Zastosowanie 1500Vdc w instalacji fotowoltaicznej
Obniżanie kosztów i zwiększanie wydajności zawsze było kierunkiem wysiłków elektryków
Trend 1500VDC i nieunikniony wybór systemu parzystości
Obniżanie kosztów i zwiększanie wydajności zawsze było kierunkiem wysiłków elektrowni. Wśród nich kluczowa jest rola innowacji technologicznych. W 2019 r., Dzięki przyspieszonym dotacjom Chin, 1500 V DC wiąże się z dużymi nadziejami.
Według danych IHS z organizacji zajmującej się badaniami i analizami, system 1500 V DC został po raz pierwszy zaproponowany w 2012 r., A FirstSolar zainwestował pierwszą elektrownię fotowoltaiczną 1500 V DC na świecie w 2014 r. W styczniu 2016 r. Pierwszy krajowy projekt demonstracyjny 1500 V DC Golmud Sunshine Qiheng New Energy Projekt generowania energii fotowoltaicznej Golmud 30 MW został oficjalnie podłączony do sieci w celu wytwarzania energii, co oznacza, że domowe zastosowanie 1500 V DC w systemie fotowoltaicznym naprawdę weszło w fazę praktycznych zastosowań demonstracyjnych na dużą skalę. Dwa lata później, w 2018 r., Technologia 1500 V DC została zastosowana na dużą skalę na rynku międzynarodowym i krajowym. Spośród trzeciej partii wiodących projektów krajowych, których budowa rozpoczęła się w 2018 r., Projekt Golmud z najniższą ceną ofertową (0.31 juana / kWh), a także projekty GCL Delingha i Chint Baicheng, wszystkie przyjęły technologię 1500 V DC. W porównaniu z tradycyjnym systemem fotowoltaicznym 1000 V DC, aplikacja 11500 V DC w systemie fotowoltaicznym jest ostatnio szeroko stosowana. Wtedy łatwo możemy mieć takie pytania:
Po co zwiększać napięcie z 1000 V DC do 1500 V DC?
Czy oprócz falownika inne urządzenia elektryczne mogą wytrzymać wysokie napięcie 1500 V DC?
Jak skuteczny jest system 1500 V DC po użyciu?
1. Zalety i wady techniczne zastosowania 1500Vdc w systemie fotowoltaicznym
analiza przewagi
1) Zmniejsz ilość puszki połączeniowej i kabla DC
W „Kodeksie projektowania elektrowni fotowoltaicznych (GB 50797-2012)” dopasowanie modułów fotowoltaicznych i falowników powinno być zgodne z następującym wzorem: Zgodnie z powyższym wzorem i odpowiednimi parametrami komponentów, każdy ciąg systemu 1000 V DC składa się ogólnie z 22 elementów, podczas gdy każdy ciąg systemu 1500 V DC może pozwolić na 32 komponenty.
Biorąc jako przykład moduł 285W, agregat prądotwórczy 2.5MW i falownik łańcuchowy, system 1000Vdc:
408 ciągów fotowoltaicznych, 816 par fundamentów palowych
34 zestawy falowników stringowych 75kW
System 1500 V DC:
280 grup fotowoltaicznych
700 par fundamentów palowych
14 zestawów falowników stringowych 75kW
w miarę zmniejszania się liczby łańcuchów zmniejsza się liczba kabli DC podłączonych między komponentami oraz kabli prądu przemiennego między szeregami i falownikami.
2) Zmniejsz utratę linii DC
∵ P = IRI = P / U
∴ U wzrasta 1.5 raza → I staje się (1 / 1.5) → P staje się 1 / 2.25
∵ R = ρL / S Kabel DC L staje się 0.67, 0.5 razy większy od oryginału
∴ R (1500 V DC) <0.67 R (1000 V DC)
Podsumowując, 1500VdcP części DC jest około 0.3 razy większe niż 1000VdcP.
3) Zmniejsz określoną ilość inżynierii i wskaźnik awaryjności
Ze względu na zmniejszenie liczby kabli DC i puszek połączeniowych, liczba złączy kablowych i okablowania puszek instalowanych podczas budowy zostanie zmniejszona, a te dwa punkty są podatne na awarie. Dlatego napięcie 1500 V DC może zmniejszyć pewną awaryjność.
4) Zmniejsz inwestycje
Zwiększenie liczby elementów składających się z jednego ciągu może obniżyć koszt jednego wata. Główne różnice to liczba fundamentów pali, długość kabla po konwergencji prądu stałego oraz liczba puszek połączeniowych (scentralizowanych).
W porównaniu z 22-strunowym schematem systemu 1000 V DC, 32-strunowy schemat systemu 1500 V DC pozwala zaoszczędzić około 3.2 punktu / W na kablach i fundamentach palowych.
Analiza wad
1) Zwiększone wymagania sprzętowe
W porównaniu z układem 1000Vdc, napięcie podwyższone do 1500Vdc ma znaczący wpływ na wyłączniki, bezpieczniki, odgromniki i zasilacze impulsowe, stawia też wyższe wymagania co do wytrzymywanego napięcia i niezawodności, a cena jednostkowa sprzętu będzie relatywnie podwyższona. .
2) Wyższe wymagania bezpieczeństwa
Po zwiększeniu napięcia do 1500 V DC zwiększa się ryzyko przebicia elektrycznego, poprawiając w ten sposób ochronę izolacji i prześwit elektryczny. Ponadto, gdy zdarzy się wypadek po stronie prądu stałego, będzie miał do czynienia z poważniejszymi problemami z gaszeniem łuku prądu stałego. Dlatego system 1500 V DC zwiększa wymagania bezpieczeństwa systemu.
3) Zwiększ możliwość wystąpienia efektu PID
Po szeregowym połączeniu modułów fotowoltaicznych, prąd upływowy powstający między ogniwami modułu wysokonapięciowego a ziemią jest ważną przyczyną efektu PID. Po zwiększeniu napięcia z 1000Vdc do 1500Vdc widać, że różnica napięć między ogniwem a ziemią wzrośnie, co zwiększy możliwość wystąpienia efektu PID.
