Aplikasi 1500Vdc dalam sistem fotovoltaik
Mengurangkan kos dan meningkatkan kecekapan selalu menjadi arah usaha orang elektrik
Trend 1500VDC dan pilihan sistem pariti yang tidak dapat dielakkan
Mengurangkan kos dan meningkatkan kecekapan selalu menjadi arah usaha orang elektrik. Antaranya, peranan inovasi teknologi adalah kunci. Pada tahun 2019, dengan subsidi China yang dipercepat, 1500Vdc mempunyai harapan yang tinggi.
Menurut data IHS dari organisasi penyelidikan dan analisis, sistem 1500Vdc pertama kali dicadangkan pada tahun 2012, dan FirstSolar melaburkan loji tenaga fotovoltaik 1500Vdc pertama di dunia pada tahun 2014. Pada Januari 2016, projek demonstrasi 1500Vdc domestik pertama Golmud Sunshine Qiheng New Energy Projek Penjanaan Tenaga Photovoltaic Golmud 30MW secara rasmi dihubungkan ke grid untuk penjanaan kuasa, menandakan bahawa aplikasi 1500Vdc domestik dalam sistem fotovoltaik benar-benar memasuki tahap aplikasi demonstrasi praktikal berskala besar. Dua tahun kemudian, pada tahun 2018, teknologi 1500Vdc telah digunakan secara besar-besaran di peringkat antarabangsa dan domestik. Di antara kumpulan ketiga projek terkemuka dalam negeri yang mula dibina pada tahun 2018, projek Golmud dengan harga tawaran terendah (0.31 yuan / kWh), serta projek GCL Delingha dan Chint Baicheng semuanya menggunakan teknologi 1500Vdc. Berbanding dengan sistem fotovoltaik 1000Vdc tradisional, aplikasi 11500Vdc dalam sistem fotovoltaik telah digunakan secara meluas baru-baru ini. Maka kita boleh mempunyai soalan seperti itu:
Mengapa meningkatkan voltan dari 1000Vdc menjadi 1500Vdc?
Kecuali penyongsang, bolehkah peralatan elektrik lain menahan voltan tinggi 1500Vdc?
Sejauh manakah keberkesanan sistem 1500Vdc setelah digunakan?
1. Kelebihan dan kekurangan teknikal aplikasi 1500Vdc dalam sistem fotovoltaik
analisis kelebihan
1) Kurangkan jumlah kotak persimpangan dan kabel DC
Dalam “Code for Design of Photovoltaic Power Plants (GB 50797-2012)”, pemadanan modul dan penyongsang fotovoltaik harus mematuhi formula berikut: Mengikut formula di atas dan parameter komponen yang relevan, setiap rentetan sistem 1000Vdc umumnya 22 komponen, sementara setiap rentetan sistem 1500Vdc boleh membenarkan 32 komponen.
Mengambil contoh unit penjanaan kuasa 285MW dan penyongsang rentetan modul 2.5W, sistem 1000Vdc:
408 tali fotovoltaik, 816 pasang asas cerucuk
34 set penyongsang tali 75kW
Sistem 1500Vdc:
Rentetan 280 kumpulan fotovoltaik
700 pasang asas cerucuk
14 set penyongsang tali 75kW
kerana bilangan tali dikurangkan, jumlah kabel DC yang dihubungkan antara komponen dan kabel AC antara tali dan penyongsang akan dikurangkan.
2) Mengurangkan kehilangan talian DC
∵ P = IRI = P / U
∴ U meningkat sebanyak 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 ganda dari yang asal
∴ R (1500Vdc) <0.67 R (1000Vdc)
Ringkasnya, 1500VdcP bahagian DC adalah sekitar 0.3 kali ganda dari 1000VdcP.
3) Kurangkan sejumlah tahap kejuruteraan dan kegagalan
Oleh kerana pengurangan bilangan kabel DC dan kotak persimpangan, bilangan sambungan kabel dan pendawaian kotak simpang yang dipasang semasa pembinaan akan berkurang, dan kedua titik ini cenderung mengalami kegagalan. Oleh itu, 1500Vdc dapat mengurangkan kadar kegagalan tertentu.
4) Kurangkan pelaburan
Menambah bilangan komponen tali tunggal dapat mengurangkan kos satu watt. Perbezaan utama adalah bilangan asas tiang, panjang kabel selepas penumpuan DC, dan bilangan kotak persimpangan (terpusat).
Berkaitan dengan skema 22-string dari sistem 1000Vdc, skema 32-string dari sistem 1500Vdc dapat menjimatkan kira-kira 3.2 mata / W untuk kabel dan asas cerucuk.
Analisis keburukan
1) Peningkatan keperluan peralatan
Berbanding dengan sistem 1000Vdc, voltan yang meningkat menjadi 1500Vdc mempunyai kesan yang signifikan terhadap pemutus litar, sekering, alat perlindungan kilat dan bekalan kuasa beralih, dan mengemukakan keperluan yang lebih tinggi untuk menahan voltan dan kebolehpercayaan, dan harga seunit peralatan akan meningkat secara relatif .
2) Keperluan keselamatan yang lebih tinggi
Selepas voltan dinaikkan menjadi 1500Vdc, risiko kerosakan elektrik meningkat, sehingga meningkatkan perlindungan penebat dan pelepasan elektrik. Di samping itu, apabila berlaku kemalangan di bahagian DC, ia akan menghadapi masalah kepupusan busur DC yang lebih serius. Oleh itu, sistem 1500Vdc meningkatkan syarat perlindungan keselamatan sistem.
3) Meningkatkan kemungkinan kesan PID
Setelah modul fotovoltaik dihubungkan secara bersiri, arus kebocoran yang terbentuk antara sel modul voltan tinggi dan tanah adalah penyebab penting kesan PID. Selepas voltan dinaikkan dari 1000Vdc menjadi 1500Vdc, jelas bahawa perbezaan voltan antara sel dan arde akan meningkat, yang akan meningkatkan kemungkinan kesan PID.
