Aplikácia 1500Vdc vo fotovoltickom systéme
Úsilie elektrikárov bolo vždy smerom k znižovaniu nákladov a zvyšovaniu efektívnosti
Trend 1500 VDC a nevyhnutná voľba paritného systému
Úsilie elektrikárov bolo vždy smerom k znižovaniu nákladov a zvyšovaniu efektívnosti. Medzi nimi je kľúčová úloha technologických inovácií. V roku 2019, s urýchlenými čínskymi dotáciami, vkladá 1500 Vdc veľké nádeje.
Podľa údajov IHS od výskumnej a analytickej organizácie bol systém 1500 Vdc prvýkrát navrhnutý v roku 2012 a spoločnosť FirstSolar investovala prvú fotovoltaickú elektráreň s výkonom 1500 Vdc na svete v roku 2014. V januári 2016 sa uskutočnil prvý domáci demonštračný projekt s napätím 1500 Vdc Golmud Sunshine Qiheng New Energy. Projekt výroby fotovoltaickej energie Golmud 30MW bol oficiálne pripojený k sieti na výrobu energie, čo znamená, že domáca aplikácia 1500Vdc vo fotovoltaickom systéme skutočne vstúpila do fázy rozsiahlych praktických demonštračných aplikácií. O dva roky neskôr, v roku 2018, sa technológia 1500Vdc začala vo veľkom meradle používať na medzinárodnej i domácej úrovni. Medzi treťou várkou popredných domácich projektov, ktoré sa začali stavať v roku 2018, bol projekt Golmud s najnižšou ponukovou cenou (0.31 juanov / kWh), ako aj projekty GCL Delingha a Chint Baicheng adoptované technológiou 1500 Vdc. V porovnaní s tradičným fotovoltickým systémom s napätím 1000 11500 Vdc sa v poslednom čase veľmi často používa aplikácia XNUMX XNUMX Vdc vo fotovoltickom systéme. Potom môžeme ľahko mať také otázky:
Prečo zvyšovať napätie z 1000Vdc na 1500Vdc?
Vydržia iné elektrické zariadenia, okrem invertora, vysokému napätiu 1500 Vdc?
Aký efektívny je systém 1500 Vdc po použití?
1. Technické výhody a nevýhody použitia 1500 Vdc vo fotovoltaickom systéme
analýza výhod
1) Znížte množstvo spojovacej skrinky a kábla DC
V „Kódexe pre návrh fotovoltaických elektrární (GB 50797-2012)“ by sa malo zosúladenie fotovoltaických modulov a invertorov riadiť týmto vzorcom: Podľa vyššie uvedeného vzorca a príslušných parametrov komponentov každý reťazec systému 1000 Vdc je obvykle 22 komponentov, zatiaľ čo každý reťazec systému 1500 Vdc môže obsahovať 32 komponentov.
Ako príklad je možné uviesť 285 W modul s výkonom 2.5 MW a reťazcový invertor: 1000Vdc systém:
408 fotovoltaických reťazcov, 816 párov pilótového základu
34 súprav reťazcového invertora s výkonom 75 kW
Systém 1500 Vdc:
Reťazec 280 fotovoltaických skupín
700 párov pilótových základov
14 súborov reťazcových invertorov 75kW
ako sa zníži počet strún, zníži sa aj množstvo káblov DC pripojených medzi komponentmi a káblov striedavého prúdu medzi strunami a invertormi.
2) Znížte stratu jednosmerného vedenia
∵ P = IRI = P / U
∴ U sa zvýši o 1.5 krát → I sa stane (1 / 1.5) → P sa stane 1 / 2.25
∵ R = ρL / S DC kábel L sa stáva 0.67, 0.5-násobkom originálu
∴ R (1500 Vdc) <0.67 R (1000 Vdc)
Stručne povedané, 1500 0.3 VdcP časti DC je približne 1000-násobok XNUMX XNUMX VdcP.
3) Znížte určité množstvo inžinierstva a poruchovosti
Z dôvodu zníženia počtu jednosmerných káblov a spojovacích skriniek sa zníži počet spojov káblov a rozvodov spojovacej skrinky inštalovaných počas výstavby a tieto dva body sú náchylné na poruchy. Preto 1500 Vdc môže znížiť určitú poruchovosť.
4) Znížte investície
Zvýšenie počtu komponentov s jedným reťazcom môže znížiť náklady na jeden watt. Hlavnými rozdielmi sú počet základov hromady, dĺžka kábla po konvergencii jednosmerného prúdu a počet spojovacích boxov (centralizovaných).
V porovnaní s 22-strunovou schémou systému 1000 Vdc môže 32-strunová schéma systému 1500 Vdc ušetriť okolo 3.2 bodu / W pre káble a hromádkové základy.
Analýza nevýhod
1) Zvýšené požiadavky na vybavenie
V porovnaní so systémom 1000 1500 V ss. Má napätie zvýšené na XNUMX XNUMX V ss. Významný vplyv na ističe, poistky, zariadenia na ochranu pred bleskom a spínané zdroje napájania a kladie vyššie požiadavky na výdržné napätie a spoľahlivosť a jednotková cena zariadenia sa relatívne zvýši. .
2) Vyššie bezpečnostné požiadavky
Po zvýšení napätia na 1500 1500 V ss sa zvyšuje riziko elektrického prerušenia, čím sa zlepší izolačná ochrana a elektrická vzdialenosť. Navyše, ak sa na strane DC stane nehoda, bude čeliť vážnejším problémom so zánikom oblúka DC. Preto systém XNUMX Vdc zvyšuje požiadavky na bezpečnostnú ochranu systému.
3) Zvýšte možnosť PID efektu
Po sériovom zapojení fotovoltaických modulov je unikajúci prúd vytvorený medzi článkami vysokonapäťového modulu a zemou dôležitou príčinou PID efektu. Po zvýšení napätia z 1000Vdc na 1500Vdc je zrejmé, že sa zvýši rozdiel napätí medzi článkom a zemou, čo zvýši možnosť PID efektu.