4) Zwiększ stratę dopasowania
Występuje pewna utrata dopasowania między stringami fotowoltaicznymi, spowodowana głównie z następujących powodów:
- Moc fabryczna różnych modułów fotowoltaicznych będzie miała odchylenie 0 ~ 3%. Pęknięcia powstałe podczas transportu i instalacji spowodują odchylenie mocy.
- Nierówne tłumienie i nierównomierne blokowanie po instalacji również spowoduje odchylenie mocy.
- Biorąc pod uwagę powyższe czynniki, zwiększenie każdego ciągu z 22 składników do 32 składników w oczywisty sposób zwiększy dopasowaną stratę.
- W odpowiedzi na powyższe problemy 1500V, po prawie dwóch latach badań i eksploracji, firmy sprzętowe również dokonały pewnych ulepszeń.
Po drugie, podstawowe wyposażenie systemu fotowoltaicznego 1500 V DC
1. Moduł fotowoltaiczny
Pierwsze firmy Solar, Artus, Tianhe, Yingli i inne przejęły inicjatywę we wprowadzeniu modułów fotowoltaicznych 1500 V DC.
Od czasu ukończenia pierwszej na świecie elektrowni fotowoltaicznej 1500 V DC w 2014 r. Zakres zastosowań systemów 1500 V stale rośnie. Kierując się tą sytuacją, norma IEC zaczęła włączać specyfikacje związane z napięciem 1500 V do wdrażania nowego standardu. W 2016 r.IEC 61215 (dla C-Si), IEC 61646 (dla cienkich warstw) i IEC61730 to normy bezpieczeństwa komponentów poniżej 1500 V. Te trzy normy uzupełniają wymagania dotyczące testów wydajności i testów bezpieczeństwa systemu komponentów 1500 V i przełamują ostatnią przeszkodę w zakresie wymagań 1500 V, co znacznie sprzyja zgodności ze standardami elektrowni 1500 V.
Obecnie chińscy krajowi producenci pierwszej linii wprowadzili na rynek dojrzałe produkty 1500 V, w tym elementy jednostronne, elementy dwustronne, elementy z podwójnego szkła i uzyskali certyfikat zgodny z IEC.
W odpowiedzi na problem PID produktów 1500 V, obecni główni producenci podejmują następujące dwa kroki, aby zapewnić, że wydajność PID komponentów 1500 V i konwencjonalnych komponentów 1000 V pozostanie na tym samym poziomie.
1) Poprzez modernizację skrzynki przyłączeniowej i optymalizację projektu rozmieszczenia komponentów, aby spełnić wymagania dotyczące odległości upływu 1500 V i prześwitu;
2) Grubość materiału płyty montażowej zwiększono o 40%, aby poprawić izolację i zapewnić bezpieczeństwo komponentów;
W przypadku efektu PID każdy producent gwarantuje, że w systemie 1500 V komponent nadal gwarantuje, że tłumienie PID jest mniejsze niż 5%, zapewniając, że wydajność PID komponentu konwencjonalnego pozostaje na tym samym poziomie.
2. Falownik
Zagraniczni producenci, tacy jak SMA / GE / PE / INGETEAM / TEMIC, generalnie wprowadzili na rynek rozwiązania inwerterowe 1500 V około 2015 r. Wielu krajowych producentów pierwszego rzędu wprowadziło na rynek produkty inwerterowe oparte na serii 1500 V, takie jak Sungrow SG3125, seria Huawei SUN2000HA itp., Oraz są pierwszymi na rynku amerykańskim.
NB / T 32004: 2013 to norma, którą muszą spełniać domowe produkty inwerterowe, gdy są sprzedawane. Obowiązujący zakres zmienionej normy to falownik podłączony do sieci fotowoltaicznej podłączony do obwodu źródła PV o napięciu nieprzekraczającym 1500 V DC i napięciu wyjściowym AC nie przekraczającym 1000 V. Sama norma obejmuje już zakres DC 1500 V i podaje wymagania testowe dotyczące przepięcia obwodu PV, odstępu elektrycznego, drogi upływu, napięcia wytrzymywanego o częstotliwości sieciowej i innych testów.
3. Skrzynka łączona
Normy dla skrzynki połączeniowej i każdego kluczowego urządzenia są gotowe, a 1500 V DC weszło do normy certyfikacji skrzynek łączników CGC / GF 037: 2014 „Specyfikacje techniczne urządzeń do łączenia fotowoltaicznego”.
4. Kabel
Obecnie wprowadzono również standard 1500V dla kabli fotowoltaicznych.
5. Wyłącznik i ochrona odgromowa
W branży fotowoltaicznej w erze 1100 V DC napięcie wyjściowe falownika wynosi do 500 V AC. Możesz wypożyczyć standardowy system przełączników dystrybucyjnych 690Vac i produkty pomocnicze; od napięcia 380Vac do napięcia 500Vac, nie ma problemu z dopasowaniem przełącznika. Jednak we wczesnym okresie 2015 roku cała branża fotowoltaiczna i dystrybucyjna nie posiadała przełączników dystrybucji zasilania 800Vac / 1000Vac i innych specyfikacji, co powodowało trudności w obsłudze całego produktu i wysokie koszty obsługi.
Kompleksowy opis
System fotowoltaiczny 1500 V DC jest szeroko stosowany za granicą i jest już dojrzałą technologią zastosowań na całym świecie.
Dlatego główne wyposażenie systemu fotowoltaicznego osiągnęło masową produkcję, a cena gwałtownie spadła w porównaniu z etapem demonstracyjnym w 2016 roku.
Zastosowanie 1500Vdc w instalacji fotowoltaicznej
Jak wspomniano powyżej, system fotowoltaiczny 1500 V DC został zastosowany za granicą już w 2014 r. Ze względu na niski koszt całkowity i dużą moc wytwarzania.
