1500Vdc-applikation i solcellssystemet
Att sänka kostnaderna och öka effektiviteten har alltid varit riktningen för elektriska människors ansträngningar
1500VDC-trend och oundvikligt val av paritetssystem
Att sänka kostnaderna och öka effektiviteten har alltid varit riktningen för Electric folks insatser. Bland dem är rollen som teknisk innovation är avgörande. År 2019, med Kinas accelererade subventioner, har 1500Vdc stora förhoppningar.
Enligt IHS-data från forsknings- och analysorganisationen föreslogs 1500Vdc-systemet först 2012 och FirstSolar investerade det första 1500Vdc solcelleanläggningen i världen 2014. I januari 2016, det första inhemska 1500Vdc-demonstrationsprojektet Golmud Sunshine Qiheng New Energy Golmud 30MW fotovoltaisk kraftgenereringsprojekt var officiellt anslutet till elnätet för kraftproduktion, vilket markerade att den inhemska 1500Vdc-applikationen i solcellssystemet verkligen har gått in i scenen för stora praktiska demonstrationsapplikationer. Två år senare, 2018, har 1500Vdc-teknik använts i stor skala internationellt och nationellt. Bland det tredje partiet av inhemska ledande projekt som startade byggandet 2018 har Golmud-projektet med det lägsta budpriset (0.31 yuan / kWh) samt GCL Delingha- och Chint Baicheng-projekten alla antagit 1500Vdc-teknik. Jämfört med det traditionella 1000Vdc solcellssystemet har 11500Vdc-applikationen i solcellssystemet använts på det senaste nyligen. Då kan vi enkelt ha sådana frågor:
Varför öka spänningen från 1000Vdc till 1500Vdc?
Kan annan elektrisk utrustning motstå högspänningen på 1500Vdc förutom omformaren?
Hur effektivt är 1500Vdc-systemet efter användning?
1. Tekniska fördelar och nackdelar med 1500Vdc-applikation i solcellssystemet
fördelanalys
1) Minska mängden kopplingsbox och likströmskabel
I ”Kod för design av solcelleanläggningar (GB 50797-2012)” bör matchningen av solcellsmoduler och växelriktare följa följande formel: Enligt ovanstående formel och relevanta parametrar för komponenterna, varje sträng i 1000Vdc-systemet är vanligtvis 22 komponenter, medan varje sträng i 1500Vdc-systemet kan tillåta 32 komponenter.
Ta en 285W-modul 2.5 MW kraftgenereringsenhet och strängomvandlare som ett exempel, 1000Vdc-system:
408 solsträngar, 816 par påelfundament
34 uppsättningar med 75 kW strängomvandlare
1500Vdc-system:
280 fotovoltaiska gruppsträngar
700 par påelfundament
14 uppsättningar med 75 kW strängomvandlare
när antalet strängar minskar kommer antalet DC-kablar som är anslutna mellan komponenterna och växelströmskablarna mellan strängar och växelriktare att minskas.
2) Minska DC-linjeförlust
∵ P = IRI = P / U
∴ U ökar med 1.5 gånger → I blir (1 / 1.5) → P blir 1 / 2.25
∵ R = ρL / S DC-kabel L blir 0.67, 0.5 gånger originalet
∴ R (1500Vdc) <0.67 R (1000Vdc)
Sammanfattningsvis är 1500VdcP för DC-delen cirka 0.3 gånger 1000VdcP.
3) Minska en viss teknik och felprocent
På grund av minskningen av antalet likströmskablar och kopplingsdosor minskar antalet kabelskarvar och kopplingsdosanslutningar som installerats under konstruktionen, och dessa två punkter är benägna att misslyckas. Därför kan 1500Vdc minska en viss felfrekvens.
4) Minska investeringarna
Att öka antalet enkelsträngade komponenter kan minska kostnaden för en Watt. De viktigaste skillnaderna är antalet påelfundament, kabelns längd efter likströmskonvergens och antalet kopplingsdosor (centraliserade).
I förhållande till 22-strängarschemat i 1000Vdc-systemet kan 32-strängsschemat i 1500Vdc-systemet spara cirka 3.2 poäng / W för kablar och påelfundament.
Nackdelanalys
1) Ökade utrustningskrav
Jämfört med 1000Vdc-systemet har spänningen ökat till 1500Vdc en betydande inverkan på strömbrytare, säkringar, blixtskyddsanordningar och strömbrytare och ställer högre krav för att motstå spänning och tillförlitlighet, och enhetspriset för utrustning kommer att höjas relativt .
