태양 광 시스템의 1500Vdc 애플리케이션
비용을 줄이고 효율성을 높이는 것은 항상 전기 인력의 노력의 방향이었습니다.
1500VDC 추세와 패리티 시스템의 불가피한 선택
비용을 줄이고 효율성을 높이는 것이 항상 전기 직원들의 노력의 방향이었습니다. 그중에서도 기술 혁신의 역할이 핵심입니다. 2019 년 중국의 보조금이 가속화되면서 1500Vdc는 큰 기대를 모으고 있습니다.
연구 및 분석 기관의 IHS 데이터에 따르면 1500Vdc 시스템은 2012 년에 처음 제안되었으며 FirstSolar는 1500 년에 세계 최초의 2014Vdc 태양 광 발전소를 투자했습니다. 2016 년 1500 월 국내 최초의 30Vdc 시연 프로젝트 Golmud Sunshine Qiheng New Energy Golmud 1500MW 태양 광 발전 프로젝트는 공식적으로 발전 용 그리드에 연결되어 태양 광 시스템의 국내 2018Vdc 애플리케이션이 실제로 대규모 실증 애플리케이션 단계에 들어 섰음을 표시합니다. 1500 년 후인 2018 년에는 0.31Vdc 기술이 국내 외적으로 대규모로 적용되었습니다. 1500 년에 착공 한 국내 선도 프로젝트의 세 번째 배치 중 최저 입찰 가격 (1000 위안 / kWh)의 Golmud 프로젝트와 GCL Delingha 및 Chint Baicheng 프로젝트는 모두 11500Vdc 기술을 채택했습니다. 기존의 XNUMXVdc 태양 광 시스템과 비교하여 최근 태양 광 시스템의 XNUMXVdc 애플리케이션이 널리 사용되었습니다. 그러면 다음과 같은 질문을 쉽게 할 수 있습니다.
전압을 1000Vdc에서 1500Vdc로 높이는 이유는 무엇입니까?
인버터를 제외하고 다른 전기 장비가 1500Vdc의 고전압을 견딜 수 있습니까?
1500Vdc 시스템은 사용 후 얼마나 효과적입니까?
1. 태양 광 발전 시스템에서 1500Vdc 적용의 기술적 장단점
장점 분석
1) 정션 박스 및 DC 케이블의 양을 줄입니다.
“태양 광 발전소 설계 코드 (GB 50797-2012)”에서 태양 광 모듈과 인버터의 매칭은 다음 공식을 따라야합니다. 위 공식과 구성 요소의 관련 매개 변수에 따라 1000Vdc 시스템의 각 스트링 일반적으로 22 개의 구성 요소이며 1500Vdc 시스템의 각 스트링은 32 개의 구성 요소를 허용 할 수 있습니다.
285W 모듈 2.5MW 발전 장치 및 스트링 인버터를 예로 들면 1000Vdc 시스템 :
태양 광 현 408 개, 말뚝 기초 816 쌍
34kW 스트링 인버터 75 세트
1500Vdc 시스템 :
280 개의 태양 광 그룹 스트링
700 쌍의 말뚝 기초
14kW 스트링 인버터 75 세트
스트링 수가 감소함에 따라 컴포넌트 사이에 연결된 DC 케이블과 스트링과 인버터 사이의 AC 케이블의 양이 감소합니다.
2) DC 라인 손실 감소
∵ P = IRI = P / U
∴ U가 1.5 배 증가 → I가 (1 / 1.5) → P가 1/2.25가 됨
∵ R = ρL / S DC 케이블 L은 원래의 0.67 배인 0.5이됩니다.
∴ R (1500Vdc) <0.67R (1000Vdc)
요약하면 DC 부분의 1500VdcP는 0.3VdcP의 약 1000 배입니다.
3) 일정량의 엔지니어링 및 실패율 감소
DC 케이블 및 정션 박스의 수가 감소하여 시공 중에 설치되는 케이블 조인트 및 정션 박스 배선의 수가 줄어들고이 두 지점이 고장날 가능성이 높습니다. 따라서 1500Vdc는 특정 고장률을 줄일 수 있습니다.
4) 투자 감소
단일 스트링 구성 요소의 수를 늘리면 단일 와트 비용을 줄일 수 있습니다. 주요 차이점은 말뚝 기초의 수, DC 수렴 후 케이블 길이, 정션 박스 (중앙 집중식)의 수입니다.
22Vdc 시스템의 1000 줄 체계에 비해 32Vdc 시스템의 1500 줄 체계는 케이블 및 말뚝 기초에 대해 약 3.2 포인트 / W를 절약 할 수 있습니다.
단점 분석
1) 장비 요구 사항 증가
1000Vdc 시스템에 비해 1500Vdc로 증가 된 전압은 회로 차단기, 퓨즈, 낙뢰 보호 장치 및 스위칭 전원 공급 장치에 큰 영향을 미치며 내전압 및 신뢰성에 대한 더 높은 요구 사항을 제시하고 장비 단가가 상대적으로 상승합니다. .
2) 더 높은 안전 요구 사항
전압이 1500Vdc로 증가하면 전기 고장의 위험이 증가하여 절연 보호 및 전기 간극이 향상됩니다. 또한 DC 측에서 사고가 발생하면 더 심각한 DC 아크 소멸 문제에 직면하게됩니다. 따라서 1500Vdc 시스템은 시스템의 안전 보호 요구 사항을 증가시킵니다.
