太陽光発電システムでの1500Vdcアプリケーション
コストの削減と効率の向上は、常に電気の人々の努力の方向性でした
1500VDCのトレンドとパリティシステムの必然的な選択
コストの削減と効率の向上は、常に電気の人々の努力の方向性でした。 その中でも、技術革新の役割が鍵となります。 2019年には、中国の補助金が加速し、1500Vdcに大きな期待が寄せられています。
調査分析機関のIHSデータによると、1500Vdcシステムは2012年に最初に提案され、FirstSolarは1500年に世界で最初の2014Vdc太陽光発電所に投資しました。2016年1500月、最初の国内30Vdc実証プロジェクトGolmud Sunshine Qiheng New Energy Golmud 1500MW太陽光発電プロジェクトは、発電用のグリッドに正式に接続されており、太陽光発電システムの国内2018Vdcアプリケーションが大規模な実用的なデモンストレーションアプリケーションの段階に入ったことを示しています。 1500年後の2018年には、0.31Vdc技術が国内外で大規模に適用されました。 1500年に建設を開始した国内有数プロジェクトの1000番目のバッチの中で、最低入札価格（11500元/ kWh）のゴルムドプロジェクト、GCLデリンハおよびチント白城プロジェクトはすべてXNUMXVdc技術を採用しています。 従来のXNUMXVdc太陽光発電システムと比較して、太陽光発電システムのXNUMXVdcアプリケーションは最近広く使用されています。 そうすれば、そのような質問を簡単に行うことができます。
なぜ電圧を1000Vdcから1500Vdcに上げるのですか？
インバーターを除いて、他の電気機器は1500Vdcの高電圧に耐えることができますか？
使用後の1500Vdcシステムはどのくらい効果的ですか？
1.太陽光発電システムにおける1500Vdcアプリケーションの技術的な長所と短所
アドバンテージ分析
1）ジャンクションボックスとDCケーブルの量を減らします
「太陽光発電所の設計コード（GB 50797-2012）」では、太陽光発電モジュールとインバーターのマッチングは、次の式に準拠する必要があります。上記の式とコンポーネントの関連パラメーターに従って、1000Vdcシステムの各ストリング通常22コンポーネントですが、1500Vdcシステムの各ストリングは32コンポーネントを許可できます。
例として、285Wモジュール2.5MW発電ユニットとストリングインバーター、1000Vdcシステムを取り上げます。
408の太陽光発電ストリング、816ペアの杭基礎
34kWストリングインバーター75セット
1500Vdcシステム：
280の太陽光発電グループストリング
700対の杭基礎
14kWストリングインバーター75セット
ストリングの数が減ると、コンポーネント間に接続されるDCケーブルと、ストリングとインバーターの間のACケーブルの数が減ります。
2）DCライン損失を減らす
∵P= IRI = P / U
∴Uは1.5倍になります→Iは（1 / 1.5）になります→Pは1 /2.25になります
∵R=ρL/ S DCケーブルLは0.67になり、元のケーブルの0.5倍になります
∴R（1500Vdc）<0.67 R（1000Vdc）
要約すると、DC部分の1500VdcPは0.3VdcPの約1000倍です。
3）エンジニアリングと故障率をある程度減らす
DCケーブルとジャンクションボックスの数が減ったため、建設中に設置されるケーブルジョイントとジャンクションボックスの配線の数が減り、これらの1500つのポイントが故障しやすくなります。 したがって、XNUMXVdcは特定の故障率を低下させる可能性があります。
4）投資を削減する
シングルストリングコンポーネントの数を増やすと、XNUMXワットのコストを削減できます。 主な違いは、杭基礎の数、DC収束後のケーブルの長さ、およびジャンクションボックスの数（集中型）です。
22Vdcシステムの1000ストリング方式と比較して、32Vdcシステムの1500ストリング方式では、ケーブルと杭基礎の約3.2ポイント/ Wを節約できます。
短所分析
1）機器要件の増加
1000Vdcシステムと比較して、1500Vdcに増加した電圧は、回路ブレーカー、ヒューズ、避雷装置、スイッチング電源に大きな影響を与え、耐電圧と信頼性に対するより高い要件を提唱し、機器の単価は比較的高くなります。
2）より高い安全要件
電圧を1500Vdcに上げると、絶縁破壊のリスクが高まり、絶縁保護と電気的クリアランスが向上します。 また、直流側で事故が発生すると、より深刻な直流アーク消滅の問題に直面します。 したがって、1500Vdcシステムは、システムの安全保護要件を高めます。
3）PID効果の可能性を高める
