo e nell'innovazione di sistemi e applicazioni 1500V:
- Nel luglio 2015, il primo inverter centralizzato da 1500V sviluppato e prodotto da Sunshine Power in Cina ha completato con successo il test di connessione alla rete e ha aperto il preludio alla tecnologia 1500V nel mercato domestico.
- Nel gennaio 2016, il primo progetto dimostrativo di un sistema di generazione di energia fotovoltaica domestica da 1500V è stato collegato alla rete per la generazione di energia.
- Nel giugno 2016, nel primo progetto leader domestico di Datong, sono stati applicati in batch inverter centralizzati da 1500V.
- Nell'agosto 2016, Sunshine Power ha preso l'iniziativa di lanciare il primo inverter di stringa da 1500 V al mondo, migliorando ulteriormente la competitività internazionale degli inverter fotovoltaici domestici.
Nello stesso anno, il primo progetto di benchmarking di un sistema fotovoltaico da 1500V in Cina è stato formalmente connesso alla rete per la generazione di energia a Golmud, Qinghai, segnando che il sistema fotovoltaico domestico da 1500Vdc ha iniziato a entrare nel campo di applicazione pratica. La capacità totale installata della centrale elettrica è di 30 MW. Sunshine Power fornisce un set completo di soluzioni per questo progetto, riducendo il costo di investimento del cavo del 20%, il costo di 0.1 yuan / Wp e riducendo notevolmente le perdite delle linee laterali CA e CC e le perdite dell'avvolgimento laterale a bassa tensione del trasformatore.
1500V è diventata la corrente principale del mercato globale
Il sistema a 1500 V, che ha sia riduzione dei costi che efficienza, è diventato gradualmente la prima scelta per le grandi centrali elettriche a terra. Per quanto riguarda lo sviluppo futuro dei sistemi a 1500 V, IHS prevede che la quota di inverter da 1500 V continuerà ad aumentare fino al 74% nel 2019 e salirà all'84% nel 2020, diventando la corrente principale del settore.
Dal punto di vista della capacità installata di 1500 V, era di soli 2 GW nel 2016 e ha superato i 30 GW nel 2018. Ha raggiunto una crescita di oltre 14 volte in soli due anni e si prevede che mantenga un trend di crescita sostenuto ad alta velocità. Si prevede che le spedizioni cumulative nel 2019 e nel 2020 saranno L'importo supererà i 100 GW. Per le imprese cinesi, Sunshine Power ha installato più di 5 GW di inverter da 1500 V in tutto il mondo e ha in programma di lanciare stringhe della serie da 1500 V più avanzate e inverter centralizzati nel 2019 per soddisfare la domanda di installazione del mercato in rapida crescita.
L'aumento della tensione CC a 1500 V è un cambiamento importante nella riduzione dei costi e nell'aumento dell'efficienza, ed è ora diventata la soluzione principale per lo sviluppo fotovoltaico internazionale. Con l'era del declino delle sovvenzioni e della parità in Cina, il sistema 1500V sarà utilizzato sempre più ampiamente anche in Cina, accelerando l'arrivo dell'era della parità globale della Cina
Analisi economica di impianto fotovoltaico a 1500V
Dal 2018, indipendentemente dall'estero o dal paese, la proporzione di applicazione del sistema 1500V sta diventando sempre più grande. Secondo le statistiche IHS, il volume di applicazione di 1500V per grandi centrali elettriche terrestri estere in paesi stranieri ha superato il 50% nel 2018; secondo le statistiche preliminari, tra il terzo lotto di front runner nel 2018, la percentuale di applicazioni a 1500V era compresa tra il 15% e il 20%.
Il sistema a 1500 V può ridurre efficacemente il costo dell'elettricità per il progetto? Questo documento fa un'analisi comparativa dell'economia dei due livelli di tensione attraverso calcoli teorici e dati di casi reali.
I. Schema di progettazione di base
Al fine di analizzare il livello di costo dell'applicazione 1500Vdc nel sistema fotovoltaico, viene utilizzato uno schema di progettazione convenzionale per confrontare il costo del progetto con il costo del sistema tradizionale 1000V.
1. premessa di calcolo
1) La centrale elettrica di terra, terreno pianeggiante, la capacità installata non è limitata dalla superficie terrestre;
2) La temperatura estrema e la temperatura estremamente bassa del sito del progetto devono essere considerate in base a 40 ℃ e -20 ℃.
3) I parametri chiave dei componenti e degli inverter selezionati sono mostrati nella tabella sottostante.
2. Schema di progettazione di base
1) Schema di progettazione della serie 1000V
22 moduli fotovoltaici bifacciali da 310 W formano una diramazione da 6.82 kW, 2 diramazioni formano una matrice quadrata, 240 diramazioni in totale 120 matrici quadrate ed entrano in 20 inverter da 75 kW (1.09 volte la sovradistribuzione sul lato CC, guadagno sul retro) 15%, è 1.25 volte l'over-provisioning) per formare un'unità di generazione di energia da 1.6368 MW.
Il componente è installato orizzontalmente in conformità con 4 * 11 e le staffe fisse a doppio montante anteriore e posteriore.
2) Schema di progettazione della serie 1500V
34 moduli fotovoltaici bifacciali da 310 W formano un ramo da 10.54 kW, 2 rami formano una matrice quadrata, 324 rami hanno un totale di 162 array quadrati e sono installati 18 inverter da 175 kW (1.08 volte la sovradistribuzione sul lato CC, guadagno sul indietro Considerando il 15%, è 1.25 volte l'over-provisioning) per formare un'unità di generazione di energia da 3.415 MW.