4) Zvýšte stratu zhody
Existuje určitá strata zhody medzi fotovoltaickými reťazcami, hlavne z nasledujúcich dôvodov:
- Výrobný výkon rôznych fotovoltaických modulov bude mať odchýlku 0 ~ 3%. Praskliny vzniknuté počas prepravy a inštalácie spôsobia odchýlku výkonu.
- Nerovnomerný útlm a nerovnomerné blokovanie po inštalácii tiež spôsobí odchýlku výkonu.
- S ohľadom na vyššie uvedené faktory, zvýšenie každého reťazca z 22 komponentov na 32 komponentov zjavne zvýši stratu zhody.
- V reakcii na vyššie uvedené problémy s napätím 1500 XNUMX V došlo po takmer dvoch rokoch výskumu a prieskumu k vylepšeniam aj spoločnosti zaoberajúce sa vybavením.
Po druhé, základné zariadenie fotovoltaického systému s napätím 1500 XNUMX Vdc
1. Fotovoltaický modul
Spoločnosť First Solar, Artus, Tianhe, Yingli a ďalšie spoločnosti sa ujali vedenia pri uvádzaní fotovoltaických modulov na 1500 Vdc.
Odkedy bola v roku 1500 dokončená prvá fotovoltaická elektráreň na svete s napätím 2014 1500 Vdc, aplikačný objem systémov s napätím 1500 2016 V sa naďalej rozširoval. Na základe tejto situácie začala norma IEC do implementácie novej normy začleňovať špecifikácie súvisiace s napätím 61215 61646 V. V roku 61730 sú IEC 1500 (pre C-Si), IEC 1500 (pre tenké filmy) a IEC1500 štandardy bezpečnosti komponentov pod 1500 XNUMX V. Tieto tri štandardy dopĺňajú požiadavky na testovanie výkonu a bezpečnostné testy systému komponentov XNUMX XNUMX V a prelomia poslednú prekážku požiadaviek XNUMX XNUMX V, čo výrazne podporuje zhodu s normami elektrárne XNUMX XNUMX V.
V súčasnosti čínski domáci prvovýrobcovia uviedli na trh zrelé výrobky s napätím 1500 XNUMX V vrátane jednostranných komponentov, obojstranných komponentov, komponentov z dvojitého skla a získali certifikáciu podľa IEC.
V reakcii na problém PID s výrobkami s napätím 1500 1500 V súčasní tradiční výrobcovia prijímajú nasledujúce dve opatrenia, aby zabezpečili, že PID výkonnosť súčastí s napätím 1000 XNUMX V a bežných súčastí s napätím XNUMX XNUMX V zostane na rovnakej úrovni.
1) Modernizáciou spojovacej skrinky a optimalizáciou rozloženia komponentov tak, aby vyhovovali požiadavkám na povrchovú vzdialenosť a svetlú vzdialenosť 1500 V;
2) Hrúbka materiálu základnej dosky sa zvyšuje o 40%, aby sa zlepšila izolácia a zaistila bezpečnosť komponentov;
Pokiaľ ide o PID efekt, každý výrobca zaručuje, že v systéme s napätím 1500 V komponent stále zaručuje, že útlm PID je menší ako 5%, čím sa zabezpečí, že PID výkon konvenčného komponentu zostane na rovnakej úrovni.
2. menič
Zámorskí výrobcovia, ako sú SMA / GE / PE / INGETEAM / TEMIC, všeobecne uviedli na trh invertorové riešenia s napätím 1500 2015 V okolo roku 1500. Mnoho domácich prvovýrobcov uviedlo na trh invertorové produkty založené na sériách 3125 2000 V, ako napríklad Sungrow SGXNUMX, séria Huawei SUNXNUMXHA atď. A sú prvé, ktoré boli uvedené na trh v USA.
NB / T 32004: 2013 je štandard, ktorý musia domáce invertorové produkty spĺňať pri uvedení na trh. Uplatniteľným rozsahom revidovanej normy je fotovoltaický sieťový invertor pripojený k okruhu zdroja FV napätia s napätím nepresahujúcim 1500 1000 V ss a výstupným striedavým napätím s nepresahom 1500 XNUMX V. Samotná norma už obsahuje rozsah XNUMX XNUMX V ss. A dáva požiadavky na skúšky týkajúce sa prepätia FV obvodov, elektrickej vôle, povrchovej cesty, výdržného napätia a ďalších skúšok.
3. Kombinovaný box
Normy pre kombinovanú skrinku a každé kľúčové zariadenie sú pripravené a 1500 037 Vdc vstúpilo do certifikačnej normy pre kombinovanú skrinku CGC / GF 2014: XNUMX „Technické parametre zariadenia na fotovoltaické kombinované zariadenia“.
4. Kábel
V súčasnosti je zavedený aj štandard 1500V pre fotovoltické káble.
5. Spínač a ochrana pred bleskom
Vo fotovoltaickom priemysle v období 1100 V ss je výstupné napätie invertora až 500 V st. Môžete si požičať štandardný systém distribučného prepínača 690Vac a podporné produkty; od napätia 380 V st. po napätie 500 V st., nie je problém s párovaním spínačov. Na začiatku roka 2015 však celý priemysel fotovoltaiky a distribúcie energie nemal prepínače distribúcie energie 800Vac / 1000Vac a ďalšie technické parametre, čo malo za následok ťažkosti pri podpore celého produktu a vysoké podporné náklady.
Komplexný popis
Fotovoltaický systém s napätím 1500 XNUMX Vdc bol v zámorí široko používaný a je už vyspelou aplikačnou technológiou na celom svete.
Preto hlavné zariadenie fotovoltického systému dosiahlo masovú výrobu a cena oproti demonštračnej fáze v roku 2016 prudko poklesla.
Aplikácia 1500Vdc vo fotovoltickom systéme
Ako už bolo spomenuté vyššie, fotovoltický systém s napätím 1500 2014 Vdc sa začal v zahraničí uplatňovať už v roku XNUMX kvôli nízkym celkovým nákladom a vysokej energii.