太陽光発電モジュールを直列に接続した後、高電圧モジュールのセルとアースの間に形成される漏れ電流は、PID効果の重要な原因です。 電圧を1000Vdcから1500Vdcに上げると、セルとグランド間の電圧差が大きくなり、PID効果の可能性が高くなることは明らかです。
4）マッチングロスを増やす
主に次の理由により、太陽光発電ストリング間のマッチングがある程度失われます。
- さまざまな太陽光発電モジュールの工場出荷時の電力には、0〜3％の偏差があります。 輸送および設置中に形成された亀裂は、電力偏差を引き起こします。
- 取り付け後の不均一な減衰と不均一なブロッキングも、電力偏差の原因になります。
- 上記の要因を考慮すると、各文字列を22コンポーネントから32コンポーネントに増やすと、明らかにマッチング損失が増加します。
- 上記の1500Vの問題に対応して、XNUMX年近くの研究と調査の結果、機器会社もいくつかの改善を行いました。
第二に、1500Vdc太陽光発電システムのコア機器
1.太陽光発電モジュール
First Solar、Artus、Tianhe、Yingli、およびその他の企業が、1500Vdc太陽光発電モジュールの発売を主導しました。
1500年に世界初の2014Vdc太陽光発電所が完成して以来、1500Vシステムの適用量は拡大を続けています。 この状況に後押しされて、IEC規格は1500V関連の仕様を新しい規格の実装に組み込み始めました。 2016年、IEC 61215（C-Siの場合）、IEC 61646（薄膜の場合）、およびIEC61730は、1500V未満のコンポーネントの安全規格です。 これらの1500つの規格は、1500Vコンポーネントシステムのパフォーマンステストと安全性テストの要件を補完し、1500V要件の最後の障害を打ち破ります。これにより、XNUMXV発電所規格への準拠が大幅に促進されます。
現在、中国国内の第一線メーカーは、片面部品、両面部品、両面ガラス部品を含む成熟した1500V製品を発売し、IEC関連の認証を取得しています。
1500V製品のPID問題に対応するため、現在の主流メーカーは、1500Vコンポーネントと従来の1000VコンポーネントのPID性能を同じレベルに保つために、次のXNUMXつの対策を講じています。
1）ジャンクションボックスをアップグレードし、コンポーネントのレイアウト設計を最適化して、1500Vの沿面距離とクリアランスの要件を満たす。
2）断熱性を高め、コンポーネントの安全性を確保するために、バックプレーン材料の厚さを40％増やします。
PID効果については、各メーカーは、1500Vシステムの下で、コンポーネントがPID減衰が5％未満であることを保証し、従来のコンポーネントのPIDパフォーマンスが同じレベルに保たれることを保証します。
2.インバーター
SMA / GE / PE / INGETEAM / TEMICなどの海外メーカーは、1500年頃に2015Vインバーターソリューションを発売しました。国内の一流メーカーの多くは、Sungrow SG1500、HuaweiのSUN3125HAシリーズなど、2000Vシリーズをベースにしたインバーター製品を発売しています。米国市場で最初にリリースされたものです。
NB / T 32004：2013は、国内のインバータ製品が販売されるときに満たさなければならない基準です。 改訂された規格の適用範囲は、1500VDCを超えない電圧と1000Vを超えないAC出力電圧でPV電源回路に接続された太陽光発電グリッド接続インバーターです。 規格自体にはすでにDC1500V範囲が含まれており、PV回路の過電圧、電気的クリアランス、沿面距離、電源周波数耐電圧、およびその他のテストのテスト要件が規定されています。
3.コンバイナーボックス
コンバイナボックスと各キーデバイスの規格が整い、1500Vdcがコンバイナボックス認証規格CGC / GF 037：2014「太陽光発電コンバイナ機器の技術仕様」に適合しました。
4。 ケーブル
現在、太陽光発電ケーブルの1500V規格も導入されています。
5.スイッチと雷保護
1100Vdc時代の太陽光発電業界では、インバーターの出力電圧は最大500Vacです。 690Vac配電スイッチの標準システムとサポート製品を借りることができます。 380Vac電圧から500Vac電圧まで、スイッチマッチングの問題はありません。 しかし、2015年の初めには、太陽光発電および配電業界全体に800Vac / 1000Vac配電スイッチなどの仕様がなかったため、製品全体のサポートが困難になり、サポートコストが高くなりました。
包括的な説明
1500Vdc太陽光発電システムは海外で広く使用されており、すでに世界中で成熟したアプリケーション技術となっています。
そのため、太陽光発電システムの主要機器は量産を達成し、2016年の実証段階に比べて価格が大幅に下落しました。
太陽光発電システムでの1500Vdcアプリケーション