2) Högre säkerhetskrav
Efter att spänningen har höjts till 1500Vdc ökar risken för elektriska nedbrytningar, vilket förbättrar isoleringsskyddet och det elektriska avståndet. Dessutom, när en olycka inträffar på DC-sidan kommer den att möta allvarligare DC-bågutrotningsproblem. Därför ökar 1500Vdc-systemet systemets säkerhetskrav.
3) Öka risken för PID-effekt
Efter att solcellsmodulerna har anslutits i serie är läckströmmen som bildas mellan cellerna i högspänningsmodulen och marken en viktig orsak till PID-effekten. Efter att spänningen har ökat från 1000Vdc till 1500Vdc är det uppenbart att spänningsskillnaden mellan cellen och marken kommer att öka, vilket ökar möjligheten för PID-effekt.
4) Öka matchningsförlusten
Det finns en viss förlust av matchning mellan solsträngar, främst orsakade av följande skäl:
- Fabrikseffekten för olika solcellsmoduler har en avvikelse på 0 ~ 3%. Sprickorna som bildas under transport och installation kommer att orsaka en kraftavvikelse.
- Ojämn dämpning och ojämn blockering efter installationen orsakar också en kraftavvikelse.
- Med tanke på ovanstående faktorer ökar uppenbarligen varje matchande förlust genom att öka varje sträng från 22 komponenter till 32 komponenter.
- Som svar på ovanstående problem med 1500V, efter nästan två års forskning och prospektering, har utrustningsföretag också gjort några förbättringar.
För det andra, 1500Vdc solcellssystemets kärnutrustning
1. Solcellsmodul
First Solar, Artus, Tianhe, Yingli och andra företag tog ledningen när det gäller lanseringen av 1500Vdc solcellsmoduler.
Sedan världens första 1500Vdc solcellskraftverk slutfördes 2014 har applikationsvolymen på 1500V-system fortsatt att expandera. Driven av denna situation började IEC-standarden att integrera 1500V-relaterade specifikationer i implementeringen av den nya standarden. 2016 är IEC 61215 (för C-Si), IEC 61646 (för tunna filmer) och IEC61730 komponentsäkerhetsstandarder under 1500V. Dessa tre standarder kompletterar prestandatestning och säkerhetskrav för 1500V-komponentsystemet och bryter det sista hindret för 1500V-kraven, vilket i hög grad främjar efterlevnaden av 1500V-kraftverkets standarder.
För närvarande har Kinas inhemska förstatillverkare lanserat mogna 1500V-produkter, inklusive enkelsidiga komponenter, dubbelsidiga komponenter, dubbelglaskomponenter och har erhållit IEC-relaterad certifiering.
Som svar på PID-problemet med 1500V-produkter vidtar de nuvarande vanliga tillverkarna följande två åtgärder för att säkerställa att PID-prestandan för 1500V-komponenter och konventionella 1000V-komponenter förblir på samma nivå.
1) Genom att uppgradera kopplingsdosan och optimera komponentlayoutdesignen för att uppfylla 1500 V-krypavstånd och avståndskrav;
2) Tjockleken på bakplanmaterialet ökas med 40% för att förbättra isoleringen och säkerställa komponenternas säkerhet;
För PID-effekten garanterar varje tillverkare att komponenten under 1500V-systemet fortfarande garanterar att PID-dämpningen är mindre än 5%, vilket säkerställer att PID-prestandan för den konventionella komponenten förblir på samma nivå.
2. Omformare
Utländska tillverkare som SMA / GE / PE / INGETEAM / TEMIC lanserade vanligtvis 1500V inverterlösningar runt 2015. Många inhemska tillverkare av första klass har lanserat inverterprodukter baserade på 1500V-serien, till exempel Sungrow SG3125, Huaweis SUN2000HA-serie etc., och är de första som släpps på den amerikanska marknaden.
NB / T 32004: 2013 är en standard som inhemska inverterprodukter måste uppfylla när de marknadsförs. Tillämpningsområdet för den reviderade standarden är en fotovoltaisk nätansluten omformare ansluten till en PV-källkrets med en spänning som inte överstiger 1500V DC och en växelströmsspänning som inte överstiger 1000V. Standarden i sig innehåller redan DC 1500V-intervallet och ger testkrav för överspänning av PV-kretsar, elektriskt spelrum, krypavstånd, motståndsspänning och andra tester.