4) Meningkatkan kerugian yang sepadan
Terdapat kekalahan tertentu antara tali fotovoltaik, terutamanya disebabkan oleh sebab berikut:
- Kekuatan kilang dari modul fotovoltaik yang berbeza akan mempunyai penyimpangan 0 ~ 3%. Keretakan yang terbentuk semasa pengangkutan dan pemasangan akan menyebabkan penyimpangan daya.
- Pelemahan tidak sekata dan sekatan tidak sekata selepas pemasangan juga akan menyebabkan penyimpangan kuasa.
- Mengingat faktor-faktor di atas, meningkatkan setiap rentetan dari 22 komponen menjadi 32 komponen jelas akan meningkatkan kerugian yang sepadan.
- Sebagai tindak balas kepada masalah 1500V di atas, setelah hampir dua tahun melakukan penyelidikan dan penerokaan, syarikat peralatan juga telah melakukan beberapa penambahbaikan.
Kedua, peralatan teras sistem fotovoltaik 1500Vdc
1. Modul fotovoltaik
First Solar, Artus, Tianhe, Yingli, dan syarikat lain memimpin dalam melancarkan modul fotovoltaik 1500Vdc.
Sejak loji tenaga fotovoltaik 1500Vdc pertama di dunia siap pada tahun 2014, jumlah aplikasi sistem 1500V terus berkembang. Didorong oleh keadaan ini, standard IEC mulai memasukkan spesifikasi yang berkaitan dengan 1500V ke dalam pelaksanaan standard baru. Pada tahun 2016, IEC 61215 (untuk C-Si), IEC 61646 (untuk filem nipis), dan IEC61730 adalah standard keselamatan komponen di bawah 1500V. Ketiga-tiga standard ini melengkapkan ujian prestasi dan keperluan ujian keselamatan sistem komponen 1500V dan memecahkan halangan terakhir dari keperluan 1500V, yang sangat mendorong pematuhan standard stesen kuasa 1500V.
Pada masa ini, pengeluar lini pertama domestik China telah melancarkan produk 1500V yang matang, termasuk komponen satu sisi, komponen dua sisi, komponen kaca ganda, dan telah memperoleh pensijilan berkaitan IEC.
Sebagai tindak balas terhadap masalah PID produk 1500V, pengeluar arus perdana semasa mengambil dua langkah berikut untuk memastikan prestasi PID komponen 1500V dan komponen 1000V konvensional tetap berada pada tahap yang sama.
1) Dengan menaik taraf kotak persimpangan dan mengoptimumkan reka bentuk susun atur komponen untuk memenuhi keperluan jarak dan jarak pelepasan 1500V;
2) Ketebalan bahan pelantar belakang ditingkatkan sebanyak 40% untuk meningkatkan penebat dan memastikan keselamatan komponen;
Untuk kesan PID, setiap pengeluar menjamin bahawa di bawah sistem 1500V, komponen masih menjamin bahawa pelemahan PID kurang dari 5%, memastikan bahawa prestasi PID komponen konvensional tetap pada tahap yang sama.
2. Penyongsang
Pengilang luar negara seperti SMA / GE / PE / INGETEAM / TEMIC secara amnya melancarkan penyelesaian penyongsang 1500V sekitar tahun 2015. Banyak pengeluar tingkat pertama domestik telah melancarkan produk penyongsang berdasarkan siri 1500V, seperti Sungrow SG3125, siri SUN2000HA Huawei, dll., Dan adalah yang pertama dilancarkan di pasaran AS.
NB / T 32004: 2013 adalah standard yang mesti dipatuhi oleh produk penyongsang domestik semasa dipasarkan. Skop standard yang disemak semula adalah penyongsang grid-fotovoltaik yang disambungkan ke litar sumber PV dengan voltan tidak melebihi 1500V DC dan voltan keluaran AC tidak melebihi 1000V. Standard itu sendiri sudah merangkumi rangkaian DC 1500V dan memberikan syarat ujian untuk voltan litar PV, pelepasan elektrik, jarak creepage, voltan tahan frekuensi kuasa, dan ujian lain.
3. Kotak pemadat
Piawaian untuk kotak kombinator dan setiap alat kunci sudah siap, dan 1500Vdc telah memasuki piawaian pensijilan kotak kombin CGC / GF 037: 2014 "Spesifikasi teknikal peralatan penggabung fotovoltaik"
4. Kabel
Pada masa ini, standard 1500V untuk kabel fotovoltaik juga telah diperkenalkan.
5. Perlindungan suis dan kilat
Dalam industri fotovoltaik pada era 1100Vdc, voltan keluaran penyongsang adalah hingga 500Vac. Anda boleh meminjam sistem standard dan produk sokongan suis pengedaran 690Vac; dari voltan 380Vac hingga voltan 500Vac, tidak ada masalah pemadanan suis. Namun, pada awal tahun 2015, seluruh industri pengedaran fotovoltaik dan tenaga tidak mempunyai suis pengedaran kuasa 800Vac / 1000Vac dan spesifikasi lain, yang mengakibatkan kesukaran untuk menyokong keseluruhan produk dan kos sokongan yang tinggi.
Penerangan yang komprehensif
Sistem fotovoltaik 1500Vdc telah digunakan secara meluas di luar negara dan sudah menjadi teknologi aplikasi matang di seluruh dunia.
Oleh itu, peralatan utama sistem fotovoltaik telah mencapai pengeluaran besar-besaran, dan harganya turun dengan mendadak berbanding dengan tahap demonstrasi pada tahun 2016.
Aplikasi 1500Vdc dalam sistem fotovoltaik
Seperti disebutkan di atas, sistem fotovoltaik 1500Vdc telah digunakan di luar negeri seawal tahun 2014 kerana kos keseluruhan yang rendah dan penjanaan tenaga yang tinggi.