前述のように、1500Vdc太陽光発電システムは、全体的なコストが低く、発電量が多いため、早くも2014年に海外で採用されています。
太陽光発電システムの探査ケースにおけるグローバル1500Vdcアプリケーション
2014年1500月に最初のソーラーは、ニューメキシコ州デミングに建設された最初の52Vdc発電所が使用されることを発表しました。 発電所の総容量は34MW、1000アレイは1500Vdc構造、残りのアレイはXNUMXVdc構造を採用しています。
SMAは、2014年3.2月、ドイツ北部カッセルのニーステタールにあるサンダースハウザーベルク工業団地に建設された1500MWの太陽光発電所が稼働し、発電所はXNUMXVdcシステムを使用していると発表しました。
1500Vdcは低コストのプロジェクトで広く使用されています
現在、LSPは開発に成功しています T1 + T2クラスB + C、クラスI + IIPVサージ保護デバイスSPD1500Vdc、1200Vdc、1000Vdc、600Vdc 太陽光発電で広く使用されています。
太陽光発電システムにおける大規模な1500Vdcアプリケーション
ベトナムの福安華慧の257MW太陽光発電プロジェクトは、初めてグリッドへの接続に成功しました。 1500Vコンテナタイプのインバーターステップアップ統合ソリューションはすべて、設計、建設からグリッド接続までの受け入れを成功させるために使用されました。 このプロジェクトは、ベトナムのプアン省、フーファ郡のフアフイタウンにあり、中部および南部の沿岸地域に属しています。 地域の地理的環境とプロジェクトの経済性を考慮して、プロジェクトの顧客は最終的に1500Vコンテナタイプのインバータブースト統合ソリューションを選択しました。
信頼できるソリューション
実証用太陽光発電所プロジェクトでは、顧客は建設と製品品質に対して厳しい要件を持っています。 プロジェクトのDC側のプロジェクトの設置容量は257MWで、1032セットの1500V DCコンバイナーボックス、86セットの1500Vdc 2.5MW集中型インバーター、43セットの5MVA中電圧変圧器およびコンテナ化された統合ソリューションで構成されています。リングネットワークキャビネットの場合、設置と試運転が容易になるため、建設サイクルが短縮され、システムコストが削減されます。
1500Vソリューションは「ビッグテクノロジー」を統合します
1500Vコンテナ型インバータブースト統合ソリューションは、1500V、大正方形アレイ、大容量比、高出力インバータ、統合インバータブーストなどの特性を備えており、ケーブルやジャンクションボックスなどの機器のコストを削減します。 初期投資コストの削減。 特に、高容量比の設計は、全体的なブーストラインの使用率を効果的に改善し、システムのLCOEを最適化するためのアクティブなオーバープロビジョニングを通じて妥当な容量比を設定します。
1500VDCソリューションは、ベトナムの900MWを超える太陽光発電プロジェクトで使用されています。 ベトナム福安華慧257MW太陽光発電プロジェクトは、最大の単一太陽光発電所プロジェクトです。 ベトナムでの新エネルギー実証プロジェクトの最初のバッチとして、プロジェクトが開始された後、それはベトナムの電力構造を最適化し、ベトナム南部の電力不足問題を緩和し、ベトナムの経済的および社会的発展を促進します。
太陽光発電システムでの1500Vdcアプリケーションはまだ大規模ではありませんか？
太陽光発電所で広く使用されている1000Vdc太陽光発電システムと比較して、インバーターメーカーが主導する太陽光発電システムでの1500Vdcアプリケーションの研究は、最近、業界技術のホットスポットになっています。
次のような質問をするのは簡単です。
なぜ電圧を1000Vdcから1500Vdcに上げるのですか？
インバーターを除いて、他の電気機器は1500Vdcの高電圧に耐えることができますか？
現在1500Vdcシステムを使用している人はいますか？ 効果はどうですか？
太陽光発電システムにおける1500Vdcアプリケーションの技術的な長所と短所
1.アドバンテージ分析
1）コンバイナボックスとDCケーブルの使用を減らします。 1000Vdcシステムの各ストリングは通常22コンポーネントですが、1500VDCシステムの各ストリングは32コンポーネントを許可できます。 例として、265Wモジュールの1MW発電ユニットを取り上げます。
1000Vdcシステム：176個の太陽光発電ストリングと12個のコンバイナーボックス。
1500Vdcシステム：118個の太陽光発電ストリングと8個のコンバイナーボックス。
したがって、太陽光発電モジュールからコンバイナボックスまでのDCケーブルの量は約0.67倍であり、コンバイナボックスからインバータまでのDCケーブルの量は約0.5倍です。
2）DCライン損失を減らす∵P損失= I2RケーブルI = P / U