3) PID 영향 가능성 증가
태양 광 모듈이 직렬로 연결된 후 고전압 모듈의 셀과 접지 사이에 형성된 누설 전류는 PID 효과의 중요한 원인입니다. 전압이 1000Vdc에서 1500Vdc로 증가하면 셀과 접지 사이의 전압 차이가 증가하여 PID 효과의 가능성이 높아진다는 것이 분명합니다.
4) 매칭 손실 증가
주로 다음과 같은 이유로 인해 광전지 스트링 간의 특정 일치 손실이 발생합니다.
- 다른 태양 광 모듈의 공장 전력은 0 ~ 3 %의 편차를 갖습니다. 운송 및 설치 중에 형성된 균열은 전력 편차를 유발합니다.
- 설치 후 고르지 않은 감쇠와 고르지 않은 차단도 전력 편차를 유발합니다.
- 위의 요소를 고려할 때 각 문자열을 22 개 구성 요소에서 32 개 구성 요소로 늘리면 일치 손실이 분명히 증가합니다.
- 위의 1500V 문제에 대응하여 거의 XNUMX 년간의 연구와 탐구 끝에 장비 회사들도 약간의 개선을 이루었습니다.
둘째, 1500Vdc 태양 광 시스템 핵심 장비
1. 태양 광 모듈
First Solar, Artus, Tianhe, Yingli 및 기타 회사는 1500Vdc 태양 광 모듈 출시에 앞장 섰습니다.
세계 최초의 1500Vdc 태양 광 발전소가 2014 년에 완공 된 이래 1500V 시스템의 적용 규모는 계속해서 확장되었습니다. 이러한 상황에 따라 IEC 표준은 1500V 관련 사양을 새로운 표준 구현에 통합하기 시작했습니다. 2016 년에는 IEC 61215 (C-Si 용), IEC 61646 (박막 용) 및 IEC61730이 1500V 미만의 부품 안전 표준입니다. 이 세 가지 표준은 1500V 구성 요소 시스템의 성능 테스트 및 안전 테스트 요구 사항을 보완하고 1500V 요구 사항의 마지막 장애물을 깨뜨려 1500V 발전소 표준의 준수를 크게 촉진합니다.
현재 중국 국내 일선 제조업체는 단면 부품, 양면 부품, 이중 유리 부품을 포함한 성숙한 1500V 제품을 출시하고 IEC 관련 인증을 획득했습니다.
1500V 제품의 PID 문제에 대응하여 현재 주류 제조업체는 1500V 구성 요소와 기존 1000V 구성 요소의 PID 성능이 동일한 수준을 유지하도록하기 위해 다음 두 가지 조치를 취하고 있습니다.
1) 배선함을 업그레이드하고 구성 요소 레이아웃 설계를 최적화하여 1500V 연면 거리 및 공간 요구 사항을 충족합니다.
2) 백플레인 재료의 두께가 40 % 증가하여 절연을 강화하고 구성 요소의 안전을 보장합니다.
PID 효과의 경우 각 제조업체는 1500V 시스템에서 구성 요소가 PID 감쇠가 5 % 미만임을 보장하여 기존 구성 요소의 PID 성능이 동일한 수준을 유지하도록 보장합니다.
2. 인버터
SMA / GE / PE / INGETEAM / TEMIC과 같은 해외 제조업체는 일반적으로 1500 년경 2015V 인버터 솔루션을 출시했습니다. 많은 국내 1500 차 제조업체가 Sungrow SG3125, Huawei의 SUN2000HA 시리즈 등과 같은 XNUMXV 계열 기반 인버터 제품을 출시했습니다. 미국 시장에서 처음으로 출시되었습니다.
NB / T 32004 : 2013은 국내 인버터 제품이 출시 될 때 충족해야하는 표준입니다. 개정 된 표준의 적용 가능한 범위는 1500V DC를 초과하지 않는 전압과 1000V를 초과하지 않는 AC 출력 전압으로 PV 소스 회로에 연결된 태양 광 그리드 연결 인버터입니다. 표준 자체에는 이미 DC 1500V 범위가 포함되어 있으며 PV 회로 과전압, 전기 간극, 연면 거리, 전원 주파수 내전압 및 기타 테스트에 대한 테스트 요구 사항을 제공합니다.
3. 결합기 상자
컴 바이 너 박스 및 각 키 장치에 대한 표준이 준비되었으며 1500Vdc는 컴 바이 너 박스 인증 표준 CGC / GF 037 : 2014“태양 광 컴 바이 너 장비 기술 사양”에 들어갔습니다.
4. 케이블
현재 태양 광 케이블에 대한 1500V 표준도 도입되었습니다.
5. 스위치 및 번개 보호
1100Vdc 시대의 태양 광 산업에서 인버터의 출력 전압은 최대 500Vac입니다. 690Vac 배전 스위치 표준 시스템 및 지원 제품을 빌릴 수 있습니다. 380Vac 전압에서 500Vac 전압까지 스위치 매칭 문제가 없습니다. 그러나 2015 년 초반에는 태양 광 및 배전 산업 전체가 800Vac / 1000Vac 배전 스위치 및 기타 사양을 갖추지 못해 전체 제품 지원에 어려움을 겪고 지원 비용이 높았습니다.
포괄적 인 설명
1500Vdc 태양 광 시스템은 해외에서 널리 사용되었으며 이미 전 세계적으로 성숙한 응용 기술입니다.
이에 태양 광 시스템의 주요 장비는 양산에 성공했고, 2016 년 실증 단계에 비해 가격이 급격히 떨어졌다.
태양 광 시스템의 1500Vdc 애플리케이션
위에서 언급했듯이 1500Vdc 태양 광 시스템은 전체 비용이 낮고 발전량이 높아 빠르면 2014 년부터 해외에 적용되었습니다.
