1500Vdc-toepassing in het fotovoltaïsche systeem
Het verlagen van kosten en het verhogen van de efficiëntie is altijd de richting geweest van de inspanningen van elektrische mensen
1500VDC-trend en onvermijdelijke keuze van pariteitssysteem
Het verlagen van kosten en het verhogen van de efficiëntie is altijd de richting geweest van de inspanningen van Electric People. Onder hen staat de rol van technologische innovatie centraal. In 2019, met de versnelde subsidies van China, heeft 1500Vdc hoge verwachtingen.
Volgens IHS-gegevens van de onderzoeks- en analyseorganisatie werd het 1500Vdc-systeem voor het eerst voorgesteld in 2012, en FirstSolar investeerde in 1500 de eerste 2014Vdc fotovoltaïsche energiecentrale ter wereld. In januari 2016 werd het eerste binnenlandse 1500Vdc-demonstratieproject Golmud Sunshine Qiheng New Energy Het Golmud 30MW fotovoltaïsche stroomopwekkingsproject werd officieel aangesloten op het net voor stroomopwekking, wat aangeeft dat de huishoudelijke 1500Vdc-toepassing in het fotovoltaïsche systeem echt het stadium is ingegaan van grootschalige praktische demonstratietoepassingen. Twee jaar later, in 2018, wordt de 1500Vdc-technologie internationaal en in eigen land op grote schaal toegepast. Van de derde reeks binnenlandse toonaangevende projecten die in 2018 met de bouw zijn begonnen, hebben het Golmud-project met de laagste biedprijs (0.31 yuan / kWh), evenals de GCL Delingha- en Chint Baicheng-projecten allemaal 1500Vdc-technologie overgenomen. Vergeleken met het traditionele fotovoltaïsche systeem van 1000Vdc, is de toepassing van 11500Vdc in het fotovoltaïsche systeem de laatste tijd veel gebruikt. Dan kunnen we gemakkelijk zulke vragen hebben:
Waarom de spanning verhogen van 1000Vdc naar 1500Vdc?
Kan andere elektrische apparatuur, behalve de omvormer, de hoge spanning van 1500Vdc weerstaan?
Hoe effectief is het 1500Vdc-systeem na gebruik?
1. Technische voor- en nadelen van 1500Vdc-toepassing in het fotovoltaïsche systeem
voordeel analyse
1) Verminder de hoeveelheid aansluitdoos en DC-kabel
In "Code voor ontwerp van fotovoltaïsche energiecentrales (GB 50797-2012)", moet de afstemming van fotovoltaïsche modules en omvormers voldoen aan de volgende formule: Volgens de bovenstaande formule en de relevante parameters van de componenten, moet elke string van het 1000Vdc-systeem bestaat over het algemeen uit 22 componenten, terwijl elke string van het 1500Vdc-systeem 32 componenten kan toelaten.
Als voorbeeld een 285W module 2.5 MW stroomopwekkingseenheid en stringomvormer, 1000Vdc-systeem:
408 fotovoltaïsche snaren, 816 paar paalfunderingen
34 sets stringomvormers van 75 kW
1500Vdc systeem:
280 fotovoltaïsche groepen string
700 paar paalfunderingen
14 sets stringomvormers van 75 kW
naarmate het aantal strings wordt verminderd, wordt het aantal DC-kabels tussen de componenten en de AC-kabels tussen strings en omvormers verminderd.
2) Verminder DC-lijnverlies
∵ P = IRI = P / U
∴ U neemt 1.5 keer toe → I wordt (1 / 1.5) → P wordt 1 / 2.25
∵ R = ρL / S DC-kabel L wordt 0.67, 0.5 keer het origineel
∴ R (1500Vdc) <0.67 R (1000Vdc)
Samengevat is de 1500VdcP van het DC-gedeelte ongeveer 0.3 keer de 1000VdcP.
3) Beperk het aantal engineering- en uitvalpercentages
Door de vermindering van het aantal DC-kabels en aansluitdozen, zal het aantal kabelverbindingen en aansluitdoosbedrading dat tijdens de bouw wordt geïnstalleerd, worden verminderd, en deze twee punten zijn vatbaar voor storingen. Daarom kan 1500Vdc een bepaald uitvalpercentage verminderen.
4) Verminder investeringen
Door het aantal componenten met één snaar te vergroten, kunnen de kosten van een enkele watt worden verlaagd. De belangrijkste verschillen zijn het aantal paalfunderingen, de lengte van de kabel na DC-convergentie en het aantal aansluitdozen (gecentraliseerd).
Ten opzichte van het 22-string-schema van het 1000Vdc-systeem, kan het 32-string-schema van het 1500Vdc-systeem ongeveer 3.2 punten / W besparen voor kabels en paalfunderingen.
Nadeelanalyse
1) Verhoogde apparatuurvereisten
Vergeleken met het 1000Vdc-systeem heeft de spanning die is verhoogd tot 1500Vdc een aanzienlijke impact op stroomonderbrekers, zekeringen, bliksembeveiligingsapparatuur en schakelende voedingen, en stelt hogere eisen voor het weerstaan van spanning en betrouwbaarheid, en de eenheidsprijs van apparatuur zal relatief worden verhoogd .
2) Hogere veiligheidseisen
Nadat de spanning is verhoogd tot 1500Vdc, wordt het risico van een elektrische storing vergroot, waardoor de isolatiebescherming en elektrische klaring worden verbeterd. Bovendien, als er zich eenmaal een ongeval aan de DC-zijde voordoet, zal het te maken krijgen met ernstigere problemen met het uitdoven van de DC-boog. Daarom verhoogt het 1500Vdc-systeem de veiligheidseisen van het systeem.
3) Vergroot de mogelijkheid van een PID-effect
Nadat de fotovoltaïsche modules in serie zijn geschakeld, is de lekstroom die wordt gevormd tussen de cellen van de hoogspanningsmodule en de aarde een belangrijke oorzaak van het PID-effect. Nadat de spanning is verhoogd van 1000Vdc naar 1500Vdc, is het duidelijk dat het spanningsverschil tussen de cel en de aarde zal toenemen, wat de kans op het PID-effect vergroot.