∴Uは1.5倍になります→Iは（1 / 1.5）になります→P損失は1 /2.25になります
また、Rケーブル=ρL/ S、DCケーブルのLは0.67となり、元の0.5倍になります。
∴Rケーブル（1500Vdc）<0.67Rケーブル（1000Vdc）
要約すると、DC部分の1500VdcP損失は、0.3VdcP損失の約1000倍です。
3）エンジニアリングと故障率をある程度減らす
DCケーブルとコンバイナーボックスの数が減ると、建設中に設置されるケーブルジョイントとコンバイナーボックスの配線の数が減り、これらの1500つのポイントが故障しやすくなります。 したがって、XNUMXVdcは特定の故障率を低下させる可能性があります。
2.不利な分析
1）機器要件の増加1000Vdcシステムと比較して、電圧を1500Vdcに上げると、回路ブレーカー、ヒューズ、避雷器、およびスイッチング電源に大きな影響があり、より高い電圧と信頼性の要件が提示されます。 改善します。
2）より高い安全要件電圧を1500Vdcに上げると、絶縁破壊と放電の危険性が高まるため、絶縁保護と電気的クリアランスを改善する必要があります。 また、直流側で事故が発生した場合、より深刻な直流消火問題に直面します。 したがって、1500Vdcシステムは、安全保護に関するシステムの要件を引き上げます。
3）PID効果の可能性を高めるPVモジュールを直列に接続した後、高電圧モジュールのセルとアースの間に形成される漏れ電流がPID効果の重要な理由です（詳細な説明については、「103バックグラウンドで」）。 電圧を1000Vdcから1500Vdcに上げると、バッテリーチップとアース間の電圧差が大きくなり、PID効果の可能性が高くなることは明らかです。
4）マッチングロスの増加光起電ストリング間には一定のマッチングロスがありますが、これは主に次の理由で発生します。
さまざまな太陽光発電モジュールの工場出荷時の電力には、0〜3％の偏差があります。
輸送および設置中に形成された隠れた亀裂は、電力偏差を引き起こします
設置後の不均一な減衰と不均一なシールドも、電力偏差の原因になります。
上記の要因を考慮すると、各文字列を22コンポーネントから32コンポーネントに増やすと、明らかにマッチング損失が増加します。
3.包括的な分析上記の分析では、1500Vdcを1000Vdcと比較できる量は、コストパフォーマンスを向上させる可能性があり、さらなる計算が必要です。
はじめに：太陽光発電所で広く使用されている1000Vdc太陽光発電システムと比較して、インバーターメーカーが主導する太陽光発電システムでの1500Vdcアプリケーションの研究は、最近、業界技術のホットスポットになっています。 そうすれば、そのような質問を簡単に行うことができます。
第二に、1500Vdcの太陽光発電システムのコア機器
1）太陽光発電モジュール現在、FirstSolar、Artes、Trina、Yingli、およびその他の企業は、従来のモジュールと二重ガラスモジュールを含む1500Vdcの太陽光発電モジュールを発売しています。
2）インバーター現在、主流メーカーが1500MVA〜1MVAの容量の4Vdcインバーターを発売しており、実証発電所に採用されています。 1500Vdcの電圧レベルは、関連するIEC規格でカバーされています。
3）コンバイナボックスおよびその他の主要コンポーネントの規格コンバイナボックスおよび主要コンポーネントが準備され、1500Vdcがコンバイナボックス認証規格CGC / GF037：2014「太陽光発電複合機器の技術仕様」に適合しました。 1500Vdcは、サーキットブレーカ規格IEC61439-1およびIEC60439-1、光起電性特殊ヒューズIEC60269-6、光起電性特殊避雷装置EN50539-11 / -12など、ほとんどのIEC規格によって低電圧指令のカテゴリに属することが明確にされています。 。
しかし、1500Vdc太陽光発電システムはまだ実証段階にあり、市場の需要は限られているため、上記の機器はまだ量産を開始していません。
太陽光発電システムでの1500Vdcアプリケーション
1.マッチョスプリングス太陽光発電所
Firstsolarは、2014年1500月に、ニューメキシコ州デミングに最初の52Vdc発電所が完成したことを発表しました。 発電所の総容量は34MW、1000アレイは1500Vdc構造を使用し、残りのアレイはXNUMXVdc構造を使用します。
SMAは、2014年3.2月、ドイツ北部カッセルのニーステタールにある工業団地であるSandershauserBergindustrialparkにある1500MWの太陽光発電所が稼働していることを発表しました。 発電所はXNUMXVdcシステムを使用しています。
2.中国での適用事例
ゴルムドサンシャインチーヘン新エネルギーゴルムド30MW太陽光発電プロジェクト