Aplikasi 1500Vdc global dalam kes penerokaan sistem fotovoltaik
Solar pertama mengumumkan pada bulan Mei 2014 bahawa loji kuasa 1500Vdc pertama yang dibina di Deming, New Mexico telah digunakan. Kapasiti keseluruhan stesen janakuasa adalah 52MW, 34 tatasusunan menggunakan struktur 1000Vdc, dan baki susunan menggunakan struktur 1500Vdc.
SMA mengumumkan pada bulan Julai 2014 bahawa loji janakuasa fotovoltaiknya 3.2MW yang dibina di taman perindustrian Sandershauser Berg di Niestetal, Kassel, Jerman utara telah digunakan, dan loji janakuasa menggunakan sistem 1500Vdc.
1500Vdc telah digunakan secara meluas dalam projek kos rendah
Pada masa ini, LSP telah berjaya berkembang T1 + T2 Kelas B + C, Peranti pelindung lonjakan PV Kelas I + II SPD 1500Vdc, 1200Vdc, 1000Vdc, 600Vdc digunakan secara meluas dalam penjanaan tenaga fotovoltaik solar.
Aplikasi 1500Vdc berskala besar dalam sistem fotovoltaik
Buat pertama kalinya, projek penjanaan tenaga fotovoltaik 257 MW Fu An Hua Hui di Vietnam berjaya disambungkan ke grid. Semua penyelesaian terpadu jenis inverter jenis 1500V digunakan untuk berjaya mencapai penerimaan dari reka bentuk, pembinaan hingga sambungan grid. Projek ini terletak di Bandar Huahui, Kabupaten Fuhua, Provinsi Phu An, Vietnam, dan ia termasuk di kawasan pantai tengah dan selatan. Dengan mengambil kira persekitaran geografi tempatan dan ekonomi projek, pelanggan projek akhirnya memilih penyelesaian bersepadu inverter jenis kontena 1500V.
Penyelesaian yang boleh dipercayai
Dalam projek demonstrasi stesen janakuasa fotovoltaik, pelanggan mempunyai syarat ketat untuk pembinaan dan kualiti produk. Kapasiti pemasangan projek di bahagian DC projek adalah 257 MW, yang terdiri daripada 1032 set kotak penggabung 1500V DC, 86 set penyongsang terpusat 1500Vdc 2.5MW, 43 set transformer voltan sederhana 5MVA dan penyelesaian bersepadu kontena untuk kabinet rangkaian cincin, memudahkan Pemasangan dan pentauliahan dapat memendekkan kitaran pembinaan dan mengurangkan kos sistem.
Penyelesaian 1500V menyatukan "teknologi besar"
Penyelesaian bersepadu inverter jenis-jenis 1500V mempunyai ciri-ciri 1500V, susunan persegi besar, nisbah kapasiti tinggi, penyongsang kuasa tinggi, dorongan penyongsang bersepadu, dan lain-lain, yang mengurangkan kos peralatan seperti kabel dan kotak persimpangan. Mengurangkan kos pelaburan awal. Khususnya, reka bentuk nisbah kapasiti tinggi secara berkesan meningkatkan keseluruhan kadar penggunaan garis peningkatan dan menetapkan nisbah kapasiti yang munasabah melalui penyediaan berlebihan aktif untuk menjadikan sistem LCOE optimum.
Penyelesaian 1500VDC digunakan dalam projek fotovoltaik lebih dari 900MW di Vietnam. Projek photovoltaic Vietnam Fu An Hua Hui 257MW adalah projek stesen janakuasa fotovoltaik tunggal terbesar. Sebagai kumpulan pertama projek demonstrasi tenaga baru di Vietnam, setelah projek ini dijalankan, ia akan mengoptimumkan struktur kuasa Vietnam, meredakan masalah kekurangan kuasa di selatan Vietnam, dan mempromosikan pembangunan ekonomi dan sosial di Vietnam.
Adakah aplikasi 1500Vdc dalam sistem fotovoltaik masih jauh dari skala besar?
Berbanding dengan sistem fotovoltaik 1000Vdc yang banyak digunakan di stesen janakuasa fotovoltaik, penyelidikan aplikasi 1500Vdc dalam sistem fotovoltaik yang diketuai oleh pengeluar penyongsang baru-baru ini telah menjadi tempat panas teknologi industri.
Mudah untuk mempunyai soalan seperti ini:
Mengapa menaikkan voltan dari 1000Vdc menjadi 1500Vdc?
Kecuali penyongsang, bolehkah peralatan elektrik lain menahan voltan tinggi 1500Vdc?
Adakah sesiapa yang menggunakan sistem 1500Vdc sekarang? Bagaimana kesannya?
Kelebihan dan Kekurangan Teknikal aplikasi 1500Vdc dalam sistem fotovoltaik
1. Analisis Kelebihan
1) Kurangkan penggunaan kotak combiner dan kabel DC. Setiap rentetan sistem 1000Vdc umumnya 22 komponen, sementara setiap rentetan sistem 1500VDC dapat membenarkan 32 komponen. Ambil contoh modul penjanaan kuasa 265MW 1W sebagai contoh,
Sistem 1000Vdc: 176 rentetan fotovoltaik dan 12 kotak penggabung;
Sistem 1500Vdc: 118 rentetan fotovoltaik dan 8 kotak penggabung;
Oleh itu, jumlah kabel DC dari modul fotovoltaik ke kotak kombiner adalah sekitar 0.67 kali, dan jumlah kabel DC dari kotak kombinator ke penyongsang adalah kira-kira 0.5 kali.
2) Kurangkan kehilangan talian DC loss Kerugian P = kabel I2R I = P / U
∴U meningkat sebanyak 1.5 kali → I menjadi (1 / 1.5) → Kerugian P menjadi 1 / 2.25
Di samping itu, kabel R = ρL / S, L kabel DC menjadi 0.67, 0.5 kali dari yang asal
Kabel ∴R (1500Vdc) <0.67R kabel (1000Vdc)
Ringkasnya, kerugian 1500VdcP bahagian DC adalah kira-kira 0.3 kali daripada kehilangan 1000VdcP.