4) Verhoog het afstemmingsverlies
Er is een zeker verlies van matching tussen fotovoltaïsche strings, voornamelijk veroorzaakt door de volgende redenen:
- Het fabrieksvermogen van verschillende fotovoltaïsche modules zal een afwijking hebben van 0 ~ 3%. De scheuren die ontstaan tijdens transport en installatie zullen een vermogensafwijking veroorzaken.
- Ongelijkmatige verzwakking en ongelijkmatige blokkering na installatie zullen ook een vermogensafwijking veroorzaken.
- Gezien de bovenstaande factoren, zal het verhogen van elke string van 22 componenten naar 32 componenten uiteraard het matching-verlies vergroten.
- Als reactie op de bovengenoemde problemen van 1500V hebben apparatuurbedrijven na bijna twee jaar onderzoek en exploratie ook enkele verbeteringen aangebracht.
Ten tweede, de kernapparatuur van het fotovoltaïsche systeem van 1500 Vdc
1. Fotovoltaïsche module
Eerst namen Solar, Artus, Tianhe, Yingli en andere bedrijven het voortouw bij de lancering van fotovoltaïsche modules van 1500 Vdc.
Sinds de voltooiing van 's werelds eerste 1500Vdc fotovoltaïsche energiecentrale in 2014, is het toepassingsvolume van 1500V-systemen blijven groeien. Gedreven door deze situatie, begon de IEC-norm 1500V-gerelateerde specificaties op te nemen in de implementatie van de nieuwe norm. In 2016 zijn IEC 61215 (voor C-Si), IEC 61646 (voor dunne films) en IEC61730 veiligheidsnormen voor componenten onder 1500 V. Deze drie normen vormen een aanvulling op de prestatietests en veiligheidstestvereisten van het 1500V-componentsysteem en doorbreken het laatste obstakel van de 1500V-vereisten, wat de naleving van de 1500V-normen voor krachtcentrales enorm bevordert.
Op dit moment hebben Chinese binnenlandse eerstelijnsfabrikanten volwassen 1500V-producten op de markt gebracht, waaronder enkelzijdige componenten, dubbelzijdige componenten, dubbelglascomponenten, en hebben ze IEC-gerelateerde certificering verkregen.
Als reactie op het PID-probleem van 1500V-producten, nemen de huidige reguliere fabrikanten de volgende twee maatregelen om ervoor te zorgen dat de PID-prestaties van 1500V-componenten en conventionele 1000V-componenten op hetzelfde niveau blijven.
1) Door de aansluitdoos te upgraden en het ontwerp van de componentlay-out te optimaliseren om te voldoen aan de 1500V kruipafstand en vrije ruimte-eisen;
2) De dikte van het backplane-materiaal wordt met 40% vergroot om de isolatie te verbeteren en de veiligheid van componenten te waarborgen;
Voor het PID-effect garandeert elke fabrikant dat onder het 1500V-systeem de component nog steeds garandeert dat de PID-verzwakking minder dan 5% is, zodat de PID-prestatie van de conventionele component op hetzelfde niveau blijft.
2. inverter
Overzeese fabrikanten zoals SMA / GE / PE / INGETEAM / TEMIC lanceerden over het algemeen 1500V-omvormeroplossingen rond 2015. Veel binnenlandse eersterangsfabrikanten hebben omvormerproducten gelanceerd op basis van de 1500V-serie, zoals Sungrow SG3125, Huawei's SUN2000HA-serie, enz., En zijn de eersten die op de Amerikaanse markt worden uitgebracht.
NB / T 32004: 2013 is een norm waaraan binnenlandse inverterproducten moeten voldoen wanneer ze op de markt worden gebracht. Het toepasselijke toepassingsgebied van de herziene norm is een fotovoltaïsche netgekoppelde omvormer die is aangesloten op een PV-broncircuit met een spanning van maximaal 1500 V DC en een AC-uitgangsspanning van maximaal 1000 V. De standaard zelf omvat al het DC 1500V-bereik en geeft testvereisten voor overspanning van PV-circuits, elektrische speling, kruipafstand, voedingsfrequentie die bestand is tegen spanning en andere tests.
3. Combiner doos
De normen voor de combinerbox en elk sleutelapparaat zijn gereed en 1500Vdc is de certificeringsnorm CGC / GF 037: 2014 "Fotovoltaïsche combinerapparatuur technische specificaties" ingevoerd.
4. Kabel
Momenteel is ook de 1500V-norm voor fotovoltaïsche kabels geïntroduceerd.
5. Schakelaar en bliksembeveiliging
In de fotovoltaïsche industrie in het 1100Vdc-tijdperk is de uitgangsspanning van de omvormer maximaal 500Vac. U kunt het 690Vac distributieschakelaar standaardsysteem en ondersteunende producten lenen; van 380Vac-spanning tot 500Vac-spanning, er is geen probleem met het aanpassen van de schakelaar. In de vroege periode van 2015 beschikte de gehele fotovoltaïsche en stroomdistributie-industrie echter niet over 800Vac / 1000Vac stroomdistributieschakelaars en andere specificaties, wat leidde tot problemen bij het ondersteunen van het hele product en hoge ondersteuningskosten.
Uitgebreide beschrijving
Het fotovoltaïsche systeem van 1500Vdc wordt veel in het buitenland gebruikt en is wereldwijd al een volwassen applicatietechnologie.
Daarom heeft de belangrijkste uitrusting van het fotovoltaïsche systeem massaproductie bereikt en is de prijs sterk gedaald in vergelijking met de demonstratiefase in 2016.
1500Vdc-toepassing in het fotovoltaïsche systeem
Zoals hierboven vermeld, werd het fotovoltaïsche systeem van 1500 Vdc al in 2014 in het buitenland toegepast vanwege de lage totale kosten en de hoge stroomopwekking.