Globalne zastosowanie 1500Vdc w przypadku eksploracji systemu fotowoltaicznego
Pierwsza elektrownia słoneczna ogłosiła w maju 2014 r., Że została oddana do użytku pierwsza elektrownia 1500 V DC zbudowana w Deming w Nowym Meksyku. Całkowita moc elektrowni wynosi 52 MW, 34 tablice przyjmują strukturę 1000 V DC, a pozostałe tablice mają strukturę 1500 V DC.
Firma SMA ogłosiła w lipcu 2014 r., Że została oddana do użytku elektrownia fotowoltaiczna o mocy 3.2 MW zbudowana w parku przemysłowym Sandershauser Berg w Niestetal, Kassel w północnych Niemczech, a elektrownia korzysta z systemu 1500 V DC.
1500 V DC jest szeroko stosowane w tanich projektach
Obecnie LSP rozwija się pomyślnie T1 + T2 Klasa B + C, klasa I + II Ogranicznik przepięć PV SPD 1500Vdc, 1200Vdc, 1000Vdc, 600Vdc są szeroko stosowane w produkcji energii fotowoltaicznej.
Zastosowanie na dużą skalę 1500Vdc w systemie fotowoltaicznym
Po raz pierwszy projekt wytwarzania energii fotowoltaicznej o mocy 257 MW firmy Fu An Hua Hui w Wietnamie został pomyślnie podłączony do sieci. Wszystkie zintegrowane rozwiązania inwerterowe typu step-up 1500 V typu kontenerowego zostały wykorzystane, aby pomyślnie uzyskać akceptację od projektu, budowy po podłączenie do sieci. Projekt jest zlokalizowany w mieście Huahui, hrabstwie Fuhua, prowincji Phu An w Wietnamie i należy do centralnych i południowych obszarów przybrzeżnych. Biorąc pod uwagę lokalne środowisko geograficzne i ekonomikę projektu, klient projektu ostatecznie wybrał zintegrowane rozwiązanie z inwerterem 1500 V typu kontenerowego.
Niezawodne rozwiązanie
W projekcie demonstracyjnej elektrowni fotowoltaicznej klienci mają surowe wymagania dotyczące konstrukcji i jakości produktu. Zdolność instalacyjna projektu po stronie DC projektu wynosi 257 MW, na którą składa się 1032 zestawów skrzynek przyłączeniowych 1500 V DC, 86 zestawów falowników centralnych 1500 V DC 2.5 MW, 43 zestawy transformatorów średniego napięcia 5 MVA i zintegrowane rozwiązania kontenerowe w przypadku szaf z siecią pierścieniową, co ułatwia instalację i uruchomienie może skrócić cykl budowy i obniżyć koszty systemu.
Rozwiązanie 1500 V łączy „wielką technologię”
Zintegrowane rozwiązanie doładowania inwertera typu kontenerowego 1500 V ma charakterystykę 1500 V, duży kwadratowy układ, wysoki współczynnik wydajności, falownik o dużej mocy, zintegrowany falownik doładowania itp., Co zmniejsza koszt sprzętu, takiego jak kable i skrzynki przyłączeniowe. Zmniejszone początkowe koszty inwestycyjne. W szczególności, konstrukcja o wysokim współczynniku wydajności skutecznie poprawia ogólny wskaźnik wykorzystania linii doładowania i ustala rozsądny współczynnik wydajności poprzez aktywne nadpełnienie zasobów, aby zapewnić optymalny LCOE systemu.
Rozwiązanie 1500VDC jest stosowane w projektach fotowoltaicznych o mocy ponad 900MW w Wietnamie. Wietnamski projekt fotowoltaiczny Fu An Hua Hui 257 MW jest największym pojedynczym projektem elektrowni fotowoltaicznej. Jako pierwsza partia nowych projektów demonstracyjnych energetycznych w Wietnamie, po uruchomieniu projektu, zoptymalizuje strukturę władzy w Wietnamie, złagodzi problem niedoboru energii w południowym Wietnamie oraz będzie promować rozwój gospodarczy i społeczny w Wietnamie. Ma ogromne znaczenie.
Czy zastosowanie 1500 V DC w systemie fotowoltaicznym jest nadal dalekie od dużej skali?
W porównaniu z systemem fotowoltaicznym 1000 V DC, szeroko stosowanym w elektrowniach fotowoltaicznych, badania nad zastosowaniem 1500 V DC w systemie fotowoltaicznym prowadzonym przez producentów falowników stały się ostatnio popularnym punktem technologii w branży.
Łatwo jest zadawać takie pytania:
Po co podnosić napięcie z 1000 V DC do 1500 V DC?
Czy oprócz falownika inne urządzenia elektryczne mogą wytrzymać wysokie napięcie 1500 V DC?
Czy ktoś teraz używa systemu 1500 V DC? Jaki jest efekt?
Zalety i wady techniczne zastosowania 1500Vdc w systemie fotowoltaicznym
1. Analiza korzyści
1) Zredukuj użycie skrzynek połączeniowych i kabli DC. Każdy ciąg systemu 1000 V DC składa się z 22 elementów, podczas gdy każdy ciąg systemu 1500 V DC może pozwolić na 32 elementy. Jako przykład weźmy moduł 265W o mocy 1MW,
System 1000Vdc: 176 stringów fotowoltaicznych i 12 skrzynek łącznikowych;
System 1500Vdc: 118 stringów fotowoltaicznych i 8 skrzynek łącznikowych;
Dlatego ilość kabli DC z modułów fotowoltaicznych do skrzynki łączącej jest około 0.67 razy, a ilość kabli DC od skrzynki łączącej do falownika jest około 0.5 razy.
2) Zmniejsz utratę linii DC Strata P = kabel I2R I = P / U
∴U rośnie 1.5 raza → I staje się (1 / 1.5) → strata P wynosi 1 / 2.25
Ponadto kabel R = ρL / S, L kabla prądu stałego staje się 0.67, 0.5 raza od oryginału
∴ Kabel R (1500 V DC) <0.67 R Kabel (1000 V DC)
Podsumowując, strata 1500 V DC w części DC jest około 0.3 razy większa niż strata 1000 V DC.