3) Kurangkan sejumlah tahap kejuruteraan dan kegagalan
Oleh kerana bilangan kabel DC dan kotak kombinator dikurangkan, bilangan sambungan kabel dan pendawaian kotak kombinator yang dipasang semasa pembinaan akan dikurangkan, dan kedua-dua titik ini terdedah kepada kegagalan. Oleh itu, 1500Vdc dapat mengurangkan kadar kegagalan tertentu.
2. analisis kelemahan
1) Peningkatan keperluan peralatan Berbanding dengan sistem 1000Vdc, peningkatan voltan menjadi 1500Vdc mempunyai kesan yang signifikan terhadap pemutus litar, sekering, penangkap kilat, dan bekalan kuasa beralih, dan mengemukakan keperluan voltan dan kebolehpercayaan yang lebih tinggi. memperbaiki.
2) Keperluan keselamatan yang lebih tinggi Setelah voltan dinaikkan menjadi 1500Vdc, bahaya kerosakan dan pelepasan elektrik meningkat sehingga perlindungan penebat dan pelepasan elektrik harus ditingkatkan. Selain itu, jika berlaku kemalangan di sisi DC, ia akan menghadapi masalah pemadaman busur DC yang lebih serius. Oleh itu, sistem 1500Vdc meningkatkan keperluan sistem untuk perlindungan keselamatan.
3) Meningkatkan kemungkinan kesan PID Setelah modul PV disambungkan secara bersiri, arus kebocoran yang terbentuk antara sel modul voltan tinggi dan arde merupakan sebab penting bagi kesan PID (untuk penjelasan terperinci, sila balas ke “103 " di latar belakang). Setelah voltan dinaikkan dari 1000Vdc menjadi 1500Vdc, jelas bahawa perbezaan voltan antara cip bateri dan arde akan meningkat, yang akan meningkatkan kemungkinan kesan PID.
4) Meningkatkan kehilangan padanan Terdapat kerugian pencocokan tertentu antara tali fotovoltaik, yang terutama disebabkan oleh sebab-sebab berikut:
Kekuatan kilang dari modul fotovoltaik yang berbeza akan mempunyai penyimpangan 0 ~ 3%.
Retakan tersembunyi yang terbentuk semasa pengangkutan dan pemasangan akan menyebabkan penyimpangan kuasa
Pelemahan yang tidak rata dan pelindung yang tidak rata selepas pemasangan juga akan menyebabkan penyimpangan kuasa.
Mengingat faktor-faktor di atas, meningkatkan setiap rentetan dari 22 komponen menjadi 32 komponen jelas akan meningkatkan kerugian yang sepadan.
3. Analisis komprehensif Dalam analisis di atas, berapa 1500Vdc yang dapat dibandingkan dengan 1000Vdc dapat meningkatkan prestasi kos, dan pengiraan lebih lanjut diperlukan.
Pendahuluan: Berbanding dengan sistem fotovoltaik 1000Vdc yang banyak digunakan dalam loji tenaga fotovoltaik, penyelidikan aplikasi 1500Vdc dalam sistem fotovoltaik yang diketuai oleh pengeluar penyongsang telah menjadi hotspot teknologi industri baru-baru ini. Maka kita boleh dengan mudah mempunyai soalan seperti itu.
Kedua, peralatan teras sistem fotovoltaik pada 1500Vdc
1) Modul fotovoltaik Pada masa ini, FirstSolar, Artes, Trina, Yingli, dan syarikat lain telah melancarkan modul fotovoltaik 1500Vdc, termasuk modul konvensional dan modul kaca berganda.
2) Inverter Pada masa ini, pengeluar arus perdana telah melancarkan penyongsang 1500Vdc dengan kapasiti 1MVA ~ 4MVA, yang telah digunakan di stesen janakuasa demonstrasi. Tahap voltan 1500Vdc telah dilindungi oleh piawaian IEC yang berkaitan.
3) Piawaian untuk kotak combiner dan komponen utama lain Kotak combiner dan komponen utama telah disediakan, dan 1500Vdc telah memasuki standard pensijilan kotak combiner CGC / GF037: 2014 "Spesifikasi Teknikal untuk Peralatan Gabungan Fotovoltaik"; 1500Vdc telah diperjelaskan oleh kebanyakan piawaian IEC termasuk dalam kategori arahan voltan rendah, seperti standard pemutus litar IEC61439-1 dan IEC60439-1, sekering khas fotovoltaik IEC60269-6, dan peranti perlindungan kilat khas fotovoltaik EN50539-11 / -12 .
Namun, oleh kerana sistem fotovoltaik 1500Vdc masih dalam tahap demonstrasi dan permintaan pasaran terhad, peralatan yang disebutkan di atas belum memulakan pengeluaran besar-besaran.
Aplikasi 1500Vdc dalam sistem fotovoltaik
1. Stesen Tenaga Suria Macho Springs
Firstsolar mengumumkan pada bulan Mei 2014 bahawa stesen janakuasa 1500Vdc pertama yang disiapkan di Deming, NewMexico telah digunakan. Kapasiti keseluruhan stesen janakuasa adalah 52MW, 34 tatasusunan menggunakan struktur 1000Vdc, dan baki susunan menggunakan struktur 1500Vdc.
SMA mengumumkan pada bulan Julai 2014 bahawa loji tenaga fotovoltaik 3.2MW di Sandershauser Bergindustrialpark, sebuah taman industri di Niestetal, Kassel, Jerman utara, telah digunakan. Loji janakuasa menggunakan sistem 1500Vdc.
2. Kes permohonan di China
Projek Photovoltaic Golmud Sunshine Qiheng Tenaga Baru Golmud 30MW
Pada bulan Januari 2016, projek demonstrasi sistem penjanaan tenaga fotovoltaik 1500Vdc domestik yang pertama, projek penjanaan kuasa fotovoltaik Golmud Sunshine Qiheng Tenaga Baru Golmud 30MW, secara rasmi dihubungkan ke grid untuk penjanaan kuasa, menandakan bahawa sistem fotovoltaik 1500Vdc domestik telah benar-benar memasuki tahap permohonan demonstrasi sebenar.