Wereldwijde 1500Vdc-toepassing in het geval van verkenning van fotovoltaïsche systemen
De eerste zonne-energie kondigde in mei 2014 aan dat de eerste 1500Vdc-elektriciteitscentrale gebouwd in Deming, New Mexico, in gebruik werd genomen. De totale capaciteit van de krachtcentrale is 52 MW, 34 arrays gebruiken een 1000Vdc-structuur en de overige arrays gebruiken een 1500Vdc-structuur.
SMA kondigde in juli 2014 aan dat haar 3.2 MW fotovoltaïsche energiecentrale, gebouwd op het industriepark Sandershauser Berg in Niestetal, Kassel, Noord-Duitsland, in gebruik is genomen en dat de energiecentrale een 1500 Vdc-systeem gebruikt.
1500Vdc wordt veel gebruikt in goedkope projecten
Op dit moment heeft LSP zich met succes ontwikkeld T1 + T2 Klasse B + C, Klasse I + II PV-overspanningsbeveiligingsapparaat SPD 1500Vdc, 1200Vdc, 1000Vdc, 600Vdc worden veel gebruikt bij de opwekking van fotovoltaïsche zonne-energie.
Grootschalige toepassing van 1500Vdc in het fotovoltaïsche systeem
Voor het eerst werd het 257 MW fotovoltaïsche energieopwekkingsproject van Fu An Hua Hui in Vietnam met succes op het net aangesloten. Alle 1500V container-type inverter step-up geïntegreerde oplossingen werden gebruikt om de acceptatie van ontwerp, constructie tot netaansluiting met succes te bereiken. Het project is gelegen in Huahui Town, Fuhua County, Phu An Province, Vietnam, en behoort tot de centrale en zuidelijke kustgebieden. Rekening houdend met de lokale geografische omgeving en de economische aspecten van het project, koos de projectklant uiteindelijk voor de 1500V container-type inverter boost geïntegreerde oplossing.
Betrouwbare oplossing
Bij het demonstratieproject voor fotovoltaïsche centrales stellen klanten strikte eisen aan de constructie en productkwaliteit. De installatiecapaciteit van het project aan de DC-zijde van het project is 257 MW, dat bestaat uit 1032 sets van 1500V DC-combinatiekasten, 86 sets van 1500Vdc 2.5 MW gecentraliseerde omvormers, 43 sets van 5MVA middenspanningstransformatoren en gecontaineriseerde geïntegreerde oplossingen voor ringnetwerkkasten, waardoor het eenvoudig is Installatie en inbedrijfstelling kunnen de bouwcyclus verkorten en de systeemkosten verlagen.
1500V-oplossing brengt "grote technologie" samen
De 1500V container-type inverter boost geïntegreerde oplossing heeft de kenmerken van 1500V, grote vierkante array, hoge capaciteitsverhouding, high-power inverter, geïntegreerde inverter boost, etc., wat de kosten van apparatuur zoals kabels en aansluitdozen verlaagt. Lagere initiële investeringskosten. In het bijzonder verbetert het ontwerp met een hoge capaciteitsverhouding effectief de algehele bezettingsgraad van de boostlijn en zorgt het voor een redelijke capaciteitsverhouding door actieve overbevoorrading om de LCOE van het systeem optimaal te maken.
De 1500VDC-oplossing wordt gebruikt in fotovoltaïsche projecten van meer dan 900 MW in Vietnam. Vietnam Fu An Hua Hui 257MW fotovoltaïsch project is het grootste enkele fotovoltaïsche energiecentraleproject. Als de eerste reeks demonstratieprojecten voor nieuwe energie in Vietnam, nadat het project in werking is gesteld, zal het de machtsstructuur van Vietnam optimaliseren, het probleem van het stroomtekort in Zuid-Vietnam verlichten en de economische en sociale ontwikkeling in Vietnam bevorderen. Van groot belang.
Is de toepassing van 1500Vdc in het fotovoltaïsche systeem nog verre van grootschalig?
Vergeleken met het fotovoltaïsche systeem van 1000Vdc dat veel wordt gebruikt in fotovoltaïsche energiecentrales, is het onderzoek naar 1500Vdc-toepassingen in het fotovoltaïsche systeem onder leiding van fabrikanten van omvormers onlangs een hotspot voor industriële technologie geworden.
Het is gemakkelijk om dit soort vragen te hebben:
Waarom de spanning verhogen van 1000Vdc naar 1500Vdc?
Kan andere elektrische apparatuur, behalve de omvormer, de hoge spanning van 1500Vdc weerstaan?
Gebruikt iemand nu het 1500Vdc-systeem? Hoe is het effect?
Technische voor- en nadelen van 1500Vdc-toepassing in het fotovoltaïsche systeem
1. Voordeelanalyse
1) Verminder het gebruik van combinerboxen en DC-kabels. Elke string van een 1000Vdc-systeem bestaat over het algemeen uit 22 componenten, terwijl elke string van een 1500VDC-systeem 32 componenten kan toelaten. Neem een 265W module 1MW stroomopwekkingseenheid als voorbeeld,
1000Vdc-systeem: 176 fotovoltaïsche strings en 12 combinerboxen;
1500Vdc-systeem: 118 fotovoltaïsche strings en 8 combinerboxen;
Daarom is het aantal DC-kabels van fotovoltaïsche modules naar de combinerbox ongeveer 0.67 keer, en het aantal DC-kabels van de combinerbox naar de omvormer ongeveer 0.5 keer.
2) Verminder DC-lijnverlies ∵P-verlies = I2R-kabel I = P / U
∴U neemt toe met 1.5 keer → I wordt (1 / 1.5) → P-verlies wordt 1 / 2.25
Bovendien is de R-kabel = ρL / S, de L van de DC-kabel wordt 0.67, 0.5 keer het origineel
∴R-kabel (1500Vdc) <0.67R-kabel (1000Vdc)
Samenvattend is het verlies van 1500VdcP van het DC-gedeelte ongeveer 0.3 keer het verlies van 1000VdcP.