Globálna aplikácia 1500 Vdc v prípade prieskumu fotovoltaického systému
Prvý solárny systém oznámil v máji 2014, že bola uvedená do prevádzky prvá elektráreň s napätím 1500 52 V ss postavená v Demingu v Novom Mexiku. Celková kapacita elektrárne je 34 MW, 1000 polí prijíma štruktúru 1500 Vdc a zostávajúce polia prijímajú štruktúru XNUMX Vdc.
Spoločnosť SMA oznámila v júli 2014, že bola odovzdaná do užívania jej 3.2 MW fotovoltaická elektráreň postavená v priemyselnom parku Sandershauser Berg v Niestetale v severnom Nemecku v Kasseli a táto elektráreň využíva systém s napätím 1500 V ss.
1500 XNUMX Vdc sa často používa v nízkonákladových projektoch
V súčasnosti sa LSP úspešne rozvíja T1 + T2 trieda B + C, trieda I + II PV prepäťová ochrana SPD 1500Vdc, 1200Vdc, 1000Vdc, 600Vdc sa široko používajú pri výrobe solárnej fotovoltaickej energie.
Rozsiahla aplikácia 1500 XNUMX Vdc vo fotovoltickom systéme
Prvýkrát bol do siete úspešne pripojený projekt výroby fotovoltaickej energie s výkonom 257 MW vo vietnamskom Fu An Hua Hui. Na úspešné dosiahnutie prijatia od návrhu, konštrukcie až po pripojenie k sieti boli použité všetky 1500V kontajnerové invertorové stupňovité integrované riešenia. Projekt sa nachádza v meste Huahui v okrese Fuhua, provincii Phu An vo Vietname a patrí do centrálnych a južných pobrežných oblastí. S prihliadnutím na miestne geografické prostredie a ekonomiku projektu si zákazník projektu nakoniec vybral integrované riešenie zosilňovača kontajnerového typu s napätím 1500 XNUMX V.
Spoľahlivé riešenie
V rámci demonštračného projektu fotovoltaickej elektrárne majú zákazníci prísne požiadavky na konštrukciu a kvalitu výrobkov. Inštalačná kapacita projektu na strane DC je 257 MW, ktorú tvorí 1032 sád kombinovaných skriniek s napätím 1500 V DC, 86 sád centralizovaných invertorov s napätím 1500 Vdc 2.5 MW, 43 sád transformátorov vysokého napätia 5 MVA a integrované riešenia v kontajneroch. pre kruhové sieťové skrinky, čo uľahčuje Inštalácia a uvedenie do prevádzky môžu skrátiť stavebný cyklus a znížiť náklady na systém.
Riešenie 1500 XNUMX V spája „veľkú technológiu“
Integrované riešenie zosilňovača zosilňovača kontajnerového typu s napätím 1500 1500 V má vlastnosti XNUMX XNUMX V, veľké štvorcové pole, vysoký kapacitný pomer, vysokovýkonný striedač, integrovaný zosilňovač zosilňovača atď., Čo znižuje náklady na vybavenie, ako sú káble a spojovacie skrinky. Znížené počiatočné investičné náklady. Konkrétne návrh pomeru vysokej kapacity účinne zlepšuje celkovú mieru využitia linky zosilnenia a nastavuje primeraný pomer kapacity aktívnym nadmerným poskytovaním, aby bol systém LCOE optimálny.
Riešenie 1500 900 VDC sa používa vo fotovoltaických projektoch s výkonom viac ako 257 MW vo Vietname. Fotovoltaický projekt Vietnam Fu An Hua Hui s výkonom XNUMX MW je najväčší jednotlivý projekt fotovoltaickej elektrárne. Ako prvá várka nových energetických demonštračných projektov vo Vietname po uvedení projektu do prevádzky optimalizuje mocenskú štruktúru Vietnamu, zmierni problém s nedostatkom energie v južnom Vietname a podporí veľký význam hospodárskeho a sociálneho rozvoja vo Vietname.
Je aplikácia 1500Vdc vo fotovoltaickom systéme ešte ďaleko od rozsiahleho?
V porovnaní s fotovoltaickým systémom 1000 1500 Vdc, ktorý sa široko používa vo fotovoltaických elektrárňach, sa výskum aplikácie XNUMX XNUMX Vdc vo fotovoltaickom systéme vedený výrobcami invertorov stal v poslednej dobe technologickým hot spotom.
Je ľahké mať takéto otázky:
Prečo zvyšovať napätie z 1000Vdc na 1500Vdc?
Vydržia iné elektrické zariadenia, okrem invertora, vysokému napätiu 1500 Vdc?
Používa teraz niekto systém 1500Vdc? Aký je efekt?
Technické výhody a nevýhody použitia 1500 Vdc vo fotovoltickom systéme
1. Analýza výhod
1) Obmedzte používanie kombinovaných skriniek a jednosmerných káblov. Každý reťazec systému s napätím 1000 22 V ss má obvykle 1500 komponentov, zatiaľ čo každý reťazec systému s napätím 32 265 V ss môže obsahovať 1 komponentov. Vezmime si ako príklad XNUMXW modul s výkonom XNUMXMW,
Systém 1000 Vdc: 176 fotovoltaických reťazcov a 12 združovacích skriniek;
Systém 1500 Vdc: 118 fotovoltaických reťazcov a 8 združovacích skriniek;
Preto je množstvo jednosmerných káblov od fotovoltaických modulov po kombinovanú skrinku asi 0.67-krát a množstvo jednosmerných káblov od kombinovanej skrinky k invertoru je asi 0.5-krát.
2) Znížte stratu jednosmerného vedenia lossP stratu = kábel I2R I = P / U
∴U sa zvyšuje o 1.5 krát → I sa stáva (1 / 1.5) → strata P sa stáva 1 / 2.25
Okrem toho, kábel R = ρL / S, L kábla DC sa stáva 0.67, 0.5-násobkom pôvodného
CableR kábel (1500 Vdc) <0.67R kábel (1000 Vdc)
Stručne povedané, strata 1500 0.3 VdcP v časti DC je asi 1000-násobok straty XNUMX XNUMX VdcP.