3) Zmniejsz określoną ilość inżynierii i wskaźnik awaryjności
Ponieważ liczba kabli prądu stałego i skrzynek łącznikowych jest zmniejszona, liczba złączy kablowych i okablowania skrzynki połączeniowej zainstalowanych podczas budowy zostanie zmniejszona, a te dwa punkty są podatne na awarie. Dlatego napięcie 1500 V DC może zmniejszyć pewną awaryjność.
2. analiza niekorzyści
1) Zwiększenie wymagań sprzętowych W porównaniu z systemem 1000 V DC, zwiększenie napięcia do 1500 V DC ma znaczący wpływ na wyłączniki, bezpieczniki, odgromniki i zasilacze impulsowe, a także stawia wyższe wymagania dotyczące napięcia i niezawodności. ulepszać.
2) Wyższe wymagania bezpieczeństwa Po podwyższeniu napięcia do 1500 V DC zwiększa się niebezpieczeństwo przebicia elektrycznego i wyładowania, dlatego należy poprawić ochronę izolacji i prześwit elektryczny. Ponadto, jeśli zdarzy się wypadek po stronie prądu stałego, będzie to poważniejszy problem z gaszeniem łuku prądu stałego. Dlatego system 1500Vdc podnosi wymagania systemu w zakresie ochrony bezpieczeństwa.
3) Zwiększenie możliwego efektu PID Po szeregowym połączeniu modułów fotowoltaicznych, prąd upływowy powstający między ogniwami modułów wysokonapięciowych a ziemią jest ważną przyczyną efektu PID (szczegółowe wyjaśnienie można znaleźć w „103 " w tle). Po podwyższeniu napięcia z 1000Vdc do 1500Vdc widać wyraźnie, że różnica napięć między chipem akumulatora a masą wzrośnie, co zwiększy możliwość wystąpienia efektu PID.
4) Rosnąca strata dopasowania Występuje pewna strata dopasowania między stringami fotowoltaicznymi, która jest spowodowana głównie z następujących powodów:
Moc fabryczna różnych modułów fotowoltaicznych będzie miała odchylenie 0 ~ 3%.
Ukryte pęknięcia powstałe podczas transportu i instalacji spowodują odchylenia mocy
Nierówne tłumienie i nierównomierne ekranowanie po instalacji również spowoduje odchylenie mocy.
Biorąc pod uwagę powyższe czynniki, zwiększenie każdego ciągu z 22 składników do 32 składników w oczywisty sposób zwiększy dopasowaną stratę.
3. Kompleksowa analiza W powyższej analizie, ile 1500 V DC można porównać z 1000 V DC, może poprawić wydajność kosztową i potrzebne są dalsze obliczenia.
Wprowadzenie: W porównaniu z systemem fotowoltaicznym 1000 V DC szeroko stosowanym w elektrowniach fotowoltaicznych, badania nad zastosowaniem 1500 V DC w systemie fotowoltaicznym prowadzonym przez producentów falowników stały się ostatnio popularnym punktem technologii w branży. Wtedy łatwo możemy mieć takie pytania.
Po drugie, podstawowe wyposażenie systemu fotowoltaicznego pod napięciem 1500 V DC
1) Moduły fotowoltaiczne Obecnie FirstSolar, Artes, Trina, Yingli i inne firmy wprowadziły na rynek moduły fotowoltaiczne 1500 V DC, w tym moduły konwencjonalne i podwójne moduły szklane.
2) Falownik Obecnie główni producenci wprowadzili na rynek falowniki 1500 V DC o mocy 1 MVA ~ 4 MVA, które znalazły zastosowanie w demonstracyjnych elektrowniach. Poziom napięcia 1500 V DC został uwzględniony w odpowiednich normach IEC.
3) Normy dla skrzynek łączników i innych kluczowych komponentów Skrzynki łącznikowe i kluczowe komponenty zostały przygotowane, a 1500Vdc weszło do standardu certyfikacji skrzynek łączników CGC / GF037: 2014 „Specyfikacje techniczne dla połączonych urządzeń fotowoltaicznych”; Większość norm IEC wyjaśnia, że 1500 V DC należy do kategorii dyrektyw niskonapięciowych, takich jak normy dotyczące wyłączników IEC61439-1 i IEC60439-1, specjalne bezpieczniki fotowoltaiczne IEC60269-6 i specjalne urządzenia fotowoltaiczne do ochrony odgromowej EN50539-11 / -12 .
Ponieważ jednak system fotowoltaiczny 1500Vdc jest nadal w fazie demonstracyjnej, a zapotrzebowanie rynku jest ograniczone, wyżej wymieniony sprzęt nie rozpoczął jeszcze masowej produkcji.
Zastosowanie 1500Vdc w instalacji fotowoltaicznej
1. Elektrownia słoneczna Macho Springs
Firma Firstsolar ogłosiła w maju 2014 r., Że została oddana do użytku pierwsza elektrownia 1500 V DC ukończona w Deming, NewMexico. Całkowita moc elektrowni to 52MW, 34 tablice wykorzystują strukturę 1000Vdc, a pozostałe tablice 1500Vdc.
Firma SMA ogłosiła w lipcu 2014 r., Że została oddana do użytku elektrownia fotowoltaiczna o mocy 3.2 MW w Sandershauser Bergindustrialpark, parku przemysłowym w Niestetal w Kassel w północnych Niemczech. Elektrownia wykorzystuje system 1500 V DC.
2. Przypadki aplikacyjne w Chinach
Golmud Sunshine Qiheng Nowa energia Projekt fotowoltaiczny Golmud 30 MW
W styczniu 2016 r. Oficjalnie podłączono do sieci w celu wytwarzania energii pierwszy krajowy projekt demonstracyjny systemu wytwarzania energii fotowoltaicznej 1500 V DC, Golmud Sunshine Qiheng New Energy Golmud 30 MW, projekt wytwarzania energii fotowoltaicznej, co oznacza, że krajowy system fotowoltaiczny 1500 V faktycznie wszedł. faktyczny etap składania wniosku o demonstrację.