3) Beperk het aantal engineering- en uitvalpercentages
Naarmate het aantal DC-kabels en combinatiekasten wordt verminderd, zal het aantal kabelverbindingen en bedrading van de combinatiekast dat tijdens de bouw wordt geïnstalleerd, worden verminderd, en deze twee punten zijn vatbaar voor storingen. Daarom kan 1500Vdc een bepaald uitvalpercentage verminderen.
2. nadeelanalyse
1) Toename apparatuurvereisten In vergelijking met een 1000Vdc-systeem heeft het verhogen van de spanning tot 1500Vdc een aanzienlijke impact op stroomonderbrekers, zekeringen, bliksemafleiders en schakelende voedingen, en stelt hogere eisen aan spanning en betrouwbaarheid. verbeteren.
2) Hogere veiligheidseisen Nadat de spanning is verhoogd tot 1500Vdc, neemt het gevaar van elektrische storing en ontlading toe, zodat isolatiebescherming en elektrische speling moeten worden verbeterd. Als er zich een ongeval aan de DC-zijde voordoet, zal het bovendien te maken krijgen met een serieuzer probleem met het blussen van de DC-boog. Daarom verhoogt het 1500Vdc-systeem de systeemvereisten voor veiligheidsbescherming.
3) Verhogen van het mogelijke PID-effect Nadat de PV-modules in serie zijn geschakeld, is de lekstroom die wordt gevormd tussen de cellen van de hoogspanningsmodules en de aarde een belangrijke reden voor het PID-effect (voor een gedetailleerde uitleg kunt u antwoorden op “103 " op de achtergrond). Nadat de spanning is verhoogd van 1000Vdc naar 1500Vdc, is het duidelijk dat het spanningsverschil tussen de batterijchip en de aarde zal toenemen, waardoor de kans op het PID-effect groter wordt.
4) Toenemend aanpassingsverlies Er is een zeker aanpassingsverlies tussen fotovoltaïsche strings, dat voornamelijk wordt veroorzaakt door de volgende redenen:
Het fabrieksvermogen van verschillende fotovoltaïsche modules zal een afwijking hebben van 0 ~ 3%.
Verborgen scheuren die ontstaan tijdens transport en installatie, zullen vermogensafwijkingen veroorzaken
Ongelijkmatige demping en ongelijke afscherming na installatie zullen ook een vermogensafwijking veroorzaken.
Gezien de bovenstaande factoren, zal het verhogen van elke string van 22 componenten naar 32 componenten uiteraard het matching-verlies vergroten.
3. Uitgebreide analyse In de bovenstaande analyse, hoeveel 1500Vdc kan worden vergeleken met 1000Vdc kan de kostenprestaties verbeteren, en verdere berekeningen zijn nodig.
Inleiding: Vergeleken met het fotovoltaïsche systeem van 1000Vdc dat veel wordt gebruikt in fotovoltaïsche energiecentrales, is het onderzoek naar 1500Vdc-toepassingen in het fotovoltaïsche systeem onder leiding van fabrikanten van omvormers onlangs een hotspot voor industriële technologie geworden. Dan kunnen we gemakkelijk zulke vragen hebben.
Ten tweede, de kernuitrusting van het fotovoltaïsche systeem op 1500Vdc
1) Fotovoltaïsche modules Momenteel hebben FirstSolar, Artes, Trina, Yingli en andere bedrijven fotovoltaïsche modules van 1500 Vdc gelanceerd, inclusief conventionele modules en dubbelglas modules.
2) Inverter Momenteel hebben reguliere fabrikanten 1500Vdc-omvormers met een capaciteit van 1MVA ~ 4MVA gelanceerd, die zijn toegepast in demonstratiecentrales. Het spanningsniveau van 1500Vdc wordt gedekt door de relevante IEC-normen.
3) Normen voor combinerboxen en andere sleutelcomponenten Combinerdozen en sleutelcomponenten zijn opgesteld, en 1500Vdc is opgenomen in de certificeringsnorm voor combinerboxen CGC / GF037: 2014 "Technische specificaties voor fotovoltaïsche gecombineerde apparatuur"; 1500Vdc is door de meeste IEC-normen verduidelijkt als behorend tot de categorie van laagspanningsrichtlijnen, zoals normen voor stroomonderbrekers IEC61439-1 en IEC60439-1, speciale fotovoltaïsche zekeringen IEC60269-6 en fotovoltaïsche speciale bliksembeveiligingsapparatuur EN50539-11 / -12 .
Aangezien het fotovoltaïsche systeem van 1500Vdc zich echter nog in de demonstratiefase bevindt en de marktvraag beperkt is, is de bovengenoemde apparatuur nog niet begonnen met massaproductie.
1500Vdc-toepassing in het fotovoltaïsche systeem
1. Macho Springs zonne-energiecentrale
Firstsolar kondigde in mei 2014 aan dat de eerste 1500Vdc-centrale die in Deming, NewMexico, werd opgeleverd, in gebruik werd genomen. De totale capaciteit van de krachtcentrale is 52 MW, 34 arrays gebruiken een structuur van 1000Vdc en de overige arrays gebruiken een structuur van 1500Vdc.
SMA kondigde in juli 2014 aan dat haar 3.2 MW fotovoltaïsche energiecentrale in Sandershauser Bergindustrialpark, een industriepark in Niestetal, Kassel, Noord-Duitsland, in gebruik is genomen. De energiecentrale maakt gebruik van een 1500Vdc-systeem.