3) Znížte určité množstvo inžinierstva a poruchovosti
Keď sa zníži počet jednosmerných káblov a kombinovaných skriniek, zníži sa počet káblových spojov a káblov kombinovanej skrinky inštalovaných počas výstavby a tieto dva body sú náchylné na zlyhanie. Preto 1500 Vdc môže znížiť určitú poruchovosť.
2. analýza nevýhod
1) Zvýšenie požiadaviek na zariadenie V porovnaní so systémom s napätím 1000 1500 V ss má zvýšenie napätia na XNUMX XNUMX V ss. Významný vplyv na ističe, poistky, zvodiče blesku a spínané zdroje napájania a kladie vyššie požiadavky na napätie a spoľahlivosť. vylepšiť.
2) Vyššie bezpečnostné požiadavky Po zvýšení napätia na 1500 1500 Vdc sa zvyšuje nebezpečenstvo elektrického poruchy a výboja, aby sa zlepšila izolačná ochrana a elektrická vzdialenosť. Okrem toho, ak dôjde k nehode na strane jednosmerného prúdu, bude čeliť vážnejším problémom so zhášaním jednosmerného oblúka. Preto systém XNUMX Vdc zvyšuje požiadavky systému na bezpečnostnú ochranu.
3) Zvýšenie možného PID efektu Po sériovom zapojení FV modulov je unikajúci prúd tvorený medzi článkami vysokonapäťových modulov a zemou dôležitým dôvodom PID efektu (podrobné vysvetlenie nájdete v odpovedi na „103 " v pozadí). Po zvýšení napätia z 1000Vdc na 1500Vdc je zrejmé, že sa zvýši rozdiel napätia medzi čipom batérie a zemou, čo zvýši možnosť PID efektu.
4) Zvyšovanie straty párovania Existuje určitá strata párovania medzi fotovoltaickými reťazcami, ktorá je spôsobená hlavne z nasledujúcich dôvodov:
Výrobný výkon rôznych fotovoltaických modulov bude mať odchýlku 0 ~ 3%.
Skryté trhliny vytvorené počas prepravy a inštalácie spôsobia odchýlku napájania
Nerovnomerný útlm a nerovnomerné tienenie po inštalácii tiež spôsobí odchýlku výkonu.
S ohľadom na vyššie uvedené faktory, zvýšenie každého reťazca z 22 komponentov na 32 komponentov zjavne zvýši stratu zhody.
3. Komplexná analýza Vo vyššie uvedenej analýze môže hodnota 1500 1000 Vdc v porovnaní s XNUMX XNUMX Vdc zvýšiť výkonnosť nákladov a sú potrebné ďalšie výpočty.
Úvod: V porovnaní s fotovoltaickým systémom 1000 Vdc, ktorý sa široko používa vo fotovoltaických elektrárňach, sa výskum aplikácie 1500 Vdc vo fotovoltaickom systéme vedený výrobcami invertorov stal v poslednej dobe hotspotom priemyselnej technológie. Potom môžeme ľahko mať také otázky.
Po druhé, základné vybavenie fotovoltaického systému pri 1500 Vdc
1) Fotovoltaické moduly V súčasnosti spoločnosti FirstSolar, Artes, Trina, Yingli a ďalšie spoločnosti uviedli na trh fotovoltaické moduly s napätím 1500 XNUMX Vdc vrátane konvenčných modulov a modulov s dvojitým sklom.
2) Invertor V súčasnosti uvedení hlavní výrobcovia na trh uviedli invertory 1500 Vdc s výkonom 1 MVA ~ 4 MVA, ktoré sa používajú v demonštračných elektrárňach. Úroveň napätia 1500 XNUMX Vdc bola pokrytá príslušnými normami IEC.
3) Normy pre kombinované skrinky a ďalšie kľúčové komponenty Kombinované skrinky a kľúčové komponenty boli pripravené a spoločnosť 1500Vdc vstúpila do certifikačnej normy pre kombinovanú skrinku CGC / GF037: 2014 „Technické špecifikácie pre kombinované fotovoltaické zariadenia“; 1500 61439 Vdc bolo podľa väčšiny noriem IEC objasnené, že patria do kategórie smerníc o nízkom napätí, ako sú normy pre ističe IEC1-60439 a IEC1-60269, špeciálne fotovoltaické poistky IEC6-50539 a fotovoltaické špeciálne zariadenia na ochranu pred bleskom EN11-12 / -XNUMX .
Pretože je však fotovoltaický systém s napätím 1500 XNUMX Vdc stále v demonštračnej fáze a dopyt na trhu je obmedzený, vyššie uvedené zariadenie ešte nezačalo hromadnú výrobu.
Aplikácia 1500Vdc vo fotovoltickom systéme
1. Solárna elektráreň Macho Springs
Spoločnosť Firstsolar oznámila v máji 2014, že v Demingu bola uvedená do prevádzky prvá elektráreň s napätím 1500 52 V ss., Bola uvedená do užívania spoločnosť NewMexico. Celková kapacita elektrárne je 34 MW, 1000 polí využíva štruktúru 1500 Vdc a zostávajúce polia využívajú štruktúru XNUMX Vdc.
Spoločnosť SMA v júli 2014 oznámila, že bola uvedená do prevádzky jej 3.2 MW fotovoltaická elektráreň v Sandershauser Bergindustrialpark, priemyselnom parku v Niestetale v severnom Nemecku. Elektráreň používa systém 1500 Vdc.