Pembangunan produk fotovoltaik 1500V sudah menjadi trend
Komponen fotovoltaik dan peralatan elektrik dalam sistem fotovoltaik solar semasa direka dan dihasilkan berdasarkan keperluan voltan DC 1000V. Untuk mencapai hasil sistem fotovoltaik yang lebih baik, penembusan sangat diperlukan sekiranya berlaku pengurangan subsidi fotovoltaik untuk kos dan kecekapan penjanaan tenaga. Oleh itu, pengembangan produk fotovoltaik yang berkaitan dengan 1500V telah menjadi trend. Komponen voltan tinggi 1500V dan peralatan elektrik sokongan bermaksud kos sistem yang lebih rendah dan kecekapan penjanaan kuasa yang lebih tinggi. Memperkenalkan peralatan dan teknologi baru ini dapat menjadikan industri fotovoltaik secara beransur-ansur menyingkirkan pergantungan pada subsidi dan mencapai akses on-line paritas pada tarikh awal. Keperluan 1500V untuk modul fotovoltaik solar, penyongsang, kabel, kotak penggabung, dan pengoptimuman sistem ”
Peralatan teras yang berkaitan dengan sistem 1500V ditunjukkan di atas. Keperluan 1500V untuk setiap peranti juga telah berubah:
Komponen 1500V
• Susun atur komponen diubah, yang memerlukan jarak komponen yang lebih tinggi;
• Perubahan bahan komponen, peningkatan bahan dan keperluan ujian untuk jalan balik;
• Peningkatan keperluan ujian untuk penebat komponen, rintangan voltan, kebocoran basah, dan nadi;
• Kos komponen pada dasarnya tidak berubah dan prestasinya bertambah baik;
• Pada masa ini terdapat piawaian IEC untuk komponen sistem 1500Vdc. Seperti IEC 61215 / IEC 61730;
• Komponen sistem 1500Vdc pengeluar arus perdana telah lulus pensijilan yang relevan dan ujian prestasi PID.
Kabel DC 1500V
• Terdapat perbezaan dalam penebat, ketebalan sarung, elips, ketahanan penebat, penyambungan haba, semburan garam, dan ujian ketahanan asap, dan ujian pembakaran balok.
Kotak penggabungan 1500V
• Keperluan ujian untuk jarak elektrik dan jarak creepage, voltan frekuensi kuasa dan voltan tahan impuls dan rintangan penebat;
• Terdapat perbezaan pada penangkap kilat, pemutus litar, sekering, wayar, sumber berkuasa sendiri, diod anti-terbalik, dan penyambung;
• Piawaian untuk kotak penggabung dan komponen utama sudah ada.
Penyongsang 1500V
• Penahan kilat, pemutus litar, sekering, dan bekalan kuasa beralih berbeza;
• Penebat, pelepasan elektrik, dan pemecahan kerosakan yang disebabkan oleh kenaikan voltan;
• Paras voltan 1500V telah dilindungi oleh piawaian IEC yang berkaitan.
Sistem 1500V
Dalam reka bentuk rentetan sistem 1500V, komponen setiap rentetan sistem 1000V dulu adalah 18-22, dan sekarang sistem 1500V akan meningkatkan jumlah komponen dalam siri menjadi 32-34, menjadikan beberapa rentetan lebih sedikit dan menjadi realiti.
Sistem penjanaan kuasa fotovoltaik semasa, voltan sisi DC 450-1000V, voltan sisi AC 270-360V; Sistem 1500V, bilangan komponen tali tunggal meningkat sebanyak 50%, voltan sisi DC 900-1500V, sisi AC 400-1000V, bukan sahaja kehilangan garis sisi DC berkurang Kerugian garis di sisi AC telah menurun dengan ketara. Keperluan 1500V untuk komponen, penyongsang, kabel, kotak penggabung, dan pengoptimuman sistem ”
Dari segi penyongsang, penyongsang terpusat 1MW digunakan pada masa lalu, dan sekarang mereka boleh diperluas ke penyongsang 2.5MW setelah menggunakan sistem 1500V; dan voltan undian dari sisi AC meningkat. Inverter dengan daya yang sama dan sisi AC Arus keluaran yang berkurang membantu mengurangkan kos penyongsang.
Melalui pengiraan yang komprehensif, setelah peningkatan teknikal sistem 1500V, keseluruhan kos sistem dapat dikurangkan sekitar 2 sen, dan kecekapan sistem dapat ditingkatkan sebanyak 2%. Oleh itu, penerapan sistem 1500V sangat membantu mengurangkan kos sistem.
Dengan menggunakan sistem 1500V, jumlah komponen dalam siri meningkat, jumlah sambungan selari berkurang, jumlah kabel menurun, dan jumlah penggabungan dan penyongsang berkurang. Voltan meningkat, kehilangan dikurangkan, dan kecekapannya ditingkatkan. Beban kerja pemasangan dan penyelenggaraan yang dikurangkan juga mengurangkan kos pemasangan dan penyelenggaraan. Ini dapat mengurangkan kos nilai LCOE elektrik.
Trend besar! Sistem fotovoltaik 1500V mempercepat kedatangan era pariti
Pada tahun 2019, dengan perubahan dalam kebijakan fotovoltaik, industri ini berusaha untuk mengurangkan kos elektrik, dan merupakan trend yang tidak dapat dielakkan untuk menuju ke arah akses Internet yang berpatutan. Oleh itu, inovasi teknologi adalah kejayaan, mengurangkan kos elektrik dan mengurangkan pergantungan kepada subsidi telah menjadi arah baru bagi perkembangan industri fotovoltaik yang sihat. Pada masa yang sama, China, sebagai pengeluar industri fotovoltaik terkemuka di dunia, telah membantu kebanyakan negara untuk mencapai keseimbangan di Internet, tetapi masih jauh dari keseimbangan di Internet kerana pelbagai alasan.