2. Toepassingsgevallen in China
Golmud Sunshine Qiheng Nieuwe energie Golmud 30 MW fotovoltaïsch project
In januari 2016 werd het eerste demonstratieproject van het 1500 Vdc fotovoltaïsche stroomopwekkingssysteem voor huishoudelijk gebruik, Golmud Sunshine Qiheng New Energy Golmud 30 MW fotovoltaïsch netgekoppeld stroomopwekkingsproject, officieel aangesloten op het net voor stroomopwekking, wat aangeeft dat het binnenlandse 1500 Vdc fotovoltaïsche systeem daadwerkelijk is binnengekomen de daadwerkelijke fase van de demonstratie-aanvraag
Ontwikkeling van 1500V-gerelateerde fotovoltaïsche producten is al een trend
Fotovoltaïsche componenten en elektrische apparatuur in huidige fotovoltaïsche systemen op zonne-energie zijn ontworpen en vervaardigd op basis van de DC-spanningsvereisten van 1000V. Om een beter rendement van fotovoltaïsche systemen te behalen, is dringend een doorbraak nodig in het geval van de vermindering van fotovoltaïsche subsidies voor de kosten en efficiëntie van de stroomopwekking. Daarom is de ontwikkeling van 1500V-gerelateerde fotovoltaïsche producten een trend geworden. Hoogspanningscomponenten van 1500 V en ondersteunende elektrische apparatuur zorgen voor lagere systeemkosten en een hogere efficiëntie van de energieopwekking. Door deze nieuwe apparatuur en technologie te introduceren, kan de fotovoltaïsche industrie geleidelijk de afhankelijkheid van subsidies kwijtraken en in een vroeg stadium gelijkwaardige onlinetoegang bereiken. 1500V-vereisten voor fotovoltaïsche zonnepanelen, omvormers, kabels, combinerboxen en systeemoptimalisatie "
De relevante kernuitrusting van het 1500V-systeem wordt hierboven weergegeven. De vereisten van 1500V voor elk apparaat zijn ook dienovereenkomstig gewijzigd:
1500V-component
• De lay-out van componenten is gewijzigd, wat een grotere kruipafstand van componenten vereist;
• materiaalwijzigingen van componenten, toenemende materiaal- en testvereisten voor de backplane;
• Verhoogde testvereisten voor componentisolatie, spanningsweerstand, natte lekkage en puls;
• De componentkosten zijn in principe vlak en de prestaties zijn verbeterd;
• Er zijn momenteel IEC-normen voor systeemcomponenten van 1500 Vdc. Zoals IEC 61215 / IEC 61730;
• 1500Vdc-systeemcomponenten van reguliere fabrikanten zijn geslaagd voor relevante certificeringen en PID-prestatietests.
1500V DC-kabel
• Er zijn verschillen in isolatie, manteldikte, ellipticiteit, isolatieweerstand, thermische uitzetting, zoutnevel- en rookbestendigheidstest en straalverbrandingstest.
1500V combibox
• Testvereisten voor elektrische speling en kruipafstand, stroomfrequentiespanning en impulsbestendigheidsspanning en isolatieweerstand;
• Er zijn verschillen in bliksemafleiders, stroomonderbrekers, zekeringen, draden, bronnen met eigen stroomvoorziening, anti-reverse diodes en connectoren;
• Er zijn normen voor combinerboxen en sleutelcomponenten.
1500V omvormer
• Bliksemafleiders, stroomonderbrekers, zekeringen en schakelende voedingen zijn verschillend;
• Isolatie, elektrische speling en doorslagontlading veroorzaakt door spanningsstijging;
• Het 1500V-spanningsniveau wordt gedekt door relevante IEC-normen.
1500V-systeem
Bij het ontwerp van 1500V-systeemstrings waren de componenten van elke string van het 1000V-systeem vroeger 18-22, en nu zal het 1500V-systeem het aantal componenten in serie aanzienlijk vergroten tot 32-34, waardoor meerdere snaren minder worden en een realiteit.
Huidig fotovoltaïsch stroomopwekkingssysteem, gelijkstroomspanning 450-1000 V, wisselstroomspanning 270-360 V; 1500V-systeem, het aantal enkele stringcomponenten nam toe met 50%, DC-zijde spanning 900-1500V, AC-zijde 400-1000V, niet alleen het DC-zijde lijnverlies neemt af Het lijnverlies aan de AC-zijde is aanzienlijk gedaald. 1500V-vereisten voor componenten, omvormers, kabels, combinerboxen en systeemoptimalisatie "
In termen van omvormers werden in het verleden 1 MW gecentraliseerde omvormers gebruikt, en nu kunnen ze worden uitgebreid tot 2.5 MW omvormers na gebruik van een 1500V-systeem; en de nominale spanning van de AC-zijde wordt verhoogd. Omvormers met hetzelfde vermogen en dezelfde AC-zijde De verminderde uitgangsstroom helpt de kosten van de omvormer te verlagen.
Door uitgebreide berekeningen kunnen, na de technische verbetering van het 1500V-systeem, de totale systeemkosten met ongeveer 2 cent worden verlaagd en kan de systeemefficiëntie met 2% worden verbeterd. De toepassing van het 1500V-systeem is dus een grote hulp om de systeemkosten te verlagen.
Door gebruik te maken van een 1500V systeem neemt het aantal componenten in serie toe, neemt het aantal parallelle aansluitingen af, neemt het aantal kabels af en neemt het aantal combiners en omvormers af. De spanning wordt verhoogd, het verlies wordt verminderd en de efficiëntie wordt verbeterd. Verminderde installatie- en onderhoudswerklast verlaagt ook de installatie- en onderhoudskosten. Dit kan de kosten van elektriciteit LCOE-waarde verlagen.
De grote trend! 1500V fotovoltaïsch systeem versnelt de komst van het pariteitstijdperk
In 2019, met de veranderingen in het fotovoltaïsche beleid, biedt de industrie aan om de elektriciteitskosten te verlagen, en het is een onvermijdelijke trend om over te gaan naar betaalbare internettoegang. Daarom is technologische innovatie de doorbraak: het verlagen van de elektriciteitskosten en het verminderen van de afhankelijkheid van subsidies is een nieuwe richting geworden voor de gezonde ontwikkeling van de fotovoltaïsche industrie. Tegelijkertijd heeft China, als 's werelds grootste fabrikant van de fotovoltaïsche industrie, de meeste landen geholpen om gelijkheid op internet te bereiken, maar het is om verschillende redenen nog ver verwijderd van gelijkheid op internet.