2. Prípady použitia v Číne
Golmud Sunshine Qiheng Nová energia Fotovoltaický projekt Golmud 30MW
V januári 2016 bol do siete na výrobu energie oficiálne pripojený prvý demonštračný projekt domáceho systému výroby fotovoltaickej energie s napätím 1500 30 Vdc, projekt výroby elektrickej energie z fotovoltaickej elektrárne Golmud 1500 MW, ktorý je pripojený k elektrickej sieti Golmud Sunshine Qiheng, XNUMX MW, čo znamená, že domáci fotovoltaický systém s napätím XNUMX XNUMX Vdc skutočne vstúpil. skutočná fáza demonštračnej aplikácie.
Vývoj fotovoltaických výrobkov súvisiacich s 1500 XNUMX V je už trendom
Fotovoltaické komponenty a elektrické zariadenia v súčasných solárnych fotovoltaických systémoch sú navrhované a vyrábané na základe požiadaviek na jednosmerné napätie 1000 1500 V. Na dosiahnutie lepšieho výťažku z fotovoltaických systémov je naliehavo potrebný prielom v prípade zníženia dotácií na fotovoltaiku z hľadiska nákladov a efektívnosti výroby energie. Preto sa vývoj fotovoltaických výrobkov súvisiacich s 1500 V stal trendom. Vysokonapäťové komponenty s napätím 1500 XNUMX V a podporné elektrické zariadenia znamenajú nižšie náklady na systém a vyššiu účinnosť výroby energie. Zavedenie tohto nového zariadenia a technológie môže spôsobiť, že sa fotovoltaický priemysel postupne zbaví závislosti na dotáciách a umožní skorý paritný online prístup. XNUMX XNUMX V požiadavky na solárne fotovoltaické moduly, invertory, káble, kombinované skrinky a optimalizácia systému “
Príslušné základné vybavenie systému 1500 V je zobrazené vyššie. Podľa toho sa zmenili aj požiadavky 1500 XNUMX V pre každé zariadenie:
1500V komponent
• Usporiadanie komponentov sa zmenilo, čo si vyžaduje väčšiu povrchovú vzdialenosť komponentov;
• Zmeny materiálu komponentov, zvýšenie materiálu a požiadavky na testovanie základnej dosky;
• Zvýšené požiadavky na testovanie izolácie komponentov, odolnosti voči napätiu, úniku za mokra a impulzu;
• Cena komponentov je v zásade rovnaká a výkon sa zlepšuje;
• Pre komponenty systému 1500 Vdc v súčasnosti existujú normy IEC. Napríklad IEC 61215 / IEC 61730;
• Komponenty systému 1500 XNUMX Vdc bežných výrobcov prešli príslušnými certifikáciami a výkonnostnými testami PID.
Kábel 1500V DC
• Existujú rozdiely v izolácii, hrúbke plášťa, elipticite, izolačnom odpore, tepelnom rozťahovaní, soľnej hmle a skúške odolnosti proti dymu a skúške horenia lúča.
1500V zlučovač
• Testovacie požiadavky na elektrickú vzdialenosť a povrchovú cestu, napájacie frekvenčné napätie a impulzné výdržné napätie a izolačný odpor;
• Existujú rozdiely v bleskoistkách, ističoch, poistkách, vodičoch, samonapájacích zdrojoch, antireverzných diódach a konektoroch;
• Normy pre kombinované skrinky a kľúčové komponenty sú zavedené.
1500 XNUMX V menič
• Zvodiče blesku, ističe, poistky a spínané zdroje napájania sa líšia;
• Izolácia, elektrický odstup a poruchový výboj spôsobený nárastom napätia;
• Napäťová úroveň 1500 XNUMX V bola pokrytá príslušnými normami IEC.
Systém 1500V
Pri návrhu reťazcov systému s napätím 1500 1000 V boli komponenty každého reťazca systému s napätím 18 22 V 1500 až 32 a systém s napätím 34 XNUMX V teraz výrazne zvýši počet komponentov v sérii na XNUMX až XNUMX, čím zmenší počet reťazcov a stane sa z nich realita.
Súčasný systém výroby fotovoltaickej energie, napätie na strane DC 450 - 1000 V, napätie na strane AC 270 - 360 V; Systém 1500 V, počet komponentov jedného reťazca sa zvýšil o 50%, napätie na strane DC 900-1500V, strana AC 400-1000V, nielen klesá strata vedenia na strane DC Strata vedenia na strane AC výrazne poklesla. 1500 XNUMX V požiadavky na komponenty, invertory, káble, kombinované skrinky a optimalizáciu systému “
Pokiaľ ide o invertory, v minulosti sa používali centralizované invertory s výkonom 1 MW a teraz ich možno po použití systému s napätím 2.5 V rozšíriť na 1500 MW invertory; a zvýši sa menovité napätie na strane AC. Striedače s rovnakou stranou napájania a striedavého prúdu Znížený výstupný prúd pomáha znižovať náklady na striedač.
Prostredníctvom komplexných výpočtov možno po technickom zdokonalení systému 1500 V znížiť celkové náklady na systém asi o 2 centy a zvýšiť efektívnosť systému o 2%. Aplikácia systému 1500 V je teda veľkou pomocou pri znižovaní nákladov na systém.
Použitím systému 1500 XNUMX V sa zvyšuje počet komponentov v sérii, klesá počet paralelných pripojení, klesá počet káblov a klesá počet kombinátorov a invertorov. Zvyšuje sa napätie, znižuje sa strata a zvyšuje sa účinnosť. Znížené pracovné zaťaženie pri inštalácii a údržbe tiež znižuje náklady na inštaláciu a údržbu. To môže znížiť náklady na hodnotu LCOE elektriny.
Veľký trend! 1500 XNUMX V fotovoltaický systém urýchľuje nástup éry parity
V roku 2019, so zmenami vo fotovoltaických politikách, sa priemyselné odvetvie uchádza o zníženie nákladov na elektrickú energiu a je nevyhnutným trendom smerovať k dostupnému prístupu na internet. Preto sú technologické inovácie prielomom, zníženie nákladov na elektrinu a zníženie závislosti na dotáciách sa stalo novým smerom zdravého rozvoja fotovoltaického priemyslu. Čína zároveň ako popredný svetový výrobca fotovoltaického priemyslu pomohla väčšine krajín dosiahnuť paritu na internete, od parity na internete je však z rôznych dôvodov stále vzdialená.