Sebab utama mengapa pasaran fotovoltaik di luar negara dapat mencapai keseimbangan adalah bahawa selain kelebihan China dari segi pembiayaan, tanah, akses, pencahayaan, harga elektrik, dan lain-lain, yang lebih penting dan pelajaran yang diambil adalah bahawa mereka relatif China lebih maju. Contohnya, sistem fotovoltaik dengan voltan 1500V. Pada masa ini, produk berkaitan voltan 1500V telah menjadi penyelesaian utama untuk pasaran fotovoltaik di luar negara. Oleh itu, fotovoltaik domestik juga harus fokus pada inovasi peringkat sistem, mempercepat penerapan 1500V dan teknologi canggih lainnya, mewujudkan pengurangan kos, kecekapan, dan peningkatan kualiti stesen janakuasa, dan secara komprehensif mempromosikan industri fotovoltaik untuk bergerak menuju era paritas.
Gelombang 1500V telah melanda dunia
Menurut laporan IHS, penggunaan sistem 1500V yang dicadangkan pertama bermula pada tahun 2012. Menjelang tahun 2014, FirstSolar melabur di loji janakuasa 1500V pertama. Menurut pengiraan FirstSolar: stesen janakuasa fotovoltaik 1500V mengurangkan bilangan litar selari dengan meningkatkan bilangan modul fotovoltaik siri; mengurangkan bilangan kotak persimpangan dan kabel; pada masa yang sama, apabila voltan meningkat, kehilangan kabel dikurangkan lagi, dan kecekapan penjanaan kuasa sistem ditingkatkan.
Pada tahun 2015, pengeluar penyongsang terkemuka di China, Sunshine Power memimpin dalam mempromosikan penyelesaian sistem berdasarkan reka bentuk penyongsang 1500V dalam industri, tetapi kerana komponen sokongan lain belum membentuk rantaian industri yang lengkap di China, dan syarikat pelaburan mempunyai kesedaran yang terhad mengenai hal ini, Daripada mengutamakan pengembangan luar negeri setelah promosi domestik berskala besar, pertama kali "menaklukkan" dunia dan kemudian kembali ke pasar China.
Dari perspektif pasaran global, sistem 1500V telah menjadi syarat yang diperlukan untuk projek fotovoltaik yang besar untuk mengurangkan kos dan meningkatkan kecekapan. Di negara-negara dengan harga elektrik rendah seperti India dan Amerika Latin, stesen janakuasa fotovoltaik darat berskala besar hampir semuanya menggunakan skema penawaran 1500V; negara dengan pasaran tenaga maju di Eropah dan Amerika Syarikat telah menukar voltan DC dari sistem fotovoltaik 1000V menjadi 1500V; pasaran baru muncul seperti Vietnam dan Timur Tengah secara langsung memasuki sistem 1500V. Perlu diperhatikan bahawa projek fotovoltaik tahap GW 1500 volt digunakan di seluruh dunia dan berulang kali mencatat rekod global dengan harga elektrik di grid yang sangat rendah.
Di Amerika Syarikat, kapasiti pemasangan peralatan 1500Vdc pada 2016 menyumbang 30.5%. Menjelang 2017, ia meningkat dua kali ganda menjadi 64.4%. Dijangka jumlah ini akan mencapai 84.20% pada tahun 2019. Menurut syarikat EPC tempatan: “Setiap stesen janakuasa 7GW yang baru setiap tahun menggunakan 1500V. Sebagai contoh, stesen janakuasa fotovoltaik tanah berskala besar pertama di Wyoming, yang baru sahaja disambungkan ke grid, menggunakan penyelesaian penyongsang berpusat 1500V tenaga cahaya matahari.
Menurut anggaran, dibandingkan dengan sistem 1000V, pengurangan kos dan peningkatan kecekapan 1500V terutama ditunjukkan dalam:
1) Jumlah komponen yang dihubungkan secara seri telah meningkat dari 24 blok / tali menjadi 34 blok / tali, mengurangkan jumlah rentetan. Sejalan dengan itu, penggunaan kabel fotovoltaik telah menurun sebanyak 48%, dan kos peralatan seperti kotak penggabung juga telah berkurang sekitar 1/3, dan biaya telah dikurangkan sekitar 0.05 yuan / Wp;
2) Peningkatan jumlah komponen dalam siri mengurangkan kos sistem sokongan, pondasi tiang, pembinaan, dan pemasangan sekitar 0.05 yuan / Wp;
3) Voltan bersambung grid AC dari sistem 1500V dinaikkan dari 540V menjadi 800V, titik yang disambungkan ke grid dikurangkan, dan kerugian sistem sisi AC dan DC dapat dikurangkan sebanyak 1 ~ 2%.
4) Menurut kes pasaran luar negeri yang matang, kapasiti optimum sub-array tunggal dapat dirancang menjadi 6.25MW dalam sistem 1500V, dan bahkan hingga 12.5MW di beberapa daerah. Dengan meningkatkan kapasiti satu sub-array, kos peralatan AC seperti transformer dapat dikurangkan.
Oleh itu, dibandingkan dengan sistem 1000V tradisional, sistem 1500V dapat mengurangkan kos sebanyak 0.05 ~ 0.1 yuan / Wp, dan penjanaan kuasa yang sebenarnya dapat meningkat sebanyak 1 ~ 2%.
Mengalikan dengan pasaran domestik sistem "berpotensi" 1500Vdc
Berbanding dengan pasaran antarabangsa, pada tahun-tahun awal industri fotovoltaik China, kerana rantaian bekalan industri teknologi yang belum matang, sistem 1500V bermula lewat dan perkembangannya perlahan. Hanya beberapa syarikat terkemuka seperti Sunshine Power yang telah menyelesaikan R&D dan pensijilan. Tetapi dengan munculnya sistem 1500V pada skala global, pasaran domestik telah memanfaatkannya, dan telah mencapai hasil yang baik dalam pengembangan dan inovasi sistem dan aplikasi 1500V:
- Pada bulan Julai 2015, penyongsang terpusat 1500V pertama yang dikembangkan dan dihasilkan oleh Sunshine Power di China berjaya menyelesaikan ujian sambungan grid dan membuka permulaan kepada teknologi 1500V di pasaran domestik.