태양 광 시스템 탐색 사례의 글로벌 1500Vdc 애플리케이션
첫 번째 태양 광은 2014 년 1500 월 뉴 멕시코 데밍에 지어진 최초의 52Vdc 발전소가 사용되었다고 발표했습니다. 발전소의 총 용량은 34MW이고 1000 개의 어레이는 1500Vdc 구조를 채택하고 나머지 어레이는 XNUMXVdc 구조를 채택합니다.
SMA는 2014 년 3.2 월 독일 북부 카셀의 Niestetal에있는 Sandershauser Berg 산업 단지에 건설 된 1500MW 태양 광 발전소가 사용 중이며 발전소는 XNUMXVdc 시스템을 사용한다고 발표했습니다.
1500Vdc는 저비용 프로젝트에서 널리 사용되었습니다.
현재 LSP는 성공적으로 개발되었습니다. T1 + T2 클래스 B + C, 클래스 I + II PV 서지 보호 장치 SPD 1500Vdc, 1200Vdc, 1000Vdc, 600Vdc 태양 광 발전에 널리 사용됩니다.
태양 광 시스템의 대규모 1500Vdc 애플리케이션
처음으로 베트남 Fu An Hua Hui의 257MW 태양 광 발전 프로젝트가 그리드에 성공적으로 연결되었습니다. 모든 1500V 컨테이너 형 인버터 스텝 업 통합 솔루션을 사용하여 설계, 시공에서 그리드 연결까지 성공적으로 수용했습니다. 이 프로젝트는 베트남 푸 안성 푸 화현 화후 이진에 위치하고 있으며 중부 및 남부 해안 지역에 속한다. 프로젝트 고객은 지역 지리적 환경과 프로젝트의 경제성을 고려하여 마침내 1500V 컨테이너 형 인버터 부스트 통합 솔루션을 선택했습니다.
신뢰할 수있는 솔루션
데모 태양 광 발전소 프로젝트에서 고객은 건설 및 제품 품질에 대한 엄격한 요구 사항을 가지고 있습니다. 프로젝트 DC 측 프로젝트의 설치 용량은 257MW로 1032V DC 컴 바이 너 박스 1500 세트, 86Vdc 1500MW 중앙 집중식 인버터 2.5 세트, 43MVA 고압 변압기 5 세트 및 컨테이너 형 통합 솔루션으로 구성됩니다. 링 네트워크 캐비닛의 경우 설치 및 시운전이 용이하여 건설주기를 단축하고 시스템 비용을 줄일 수 있습니다.
1500V 솔루션은 "큰 기술"을 결합합니다.
1500V 컨테이너 형 인버터 부스트 통합 솔루션은 1500V, 대형 정사각형 어레이, 고용량 비율, 고전력 인버터, 통합 인버터 부스트 등의 특성을 가지고있어 케이블 및 정션 박스와 같은 장비 비용을 절감합니다. 초기 투자 비용 감소. 특히 고용량 비율 설계는 전체 부스트 라인 가동률을 효과적으로 개선하고 능동적 오버 프로비저닝을 통해 합리적인 용량 비율을 설정하여 시스템 LCOE를 최적으로 만듭니다.
1500VDC 솔루션은 베트남에서 900MW 이상의 태양 광 프로젝트에 사용됩니다. 베트남 Fu An Hua Hui 257MW 태양 광 프로젝트는 가장 큰 단일 태양 광 발전소 프로젝트입니다. 베트남의 새로운 에너지 실증 프로젝트의 첫 번째 배치로, 프로젝트가 가동되면 베트남의 전력 구조를 최적화하고 베트남 남부의 전력 부족 문제를 완화하며 베트남의 경제 및 사회 발전을 촉진 할 것입니다.
태양 광 시스템의 1500Vdc 애플리케이션은 여전히 대규모와는 거리가 멀습니까?
태양 광 발전소에서 널리 사용되는 1000Vdc 태양 광 시스템과 비교하여 인버터 제조업체가 주도하는 태양 광 시스템의 1500Vdc 응용 연구는 최근 산업 기술의 핫스팟이되었습니다.
다음과 같은 질문을하는 것은 쉽습니다.
전압을 1000Vdc에서 1500Vdc로 올리는 이유는 무엇입니까?
인버터를 제외하고 다른 전기 장비가 1500Vdc의 고전압을 견딜 수 있습니까?
현재 1500Vdc 시스템을 사용하는 사람이 있습니까? 효과는 어떻습니까?
태양 광 시스템에서 1500Vdc 애플리케이션의 기술적 장점 및 단점
1. 장점 분석
1) 컴 바이 너 박스 및 DC 케이블 사용을 줄입니다. 1000Vdc 시스템의 각 스트링은 일반적으로 22 개의 구성 요소이며 1500VDC 시스템의 각 스트링은 32 개의 구성 요소를 허용 할 수 있습니다. 265W 모듈 1MW 발전 장치를 예로 들어 보겠습니다.
1000Vdc 시스템 : 176 개의 태양 광 스트링 및 12 개의 결합기 상자;
1500Vdc 시스템 : 118 개의 태양 광 스트링 및 8 개의 결합기 상자;
따라서 태양 광 모듈에서 컴 바이 너 박스까지의 DC 케이블의 양은 약 0.67 배이고 컴 바이 너 박스에서 인버터로의 DC 케이블의 양은 약 0.5 배입니다.
2) DC 라인 손실 감소 ∵P 손실 = I2R 케이블 I = P / U
∴U가 1.5 배 증가 → I가 (1 / 1.5) → P 손실이 1/2.25가 됨
또한 R 케이블 = ρL / S, DC 케이블의 L은 원래의 0.67 배인 0.5이됩니다.