Hlavným dôvodom, prečo môže zahraničný fotovoltaický trh dosiahnuť paritu, je to, že okrem čínskych výhod, pokiaľ ide o financovanie, pôdu, prístup, osvetlenie, ceny elektriny atď., Je dôležitejším bodom a ponaučením, že sú relatívne Čína. pokročilé. Napríklad fotovoltický systém s napätím 1500V. V súčasnosti sa produkty súvisiace s úrovňou napätia 1500 1500 V stali hlavným riešením pre zahraničný fotovoltaický trh. Preto by sa domáca fotovoltaika mala zamerať aj na inováciu na úrovni systému, urýchliť aplikáciu XNUMX XNUMX V a ďalších pokrokových technológií, dosiahnuť zníženie nákladov, efektívnosť a zlepšenie kvality elektrární a komplexne propagovať fotovoltaický priemysel smerom k ére parity.
1500 XNUMX V vlna obletela svet
Podľa správy IHS sa prvé navrhované použitie systému 1500 V datuje do roku 2012. Do roku 2014 spoločnosť FirstSolar investovala do prvej fotovoltaickej elektrárne s napätím 1500 V. Podľa výpočtu FirstSolar: 1500 XNUMX V fotovoltaická elektráreň znižuje počet paralelných obvodov zvýšením počtu sériových fotovoltaických modulov; znižuje počet spojovacích skriniek a káblov; súčasne, keď sa zvýši napätie, dôjde k ďalšiemu zníženiu straty kábla a zvýši sa účinnosť výroby energie v systéme.
V roku 2015 sa popredný čínsky výrobca invertorov Sunshine Power ujal vedenia v propagácii systémových riešení založených na dizajne invertorov s napätím 1500 XNUMX V, ale pretože iné podporné komponenty nevytvorili v Číne kompletný priemyselný reťazec a investičné spoločnosti o tom majú obmedzené povedomie, Namiesto toho, aby po rozsiahlej domácej propagácii uprednostnil zámorskú expanziu, najskôr „podmanil“ svet a potom sa vrátil na čínsky trh.
Z pohľadu globálneho trhu sa systém 1500V stal nevyhnutnou podmienkou pre veľké fotovoltaické projekty, aby sa znížili náklady a zvýšila efektívnosť. V krajinách s nízkymi cenami elektriny, ako je India a Latinská Amerika, veľké pozemné fotovoltaické elektrárne takmer všetky prijímajú schémy ponúk na 1500 V; krajiny s rozvinutým trhom s energiou v Európe a Spojených štátoch zmenili jednosmerné napätie z 1000 1500 V fotovoltaických systémov na 1500 1500 V; rozvíjajúce sa trhy ako Vietnam a Blízky východ priamo vstúpili do XNUMXV systémov. Stojí za zmienku, že XNUMX XNUMX-voltový fotovoltaický projekt na úrovni GW sa používa na celom svete a opakovane vytvoril globálny rekord s ultra nízkymi cenami elektrickej energie v sieti.
V Spojených štátoch predstavoval inštalovaný výkon zariadenia s napätím 1500 Vdc v roku 2016 30.5%. Do roku 2017 sa zdvojnásobil na 64.4%. Očakáva sa, že toto číslo dosiahne 84.20% v roku 2019. Podľa miestnej spoločnosti EPC: „Každá nová pozemná elektráreň s výkonom 7 GW každý rok používa 1500 1500 V. Napríklad prvá rozsiahla pozemná fotovoltaická elektráreň vo Wyomingu, ktorá bola práve pripojená k sieti, využíva centralizované invertorové riešenie na napájanie XNUMX XNUMX V.
Podľa odhadov sa v porovnaní so systémom 1000 1500 V zníženie nákladov a zvýšenie účinnosti XNUMX XNUMX V prejaví hlavne v:
1) Počet komponentov zapojených do série sa zvýšil z 24 blokov / reťazec na 34 blokov / reťazec, čím sa znížil počet reťazcov. Zodpovedajúcim spôsobom sa znížila spotreba fotovoltaických káblov o 48% a náklady na vybavenie, ako sú kombinované skrinky, sa tiež znížili asi o 1/3 a náklady sa znížili asi o 0.05 juanu / Wp;
2) Zvýšenie počtu komponentov v sérii znižuje systémové náklady na podporu, zakladanie pilót, konštrukciu a inštaláciu o približne 0.05 juanov / Wp;
3) Striedavé sieťové napätie systému 1500 V sa zvýši z 540 V na 800 V, body pripojené k sieti sa znížia a straty na strane AC a DC sa dajú znížiť o 1 ~ 2%.
4) Podľa vyspelého prípadu zámorského trhu možno optimálnu kapacitu jedného podskupiny navrhnúť na 6.25 MW v systémoch s napätím 1500 V, ba dokonca až 12.5 MW v niektorých oblastiach. Zvýšením kapacity jedného sub-poľa možno znížiť náklady na AC zariadenia, ako sú transformátory.
Preto v porovnaní s tradičným systémom s napätím 1000 1500 V môže systém s napätím 0.05 0.1 V znížiť náklady o 1 až 2 juanu / Wp a skutočná výroba energie sa môže zvýšiť o XNUMX až XNUMX%.
Vynásobením „potenciálnym“ domácim trhom so systémom 1500 Vdc
V porovnaní s medzinárodným trhom začal systém 1500V v prvých rokoch čínskeho fotovoltaického priemyslu kvôli nevyzretému dodávateľskému reťazcu technologického priemyslu neskoro a jeho vývoj bol pomalý. Iba niekoľko popredných spoločností, ako napríklad Sunshine Power, dokončilo výskum a vývoj a certifikáciu. Ale s nárastom systému 1500V v globálnom meradle to domáci trh využil a dosiahol dobré výsledky vo vývoji a inovácii systémov a aplikácií 1500V:
- V júli 2015 prvý centralizovaný invertor s napätím 1500 1500 V, ktorý vyvinula a vyrobila spoločnosť Sunshine Power v Číne, úspešne absolvoval test pripojenia k sieti a otvoril predohru pred technológiou XNUMX XNUMX V na domácom trhu.