- Pada bulan Januari 2016, projek demonstrasi sistem penjanaan tenaga fotovoltaik 1500V domestik pertama disambungkan ke grid untuk penjanaan kuasa.
- Pada bulan Jun 2016, dalam projek peneraju Datong domestik yang pertama, penyongsang terpusat 1500V digunakan secara berkumpulan.
- Pada bulan Ogos 2016, Sunshine Power memimpin dalam melancarkan inverter rentetan 1500V pertama di dunia, seterusnya meningkatkan daya saing antarabangsa penyongsang fotovoltaik domestik.
Pada tahun yang sama, projek penanda aras sistem fotovoltaik 1500V pertama di China secara rasmi dihubungkan ke grid untuk penjanaan kuasa di Golmud, Qinghai, menandakan bahawa sistem fotovoltaik 1500Vdc domestik telah mulai memasuki bidang aplikasi praktikal. Jumlah kapasiti pemasangan stesen janakuasa ialah 30MW. Sunshine Power menyediakan satu set penyelesaian yang lengkap untuk projek ini, mengurangkan kos pelaburan kabel sebanyak 20%, kos 0.1 yuan / Wp, dan sangat mengurangkan kerugian garis sisi AC dan DC dan kerugian penggulungan sisi voltan rendah pengubah.
1500V telah menjadi arus perdana pasaran global
Sistem 1500V, yang mempunyai pengurangan kos dan kecekapan, secara beransur-ansur menjadi pilihan pertama untuk stesen janakuasa besar. Mengenai pengembangan sistem 1500V di masa depan, IHS meramalkan bahawa bahagian penyongsang 1500V akan terus meningkat kepada 74% pada tahun 2019 dan akan meningkat kepada 84% pada tahun 2020, menjadi arus utama industri.
Dari perspektif kapasiti terpasang 1500V, ia hanya 2GW pada 2016 dan melebihi 30GW pada tahun 2018. Ia telah mencapai pertumbuhan lebih dari 14 kali dalam dua tahun sahaja, dan diharapkan dapat mengekalkan tren pertumbuhan berkelajuan tinggi yang berterusan. Dijangkakan bahawa penghantaran kumulatif pada tahun 2019 dan 2020 adalah jumlahnya melebihi 100GW. Untuk perusahaan China, Sunshine Power telah memasang lebih daripada 5GW penyongsang 1500V di seluruh dunia dan mempunyai rancangan untuk melancarkan rentetan siri 1500V yang lebih maju dan penyongsang terpusat pada tahun 2019 untuk memenuhi permintaan pemasangan pasaran yang berkembang pesat.
Meningkatkan voltan DC ke 1500V adalah perubahan penting dalam mengurangkan kos dan meningkatkan kecekapan, dan kini telah menjadi penyelesaian arus perdana untuk pengembangan fotovoltaik antarabangsa. Dengan era penurunan subsidi dan pariti di China, sistem 1500V juga akan digunakan dengan lebih meluas di China, mempercepat kedatangan era pariti komprehensif China
Analisis ekonomi sistem fotovoltaik 1500V
Dari tahun 2018, tidak kira di luar negara atau dalam negeri, bahagian aplikasi sistem 1500V semakin besar dan besar. Menurut statistik IHS, jumlah aplikasi 1500V untuk stesen janakuasa darat besar di negara asing melebihi 50% pada 2018; mengikut statistik awal, antara kumpulan pelari depan ketiga pada tahun 2018, bahagian aplikasi 1500V adalah antara 15% dan 20%.
Bolehkah sistem 1500V mengurangkan kos elektrik secara berkesan untuk projek ini? Makalah ini membuat analisis perbandingan ekonomi dua tahap voltan melalui pengiraan teori dan data kes sebenar.
I. Skema reka bentuk asas
Untuk menganalisis tahap kos aplikasi 1500Vdc dalam sistem fotovoltaik, skema reka bentuk konvensional digunakan untuk membandingkan kos projek dengan kos sistem 1000V tradisional.
1. premis pengiraan
1) Stesen janakuasa darat, medan rata, kapasiti terpasang tidak dibatasi oleh luas tanah;
2) Suhu yang melampau dan suhu yang sangat rendah di tapak projek hendaklah dipertimbangkan mengikut 40 ℃ dan -20 ℃.
3) Parameter utama komponen dan penyongsang terpilih ditunjukkan dalam jadual di bawah.
2. Skema reka bentuk asas
1) Skema reka bentuk siri 1000V
22 modul fotovoltaik dua sisi 310W membentuk cawangan 6.82kW, 2 cawangan membentuk susunan persegi, 240 cabang berjumlah 120 susunan persegi, dan memasuki 20 penyongsang 75kW (1.09 kali pengagihan berlebihan di sisi DC, keuntungan di bahagian belakang) Mempertimbangkan 15%, ini adalah 1.25 kali lebih banyak penyediaan) untuk membentuk unit penjanaan kuasa 1.6368MW.
Komponen dipasang secara mendatar sesuai dengan 4 * 11, dan pendakap tetap tiang depan dan belakang.
2) Skema reka bentuk siri 1500V
34 modul fotovoltaik dua sisi 310W membentuk cawangan 10.54kW, 2 cawangan membentuk matriks persegi, 324 cawangan mempunyai sejumlah 162 tatasusunan persegi, dan 18 penyongsang 175kW dipasang (1.08 kali pengagihan lebihan di sisi DC, keuntungan pada Kembali Memandangkan 15%, penyediaan melebihi 1.25 kali) untuk membentuk unit penjanaan kuasa 3.415MW.