∴R 케이블 (1500Vdc) <0.67R 케이블 (1000Vdc)
요약하면 DC 부분의 1500VdcP 손실은 0.3VdcP 손실의 약 1000 배입니다.
3) 일정량의 엔지니어링 및 실패율 감소
DC 케이블과 컴 바이 너 박스의 수가 감소함에 따라 시공 중에 설치되는 케이블 조인트와 컴 바이 너 박스 배선의 수가 줄어들고이 두 지점이 고장 나기 쉽습니다. 따라서 1500Vdc는 특정 고장률을 줄일 수 있습니다.
2. 단점 분석
1) 장비 요구 사항 증가 1000Vdc 시스템과 비교하여 전압을 1500Vdc로 높이면 회로 차단기, 퓨즈, 피뢰기 및 스위칭 전원 공급 장치에 상당한 영향을 미치며 더 높은 전압 및 신뢰성 요구 사항을 제시합니다. 돌리다.
2) 더 높은 안전 요구 사항 전압이 1500Vdc로 증가 된 후에는 전기적 고장 및 방전의 위험이 증가하여 절연 보호 및 전기적 간극이 개선되어야합니다. 또한 DC 측에서 사고가 발생하면보다 심각한 DC 아크 소화 문제에 직면하게됩니다. 따라서 1500Vdc 시스템은 시스템의 안전 보호 요구 사항을 높입니다.
3) 가능한 PID 효과 증가 PV 모듈을 직렬로 연결 한 후 고전압 모듈의 셀과 접지 사이에 형성되는 누설 전류가 PID 효과의 중요한 원인이됩니다 (자세한 설명은“103 " 백그라운드에서). 전압이 1000Vdc에서 1500Vdc로 증가하면 배터리 칩과 접지 사이의 전압 차이가 증가하여 PID 효과의 가능성이 높아집니다.
4) 매칭 손실 증가 주로 다음과 같은 이유로 인해 광전지 스트링간에 일정한 매칭 손실이 발생합니다.
다른 태양 광 모듈의 공장 전력은 0 ~ 3 %의 편차를 갖습니다.
운송 및 설치 중에 형성된 숨겨진 균열로 인해 전력 편차가 발생합니다.
설치 후 고르지 않은 감쇠와 고르지 않은 차폐도 전력 편차를 유발합니다.
위의 요소를 고려할 때 각 문자열을 22 개 구성 요소에서 32 개 구성 요소로 늘리면 일치 손실이 분명히 증가합니다.
3. 종합 분석 위의 분석에서 1500Vdc와 1000Vdc를 비교하면 비용 성능이 향상 될 수 있으며 추가 계산이 필요합니다.
소개 : 태양 광 발전소에서 널리 사용되는 1000Vdc 태양 광 시스템에 비해 인버터 제조업체가 주도하는 태양 광 시스템의 1500Vdc 응용 연구는 최근 산업 기술 핫스팟이되었습니다. 그러면 우리는 그러한 질문을 쉽게 할 수 있습니다.
둘째, 1500Vdc에서 태양 광 시스템의 핵심 장비
1) 태양 광 모듈 현재 FirstSolar, Artes, Trina, Yingli 및 기타 회사는 기존 모듈 및 이중 유리 모듈을 포함하여 1500Vdc 태양 광 모듈을 출시했습니다.
2) 인버터 현재 주류 제조업체는 1500MVA ~ 1MVA 용량의 4Vdc 인버터를 출시하여 데모 발전소에 적용하고 있습니다. 1500Vdc의 전압 레벨은 관련 IEC 표준에 의해 다루어졌습니다.
3) 컴 바이 너 박스 및 기타 주요 부품에 대한 표준 컴 바이 너 박스 및 주요 부품이 준비되었으며 1500Vdc는 컴 바이 너 박스 인증 표준 CGC / GF037 : 2014“태양 광 복합 장비에 대한 기술 사양”에 들어갔습니다. 1500Vdc는 회로 차단기 표준 IEC61439-1 및 IEC60439-1, 태양 광 특수 퓨즈 IEC60269-6 및 태양 광 특수 번개 보호 장치 EN50539-11 / -12와 같은 저전압 지침의 범주에 속하는 것으로 대부분의 IEC 표준에 의해 명확 해졌습니다. .
그러나 1500Vdc 태양 광 시스템은 아직 시연 단계에 있고 시장 수요가 제한되어 있기 때문에 위에서 언급 한 장비는 아직 양산을 시작하지 않았습니다.
태양 광 시스템의 1500Vdc 애플리케이션
1. 마초 스프링스 태양 광 발전소
Firstsolar는 2014 년 1500 월 NewMexico의 Deming에서 완공 된 최초의 52Vdc 발전소가 사용되었다고 발표했습니다. 발전소의 총 용량은 34MW이고 1000 개의 어레이는 1500Vdc 구조를 사용하고 나머지 어레이는 XNUMXVdc 구조를 사용합니다.
SMA는 2014 년 3.2 월 독일 북부 카셀의 Niestetal에있는 산업 단지 인 Sandershauser Bergindustrialpark에있는 1500MW 태양 광 발전소가 가동되었다고 발표했습니다. 발전소는 XNUMXVdc 시스템을 사용합니다.
2. 중국에서의 적용 사례
Golmud Sunshine Qiheng New Energy Golmud 30MW 태양 광 프로젝트
2016 년 1500 월 국내 최초의 30Vdc 태양 광 발전 시스템 시범 프로젝트 인 Golmud Sunshine Qiheng New Energy Golmud 1500MW 태양 광 그리드 연결 발전 프로젝트가 공식적으로 발전을 위해 그리드에 연결되어 국내 XNUMXVdc 태양 광 시스템이 실제로 진입했음을 나타냅니다. 실제 시연 적용 단계.