2016年1500月、国内初の30Vdc太陽光発電システムの実証プロジェクトであるGolmud Sunshine Qiheng New Energy Golmud 1500MW太陽光発電グリッド接続発電プロジェクトが正式に発電用グリッドに接続され、国内のXNUMXVdc太陽光発電システムが実際に導入されたことを示しています。実際のデモンストレーションアプリケーションの段階。
1500V関連の太陽光発電製品の開発はすでにトレンドです
現在の太陽光発電システムの太陽光発電コンポーネントおよび電気機器は、1000VのDC電圧要件に基づいて設計および製造されています。 太陽光発電システムのより良い歩留まりを達成するために、その発電コストと効率のための太陽光発電補助金の削減の場合には、突破口が緊急に必要とされています。 そのため、1500V関連の太陽光発電製品の開発がトレンドとなっています。 1500Vの高電圧コンポーネントとそれをサポートする電気機器は、システムコストの削減と発電効率の向上を意味します。 この新しい機器と技術を導入することで、太陽光発電業界は補助金への依存を徐々に取り除き、早期に同等のオンラインアクセスを実現できます。 太陽光発電モジュール、インバーター、ケーブル、コンバイナーボックス、およびシステム最適化のための1500V要件」
1500Vシステムの関連するコア機器は上に示されています。 各デバイスの1500Vの要件もそれに応じて変更されました。
1500Vコンポーネント
•コンポーネントのレイアウトが変更されたため、コンポーネントの沿面距離を長くする必要があります。
•コンポーネントの材料が変更され、バックプレーンの材料とテストの要件が増加します。
•コンポーネントの絶縁、耐電圧、ウェットリーク、およびパルスのテスト要件の増加。
•コンポーネントのコストは基本的にフラットで、パフォーマンスが向上しています。
•現在、1500VdcシステムコンポーネントのIEC規格があります。 IEC 61215 / IEC61730など。
•主流メーカーの1500Vdcシステムコンポーネントは、関連する認証とPIDパフォーマンステストに合格しています。
1500VDCケーブル
•絶縁、シースの厚さ、楕円率、絶縁抵抗、熱伸び、塩水噴霧、耐煙試験、およびビーム燃焼試験には違いがあります。
1500Vコンバイナーボックス
•電気的クリアランスと沿面距離、電源周波数電圧、インパルス耐電圧、および絶縁抵抗のテスト要件。
•避雷器、回路ブレーカー、ヒューズ、ワイヤー、セルフパワーソース、逆逆ダイオード、およびコネクターには違いがあります。
•コンバイナーボックスと主要コンポーネントの基準が整備されています。
1500Vインバーター
•避雷器、回路ブレーカー、ヒューズ、およびスイッチング電源は異なります。
•電圧上昇によって引き起こされる絶縁、電気的クリアランス、および破壊放電。
•1500Vの電圧レベルは、関連するIEC規格でカバーされています。
1500Vシステム
1500Vシステムストリングの設計では、1000Vシステムの各ストリングのコンポーネントは18〜22でしたが、1500Vシステムでは、直列のコンポーネントの数が32〜34に大幅に増加し、複数のストリングが少なくなり、現実。
現在の太陽光発電システム、DC側電圧450-1000V、AC側電圧270-360V; 1500Vシステム、シングルストリングコンポーネントの数が50％増加、DC側電圧900-1500V、AC側400-1000V、DC側のライン損失が減少するだけでなく、AC側のライン損失が大幅に減少しました。 コンポーネント、インバーター、ケーブル、コンバイナーボックス、およびシステム最適化のための1500V要件」
インバーターに関しては、以前は1MWの集中型インバーターが使用されていましたが、2.5Vシステムを使用した後、1500MWのインバーターに拡張できるようになりました。 AC側の定格電圧を上げます。 同じ電力とAC側のインバーター出力電流の減少は、インバーターのコストを削減するのに役立ちます。
総合的な計算により、1500Vシステムの技術的改善後、システム全体のコストを約2セント削減し、システム効率を2％向上させることができます。 したがって、1500Vシステムのアプリケーションは、システムコストを削減するのに大いに役立ちます。
1500Vシステムを使用することにより、直列のコンポーネントの数が増加し、並列接続の数が減少し、ケーブルの数が減少し、コンバイナとインバータの数が減少します。 電圧が上昇し、損失が減少し、効率が向上します。 インストールとメンテナンスの作業負荷が軽減されるため、インストールとメンテナンスのコストも削減されます。 これにより、電気代のLCOE値を削減できます。
大きなトレンド！ 1500V太陽光発電システムはパリティ時代の到来を加速します