De belangrijkste reden waarom de overzeese fotovoltaïsche markt gelijkwaardigheid kan bereiken, is dat naast de voordelen van China op het gebied van financiering, grond, toegang, verlichting, elektriciteitsprijzen, enz., Het belangrijkere punt is dat het geleerde is dat ze relatief China zijn. Geavanceerd. Bijvoorbeeld een fotovoltaïsche installatie met een spanning van 1500V. Op dit moment zijn 1500V-spanningsniveau-gerelateerde producten de reguliere oplossing geworden voor de overzeese fotovoltaïsche markt. Daarom moet huishoudelijke fotovoltaïsche zonne-energie zich ook richten op innovatie op systeemniveau, de toepassing van 1500V en andere geavanceerde technologieën versnellen, kostenreductie, efficiëntie en kwaliteitsverbetering van krachtcentrales realiseren en de fotovoltaïsche industrie uitgebreid promoten om naar het pariteitstijdperk te evolueren.
1500V-golf heeft de wereld veroverd
Volgens het IHS-rapport dateert het eerste voorgestelde gebruik van het 1500V-systeem uit 2012. In 2014 investeerde FirstSolar in de eerste 1500V-fotovoltaïsche energiecentrale. Volgens de berekening van FirstSolar: 1500V fotovoltaïsche krachtcentrale vermindert het aantal parallelle circuits door het aantal serie fotovoltaïsche modules te vergroten; vermindert het aantal aansluitdozen en kabels; tegelijkertijd, wanneer de spanning wordt verhoogd, wordt het kabelverlies verder verminderd en wordt de efficiëntie van de energieopwekking van het systeem verbeterd.
In 2015 nam Sunshine Power, de toonaangevende fabrikant van omvormers in China, het voortouw in het promoten van systeemoplossingen op basis van het 1500V-omvormerdesign in de industrie, maar omdat andere ondersteunende componenten in China geen volledige industriële keten hebben gevormd en investeringsmaatschappijen zich hiervan beperkt bewust zijn, In plaats van prioriteit te geven aan overzeese expansie na grootschalige binnenlandse promotie, "veroverde" het eerst de wereld en keerde daarna terug naar de Chinese markt.
Vanuit het perspectief van de wereldmarkt is het 1500V-systeem een noodzakelijke voorwaarde geworden voor grote fotovoltaïsche projecten om de kosten te verlagen en de efficiëntie te verhogen. In landen met lage elektriciteitsprijzen, zoals India en Latijns-Amerika, passen grootschalige fotovoltaïsche grondcentrales bijna allemaal 1500V-biedingen toe; landen met ontwikkelde energiemarkten in Europa en de Verenigde Staten hebben de gelijkspanning omgeschakeld van 1000V fotovoltaïsche systemen naar 1500V; opkomende markten zoals Vietnam en het Midden-Oosten zijn rechtstreeks toegetreden tot 1500V-systemen. Het is vermeldenswaard dat het fotovoltaïsche project op 1500 volt GW-niveau wereldwijd wordt gebruikt en herhaaldelijk een wereldwijd record heeft gevestigd met ultralage elektriciteitsprijzen op het net.
In de Verenigde Staten bedroeg de geïnstalleerde capaciteit van 1500Vdc-apparatuur in 2016 30.5%. In 2017 was het verdubbeld tot 64.4%. Verwacht wordt dat dit aantal in 84.20 2019% zal bereiken. Volgens het lokale EPC-bedrijf: “Elke nieuwe 7GW grondcentrale verbruikt elk jaar 1500V. De eerste grootschalige fotovoltaïsche grondcentrale in Wyoming, die zojuist op het net is aangesloten, gebruikt bijvoorbeeld een gecentraliseerde omvormeroplossing van 1500 V uit zonlicht.
Volgens schattingen, vergeleken met een 1000V-systeem, worden de kostenreductie en efficiëntieverhoging van 1500V voornamelijk weerspiegeld in:
1) Het aantal in serie geschakelde componenten is verhoogd van 24 blokken / string naar 34 blokken / string, waardoor het aantal strings is verminderd. Dienovereenkomstig is het verbruik van fotovoltaïsche kabels met 48% afgenomen, en zijn de kosten van apparatuur zoals combinatiekasten ook met ongeveer 1/3 verminderd, en zijn de kosten met ongeveer 0.05 yuan / Wp verlaagd;
2) De toename van het aantal componenten in serie verlaagt de systeemkosten van ondersteuning, paalfundering, constructie en installatie met ongeveer 0.05 yuan / Wp;
3) De AC-netgekoppelde spanning van het 1500V-systeem wordt verhoogd van 540V naar 800V, de netgekoppelde punten worden verminderd en de systeemverliezen aan de AC- en DC-zijde kunnen met 1 ~ 2% worden verminderd.
4) Volgens het volwassen geval van de overzeese markt kan de optimale capaciteit van een enkele subarray worden ontworpen om 6.25 MW te zijn in 1500 V-systemen, en zelfs tot 12.5 MW in sommige gebieden. Door de capaciteit van een enkele subarray te vergroten, kunnen de kosten van wisselstroomapparatuur zoals transformatoren worden verlaagd.
Daarom kan het 1000V-systeem, vergeleken met het traditionele 1500V-systeem, de kosten met 0.05 ~ 0.1 yuan / Wp verlagen en kan de werkelijke stroomopwekking met 1 ~ 2% toenemen.