1500V 관련 태양 광 제품 개발은 이미 트렌드
현재 태양 광 시스템의 태양 광 부품 및 전기 장비는 1000V의 DC 전압 요구 사항을 기반으로 설계 및 제조됩니다. 태양 광 시스템의 더 나은 수율을 달성하기 위해서는 발전 비용과 효율성에 대한 태양 광 보조금을 줄이는 경우 돌파구가 절실히 필요합니다. 따라서 1500V 관련 태양 광 제품의 개발이 트렌드가되었습니다. 1500V 고전압 부품 및 지원 전기 장비는 시스템 비용을 낮추고 발전 효율을 높입니다. 이 새로운 장비와 기술을 도입하면 태양 광 산업이 점차 보조금에 대한 의존도를 없애고 조기에 온라인 액세스를 동등하게 달성 할 수 있습니다. 태양 광 모듈, 인버터, 케이블, 결합기 상자 및 시스템 최적화를위한 1500V 요구 사항 "
1500V 시스템의 관련 핵심 장비는 위에 나와 있습니다. 각 장치의 1500V 요구 사항도 그에 따라 변경되었습니다.
1500V 구성 요소
• 구성 요소의 레이아웃이 변경되어 구성 요소의 더 높은 연면 거리가 필요합니다.
• 구성 요소 재료 변경, 백플레인에 대한 재료 및 테스트 요구 사항 증가;
• 부품 절연, 전압 저항, 습식 누설 및 펄스에 대한 테스트 요구 사항 증가;
• 구성 요소 비용은 기본적으로 균일하고 성능이 향상됩니다.
• 현재 1500Vdc 시스템 구성 요소에 대한 IEC 표준이 있습니다. IEC 61215 / IEC 61730과 같은
• 주류 제조업체의 1500Vdc 시스템 구성 요소는 관련 인증 및 PID 성능 테스트를 통과했습니다.
1500V DC 케이블
• 절연, 피복 두께, 타원도, 절연 저항, 열 확장, 염수 분무 및 연기 저항 테스트 및 빔 연소 테스트에 차이가 있습니다.
1500V 결합기 상자
• 전기 간격 및 연면 거리, 전원 주파수 전압 및 임펄스 내전압 및 절연 저항에 대한 테스트 요구 사항
• 피뢰기, 회로 차단기, 퓨즈, 전선, 자체 전원 공급원, 역전 방지 다이오드 및 커넥터에는 차이가 있습니다.
• 컴 바이 너 박스 및 주요 구성 요소에 대한 표준이 마련되어 있습니다.
1500V 인버터
• 피뢰기, 회로 차단기, 퓨즈 및 스위칭 전원 공급 장치는 다릅니다.
• 전압 상승으로 인한 절연, 전기 간극 및 고장 방전;
• 1500V 전압 레벨은 관련 IEC 표준에서 다루었습니다.
1500V 시스템
1500V 시스템 스트링 설계에서 1000V 시스템의 각 스트링 구성 요소는 18-22 였지만 이제 1500V 시스템은 직렬 구성 요소 수를 32-34 개로 크게 늘려 다중 스트링을 줄이고 현실.
현재 태양 광 발전 시스템, DC 측 전압 450-1000V, AC 측 전압 270-360V; 1500V 시스템, 단일 스트링 구성 요소 수가 50 % 증가, DC 측 전압 900-1500V, AC 측 400-1000V, DC 측 라인 손실 감소뿐만 아니라 AC 측 라인 손실이 크게 감소했습니다. 구성 요소, 인버터, 케이블, 결합기 상자 및 시스템 최적화를위한 1500V 요구 사항 "
인버터의 경우 과거에는 1MW 중앙 집중식 인버터가 사용되었지만 이제는 2.5V 시스템을 사용한 후 1500MW 인버터로 확장 할 수 있습니다. AC 측의 정격 전압이 증가합니다. 동일한 전력 및 AC 측의 인버터 감소 된 출력 전류는 인버터 비용을 줄이는 데 도움이됩니다.
포괄적 인 계산을 통해 1500V 시스템의 기술적 개선 후 전체 시스템 비용을 약 2 센트 절감하고 시스템 효율을 2 % 향상시킬 수 있습니다. 따라서 1500V 시스템의 적용은 시스템 비용을 줄이는 데 큰 도움이됩니다.
1500V 시스템을 사용하면 직렬 구성 요소 수가 증가하고 병렬 연결 수가 감소하며 케이블 수가 감소하며 결합기 및 인버터 수가 감소합니다. 전압이 증가하고 손실이 감소하며 효율성이 향상됩니다. 설치 및 유지 관리 작업량이 감소하면 설치 및 유지 관리 비용도 절감됩니다. 이것은 전기 비용 LCOE 값을 줄일 수 있습니다.
큰 트렌드! 1500V 태양 광 시스템으로 패리티 시대의 도래 가속화
2019 년 태양 광 정책의 변화에 따라 업계는 전력 비용을 줄이기 위해 입찰하고 있으며 저렴한 인터넷 액세스로 이동하는 것은 불가피한 추세입니다. 따라서 기술 혁신은 돌파구이며 전기 비용을 줄이고 보조금에 대한 의존도를 줄이는 것이 태양 광 산업의 건전한 발전을위한 새로운 방향이되었습니다. 동시에 중국은 태양 광 산업의 세계 선두 제조업체로서 대부분의 국가가 인터넷에서 동등성을 달성하도록 도왔지만 여전히 여러 가지 이유로 인터넷에서의 동등성과는 다소 거리가 있습니다.