3. Kombineringslåda
Standarderna för kombinationsboxen och varje nyckelapparat är färdiga, och 1500Vdc har gått in i certifieringsstandarden för combinerbox CGC / GF 037: 2014 “Tekniska specifikationer för fotovoltaisk kombinationsutrustning”.
4. Kabel
För närvarande har 1500V-standarden för solcellsladdar också införts.
5. Strömbrytare och blixtskydd
Inom solcellerindustrin under 1100Vdc-eran är omformarens utspänning upp till 500Vac. Du kan låna 690Vac-distributionsbrytarsystemet och tillhörande produkter; från 380Vac-spänning till 500Vac-spänning finns det inget problem för matchning av omkopplare. Under den tidiga perioden 2015 hade dock inte hela solcells- och kraftdistributionsindustrin 800Vac / 1000Vac strömfördelningsbrytare och andra specifikationer, vilket resulterade i svårigheter att stödja hela produkten och höga supportkostnader.
Omfattande beskrivning
Solcellssystemet 1500Vdc har använts i stor utsträckning utomlands och är redan en mogen applikationsteknik över hela världen.
Därför har solcellssystemets huvudutrustning uppnått massproduktion och priset har sjunkit kraftigt jämfört med demonstrationsfasen 2016.
1500Vdc-applikation i solcellssystemet
Som nämnts ovan har 1500Vdc solcellssystem använts utomlands så tidigt som 2014 på grund av dess låga totalkostnad och höga energiproduktion.
Global 1500Vdc-applikation i solcellsutforskningsfallet
Den första solenergin tillkännagav i maj 2014 att det första 1500Vdc kraftverket som byggdes i Deming, New Mexico, togs i bruk. Kraftverkets totala kapacitet är 52MW, 34 matriser antar 1000Vdc-struktur, och de återstående arraysna antar 1500Vdc-struktur.
SMA tillkännagav i juli 2014 att dess 3.2 MW solcellskraftverk byggt i Sandershauser Berg industripark i Niestetal, Kassel, norra Tyskland har tagits i bruk, och kraftverket använder ett 1500Vdc-system.
1500Vdc har använts i stor utsträckning i billiga projekt
För närvarande har LSP framgångsrikt utvecklats T1 + T2 klass B + C, klass I + II PV överspänningsskydd SPD 1500Vdc, 1200Vdc, 1000Vdc, 600Vdc används i stor utsträckning vid solproduktion av solceller.
Storskalig 1500Vdc-applikation i solcellssystemet
För första gången kopplades Fu An Hua Huis 257 MW solcellsprojekt framgångsrikt till nätet. Alla 1500V-integrerade steg-inverterade lösningar för containeromvandlare användes för att framgångsrikt uppnå acceptansen från design, konstruktion till nätanslutning. Projektet ligger i Huahui Town, Fuhua County, Phu An-provinsen, Vietnam, och det tillhör de centrala och södra kustområdena. Med hänsyn till den lokala geografiska miljön och ekonomin i projektet valde projektkunden äntligen den integrerade lösningen för 1500V containeromvandlare.
Pålitlig lösning
I demonstrationens solcellsprojekt har kunderna strikta krav på konstruktion och produktkvalitet. Projektets installationskapacitet på DC-sidan av projektet är 257 MW, som består av 1032 uppsättningar 1500V DC-kombinationsboxar, 86 uppsättningar 1500Vdc 2.5MW centraliserade växelriktare, 43 uppsättningar 5MVA mellanspänningstransformatorer och containeriserade integrerade lösningar för ringnätverksskåp, vilket gör det enkelt Installation och idrifttagning kan förkorta byggcykeln och sänka systemkostnaden.
1500V-lösningen samlar "stor teknik"
Den 1500V integrerade lösningen för växelriktningsförstärkare har egenskaper som 1500V, stor fyrkantig matris, hög kapacitetsförhållande, högeffektsomvandlare, integrerad växelriktarförstärkning etc., vilket minskar kostnaden för utrustning som kablar och kopplingsdosor. Minskade initiala investeringskostnader. I synnerhet förbättrar designen med hög kapacitetsförhållande effektivt den totala användningsgraden för boost-linjen och ställer in ett rimligt kapacitetsförhållande genom aktiv överanläggning för att göra systemet LCOE optimal.