Vermenigvuldigen met de "potentiële" thuismarkt van 1500Vdc-systemen
Vergeleken met de internationale markt, in de beginjaren van de Chinese fotovoltaïsche industrie, kwam het 1500V-systeem laat op gang en was de ontwikkeling traag vanwege de onvolgroeide toeleveringsketen van de technologische industrie. Slechts enkele toonaangevende bedrijven zoals Sunshine Power hebben R & D en certificering voltooid. Maar met de opkomst van het 1500V-systeem op wereldschaal heeft de binnenlandse markt hiervan geprofiteerd en goede resultaten behaald bij de ontwikkeling en innovatie van 1500V-systemen en -toepassingen:
- In juli 2015 voltooide de eerste 1500V gecentraliseerde omvormer, ontwikkeld en vervaardigd door Sunshine Power in China, met succes de test van de netaansluiting en opende de opmaat voor de 1500V-technologie op de binnenlandse markt.
- In januari 2016 werd het eerste demonstratieproject voor binnenlandse 1500V fotovoltaïsche stroomopwekking aangesloten op het net voor stroomopwekking.
- In juni 2016 werden in het eerste binnenlandse Datong-leiderproject 1500V gecentraliseerde omvormers in batches toegepast.
- In augustus 2016 nam Sunshine Power het voortouw bij de lancering van 's werelds eerste 1500V-stringomvormer, waarmee het internationale concurrentievermogen van binnenlandse fotovoltaïsche omvormers verder werd versterkt.
In hetzelfde jaar werd China's eerste 1500V-benchmarkingproject voor fotovoltaïsche systemen formeel verbonden met het elektriciteitsnet in Golmud, Qinghai, wat aangeeft dat het binnenlandse fotovoltaïsche systeem van 1500Vdc begon op het gebied van praktische toepassingen. Het totale geïnstalleerde vermogen van de centrale is 30 MW. Sunshine Power biedt een complete set oplossingen voor dit project, waardoor de kabelinvesteringskosten met 20%, de kosten van 0.1 yuan / Wp worden verlaagd en de AC- en DC-zijlijnverliezen en de laagspanningsverliezen aan de zijkanten van de transformator aanzienlijk worden verminderd.
1500V is de hoofdstroom van de wereldmarkt geworden
Het 1500V-systeem, dat zowel kostenbesparend als efficiënt is, is langzamerhand de eerste keuze geworden voor grote grondcentrales. Wat betreft de toekomstige ontwikkeling van 1500V-systemen, voorspelt IHS dat het aandeel van 1500V-omvormers zal blijven toenemen tot 74% in 2019 en zal stijgen tot 84% in 2020, en de hoofdstroom van de industrie zal worden.
Vanuit het perspectief van de geïnstalleerde capaciteit van 1500 V, was het slechts 2 GW in 2016 en meer dan 30 GW in 2018. Het heeft een groei van meer dan 14 keer gerealiseerd in slechts twee jaar tijd, en er wordt verwacht dat het een aanhoudende snelle groeitrend zal behouden. Verwacht wordt dat cumulatieve zendingen in 2019 en 2020 zullen zijn.Het bedrag zal meer dan 100 GW bedragen. Voor Chinese ondernemingen heeft Sunshine Power wereldwijd meer dan 5 GW aan 1500V-omvormers geïnstalleerd en heeft het plannen om in 1500 meer geavanceerde 2019V-reeksen en gecentraliseerde omvormers te lanceren om te voldoen aan de snelgroeiende vraag naar geïnstalleerde markt.
Het verhogen van de DC-spanning tot 1500V is een belangrijke verandering in het verlagen van de kosten en het verhogen van de efficiëntie, en is nu de mainstream-oplossing geworden voor internationale fotovoltaïsche ontwikkeling. Met het tijdperk van subsidiedaling en pariteit in China, zal het 1500V-systeem ook steeds breder worden gebruikt in China, waardoor de komst van China's alomvattende pariteitstijdperk wordt versneld.
Economische analyse van 1500V fotovoltaïsch systeem
Vanaf 2018, ongeacht in het buitenland of in het binnenland, wordt het toepassingsaandeel van het 1500V-systeem steeds groter. Volgens IHS-statistieken bedroeg het toepassingsvolume van 1500V voor grote buitenlandse grondcentrales in het buitenland in 50 meer dan 2018%; Volgens voorlopige statistieken lag bij de derde lichting koplopers in 2018 het aandeel 1500V-aanvragen tussen 15% en 20%.
Kan het 1500V-systeem de elektriciteitskosten voor het project effectief verlagen? Dit artikel maakt een vergelijkende analyse van de economie van de twee spanningsniveaus door middel van theoretische berekeningen en feitelijke casusgegevens.
I. Basisontwerpschema
Om het kostenniveau van de 1500Vdc-toepassing in het fotovoltaïsche systeem te analyseren, wordt een conventioneel ontwerpschema gebruikt om de projectkosten te vergelijken met de traditionele 1000V-systeemkosten.
1. rekenprincipe
1) De grondcentrale, vlak terrein, geïnstalleerde capaciteit is niet beperkt door landoppervlak;
2) Extreme temperatuur en extreem lage temperatuur van de projectlocatie worden in aanmerking genomen volgens 40 ℃ en -20 ℃.
3) De belangrijkste parameters van geselecteerde componenten en omvormers worden weergegeven in de onderstaande tabel.
2. Basisontwerpschema
1) Ontwerpschema van de 1000V-serie
22 310W dubbelzijdige fotovoltaïsche modules vormen een 6.82kW tak, 2 takken vormen een vierkante array, 240 takken in totaal 120 vierkante arrays, en gaan naar 20 75kW omvormers (1.09 keer oververdeling aan de DC-kant, winst aan de achterkant) 15%, het is 1.25 keer overbevoorrading) om een stroomopwekkingseenheid van 1.6368 MW te vormen.
Het onderdeel wordt horizontaal geïnstalleerd in overeenstemming met 4 * 11, en de vaste beugels met dubbele stijlen voor en achter.
2) Ontwerpschema van de 1500V-serie
34 310W dubbelzijdige fotovoltaïsche modules vormen een 10.54 kW-tak, 2 takken vormen een vierkante matrix, 324 takken hebben in totaal 162 vierkante arrays en 18 175kW-omvormers zijn geïnstalleerd (1.08 keer oververdeling aan de DC-zijde, winst op de terug Rekening houdend met 15% is het 1.25 keer overbevoorrading) om een energieopwekkingseenheid van 3.415 MW te vormen.