- V januári 2016 bol do siete na výrobu energie pripojený prvý domáci demonštračný projekt systému na výrobu fotovoltickej energie s napätím 1500 XNUMX V.
- V júni 2016 sa v prvom domácom projekte vedúceho spoločnosti Datong použili dávkové centralizované invertory 1500 V.
- V auguste 2016 sa spoločnosť Sunshine Power ujala vedenia pri uvedení prvého strunového invertora na svete s napätím 1500 XNUMX V, čo ďalej zvyšovalo medzinárodnú konkurencieschopnosť domácich fotovoltaických invertorov.
V tom istom roku bol formálne pripojený prvý čínsky benchmarkingový projekt 1500V fotovoltaického systému k sieti na výrobu energie v meste Golmud v Qinghai, čo znamená, že domáci 1500Vdc fotovoltaický systém začal vstupovať do oblasti praktických aplikácií. Celkový inštalovaný výkon elektrárne je 30 MW. Spoločnosť Sunshine Power poskytuje pre tento projekt kompletnú sadu riešení, ktorá znižuje investičné náklady na káble o 20%, náklady 0.1 juanu / Wp a výrazne znižuje straty na bočnom vedení AC a DC a straty na bočnom vinutí transformátora.
1500 XNUMX V sa stalo hlavným prúdom globálneho trhu
Systém 1500 V, ktorý má zníženie nákladov aj účinnosť, sa postupne stal prvou voľbou pre veľké pozemné elektrárne. Pokiaľ ide o budúci vývoj systémov s napätím 1500 1500 V, IHS predpovedá, že podiel invertorov s napätím 74 2019 V sa bude v roku 84 naďalej zvyšovať na 2020% a v roku XNUMX stúpne na XNUMX%, čím sa stane hlavným prúdom odvetvia.
Z hľadiska inštalovaného výkonu 1500 2 V to boli iba 2016 GW v roku 30 a prekročili 2018 GW v roku 14. Za dva roky dosiahol viac ako 2019-násobný rast a očakáva sa, že si zachová trvalý vysokorýchlostný rastový trend. Očakáva sa, že kumulatívne dodávky v rokoch 2020 a 100 budú Čiastka presiahne 5 GW. Pre čínske podniky nainštalovala spoločnosť Sunshine Power na celom svete viac ako 1500 GW striedačov s napätím 1500 2019 V a v roku XNUMX plánuje uviesť na trh pokročilejšie struny a centralizované striedače s napätím XNUMX XNUMX V, aby uspokojila rýchlo rastúci dopyt na trhu.
Zvýšenie jednosmerného napätia na 1500 1500 V je dôležitou zmenou pri znižovaní nákladov a zvyšovaní účinnosti a stalo sa hlavným riešením medzinárodného fotovoltaického vývoja. S érou poklesu subvencií a parity v Číne sa systém XNUMX V bude čoraz viac využívať aj v Číne, čo urýchli príchod komplexnej čínskej éry parity.
Ekonomická analýza 1500V fotovoltaického systému
Od roku 2018 sa aplikačný pomer systému 1500 V, bez ohľadu na to, či v zahraničí alebo v zahraničí, zväčšuje. Podľa štatistík IHS objem aplikácie 1500 50 V pre veľké zahraničné pozemné elektrárne v zahraničí prekročil v roku 2018 2018%; podľa predbežných štatistík sa medzi treťou várkou jazdcov v roku 1500 pohyboval podiel aplikácií s napätím 15 V medzi 20% a XNUMX%.
Môže systém 1500 V efektívne znížiť náklady na elektrinu pre projekt? Tento článok robí komparatívnu analýzu ekonomiky dvoch úrovní napätia prostredníctvom teoretických výpočtov a údajov zo skutočných prípadov.
I. Základná konštrukčná schéma
S cieľom analyzovať úroveň nákladov na aplikáciu 1500 1000 Vdc vo fotovoltaickom systéme sa na porovnanie nákladov na projekt s tradičnými nákladmi na systém s napätím XNUMX XNUMX V používa konvenčná návrhová schéma.
1. výpočtový predpoklad
1) Pozemná elektráreň, rovný terén, inštalovaný výkon nie je obmedzená rozlohou pozemku;
2) Extrémna teplota a extrémne nízka teplota na mieste projektu sa zohľadňujú podľa 40 ℃ a -20 ℃.
3) Kľúčové parametre vybraných komponentov a striedačov sú uvedené v nasledujúcej tabuľke.
2. Základná konštrukčná schéma
1) návrhová schéma série 1000V
22 310W obojstranných fotovoltaických modulov tvorí 6.82kW vetvu, 2 vetvy tvoria štvorcové pole, 240 vetiev má spolu 120 štvorcových polí a vstupuje do 20 75kW invertorov (1.09-krát nadmerná distribúcia na strane DC, zisk na zadnej strane) 15%, je to 1.25-krát nadmerné poskytovanie), aby sa vytvorila jednotka na výrobu energie s výkonom 1.6368 XNUMX MW.
Komponent je inštalovaný vodorovne v súlade s 4 * 11 a prednými a zadnými dvojitými pevnými konzolami.
2) návrhová schéma série 1500V
34 310W obojstranných fotovoltaických modulov tvorí 10.54kW vetvu, 2 vetvy tvoria štvorcovú maticu, 324 vetiev má celkom 162 štvorcových polí a je nainštalovaných 18 175kW invertorov (1.08-krát nadmerná distribúcia na strane DC, zisk na späť Ak vezmeme do úvahy 15%, je to 1.25-krát nadmerné zabezpečenie), aby sa vytvorila jednotka na výrobu energie 3.415MW.