해외 태양 광 시장이 동등성을 달성 할 수있는 주된 이유는 자금 조달, 토지, 접근, 조명, 전기 가격 등에서 중국의 우위에 더해 더 중요하고 교훈을 얻은 포인트는 상대적으로 중국이 더 많다는 것입니다. 많은. 예를 들어 전압이 1500V 인 태양 광 시스템입니다. 현재 1500V 전압 레벨 관련 제품은 해외 태양 광 시장의 주류 솔루션이되었습니다. 따라서 국내 태양 광 역시 시스템 수준의 혁신에 집중하고 1500V 등 선진 기술의 적용을 가속화하고 발전소의 원가 절감, 효율화, 품질 개선을 실현하고 패리티 시대를 향한 태양 광산업을 종합적으로 추진해야한다.
1500V 파도가 세상을 휩쓸 었습니다.
IHS 보고서에 따르면 1500V 시스템의 첫 번째 사용 제안은 2012 년으로 거슬러 올라갑니다. FirstSolar는 2014 년까지 최초의 1500V 태양 광 발전소에 투자했습니다. FirstSolar의 계산에 따르면 : 1500V 태양 광 발전소는 직렬 태양 광 모듈의 수를 늘려 병렬 회로의 수를 줄입니다. 정션 박스 및 케이블 수를 줄입니다. 동시에 전압을 높이면 케이블 손실이 더욱 감소하고 시스템의 발전 효율이 향상됩니다.
2015 년 중국을 대표하는 인버터 제조업체 인 선샤인 파워는 업계에서 1500V 인버터 설계를 기반으로 한 시스템 솔루션을 홍보하는 데 앞장 섰지 만 다른 지원 부품이 중국에서 완전한 산업 체인을 형성하지 않았고 투자 회사가 이에 대한 인식이 제한되어 있기 때문에, 국내 대규모 프로모션 이후 해외 진출을 우선시하기보다 먼저 세계를 '정복'하고 중국 시장으로 돌아왔다.
글로벌 시장의 관점에서 볼 때 1500V 시스템은 비용을 절감하고 효율성을 높이기위한 대규모 태양 광 프로젝트의 필수 조건이되었습니다. 인도와 라틴 아메리카와 같이 전기 가격이 낮은 국가에서는 대규모 지상 태양 광 발전소가 거의 모두 1500V 입찰 계획을 채택하고 있습니다. 유럽과 미국에서 발전된 전력 시장을 가진 국가는 DC 전압을 1000V 태양 광 시스템에서 1500V로 전환했습니다. 베트남과 중동과 같은 신흥 시장은 1500V 시스템에 직접 진입했습니다. 1500 볼트 GW 급 태양 광 프로젝트가 전 세계적으로 사용되고 있으며 초저온 그리드 전력 가격으로 반복적으로 세계 기록을 세웠다는 점은 주목할 가치가 있습니다.
미국에서는 1500 년 2016Vdc 장비의 설치 용량이 30.5 %를 차지했습니다. 2017 년에는 64.4 %로 두 배가되었습니다. 이 수치는 84.20 년에 2019 %에이를 것으로 예상됩니다. 현지 EPC 회사에 따르면“매년 새로운 7GW 지상 발전소는 각각 1500V를 사용합니다. 예를 들어, 방금 그리드에 연결된 와이오밍의 최초의 대규모 지상 태양 광 발전소는 태양 광 전력 1500V 중앙 집중식 인버터 솔루션을 사용합니다.
추정에 따르면 1000V 시스템과 비교할 때 1500V의 비용 절감 및 효율성 증가는 주로 다음과 같은 사항에 반영됩니다.
1) 직렬로 연결된 부품 수가 24 개 / 스트링에서 34 개 / 스트링으로 증가하여 스트링 수가 감소했습니다. 이에 따라 태양 광 케이블의 소비가 48 % 감소했으며 컴 바이 너 박스와 같은 장비 비용도 약 1/3 감소했으며 비용은 약 0.05 위안 / Wp 감소했습니다.
2) 일련의 구성 요소 수가 증가하면 지원, 말뚝 기초, 건설 및 설치의 시스템 비용이 약 0.05 위안 / Wp 감소합니다.
3) 1500V 시스템의 AC 계통 연결 전압이 540V에서 800V로 증가하고 계통 연결 지점이 감소하며 AC 및 DC 측 시스템 손실을 1 ~ 2 % 줄일 수 있습니다.
4) 해외 시장의 성숙 사례에 따르면 단일 서브 어레이의 최적 용량은 6.25V 시스템에서 1500MW, 일부 지역에서는 최대 12.5MW까지 설계 할 수 있습니다. 단일 서브 어레이의 용량을 늘리면 변압기와 같은 AC 장비의 비용을 줄일 수 있습니다.
따라서 기존 1000V 시스템에 비해 1500V 시스템은 비용을 0.05 ~ 0.1 위안 / Wp 절감 할 수 있으며 실제 발전량은 1 ~ 2 % 증가 할 수 있습니다.
"잠재적 인"1500Vdc 시스템 국내 시장의 곱셈
국제 시장에 비해 중국 태양 광 산업 초기에는 기술 산업의 미성숙 한 공급망으로 인해 1500V 시스템이 늦게 시작되었고 개발 속도가 느 렸습니다. 선샤인 파워와 같은 유수의 기업 만이 R & D 및 인증을 완료했습니다. 그러나 전 세계적으로 1500V 시스템이 부상함에 따라 국내 시장은이를 활용하여 1500V 시스템 및 애플리케이션의 개발 및 혁신에서 좋은 결과를 얻었습니다.