2019年、太陽光発電政策の変更に伴い、業界は電力コストの削減に入札しており、手頃な価格のインターネットアクセスに移行することは避けられない傾向です。 したがって、技術革新は画期的なものであり、電力コストを削減し、補助金への依存を減らすことは、太陽光発電産業の健全な発展のための新しい方向性になっています。 同時に、太陽光発電業界の世界有数のメーカーである中国は、ほとんどの国がインターネットで同等性を達成するのを支援してきましたが、さまざまな理由から、インターネットでの同等性からはまだ少し離れています。
海外の太陽光発電市場が同等を達成できる主な理由は、資金調達、土地、アクセス、照明、電気料金などの面での中国の利点に加えて、より重要で教訓を得た点は、それらが比較的中国であるということです高度。 たとえば、1500Vの電圧の太陽光発電システム。 現在、1500Vの電圧レベル関連製品が海外の太陽光発電市場の主流のソリューションになっています。 したがって、国内の太陽光発電は、システムレベルのイノベーションに焦点を当て、1500Vやその他の高度な技術の適用を加速し、発電所のコスト削減、効率、品質改善を実現し、太陽光発電業界がパリティ時代に移行することを包括的に促進する必要があります。
1500Vの波が世界を席巻しました
IHSレポートによると、1500Vシステムの最初の提案された使用は2012年にさかのぼります。2014年までに、FirstSolarは最初の1500V太陽光発電所に投資しました。 FirstSolarの計算によると：1500V太陽光発電所は、直列太陽光発電モジュールの数を増やすことにより、並列回路の数を減らします。 ジャンクションボックスとケーブルの数を減らします。 同時に、電圧を上げるとケーブル損失がさらに減少し、システムの発電効率が向上します。
2015年、中国の大手インバーターメーカーであるSunshine Powerは、業界で1500Vインバーター設計に基づくシステムソリューションの推進を主導しましたが、他のサポートコンポーネントが中国で完全な産業チェーンを形成しておらず、投資会社はこれについての認識が限られているため、大規模な国内プロモーション後の海外展開を優先するのではなく、まず世界を「征服」し、その後中国市場に復帰した。
世界市場の観点から、1500Vシステムは、コストを削減し、効率を高めるために、大規模な太陽光発電プロジェクトの必要条件になっています。 インドやラテンアメリカなどの電気料金が安い国では、大規模な地上太陽光発電所はほとんどすべて1500Vの入札スキームを採用しています。 ヨーロッパと米国に電力市場が発達している国々は、DC電圧を1000V太陽光発電システムから1500Vに切り替えました。 ベトナムや中東などの新興市場は、1500Vシステムに直接参入しています。 1500ボルトのGWレベルの太陽光発電プロジェクトが世界中で使用されており、超低グリッド電力価格で世界記録を繰り返し設定していることは注目に値します。
米国では、1500年の2016Vdc機器の設備容量が30.5％を占めました。 2017年までに、それは64.4倍の84.20％になりました。 この数は2019年に7％に達すると予想されています。地元のEPC会社によると、「新しい1500GWの各地上発電所は毎年1500Vを使用しています。 たとえば、グリッドに接続されたばかりのワイオミング州で最初の大規模な地上太陽光発電所は、太陽光発電のXNUMXV集中型インバーターソリューションを使用しています。
推定によると、1000Vシステムと比較して、1500Vのコスト削減と効率の向上は主に次のことに反映されています。
1）直列に接続されるコンポーネントの数が24ブロック/ストリングから34ブロック/ストリングに増加し、ストリングの数が減少しました。 これに対応して、太陽光発電ケーブルの消費量が48％削減され、コンバイナーボックスなどの機器のコストも約1/3削減され、コストは約0.05元/ Wp削減されました。
2）直列のコンポーネント数の増加により、サポート、杭基礎、建設、設置のシステムコストが約0.05元/ Wp削減されます。
3）1500VシステムのACグリッド接続電圧が540Vから800Vに増加し、グリッド接続ポイントが削減され、ACおよびDC側のシステム損失を1〜2％削減できます。
4）海外市場の成熟した事例によれば、単一のサブアレイの最適容量は、6.25Vシステムで1500MW、一部の地域では最大12.5MWになるように設計できます。 単一のサブアレイの容量を増やすことにより、変圧器などのAC機器のコストを削減できます。
したがって、従来の1000Vシステムと比較して、1500Vシステムはコストを0.05〜0.1元/ Wp削減でき、実際の発電量は1〜2％増加する可能性があります。
「潜在的な」1500Vdcシステムの国内市場での乗算