Rozwój produktów fotowoltaicznych związanych z napięciem 1500 V jest już trendem
Elementy fotowoltaiczne i urządzenia elektryczne w obecnych systemach fotowoltaicznych są projektowane i produkowane w oparciu o wymagania dotyczące napięcia stałego 1000 V. Aby uzyskać lepszą wydajność systemów fotowoltaicznych, pilnie potrzebny jest przełom w przypadku obniżenia dopłat fotowoltaicznych do kosztów jej wytwarzania i wydajności. Dlatego rozwój produktów fotowoltaicznych związanych z napięciem 1500 V stał się trendem. Komponenty wysokonapięciowe 1500 V i pomocnicze urządzenia elektryczne oznaczają niższe koszty systemu i wyższą wydajność wytwarzania energii. Wprowadzenie tego nowego sprzętu i technologii może sprawić, że branża fotowoltaiczna będzie stopniowo pozbywać się zależności od dotacji i wcześnie osiągnąć równorzędny dostęp do Internetu. Wymagania 1500 V dla słonecznych modułów fotowoltaicznych, falowników, kabli, skrzynek połączeniowych i optymalizacji systemu ”
Odpowiednie podstawowe wyposażenie systemu 1500V pokazano powyżej. Odpowiednio zmieniły się również wymagania 1500V dla każdego urządzenia:
Komponent 1500V
• Zmieniono układ elementów, co wymaga większej drogi upływu elementów;
• Zmiany materiałów komponentów, zwiększające się wymagania materiałowe i testowe dla płyty montażowej;
• Zwiększone wymagania testowe dotyczące izolacji komponentów, rezystancji napięciowej, upływu mokrego i impulsu;
• Koszt części jest zasadniczo płaski, a wydajność poprawiona;
• Obecnie istnieją normy IEC dotyczące elementów systemu 1500 V DC. Takich jak IEC 61215 / IEC 61730;
• Komponenty systemu 1500 Vdc głównych producentów przeszły odpowiednie certyfikaty i testy wydajnościowe PID.
Kabel 1500V DC
• Występują różnice w izolacji, grubości osłony, eliptyczności, rezystancji izolacji, rozszerzalności cieplnej, próbie mgły solnej i dymu oraz teście spalania belki.
Skrzynka rozdzielcza 1500V
• Wymagania testowe dotyczące odstępu elektrycznego i drogi upływu, napięcia o częstotliwości sieciowej i napięcia udarowego wytrzymywanego oraz rezystancji izolacji;
• Występują różnice w odgromnikach, wyłącznikach automatycznych, bezpiecznikach, przewodach, źródłach samozasilających, diodach przeciwzwrotnych i złączach;
• Standardy dotyczące skrzynek połączeniowych i kluczowych komponentów są na miejscu.
Falownik 1500V
• Odgromniki, wyłączniki automatyczne, bezpieczniki i zasilacze impulsowe są różne;
• Izolacja, prześwit elektryczny i wyładowanie przebiciowe spowodowane wzrostem napięcia;
• Poziom napięcia 1500 V został objęty odpowiednimi normami IEC.
System 1500V
W projektowaniu ciągów systemowych 1500 V składnikami każdego ciągu systemu 1000 V były 18-22, a teraz system 1500 V znacznie zwiększy liczbę elementów w szeregu do 32-34, zmniejszając liczbę łańcuchów i stając się rzeczywistość.
Obecny system wytwarzania energii fotowoltaicznej, napięcie po stronie DC 450-1000 V, napięcie po stronie AC 270-360 V; System 1500 V, liczba pojedynczych elementów string wzrosła o 50%, napięcie po stronie DC 900-1500 V, po stronie AC 400-1000 V, nie tylko spadek strat w linii DC spadł Straty w linii po stronie AC znacznie spadły. Wymagania 1500 V dla komponentów, falowników, kabli, skrzynek połączeniowych i optymalizacji systemu ”
Jeśli chodzi o falowniki, w przeszłości stosowano scentralizowane falowniki 1 MW, a teraz można je rozszerzyć do falowników 2.5 MW po zastosowaniu systemu 1500 V; a napięcie znamionowe po stronie AC jest zwiększone. Falowniki o tej samej mocy i po stronie AC Zmniejszony prąd wyjściowy pomaga obniżyć koszt falownika.
Dzięki kompleksowym obliczeniom, po udoskonaleniu technicznym systemu 1500 V, całkowity koszt systemu można zmniejszyć o około 2 centy, a wydajność systemu można poprawić o 2%. Zatem zastosowanie systemu 1500 V jest bardzo pomocne w obniżeniu kosztów systemu.
Dzięki zastosowaniu systemu 1500 V liczba elementów połączonych szeregowo rośnie, liczba połączeń równoległych maleje, liczba kabli maleje, a liczba sumatorów i falowników maleje. Napięcie wzrasta, straty są zmniejszane, a wydajność poprawia się. Mniejsze nakłady pracy związane z instalacją i konserwacją również zmniejszają koszty instalacji i konserwacji. Może to obniżyć koszt wartości LCOE energii elektrycznej.
Wielki trend! System fotowoltaiczny 1500 V przyspiesza nadejście ery parytetu
W 2019 r., Wraz ze zmianami w polityce fotowoltaicznej, branża stara się obniżyć koszty energii elektrycznej i nieuniknionym jest przejście w kierunku przystępnego dostępu do Internetu. Dlatego przełomem są innowacje technologiczne, obniżenie kosztów energii elektrycznej i zmniejszenie uzależnienia od dotacji stało się nowym kierunkiem zdrowego rozwoju branży fotowoltaicznej. Jednocześnie Chiny, jako wiodący na świecie producent branży fotowoltaicznej, pomogły większości krajów w osiągnięciu parytetu w Internecie, ale z różnych powodów nadal znajdują się w pewnej odległości od parytetu w Internecie.