Komponent je inštalovaný vodorovne v súlade s 4 * 17 a prednými a zadnými dvojitými pevnými konzolami.
Po druhé, vplyv 1500 XNUMX V na počiatočnú investíciu
Podľa vyššie uvedenej projektovej schémy je porovnávacia analýza technického množstva a nákladov systému 1500 V a tradičného systému 1000 V nasledovná.
Tabuľka 3: Investičné zloženie systému 1000V
Tabuľka 4: Investičné zloženie systému 1500V
Prostredníctvom komparatívnej analýzy sa zistilo, že v porovnaní s tradičným systémom s napätím 1000 1500 V šetrí systém s napätím 0.1 XNUMX V asi XNUMX juan / W systémových nákladov.
Po tretie, vplyv 1500 XNUMX V na výrobu energie
Predpoklad výpočtu:
Pri použití rovnakých komponentov nebude dochádzať k rozdielom vo výrobe energie z dôvodu rozdielov v komponentoch; za predpokladu rovného terénu nedôjde v dôsledku zmien terénu k zatieneniu tieňov;
Rozdiel vo výrobe energie je založený hlavne na dvoch faktoroch: strata nesúladu medzi komponentmi a strunami, strata jednosmerného napätia a strata striedavého napätia.
1. strata nesúladu medzi komponentmi a strunami
Počet sériových komponentov jednej vetvy sa zvýšil z 22 na 34. Kvôli odchýlke výkonu ± 3 W medzi rôznymi komponentmi sa zvýši strata výkonu medzi komponentmi systému 1500 XNUMX V, ale nedá sa to kvantitatívne vypočítať.
Počet prístupových ciest jedného invertora sa zvýšil z 12 na 18, ale počet dráh sledovania MPPT invertora sa zvýšil zo 6 na 9, aby sa zabezpečilo, že 2 vetvy zodpovedajú 1 MPPT. Strata MPPT sa nezvyšuje.
2. Strata jednosmerného a striedavého vedenia
Výpočtový vzorec straty linky
Q strata = I2R = (P / U) 2R = ρ (P / U) 2 (L / S)
1) Výpočet straty DC vedenia
Tabuľka: Pomer straty jednosmernej linky v jednej vetve
Vyššie uvedenými teoretickými výpočtami sa zistilo, že strata jednosmerného prúdu v systéme 1500 V je 0.765-krát vyššia ako v prípade systému s 1000 V, čo zodpovedá zníženiu straty jednosmerného prúdu o 23.5%.
2) Výpočet straty AC vedenia
Tabuľka: Pomer strát AC vedenia jedného invertora
Podľa vyššie uvedených teoretických výpočtov sa zistilo, že strata jednosmerného prúdu v systéme 1500 V je 0.263 krát vyššia ako v prípade systému 1000 V, čo zodpovedá zníženiu straty v striedavom vedení o 73.7%.
3) Skutočné údaje o prípade
Pretože stratu nesúladu medzi komponentmi nie je možné vypočítať kvantitatívne a skutočné prostredie je zodpovednejšie, na ďalšie vysvetlenie sa použije skutočný prípad.
V tomto článku sa používajú údaje o skutočnej výrobe energie tretej dávky projektu front runner. Čas zberu údajov je od mája do júna 2019, celkovo ide o údaje za 2 mesiace.
Tabuľka: Porovnanie výroby energie medzi systémami 1000 1500 V a XNUMX XNUMX V.
Z vyššie uvedenej tabuľky možno zistiť, že na rovnakom mieste projektu s použitím rovnakých komponentov, výrobkov výrobcov invertorov a rovnakého spôsobu inštalácie konzoly boli v priebehu mája až júna 2019 hodiny výroby energie systému 1500 V 1.55%. vyšší ako 1000V systém.
Je zrejmé, že hoci zvýšenie počtu komponentov s jedným reťazcom zvýši stratu nesúladu medzi komponentmi, pretože môže znížiť stratu jednosmerného vedenia o približne 23.5% a stratu striedavého vedenia o približne 73.7%, systém s napätím 1500 V môže zvýšiť výroba energie projektu.
Po štvrté, komplexná analýza
Prostredníctvom vyššie uvedenej analýzy môžeme zistiť, že v porovnaní s tradičným systémom 1000 V, systémom 1500 V,
1) Môže ušetriť približne 0.1 jüanu / W náklady na systém;
2) Aj keď zvýšenie počtu komponentov s jedným reťazcom zvýši stratu nesúladu medzi komponentmi, ale pretože môže znížiť stratu jednosmerného vedenia o približne 23.5% a stratu striedavého vedenia o približne 73.7%, systém s napätím 1500 V zvýši výroba energie projektu.
Preto je pri použití aplikácie 1500 Vdc vo fotovoltaickom systéme možné do istej miery znížiť náklady na energiu.
Podľa Dong Xiaoqinga, prezidenta Hebei Energy Engineering Institute, viac ako 50% schém projektovania pozemných fotovoltaických projektov dokončených inštitútom zvolilo 1500 1500 V; očakáva sa, že národný podiel 2019 35 V pozemných elektrární v roku 2020 dosiahne asi XNUMX%; v roku XNUMX sa ďalej zvýši.
IHS Markit, známa medzinárodná konzultačná agentúra, poskytla optimistickejšiu predpoveď. Vo svojej správe o analýze globálneho fotovoltaického trhu s napätím 1500 1500 V poukázali na to, že globálny rozsah fotovoltaickej elektrárne s napätím 100 XNUMX V presiahne v nasledujúcich dvoch rokoch XNUMX GW.
Obrázok: Predpoveď podielu 1500 XNUMX V v globálnych pozemných elektrárňach
Ako sa nepochybne zrýchľuje proces de-subvencovania globálneho fotovoltaického priemyslu a konečné hľadanie nákladov na elektrinu, bude sa čoraz viac využívať napätie 1500 V ako technické riešenie, ktoré môže znížiť náklady na elektrinu.