- 2015 년 1500 월 중국 선샤인 파워가 개발, 제조 한 최초의 1500V 중앙 집중식 인버터가 그리드 연결 테스트를 성공적으로 완료하고 국내 시장에서 XNUMXV 기술의 전주곡을 열었습니다.
- 2016 년 1500 월 국내 최초의 XNUMXV 태양 광 발전 시스템 실증 프로젝트가 발전 용 그리드에 연결되었습니다.
- 2016 년 1500 월 국내 최초의 Datong 리더 프로젝트에서 XNUMXV 중앙 집중식 인버터가 일괄 적용되었습니다.
- 2016 년 1500 월 선샤인 파워는 세계 최초 XNUMXV 스트링 인버터 출시에 앞장서 국내 태양 광 인버터의 국제 경쟁력을 더욱 강화했다.
같은 해 중국 최초의 1500V 태양 광 시스템 벤치마킹 프로젝트는 공식적으로 칭하이 거 얼무의 발전 용 그리드에 연결되어 국내 1500Vdc 태양 광 시스템이 실제 적용 분야에 진입하기 시작했음을 알립니다. 발전소의 총 설치 용량은 30MW입니다. Sunshine Power는이 프로젝트에 대한 완전한 솔루션 세트를 제공하여 케이블 투자 비용을 20 % 절감하고 0.1 위안 / Wp의 비용을 절감하며 AC 및 DC 측 라인 손실과 변압기 저전압 측 권선 손실을 크게 줄였습니다.
1500V는 글로벌 시장의 주류가되었습니다.
비용 절감과 효율성을 모두 갖춘 1500V 시스템은 점차 대형 지상 발전소의 첫 번째 선택이되었습니다. IHS는 1500V 시스템의 향후 개발과 관련하여 1500V 인버터의 점유율이 74 년에는 2019 %까지 계속 증가하고 84 년에는 2020 %까지 치 솟아 업계의 주류가 될 것으로 예측합니다.
1500V 설치 용량 관점에서는 2 년 2016GW에 불과했고 30 년에는 2018GW를 넘어 섰다. 불과 14 년 만에 2019 배 이상의 성장을 달성했으며 지속적인 고속 성장 추세를 유지할 것으로 예상된다. 2020 년과 100 년 누적 출하량은 5GW를 초과 할 것으로 예상됩니다. 중국 기업의 경우 Sunshine Power는 전 세계적으로 1500GW 이상의 1500V 인버터를 설치했으며 빠르게 증가하는 시장 설치 수요를 충족하기 위해 2019 년에 고급 XNUMXV 시리즈 스트링 및 중앙 집중식 인버터를 출시 할 계획입니다.
DC 전압을 1500V로 높이는 것은 비용을 절감하고 효율성을 높이는 데있어 중요한 변화이며 이제 국제 태양 광 발전을위한 주류 솔루션이되었습니다. 중국의 보조금 감소 및 패리티 시대에 따라 1500V 시스템은 중국에서도 점점 더 널리 사용되어 중국의 포괄적 패리티 시대 도래를 가속화 할 것입니다.
1500V 태양 광 시스템의 경제성 분석
2018 년부터는 국내외를 불문하고 1500V 시스템의 적용 비율이 점점 커지고 있습니다. IHS 통계에 따르면, 1500 년 해외 대형 해외 지상 발전소 50V 적용량은 2018 %를 넘어 섰다. 예비 통계에 따르면 2018 년 세 번째 선두 주자 배치 중 1500V 애플리케이션의 비율은 15 %에서 20 % 사이였습니다.
1500V 시스템이 프로젝트의 전기 비용을 효과적으로 줄일 수 있습니까? 이 논문은 이론적 계산과 실제 사례 데이터를 통해 두 전압 레벨의 경제성을 비교 분석합니다.
I. 기본 설계 방식
태양 광 시스템에서 1500Vdc 애플리케이션의 비용 수준을 분석하기 위해 기존 설계 방식을 사용하여 프로젝트 비용을 기존 1000V 시스템 비용과 비교합니다.
1. 계산 전제
1) 지상 발전소, 평평한 지형, 설치 용량은 토지 면적에 의해 제한되지 않습니다.
2) 프로젝트 현장의 극한 온도와 극저온은 40 ℃와 -20 ℃에 따라 고려되어야한다.
3) 선택한 구성 요소 및 인버터의 주요 매개 변수는 아래 표에 나와 있습니다.
2. 기본 설계 계획
1) 1000V 시리즈 설계 방식
22W 양면 태양 광 모듈은 310kW 분기를 형성하고, 6.82 개 분기는 정사각형 어레이를 형성하고, 2 개의 분기는 총 240 개 정사각형 어레이를 형성하고, 120 개의 20kW 인버터에 들어갑니다 (DC 측에서 75 배과 배전, 후면 측에서 이득) 고려 1.09 %, 15 배 오버 프로비저닝) 1.25MW 발전 장치를 형성합니다.
구성 요소는 4 * 11 및 전면 및 후면 이중 포스트 고정 브래킷에 따라 수평으로 설치됩니다.
2) 1500V 시리즈 설계 방식
34 개의 310W 양면 태양 광 모듈은 10.54kW 분기를 형성하고, 2 개의 분기는 정사각형 매트릭스를 형성하고, 324 개의 분기는 총 162 개의 정사각형 어레이를 구성하고, 18 개의 175kW 인버터가 설치되어 있습니다 (DC 측에서 1.08 배과 배전, back 15 %를 감안하면 1.25 배 오버 프로비저닝으로 3.415MW의 발전 장치를 구성합니다.