Głównym powodem, dla którego zagraniczny rynek fotowoltaiczny może osiągnąć parytet, jest to, że oprócz zalet Chin w zakresie finansowania, gruntów, dostępu, oświetlenia, cen energii elektrycznej itp., Ważniejszy i wyciągnięty z wniosków jest fakt, że są to stosunkowo Chiny, a więcej zaawansowane. Na przykład system fotowoltaiczny o napięciu 1500V. Obecnie produkty związane z napięciem 1500 V stały się głównym rozwiązaniem na zagranicznym rynku fotowoltaicznym. Dlatego też krajowa fotowoltaika powinna również skupić się na innowacjach systemowych, przyspieszyć stosowanie 1500V i innych zaawansowanych technologii, realizować redukcję kosztów, efektywność i poprawę jakości elektrowni oraz kompleksowo promować wejście przemysłu fotowoltaicznego w erę parytetu.
Fala 1500V przetoczyła się przez świat
Według raportu IHS, pierwsza propozycja zastosowania systemu 1500V pochodzi z 2012 roku. Do 2014 roku FirstSolar zainwestował w pierwszą elektrownię fotowoltaiczną 1500V. Zgodnie z obliczeniami FirstSolar: elektrownia fotowoltaiczna 1500 V zmniejsza liczbę obwodów równoległych poprzez zwiększenie liczby szeregowych modułów fotowoltaicznych; zmniejsza liczbę puszek połączeniowych i kabli; Jednocześnie wraz ze wzrostem napięcia straty na kablach są dalej zmniejszane, a efektywność wytwarzania energii przez system ulega poprawie.
W 2015 roku Sunshine Power, wiodący chiński producent falowników, odegrał wiodącą rolę w promowaniu rozwiązań systemowych opartych na konstrukcji falowników 1500 V w branży, ale ponieważ inne elementy pomocnicze nie utworzyły pełnego łańcucha przemysłowego w Chinach, a firmy inwestycyjne mają ograniczoną świadomość tego, Zamiast dawać pierwszeństwo ekspansji zagranicznej po krajowej promocji na dużą skalę, najpierw „podbił” świat, a następnie powrócił na rynek chiński.
Z punktu widzenia rynku globalnego system 1500V stał się niezbędnym warunkiem obniżenia kosztów i zwiększenia wydajności dużych projektów fotowoltaicznych. W krajach o niskich cenach energii elektrycznej, takich jak Indie i Ameryka Łacińska, prawie wszystkie naziemne elektrownie fotowoltaiczne na dużą skalę stosują systemy przetargowe 1500 V; kraje o rozwiniętych rynkach energii w Europie i Stanach Zjednoczonych zmieniły napięcie prądu stałego z systemów fotowoltaicznych 1000 V na 1500 V; rynki wschodzące, takie jak Wietnam i Bliski Wschód, weszły bezpośrednio do systemów 1500 V. Warto zauważyć, że projekt fotowoltaiczny na poziomie 1500 V GW jest używany na całym świecie i wielokrotnie ustanowił światowy rekord dzięki bardzo niskim cenom energii elektrycznej w sieci.
W Stanach Zjednoczonych moc zainstalowana urządzeń 1500Vdc w 2016 roku wynosiła 30.5%. Do 2017 roku podwoił się do 64.4%. Oczekuje się, że w 84.20 roku liczba ta osiągnie 2019%. Według lokalnej firmy EPC: „Każda nowa naziemna elektrownia o mocy 7 GW co roku zużywa 1500V. Na przykład pierwsza wielkoskalowa naziemna elektrownia fotowoltaiczna w Wyoming, która właśnie została podłączona do sieci, wykorzystuje scentralizowane rozwiązanie inwerterowe 1500 V.
Według szacunków, w porównaniu z systemem 1000 V, redukcja kosztów i wzrost wydajności o 1500 V znajdują odzwierciedlenie głównie w:
1) Liczba elementów połączonych szeregowo została zwiększona z 24 bloków / łańcuch do 34 bloków / łańcuch, zmniejszając liczbę łańcuchów. W związku z tym zużycie kabli fotowoltaicznych spadło o 48%, a koszt sprzętu, takiego jak skrzynki łączników, został również zmniejszony o około 1/3, a koszt został zmniejszony o około 0.05 juana / Wp;
2) Zwiększenie liczby elementów w szeregu zmniejsza koszty systemu wsparcia, fundamentów palowych, konstrukcji i instalacji o około 0.05 juana / Wp;
3) Napięcie przyłączone do sieci prądu przemiennego w systemie 1500 V zostaje zwiększone z 540 V do 800 V, punkty podłączenia do sieci są zmniejszone, a straty systemowe po stronie prądu przemiennego i stałego można zmniejszyć o 1 ~ 2%.
4) Zgodnie z dojrzałym przypadkiem rynku zagranicznego, optymalna moc pojedynczej podsystemu może wynosić 6.25 MW w systemach 1500 V, a nawet 12.5 MW w niektórych obszarach. Zwiększając pojemność pojedynczej podsystemu, można obniżyć koszt sprzętu prądu przemiennego, takiego jak transformatory.
Dlatego w porównaniu z tradycyjnym systemem 1000 V, system 1500 V może obniżyć koszty o 0.05 ~ 0.1 yuana / Wp, a rzeczywiste wytwarzanie energii może wzrosnąć o 1 ~ 2%.
Mnożenie przez „potencjalny” rynek krajowy systemu 1500Vdc
W porównaniu z rynkiem międzynarodowym, we wczesnych latach chińskiego przemysłu fotowoltaicznego, ze względu na niedojrzały łańcuch dostaw branży technologicznej, system 1500 V rozpoczął się późno i jego rozwój był powolny. Tylko kilka wiodących firm, takich jak Sunshine Power, zakończyło badania i rozwój oraz uzyskało certyfikację. Jednak wraz z pojawieniem się systemu 1500 V w skali globalnej, rynek krajowy wykorzystał to i osiągnął dobre wyniki w rozwoju i innowacjach systemów i zastosowań 1500 V:
- W lipcu 2015 r. Pierwszy scentralizowany falownik 1500 V opracowany i wyprodukowany przez Sunshine Power w Chinach pomyślnie przeszedł test podłączenia do sieci i otworzył wstęp do technologii 1500 V na rynku krajowym.