1500VDC-lösningen används i solcellsprojekt på mer än 900 MW i Vietnam. Vietnam Fu An Hua Hui 257MW solcellsprojekt är det största enskilda solcellsprojektet. Som det första partiet av nya energidemonstrationsprojekt i Vietnam, efter att projektet har tagits i drift, kommer det att optimera Vietnams maktstruktur, underlätta strömbristproblemet i södra Vietnam och främja ekonomisk och social utveckling i Vietnam av stor betydelse.
Är applikationen 1500Vdc i solcellssystemet fortfarande långt ifrån storskalig?
Jämfört med solcellssystemet 1000Vdc som används i stor utsträckning i solcellskraftverk har forskningen om 1500Vdc-applikationen i solcellssystemet som leds av växelriktartillverkare nyligen blivit en industriell teknikpunkt.
Det är lätt att ha sådana frågor:
Varför höja spänningen från 1000Vdc till 1500Vdc?
Kan annan elektrisk utrustning motstå högspänningen på 1500Vdc förutom omformaren?
Använder någon 1500Vdc-systemet nu? Hur är effekten?
Tekniska fördelar och nackdelar med 1500Vdc-applikation i solcellssystemet
1. Fördelanalys
1) Minska användningen av kombinationsboxar och DC-kablar. Varje sträng i ett 1000Vdc-system består vanligtvis av 22 komponenter, medan varje sträng av ett 1500VDC-system kan tillåta 32 komponenter. Ta ett 265W modul 1MW kraftgenereringsenhet som ett exempel,
1000Vdc-system: 176 solsträngar och 12 kombinationslådor;
1500Vdc-system: 118 solsträngar och 8 kombinationslådor;
Därför är mängden likströmskablar från solcellsmoduler till kombinationsboxen cirka 0.67 gånger och mängden likströmskablar från kombinationsboxen till växelriktaren är cirka 0.5 gånger.
2) Minska DC-ledningsförlust ∵P-förlust = I2R-kabel I = P / U
∴U ökar med 1.5 gånger → I blir (1 / 1.5) → P-förlust blir 1 / 2.25
Dessutom blir R-kabeln = ρL / S, likströmskabelns L 0.67, 0.5 gånger originalet
CableR-kabel (1500Vdc) <0.67R-kabel (1000Vdc)
Sammanfattningsvis är 1500VdcP-förlusten av DC-delen ungefär 0.3 gånger 1000VdcP-förlusten.
3) Minska en viss teknik och felprocent
Eftersom antalet DC-kablar och kombinationslådor minskar minskar antalet kabelskarvar och kabeldragningar som installerats under konstruktionen, och dessa två punkter är benägna att misslyckas. Därför kan 1500Vdc minska en viss felfrekvens.
2. nackdelar analys
1) Ökad utrustningskrav Jämfört med ett 1000Vdc-system har ökad spänning till 1500Vdc en betydande inverkan på strömbrytare, säkringar, blixtavledare och växelströmförsörjning och ställer högre krav på spänning och tillförlitlighet. förbättra.
2) Högre säkerhetskrav Efter att spänningen har höjts till 1500Vdc ökar risken för elektriska nedbrytningar och urladdning så att isoleringsskyddet och det elektriska spelrummet bör förbättras. Dessutom, om en olycka inträffar på likströmssidan, kommer den att möta ett allvarligare problem med DC-släckning. Därför höjer 1500Vdc-systemet systemets krav på säkerhetsskydd.
3) Öka den möjliga PID-effekten Efter att PV-modulerna är anslutna i serie är läckströmmen som bildas mellan högspänningsmodulernas celler och marken en viktig orsak till PID-effekten (för en detaljerad förklaring, svara på “103 " i bakgrunden). Efter att spänningen har ökat från 1000Vdc till 1500Vdc är det tydligt att spänningsskillnaden mellan batterikretsen och marken kommer att öka, vilket ökar möjligheten för PID-effekt.
4) Ökande matchningsförlust Det finns en viss matchningsförlust mellan solsträngar, vilket huvudsakligen orsakas av följande skäl:
Fabrikseffekten för olika solcellsmoduler har en avvikelse på 0 ~ 3%.
Dolda sprickor som bildas under transport och installation kommer att orsaka kraftavvikelse
Ojämn dämpning och ojämn avskärmning efter installationen orsakar också en kraftavvikelse.