国際市場と比較すると、中国の太陽光発電産業の初期には、技術産業のサプライチェーンが未成熟であったため、1500Vシステムの開始が遅れ、開発が遅れていました。 サンシャインパワーのような少数の大手企業だけが研究開発と認証を完了しています。 しかし、世界規模での1500Vシステムの台頭により、国内市場はそれを利用し、1500Vシステムとアプリケーションの開発と革新において良好な結果を達成しました。
- 2015年1500月、中国のSunshine Powerによって開発および製造された最初の1500V集中型インバーターは、グリッド接続テストを正常に完了し、国内市場でXNUMXVテクノロジーへの前奏曲を開きました。
- 2016年1500月、国内初のXNUMXV太陽光発電システムの実証プロジェクトが発電用グリッドに接続されました。
- 2016年1500月、最初の国内大同リーダープロジェクトでは、XNUMXV集中型インバーターがバッチで適用されました。
- 2016年1500月、サンシャインパワーは世界初のXNUMXVストリングインバーターの発売を主導し、国内の太陽光発電インバーターの国際競争力をさらに高めました。
同年、中国初の1500V太陽光発電システムのベンチマークプロジェクトが青海省ゴルムドの発電用グリッドに正式に接続され、国内の1500Vdc太陽光発電システムが実用化の分野に参入し始めたことを示しています。 発電所の総設備容量は30MWです。 サンシャインパワーは、このプロジェクトに完全なソリューションセットを提供し、ケーブル投資コストを20％削減し、0.1元/ Wpのコストを削減し、ACおよびDC側のライン損失と変圧器の低電圧側の巻線損失を大幅に削減します。
1500Vが世界市場の主流になりました
コスト削減と効率の両方を備えた1500Vシステムは、徐々に大規模な地上発電所の最初の選択肢になりました。 1500Vシステムの将来の開発に関して、IHSは、1500Vインバーターのシェアが74年に2019％に増加し続け、84年に2020％に急上昇し、業界の主流になると予測しています。
1500Vの設備容量の観点から、2年にはわずか2016GW、30年には2018GWを超えました。わずか14年で2019倍以上の成長を達成し、持続的な高速成長傾向を維持することが期待されています。 2020年と100年の累積出荷量は5GWを超えると予想されます。 中国企業向けに、Sunshine Powerは世界中に1500GW以上の1500Vインバーターを設置しており、急速に拡大する市場の設置需要を満たすために、2019年にさらに高度なXNUMXVシリーズストリングと集中型インバーターを発売する予定です。
DC電圧を1500Vに上げることは、コストの削減と効率の向上における重要な変化であり、現在、国際的な太陽光発電開発の主流のソリューションになっています。 中国における補助金の減少とパリティの時代に伴い、1500Vシステムは中国でもますます広く使用され、中国の包括的なパリティ時代の到来を加速します。
1500V太陽光発電システムの経済分析
2018年以降、海外でも国内でも、1500Vシステムの適用比率はますます大きくなっています。 IHSの統計によると、海外の大規模な外国の地上発電所の1500Vの適用量は50年に2018％を超えました。 予備統計によると、2018年のフロントランナーの1500番目のバッチのうち、15Vアプリケーションの割合は20％からXNUMX％の間でした。
1500Vシステムはプロジェクトの電力コストを効果的に削減できますか？ この論文では、理論計算と実際のケースデータを通じて、XNUMXつの電圧レベルの経済性を比較分析します。
I.基本設計スキーム
太陽光発電システムの1500Vdcアプリケーションのコストレベルを分析するために、従来の設計スキームを使用して、プロジェクトのコストを従来の1000Vシステムのコストと比較します。
1.計算の前提
1）地上発電所、平坦な地形、設置容量は、土地面積によって制限されません。
2）プロジェクトサイトの極度の温度と極度の低温は、40℃と-20℃に従って考慮されなければならない。
3）選択したコンポーネントとインバーターの主要なパラメーターを以下の表に示します。
2.基本設計スキーム
1）1000Vシリーズの設計スキーム
22 310W両面太陽光発電モジュールは6.82kWの分岐を形成し、2つの分岐は正方形のアレイを形成し、240の分岐は合計120の正方形のアレイを形成し、20の75kWインバーターに入ります（DC側で1.09倍の過分配、裏面でゲイン） 15％、それは1.25MWの発電ユニットを形成するために1.6368倍のオーバープロビジョニングです。
コンポーネントは、4 * 11に従って水平に取り付けられ、前後のダブルポスト固定ブラケットが取り付けられます。
2）1500Vシリーズの設計スキーム