Komponen dipasang secara mendatar sesuai dengan 4 * 17, dan pendakap tetap tiang depan dan belakang.
Kedua, kesan 1500V pada pelaburan awal
Menurut skema reka bentuk di atas, analisis perbandingan kuantiti dan kos kejuruteraan sistem 1500V dan sistem 1000V tradisional adalah seperti berikut.
Jadual 3: Komposisi pelaburan sistem 1000V
Jadual 4: Komposisi pelaburan sistem 1500V
Melalui analisis perbandingan, didapati bahawa dibandingkan dengan sistem 1000V tradisional, sistem 1500V menjimatkan kira-kira 0.1 yuan / W dari kos sistem.
Ketiga, kesan 1500V pada penjanaan kuasa
Premis pengiraan:
Dengan menggunakan komponen yang sama, tidak akan ada perbezaan dalam penjanaan kuasa kerana perbezaan komponen; dengan mengandaikan medan yang rata, tidak akan ada oklusi bayangan kerana perubahan medan;
Perbezaan penjanaan kuasa terutama berdasarkan pada dua faktor: kehilangan ketidakcocokan antara komponen dan rentetan, kehilangan garis DC, dan kehilangan garis AC.
1. kehilangan ketidakcocokan antara komponen dan tali
Jumlah komponen siri satu cabang telah meningkat dari 22 menjadi 34. Oleh kerana penyimpangan daya ± 3W antara komponen yang berlainan, kehilangan kuasa antara komponen sistem 1500V akan meningkat, tetapi tidak dapat dihitung secara kuantitatif.
Bilangan laluan masuk penyongsang tunggal telah ditingkatkan dari 12 hingga 18, tetapi jumlah jalur pengesanan MPPT penyongsang telah ditingkatkan dari 6 hingga 9 untuk memastikan bahawa 2 cawangan sesuai dengan 1 MPPT. Kerugian MPPT tidak meningkat.
2. Kehilangan talian DC dan AC
Formula pengiraan kehilangan garis
Kehilangan Q = I2R = (P / U) 2R = ρ (P / U) 2 (L / S)
1) Pengiraan kehilangan talian DC
Jadual: Nisbah kehilangan garis DC cawangan tunggal
Melalui pengiraan teori di atas, didapati bahawa kehilangan garis DC dari sistem 1500V adalah 0.765 kali daripada sistem 1000V, yang setara dengan pengurangan kehilangan garis DC sebanyak 23.5%.
2) Pengiraan kehilangan talian AC
Jadual: Nisbah kehilangan garis AC penyongsang tunggal
Menurut pengiraan teori di atas, didapati bahawa kehilangan talian DC sistem 1500V adalah 0.263 kali daripada sistem 1000V, yang setara dengan pengurangan kehilangan saluran AC sebanyak 73.7%.
3) Data kes sebenar
Oleh kerana kehilangan ketidakcocokan antara komponen tidak dapat dihitung secara kuantitatif, dan persekitaran sebenarnya lebih bertanggungjawab, kes yang sebenarnya akan digunakan untuk penjelasan lebih lanjut.
Artikel ini menggunakan data penjanaan kuasa sebenar kumpulan ketiga projek pelari depan. Waktu pengumpulan data adalah dari Mei hingga Jun 2019, jumlah data selama 2 bulan.
Jadual: Perbandingan penjanaan kuasa antara sistem 1000V dan 1500V
Dari jadual di atas, dapat didapati bahawa di tapak projek yang sama, menggunakan komponen yang sama, produk pengeluar penyongsang, dan kaedah pemasangan pendakap yang sama, pada bulan Mei hingga Jun 2019, jam penjanaan kuasa sistem 1500V adalah 1.55% lebih tinggi daripada sistem 1000V.
Ia dapat dilihat bahawa walaupun peningkatan bilangan komponen rentetan tunggal akan meningkatkan kehilangan ketidakcocokan antara komponen kerana dapat mengurangkan kehilangan garis DC sekitar 23.5% dan kehilangan garis AC sekitar 73.7%, sistem 1500V dapat meningkatkan penjanaan kuasa projek.
Keempat, analisis yang komprehensif
Melalui analisis di atas, kita dapat mengetahui bahawa dibandingkan dengan sistem 1000V tradisional, sistem 1500V,
1) Dapat menjimatkan kos sistem sekitar 0.1 yuan / W;
2) Walaupun peningkatan bilangan komponen rentetan tunggal akan meningkatkan kehilangan ketidakcocokan antara komponen, tetapi kerana dapat mengurangkan kehilangan garis DC sekitar 23.5% dan kehilangan garis AC sekitar 73.7%, sistem 1500V akan meningkatkan penjanaan kuasa projek.
Oleh itu, aplikasi 1500Vdc dalam sistem fotovoltaik kos kuasa dapat dikurangkan hingga tahap tertentu.
Menurut Dong Xiaoqing, presiden Institut Kejuruteraan Tenaga Hebei, lebih daripada 50% skema reka bentuk projek fotovoltaik tanah disiapkan oleh institut yang dipilih 1500V; dijangkakan bahawa bahagian 1500V nasional dari stesen janakuasa darat pada tahun 2019 akan mencapai sekitar 35%; ia akan terus meningkat pada tahun 2020.
IHS Markit, sebuah agensi perundingan antarabangsa yang terkenal, memberikan ramalan yang lebih optimis. Dalam laporan analisis pasaran fotovoltaik global 1500V mereka, mereka menunjukkan bahawa skala loji kuasa fotovoltaik 1500V global akan melebihi 100GW dalam dua tahun ke depan.
Gambar: Ramalan perkadaran 1500V di stesen janakuasa global
Tanpa keraguan, ketika proses penyahbekalan industri fotovoltaik global dipercepat, dan pengejaran utama kos elektrik, 1500V, sebagai penyelesaian teknikal yang dapat mengurangkan kos elektrik, akan semakin banyak digunakan.