구성 요소는 4 * 17 및 전면 및 후면 이중 포스트 고정 브래킷에 따라 수평으로 설치됩니다.
둘째, 1500V가 초기 투자에 미치는 영향
위의 설계 방식에 따라 1500V 시스템과 기존 1000V 시스템의 엔지니어링 수량 및 비용을 비교 분석하면 다음과 같습니다.
표 3 : 1000V 시스템의 투자 구성
표 4 : 1500V 시스템의 투자 구성
비교 분석을 통해 기존 1000V 시스템과 비교하여 1500V 시스템은 시스템 비용의 약 0.1 위안 / W를 절약하는 것으로 나타났습니다.
셋째, 1500V가 발전에 미치는 영향
계산 전제 :
동일한 구성 요소를 사용하면 구성 요소의 차이로 인해 발전에 차이가 없습니다. 평평한 지형을 가정하면 지형 변경으로 인한 그림자 폐색이 없습니다.
발전의 차이는 주로 구성 요소와 스트링 간의 불일치 손실, DC 라인 손실 및 AC 라인 손실이라는 두 가지 요인에 기반합니다.
1. 구성 요소와 문자열 간의 불일치 손실
단일 분기의 직렬 구성 요소 수가 22 개에서 34 개로 증가했습니다. 서로 다른 구성 요소간에 ± 3W의 전력 편차로 인해 1500V 시스템 구성 요소 간의 전력 손실이 증가하지만 정량적으로 계산할 수는 없습니다.
단일 인버터의 액세스 경로 수가 12 개에서 18 개로 증가했지만, 인버터의 MPPT 추적 경로 수가 6 개에서 9 개로 증가하여 2 개의 분기가 1 개의 MPPT에 해당하도록했습니다. MPPT 손실은 증가하지 않습니다.
2. DC 및 AC 라인 손실
라인 손실 계산 공식
Q 손실 = I2R = (P / U) 2R = ρ (P / U) 2 (L / S)
1) DC 라인 손실 계산
표 : 단일 분기의 DC 라인 손실 비율
위의 이론적 계산을 통해 1500V 시스템의 DC 라인 손실은 0.765V 시스템의 1000 배로 DC 라인 손실을 23.5 % 줄이는 것과 같습니다.
2) AC 라인 손실 계산
표 : 단일 인버터의 AC 라인 손실 비율
위의 이론적 계산에 따르면 1500V 시스템의 DC 라인 손실은 0.263V 시스템의 1000 배로 AC 라인 손실을 73.7 % 줄이는 것과 같습니다.
3) 실제 사례 데이터
구성 요소 간의 불일치 손실은 정량적으로 계산할 수없고 실제 환경에 더 많은 책임이 있으므로 실제 사례를 사용하여 자세한 설명을하겠습니다.
이 기사는 프론트 러너 프로젝트의 세 번째 배치의 실제 발전 데이터를 사용합니다. 데이터 수집 시간은 2019 년 2 월부터 XNUMX 월까지 총 XNUMX 개월입니다.
표 : 1000V와 1500V 시스템 간의 발전 비교
위의 표에서 2019 년 1500 월부터 1.55 월까지 동일한 프로젝트 현장에서 동일한 부품, 인버터 제조업체 제품 및 동일한 브래킷 설치 방법을 사용하여 1000V 시스템의 발전 시간이 XNUMX %임을 알 수 있습니다. XNUMXV 시스템보다 높습니다.
단일 스트링 구성 요소의 수가 증가하면 DC 라인 손실을 약 23.5 %, AC 라인 손실을 약 73.7 % 줄일 수 있기 때문에 구성 요소 간의 불일치 손실이 증가하지만 1500V 시스템은 프로젝트의 발전.
넷째, 포괄적 인 분석
위의 분석을 통해 기존의 1000V 시스템 인 1500V 시스템과 비교하여
1) 약 0.1 위안 / W 시스템 비용을 절약 할 수 있습니다.
2) 단일 스트링 구성 요소의 수가 증가하면 구성 요소 간의 불일치 손실이 증가하지만 DC 라인 손실을 약 23.5 %, AC 라인 손실을 약 73.7 % 줄일 수 있기 때문에 1500V 시스템은 프로젝트의 발전.
따라서 태양 광 시스템에서 1500Vdc를 적용하면 전력 비용을 어느 정도 줄일 수 있습니다.
Hebei Energy Engineering Institute의 Dong Xiaoqing 회장에 따르면, 연구소에서 완료 한 지상 태양 광 프로젝트 설계 계획의 50 % 이상이 1500V를 선택했습니다. 1500 년 지상 발전소의 전국 2019V 점유율은 약 35 %에이를 것으로 예상됩니다. 2020 년에는 더욱 증가 할 것입니다.
잘 알려진 국제 컨설팅 기관인 IHS Markit은보다 낙관적 인 전망을 내놓았습니다. 1500V 글로벌 태양 광 시장 분석 보고서에서 그들은 글로벌 1500V 태양 광 발전소 규모가 향후 100 년 내에 XNUMXGW를 초과 할 것이라고 지적했습니다.
그림 : 전 세계 지상 발전소의 1500V 비율 예측
의심 할 여지없이, 글로벌 태양 광 산업의 보조금 제거 과정이 가속화되고 궁극적으로 전기 비용을 추구함에 따라 전기 비용을 절감 할 수있는 기술 솔루션 인 1500V가 점점 더 많이 사용될 것입니다.