Het onderdeel wordt horizontaal geïnstalleerd in overeenstemming met 4 * 17, en de vaste beugels met dubbele stijlen voor en achter.
Ten tweede de impact van 1500V op de initiële investering
Volgens het bovenstaande ontwerpschema is een vergelijkende analyse van de technische hoeveelheid en kosten van het 1500V-systeem en het traditionele 1000V-systeem als volgt.
Tabel 3: Investeringssamenstelling 1000V-systeem
Tabel 4: Investeringssamenstelling 1500V-systeem
Door vergelijkende analyse is gebleken dat vergeleken met het traditionele 1000V-systeem, het 1500V-systeem ongeveer 0.1 yuan / W van de systeemkosten bespaart.
Ten derde, de impact van 1500V op de stroomopwekking
Uitgangspunt:
Bij gebruik van dezelfde componenten zal er geen verschil zijn in stroomopwekking vanwege verschillen in componenten; uitgaande van vlak terrein, zal er geen schaduwocclusie zijn als gevolg van terreinveranderingen;
Het verschil in stroomopwekking is voornamelijk gebaseerd op twee factoren: mismatch-verlies tussen componenten en strings, DC-lijnverlies en AC-lijnverlies.
1. mismatch-verlies tussen componenten en strings
Het aantal seriecomponenten van een enkele tak is verhoogd van 22 naar 34. Door de vermogensafwijking van ± 3W tussen verschillende componenten zal het vermogensverlies tussen 1500V systeemcomponenten toenemen, maar dit kan niet kwantitatief worden berekend.
Het aantal toegangspaden van een enkele omvormer is verhoogd van 12 naar 18, maar het aantal MPPT-volgpaden van de omvormer is verhoogd van 6 naar 9 om ervoor te zorgen dat 2 takken overeenkomen met 1 MPPT. Het MPPT-verlies neemt niet toe.
2. DC- en AC-lijnverlies
Berekeningsformule van lijnverlies
Q verlies = I2R = (P / U) 2R = ρ (P / U) 2 (L / S)
1) Berekening van DC-lijnverlies
Tabel: DC-lijnverliesverhouding van een enkele tak
Door de bovenstaande theoretische berekeningen is gebleken dat het DC-lijnverlies van het 1500V-systeem 0.765 keer dat van het 1000V-systeem is, wat overeenkomt met het verminderen van het DC-lijnverlies met 23.5%.
2) Berekening van AC-lijnverlies
Tabel: AC-lijnverliesverhouding van een enkele omvormer
Volgens de bovenstaande theoretische berekeningen blijkt dat het verlies van de DC-lijn van het 1500V-systeem 0.263 keer dat van het 1000V-systeem is, wat overeenkomt met een vermindering van het AC-lijnverlies met 73.7%.
3) Werkelijke casusgegevens
Aangezien het mismatch-verlies tussen componenten niet kwantitatief kan worden berekend en de werkelijke omgeving meer verantwoordelijk is, zal de werkelijke casus worden gebruikt voor verdere uitleg.
Dit artikel maakt gebruik van de feitelijke gegevens over de stroomopwekking van de derde batch van een koploperproject. De gegevensverzamelingstijd is van mei tot juni 2019, in totaal 2 maanden aan gegevens.
Tabel: Vergelijking van stroomopwekking tussen 1000V- en 1500V-systemen
Uit de bovenstaande tabel kan worden opgemaakt dat op dezelfde projectlocatie, met dezelfde componenten, producten van omvormerfabrikanten en dezelfde montagemethode voor beugels, van mei tot juni 2019 de stroomopwekkingsuren van het 1500V-systeem 1.55% bedroegen. hoger dan het 1000V-systeem.
Men kan zien dat, hoewel de toename van het aantal enkele stringcomponenten het mismatch-verlies tussen componenten zal vergroten omdat het het DC-lijnverlies met ongeveer 23.5% en het AC-lijnverlies met ongeveer 73.7% kan verminderen, het 1500V-systeem de energieopwekking van het project.
Ten vierde, een uitgebreide analyse
Door de bovenstaande analyse kunnen we vaststellen dat in vergelijking met het traditionele 1000V-systeem, het 1500V-systeem,
1) kan ongeveer 0.1 yuan / W systeemkosten besparen;
2) Hoewel de toename van het aantal enkele stringcomponenten het mismatch-verlies tussen de componenten zal vergroten, maar omdat het het DC-lijnverlies met ongeveer 23.5% en het AC-lijnverlies met ongeveer 73.7% kan verminderen, zal het 1500V-systeem de energieopwekking van het project.
Daarom kunnen bij toepassing van 1500 Vdc in het fotovoltaïsche systeem de energiekosten tot op zekere hoogte worden verlaagd.
Volgens Dong Xiaoqing, president van het Hebei Energy Engineering Institute, koos meer dan 50% van de ontwerpschema's voor fotovoltaïsche grondprojecten die door het instituut werden voltooid, 1500V; naar verwachting zal het landelijke aandeel 1500V van grondcentrales in 2019 circa 35% bedragen; het wordt in 2020 verder verhoogd.
IHS Markit, een bekend internationaal adviesbureau, gaf een meer optimistische voorspelling. In hun 1500V wereldwijde fotovoltaïsche marktanalyserapport wezen ze erop dat de wereldwijde 1500V fotovoltaïsche energiecentrale schaal de 100GW in de komende twee jaar zou overschrijden.
Figuur: Voorspelling van het aandeel van 1500V in grondcentrales wereldwijd
Ongetwijfeld zal het desubsidiëringproces van de wereldwijde fotovoltaïsche industrie versnellen en het uiteindelijke streven naar elektriciteitskosten, 1500V, als een technische oplossing die de elektriciteitskosten kan verlagen, in toenemende mate worden gebruikt.