Med tanke på ovanstående faktorer ökar uppenbarligen varje matchande förlust genom att öka varje sträng från 22 komponenter till 32 komponenter.
3. Omfattande analys I ovanstående analys kan hur mycket 1500Vdc som kan jämföras med 1000Vdc förbättra kostnadsprestandan, och ytterligare beräkningar behövs.
Inledning: Jämfört med solcellssystemet 1000Vdc som används i stor utsträckning i solcelleanläggningar har forskningen om 1500Vdc-applikationen i solcellssystemet som leds av växelriktartillverkare nyligen blivit en hotspot för industriteknik. Då kan vi lätt ha sådana frågor.
För det andra kärnutrustningen i solcellssystemet vid 1500Vdc
1) Solcellsmoduler För närvarande har FirstSolar, Artes, Trina, Yingli och andra företag lanserat 1500Vdc solcellsmoduler, inklusive konventionella moduler och dubbelglasmoduler.
2) Inverter För närvarande har vanliga tillverkare lanserat 1500Vdc-omformare med en kapacitet på 1MVA ~ 4MVA, som har använts i demonstrationskraftverk. Spänningsnivån på 1500Vdc har täckts av relevanta IEC-standarder.
3) Standarder för kombinationsboxar och andra nyckelkomponenter Combinerboxar och nyckelkomponenter har förberetts och 1500Vdc har gått in i certifieringsstandarden för kombinationsboxar CGC / GF037: 2014 ”Tekniska specifikationer för kombinerad solcellutrustning”; 1500Vdc har förtydligats av de flesta IEC-standarder som tillhör kategorin lågspänningsdirektiv, såsom strömbrytarstandarder IEC61439-1 och IEC60439-1, solcellsspänningssäkringar IEC60269-6 och solcellsspecifika blixtskyddsanordningar EN50539-11 / -12 .
Eftersom 1500Vdc solcellssystem fortfarande är i demonstrationsfasen och efterfrågan på marknaden är begränsad har ovan nämnda utrustning ännu inte startat massproduktion.
1500Vdc-applikation i solcellssystemet
1. Macho Springs solkraftverk
Firstsolar tillkännagav i maj 2014 att det första 1500Vdc-kraftverket som färdigställdes i Deming, NewMexico togs i bruk. Kraftverkets totala kapacitet är 52MW, 34 matriser använder 1000Vdc-struktur och de återstående matriserna använder 1500Vdc-struktur.
SMA tillkännagav i juli 2014 att dess 3.2 MW solcellskraftverk i Sandershauser Bergindustrialpark, en industripark i Niestetal, Kassel, norra Tyskland, har tagits i bruk. Kraftverket använder ett 1500Vdc-system.
2. Ansökningsfall i Kina
Golmud Sunshine Qiheng Ny energi Golmud 30MW solcellsprojekt
I januari 2016 var det första inhemska demonstrationsprojektet 1500Vdc solcelleanläggning, Golmud Sunshine Qiheng New Energy Golmud 30MW solcellsladdat kraftprojekt, officiellt anslutet till nätet för kraftproduktion, vilket markerar att det inhemska 1500Vdc fotovoltaiska systemet faktiskt har gått in själva demonstrationsansökningsstadiet.
Utveckling av 1500V-relaterade solcellsprodukter är redan en trend
Solcellskomponenter och elektrisk utrustning i nuvarande solcellssystem är konstruerade och tillverkade baserat på likspänningskraven på 1000V. För att uppnå ett bättre utbyte av solcellsanläggningar behövs ett genombrott i fallet med minskning av solcellssubventioner för dess energiproduktionskostnader och effektivitet. Därför har utvecklingen av 1500V relaterade solcellsprodukter blivit en trend. 1500V högspänningskomponenter och stödjande elektrisk utrustning innebär lägre systemkostnader och högre effektivitet. Genom att introducera den här nya utrustningen och tekniken kan fotovoltaikindustrin gradvis bli av med beroende av subventioner och uppnå paritet onlinetillgång på ett tidigt datum. 1500 V-krav för solcellsmoduler, växelriktare, kablar, kombinationsboxar och systemoptimering ”
Den relevanta kärnutrustningen i 1500V-systemet visas ovan. Kraven på 1500V för varje enhet har också ändrats i enlighet med detta:
1500V komponent
• Komponentens layout ändras, vilket kräver högre krypavstånd för komponenterna;
• Komponentmaterialförändringar, ökande material- och testkrav för bakplanet;
• Ökade testkrav för komponentisolering, spänningsmotstånd, våtläckage och puls;
• Komponentkostnaden är i grunden platt och prestandan förbättras;
• Det finns för närvarande IEC-standarder för 1500Vdc-systemkomponenter. Såsom IEC 61215 / IEC 61730;
• 1500Vdc-systemkomponenter från vanliga tillverkare har klarat relevanta certifieringar och PID-prestandatester.