34 310W両面太陽光発電モジュールは10.54kWの分岐を形成し、2つの分岐は正方行列を形成し、324の分岐は合計162の正方形アレイを持ち、18の175kWインバーターが設置されます（DC側で1.08倍の過分配、ゲインは戻る15％を考慮すると、1.25MWの発電ユニットを形成するのは3.415倍のオーバープロビジョニングです。
コンポーネントは4 * 17に従って水平に取り付けられ、前後のダブルポスト固定ブラケットが取り付けられています。
第二に、初期投資に対する1500Vの影響
上記の設計スキームによると、1500Vシステムと従来の1000Vシステムのエンジニアリング量とコストの比較分析は次のとおりです。
表3：1000Vシステムの投資構成
表4：1500Vシステムの投資構成
比較分析により、従来の1000Vシステムと比較して、1500Vシステムはシステムコストの約0.1元/ Wを節約することがわかります。
第三に、1500Vが発電に与える影響
計算の前提：
同じコンポーネントを使用しても、コンポーネントの違いによる発電量の違いはありません。 平坦な地形を想定すると、地形の変化による影の閉塞はありません。
発電量の違いは、主にXNUMXつの要因に基づいています。コンポーネントとストリング間の不一致損失、DCライン損失、およびACライン損失です。
1.コンポーネントと文字列間の不一致の損失
単一分岐の直列コンポーネントの数が22から34に増加しました。異なるコンポーネント間の電力偏差が±3Wであるため、1500Vシステムコンポーネント間の電力損失は増加しますが、定量的に計算することはできません。
単一のインバーターのアクセスパスの数が12から18に増えましたが、インバーターのMPPTトラッキングパスの数が6から9に増え、2つのブランチが1つのMPPTに対応するようになりました。 MPPT損失は増加しません。
2.DCおよびACライン損失
ラインロスの計算式
Q損失= I2R =（P / U）2R =ρ（P / U）2（L / S）
1）DCライン損失の計算
表：単一分岐のDCライン損失率
上記の理論計算により、1500VシステムのDCライン損失は0.765Vシステムの1000倍であることがわかります。これは、DCライン損失を23.5％削減することに相当します。
2）ACライン損失の計算
表：単一インバーターのACライン損失率
上記の理論計算によると、1500VシステムのDCライン損失は0.263Vシステムの1000倍であり、これはACライン損失を73.7％削減することに相当します。
3）実際のケースデータ
コンポーネント間のミスマッチ損失は定量的に計算できず、実際の環境がより責任があるため、実際のケースを使用してさらに説明します。
この記事では、フロントランナープロジェクトの2019番目のバッチの実際の発電データを使用します。 データ収集期間は2年XNUMX月からXNUMX月で、合計XNUMXか月のデータです。
表：1000Vシステムと1500Vシステム間の発電の比較
上記の表から、同じプロジェクトサイトで、同じコンポーネント、インバーターメーカーの製品、同じブラケットの取り付け方法を使用して、2019年1500月から1.55月までの1000Vシステムの発電時間はXNUMX％であることがわかります。 XNUMXVシステムよりも高い。
シングルストリングコンポーネントの数を増やすと、DCライン損失が約23.5％、ACライン損失が約73.7％減少するため、コンポーネント間の不一致損失が増加しますが、1500Vシステムではプロジェクトの発電。
第四に、包括的な分析
上記の分析により、従来の1000Vシステムである1500Vシステムと比較して、
1）約0.1元/ Wのシステムコストを節約できます。
2）シングルストリングコンポーネントの数を増やすと、コンポーネント間の不一致損失が増加しますが、DCライン損失を約23.5％、ACライン損失を約73.7％削減できるため、1500Vシステムではプロジェクトの発電。
したがって、太陽光発電システムでの1500Vdcアプリケーションでは、電力コストをある程度削減できます。
河北エネルギー工学研究所の所長であるDongXiaoqingによると、研究所が完了した地上太陽光発電プロジェクトの設計計画の50％以上が1500Vを選択しました。 1500年の地上発電所の全国2019Vシェアは約35％に達すると予想されています。 2020年にはさらに増加するでしょう。
有名な国際コンサルティング機関であるIHSMarkitは、より楽観的な予測を示しました。 彼らの1500V世界の太陽光発電市場分析レポートで、彼らは世界の1500V太陽光発電所の規模が今後100年間でXNUMXGWを超えると指摘しました。
図：世界の地上発電所における1500Vの割合の予測
間違いなく、世界の太陽光発電業界の補助金削減プロセスが加速し、電力コストを削減できる技術的ソリューションとして、最終的な電力コストの追求である1500Vがますます使用されるようになります。