Il componente è installato orizzontalmente in conformità con 4 * 17 e le staffe fisse a doppio montante anteriore e posteriore.
In secondo luogo, l'impatto di 1500 V sull'investimento iniziale
Secondo lo schema di progettazione sopra, un'analisi comparativa della quantità e del costo ingegneristico del sistema 1500V e del sistema tradizionale 1000V è la seguente.
Tabella 3: Composizione dell'investimento del sistema 1000V
Tabella 4: Composizione dell'investimento del sistema 1500V
Attraverso un'analisi comparativa, si è riscontrato che rispetto al tradizionale sistema a 1000 V, il sistema a 1500 V fa risparmiare circa 0.1 yuan / W del costo del sistema.
In terzo luogo, l'impatto di 1500 V sulla generazione di energia
Premessa di calcolo:
Utilizzando gli stessi componenti, non ci saranno differenze nella generazione di energia a causa delle differenze nei componenti; assumendo un terreno pianeggiante, non ci sarà occlusione delle ombre a causa dei cambiamenti del terreno;
La differenza nella generazione di energia si basa principalmente su due fattori: perdita di mancata corrispondenza tra componenti e stringhe, perdita di linea CC e perdita di linea CA.
1. perdita di mancata corrispondenza tra componenti e stringhe
Il numero di componenti in serie di un singolo ramo è stato aumentato da 22 a 34. A causa della deviazione di potenza di ± 3W tra i diversi componenti, la perdita di potenza tra i componenti del sistema 1500V aumenterà, ma non può essere calcolata quantitativamente.
Il numero di percorsi di accesso di un singolo inverter è stato aumentato da 12 a 18, ma il numero di percorsi di inseguimento MPPT dell'inverter è stato aumentato da 6 a 9 per garantire che 2 rami corrispondano a 1 MPPT. La perdita di MPPT non aumenta.
2. Perdita di linea CC e CA
Formula di calcolo della perdita di linea
Perdita Q = I2R = (P / U) 2R = ρ (P / U) 2 (L / S)
1) Calcolo della perdita di linea CC
Tabella: rapporto di perdita di linea CC di un singolo ramo
Attraverso i calcoli teorici di cui sopra, si è riscontrato che la perdita di linea CC del sistema 1500V è 0.765 volte quella del sistema 1000V, il che equivale a ridurre la perdita della linea CC del 23.5%.
2) Calcolo della perdita di linea AC
Tabella: rapporto di perdita di linea AC di un singolo inverter
Secondo i calcoli teorici di cui sopra, si è riscontrato che la perdita di linea CC del sistema 1500V è 0.263 volte quella del sistema 1000V, il che equivale a ridurre la perdita della linea CA del 73.7%.
3) Dati reali del caso
Poiché la perdita di mancata corrispondenza tra i componenti non può essere calcolata quantitativamente e l'ambiente effettivo è più responsabile, il caso effettivo verrà utilizzato per ulteriori spiegazioni.
Questo articolo utilizza i dati sulla generazione di energia effettiva del terzo lotto di un progetto di punta. Il tempo di raccolta dei dati va da maggio a giugno 2019, per un totale di 2 mesi di dati.
Tabella: Confronto della generazione di energia tra sistemi da 1000 V e 1500 V.
Dalla tabella sopra, si può rilevare che nello stesso sito di progetto, utilizzando gli stessi componenti, i prodotti dei produttori di inverter e lo stesso metodo di installazione delle staffe, da maggio a giugno 2019, le ore di generazione di energia del sistema 1500V sono state dell'1.55% superiore al sistema 1000V.
Si può vedere che sebbene l'aumento del numero di componenti a stringa singola aumenti la perdita di disadattamento tra i componenti perché può ridurre la perdita di linea CC di circa il 23.5% e la perdita di linea CA di circa il 73.7%, il sistema 1500V può aumentare la generazione di energia del progetto.
Quarto, un'analisi completa
Dall'analisi di cui sopra, possiamo trovare che rispetto al tradizionale sistema 1000V, il sistema 1500V,
1) Può risparmiare circa 0.1 yuan / W sul costo del sistema;
2) Sebbene l'aumento del numero di componenti a stringa singola aumenterà la perdita di disadattamento tra i componenti, ma poiché può ridurre la perdita della linea CC di circa il 23.5% e la perdita della linea CA di circa il 73.7%, il sistema 1500V aumenterà la generazione di energia del progetto.
Pertanto, applicando 1500Vdc nell'impianto fotovoltaico il costo della potenza può essere ridotto in una certa misura.
Secondo Dong Xiaoqing, presidente dell'Hebei Energy Engineering Institute, più del 50% degli schemi di progettazione di progetti fotovoltaici a terra completati dall'istituto selezionato 1500V; si prevede che la quota nazionale di 1500 V delle centrali elettriche a terra nel 2019 raggiungerà circa il 35%; sarà ulteriormente incrementato nel 2020.
IHS Markit, nota agenzia di consulenza internazionale, ha fornito una previsione più ottimistica. Nel loro rapporto di analisi del mercato fotovoltaico globale da 1500 V, hanno sottolineato che la scala globale dell'impianto fotovoltaico da 1500 V supererà i 100 GW nei prossimi due anni.
Figura: Previsione della proporzione di 1500 V nelle centrali elettriche terrestri globali
Senza dubbio, con l'accelerazione del processo di de-sovvenzionamento dell'industria fotovoltaica globale e la ricerca finale del costo dell'elettricità, 1500 V, come soluzione tecnica in grado di ridurre il costo dell'elettricità, saranno sempre più utilizzati.