- W styczniu 2016 r. Podłączono do sieci pierwszy projekt demonstracyjny krajowego systemu wytwarzania energii fotowoltaicznej 1500 V w celu wytwarzania energii.
- W czerwcu 2016 r. W pierwszym krajowym projekcie lidera Datong zastosowano partiami scentralizowane falowniki 1500V.
- W sierpniu 2016 r. Firma Sunshine Power objęła prowadzenie, wprowadzając na rynek pierwszy na świecie falownik łańcuchowy 1500 V, dodatkowo zwiększając międzynarodową konkurencyjność krajowych falowników fotowoltaicznych.
W tym samym roku pierwszy chiński projekt porównawczy systemów fotowoltaicznych 1500 V został formalnie podłączony do sieci w celu wytwarzania energii w Golmud w Qinghai, co oznacza, że krajowy system fotowoltaiczny 1500 V DC zaczął wchodzić na pole praktycznego zastosowania. Całkowita moc zainstalowana elektrowni wynosi 30 MW. Sunshine Power zapewnia kompletny zestaw rozwiązań dla tego projektu, zmniejszając koszt inwestycji w okablowanie o 20%, koszt 0.1 juana / Wp oraz znacznie zmniejszając straty na linii bocznej AC i DC oraz straty w uzwojeniu po stronie niskiego napięcia transformatora.
1500V stało się głównym nurtem światowego rynku
System 1500 V, który zapewnia zarówno redukcję kosztów, jak i wydajność, stopniowo stał się pierwszym wyborem dla dużych elektrowni naziemnych. Jeśli chodzi o przyszły rozwój systemów 1500 V, IHS przewiduje, że udział falowników 1500 V będzie nadal wzrastał do 74% w 2019 r. I wzrośnie do 84% w 2020 r., Stając się głównym nurtem przemysłu.
Z punktu widzenia mocy zainstalowanej 1500 V było to zaledwie 2 GW w 2016 r. I przekroczyło 30 GW w 2018 r. Osiągnął ponad 14-krotny wzrost w ciągu zaledwie dwóch lat i oczekuje się, że utrzyma trwały trend szybkiego wzrostu. Oczekuje się, że skumulowane wysyłki w 2019 i 2020 roku będą wynosić.Ilość przekroczy 100GW. W chińskich przedsiębiorstwach Sunshine Power zainstalował ponad 5 GW falowników 1500 V na całym świecie i planuje wprowadzenie bardziej zaawansowanych ciągów serii 1500 V i scentralizowanych falowników w 2019 r., Aby sprostać szybko rosnącemu zapotrzebowaniu na instalacje na rynku.
Zwiększenie napięcia stałego do 1500 V jest ważną zmianą w redukcji kosztów i zwiększeniu wydajności, a teraz stało się głównym rozwiązaniem dla międzynarodowego rozwoju fotowoltaiki. W dobie spadku subsydiów i parytetu w Chinach, system 1500 V będzie również coraz szerzej stosowany w Chinach, przyspieszając nadejście ogólnej ery parytetu w Chinach.
Analiza ekonomiczna instalacji fotowoltaicznej 1500V
Od 2018 roku, niezależnie od kraju czy za granicą, udział systemu 1500V jest coraz większy. Według statystyk IHS wielkość zastosowania 1500 V dla dużych zagranicznych elektrowni naziemnych w innych krajach przekroczyła 50% w 2018 roku; według wstępnych statystyk wśród trzeciej partii czołowych liderów w 2018 r. odsetek zastosowań 1500 V wynosił od 15% do 20%.
Czy system 1500V może skutecznie obniżyć koszt energii elektrycznej dla projektu? W artykule dokonano analizy porównawczej ekonomiki dwóch poziomów napięć poprzez obliczenia teoretyczne i rzeczywiste dane przypadku.
I. Podstawowy schemat projektowy
Aby przeanalizować poziom kosztów zastosowania 1500 V DC w systemie fotowoltaicznym, zastosowano konwencjonalny schemat projektu w celu porównania kosztu projektu z tradycyjnym kosztem systemu 1000 V.
1. przesłanka obliczeniowa
1) Elektrownia naziemna, teren płaski, moc zainstalowana nie jest ograniczona powierzchnią lądową;
2) Ekstremalne i ekstremalnie niskie temperatury w miejscu realizacji projektu są zgodne z 40 ℃ i -20 ℃.
3) W poniższej tabeli przedstawiono kluczowe parametry wybranych komponentów i falowników.
2. Podstawowy schemat projektowy
1) Schemat projektowy serii 1000 V.
22 dwustronne moduły fotowoltaiczne o mocy 310 W tworzą odgałęzienie o mocy 6.82 kW, 2 odgałęzienia tworzą układ kwadratowy, 240 odgałęzień łącznie 120 macierzy kwadratowych i wchodzi do 20 falowników 75 kW (1.09 razy nadwyżka dystrybucji po stronie DC, wzmocnienie z tyłu). 15%, jest to 1.25-krotność przekroczenia rezerwy), aby utworzyć jednostkę generującą energię o mocy 1.6368 MW.
Element jest instalowany poziomo zgodnie z 4 * 11, a przednie i tylne dwusłupkowe wsporniki stałe.
2) Schemat projektowy serii 1500 V.
34 dwustronne moduły fotowoltaiczne 310 W tworzą gałąź 10.54 kW, 2 odgałęzienia tworzą matrycę kwadratową, 324 gałęzie mają łącznie 162 tablice kwadratowe i zainstalowano 18 falowników o mocy 175 kW (1.08 razy nadwyżka dystrybucji po stronie DC, wzmocnienie na wstecz Biorąc pod uwagę 15%, jest to 1.25-krotna nadwyżka zasilania), aby utworzyć jednostkę wytwórczą o mocy 3.415 MW.
Element jest montowany poziomo zgodnie z 4 * 17, a przednie i tylne dwusłupkowe wsporniki stałe.
Po drugie, wpływ 1500V na początkową inwestycję
Zgodnie z powyższym schematem projektowym, analiza porównawcza ilości inżynieryjnej i kosztu systemu 1500 V i tradycyjnego systemu 1000 V jest następująca.
Tabela 3: Skład inwestycyjny systemu 1000V
Tabela 4: Skład inwestycyjny systemu 1500V
Analiza porównawcza wykazała, że w porównaniu z tradycyjnym systemem 1000 V, system 1500 V oszczędza około 0.1 juana / W kosztów systemu.
Po trzecie, wpływ 1500V na wytwarzanie energii
Przesłanka kalkulacji:
Używając tych samych komponentów, nie będzie różnicy w wytwarzaniu energii ze względu na różnice w komponentach; zakładając płaski teren, nie będzie okluzji cienia z powodu zmian terenu;
Różnica w wytwarzaniu mocy jest oparta głównie na dwóch czynnikach: utracie niedopasowania między komponentami i łańcuchami, utracie linii DC i utracie linii AC.
1. utrata niedopasowania między komponentami i łańcuchami
Liczba elementów szeregowych pojedynczej gałęzi została zwiększona z 22 do 34. Ze względu na odchylenie mocy między różnymi komponentami wynoszące ± 3 W, straty mocy między komponentami systemu 1500 V wzrosną, ale nie można ich ilościowo obliczyć.
Liczba ścieżek dostępu pojedynczego falownika została zwiększona z 12 do 18, ale liczba ścieżek śledzenia MPPT falownika została zwiększona z 6 do 9, aby zapewnić, że 2 gałęzie odpowiadają 1 MPPT. Strata MPPT nie wzrasta.
2. Utrata linii DC i AC
Wzór na obliczenie utraty linii
Strata Q = I2R = (P / U) 2R = ρ (P / U) 2 (L / S)
1) Obliczanie strat w linii DC
Tabela: Współczynnik stratności linii DC w pojedynczej gałęzi
Na podstawie powyższych obliczeń teoretycznych stwierdzono, że straty w linii DC w systemie 1500 V są 0.765 razy większe niż w systemie 1000 V, co jest równoważne zmniejszeniu strat w linii DC o 23.5%.
2) Obliczanie strat na linii AC
Tabela: Współczynnik stratności linii AC pojedynczego falownika
Zgodnie z powyższymi obliczeniami teoretycznymi stwierdzono, że straty w linii DC w systemie 1500 V są 0.263 razy większe niż w systemie 1000 V, co jest równoważne zmniejszeniu strat w linii AC o 73.7%.
3) Aktualne dane sprawy
Ponieważ straty wynikającej z niedopasowania między komponentami nie można obliczyć ilościowo, a rzeczywiste środowisko jest bardziej odpowiedzialne, do dalszego wyjaśnienia zostanie wykorzystany faktyczny przypadek.
W tym artykule wykorzystano rzeczywiste dane dotyczące wytwarzania energii z trzeciej partii projektu będącego liderem. Czas gromadzenia danych trwa od maja do czerwca 2019 r., Łącznie 2 miesiące danych.
Tabela: Porównanie wytwarzania energii między systemami 1000 V i 1500 V.
Z powyższej tabeli można wywnioskować, że w tym samym miejscu projektu, przy użyciu tych samych komponentów, produktów producentów falowników i tej samej metody montażu wsporników, w okresie od maja do czerwca 2019 r. Godziny wytwarzania energii w systemie 1500 V wynosiły 1.55%. wyższy niż system 1000 V.
Można zauważyć, że chociaż wzrost liczby pojedynczych elementów łańcucha zwiększy straty wynikające z niedopasowania między elementami, ponieważ może zmniejszyć straty w linii DC o około 23.5%, a straty w linii AC o około 73.7%, system 1500 V może zwiększyć wytwarzanie energii w projekcie.
Po czwarte, wszechstronna analiza
Dzięki powyższej analizie możemy stwierdzić, że w porównaniu z tradycyjnym systemem 1000 V, systemem 1500 V,
1) Może zaoszczędzić około 0.1 juana / W kosztów systemu;
2) Chociaż wzrost liczby pojedynczych komponentów stringów zwiększy straty wynikające z niedopasowania między komponentami, ale ponieważ może zmniejszyć straty w linii DC o około 23.5% i straty w linii AC o około 73.7%, system 1500 V zwiększy wytwarzanie energii w projekcie.
Dlatego zastosowanie 1500Vdc w systemie fotowoltaicznym pozwala w pewnym stopniu obniżyć koszt energii.
Według Dong Xiaoqinga, prezesa Hebei Energy Engineering Institute, ponad 50% naziemnych projektów fotowoltaicznych zrealizowanych przez instytut wybrało napięcie 1500 V; przewiduje się, że krajowy udział naziemnych elektrowni 1500 V w 2019 r. wyniesie około 35%; będzie dalej zwiększany w 2020 roku.
IHS Markit, znana międzynarodowa agencja konsultingowa, przedstawiła bardziej optymistyczną prognozę. W swoim raporcie z analizy globalnego rynku fotowoltaicznego 1500 V wskazali, że skala globalnej elektrowni fotowoltaicznej 1500 V przekroczy 100 GW w ciągu najbliższych dwóch lat.
Rysunek: Prognoza udziału 1500 V w globalnych elektrowniach naziemnych
Bez wątpienia, wraz z przyspieszeniem procesu deponowania w globalnym przemyśle fotowoltaicznym i ostatecznym dążeniem do kosztów energii elektrycznej, 1500 V, jako rozwiązanie techniczne, które może obniżyć koszty energii elektrycznej, będzie coraz częściej wykorzystywane.