1500V likströmskabel
• Det finns skillnader i isolering, manteltjocklek, ellipticitet, isolationsmotstånd, termisk förlängning, saltspray och rökbeständighetstest och strålningsförbränningstest.
1500V kombinationslåda
• Testkrav för elavstånd och krypavstånd, effektfrekvensspänning och impulsbeständighet och isolationsmotstånd;
• Det finns skillnader i blixtavledare, strömbrytare, säkringar, ledningar, självdrivna källor, antid reverseringsdioder och kontakter;
• Standarder för kombinationsboxar och nyckelkomponenter är på plats.
1500V växelriktare
• Blixtlås, brytare, säkringar och strömbrytare är olika;
• Isolering, elavstånd och urladdning orsakad av spänningsökning;
• 1500V spänningsnivå har täckts av relevanta IEC-standarder.
1500V-system
Vid utformningen av 1500V-systemsträngar var komponenterna i varje sträng i 1000V-systemet 18-22, och nu kommer 1500V-systemet att öka antalet komponenter i serie kraftigt till 32-34, vilket gör flera strängar mindre och blir en verklighet.
Aktuellt solcellssystem, DC-spänning 450-1000V, AC-sida spänning 270-360V; 1500V-systemet ökade antalet enstaka strängkomponenter med 50%, DC-sidans spänning 900-1500V, AC-sidan 400-1000V, inte bara DC-sidans linjeförlust minskar Linjeförlusten på AC-sidan har minskat avsevärt. 1500V krav på komponenter, växelriktare, kablar, kombinationsboxar och systemoptimering ”
När det gäller växelriktare har 1MW centraliserade växelriktare använts tidigare, och nu kan de utökas till 2.5 MW växelriktare efter användning av ett 1500V-system; och växelsidans märkspänning ökas. Omformare med samma effekt och växelströmssida Den reducerade utgångsströmmen minskar kostnaden för växelriktaren.
Genom omfattande beräkningar, efter den tekniska förbättringen av 1500V-systemet, kan den totala systemkostnaden minskas med cirka 2 cent och systemeffektiviteten kan förbättras med 2%. Så användningen av 1500V-systemet är till stor hjälp för att sänka systemkostnaden.
Genom att använda ett 1500V-system ökar antalet komponenter i serie, antalet parallella anslutningar minskar, antalet kablar minskar och antalet kombinerare och växelriktare minskar. Spänningen ökas, förlusten reduceras och effektiviteten förbättras. Minskad installations- och underhållsbelastning minskar också installations- och underhållskostnader. Detta kan sänka LCOE-värdet för el.
Den stora trenden! 1500V solcellssystem påskyndar tillkomsten av paritetstiden
Under 2019, med förändringarna i solcellspolitiken, bjuder industrin på att sänka kostnaderna för el, och det är en oundviklig trend att gå mot prisvärd internetåtkomst. Därför är teknisk innovation ett genombrott, att minska kostnaderna för el och minska beroendet av subventioner har blivit en ny riktning för en sund utveckling av solcellindustrin. Samtidigt har Kina, som världens ledande tillverkare av solcellindustrin, hjälpt de flesta länder att uppnå paritet på Internet, men det är fortfarande ett avstånd från paritet på Internet av olika skäl.
Den främsta anledningen till att den utomeuropeiska solcellsmarknaden kan uppnå paritet är att förutom Kinas fördelar när det gäller finansiering, mark, tillgång, belysning, elpriser etc. är det viktigaste och lärdomarna att de är relativt Kina är mer Avancerad. Till exempel ett solcellssystem med en spänning på 1500V. För närvarande har 1500V spänningsnivårelaterade produkter blivit den vanliga lösningen för den utomeuropeiska solcellsmarknaden. Därför bör inhemsk solceller även fokusera på systemnivåinnovation, påskynda tillämpningen av 1500V och annan avancerad teknik, realisera kostnadsreducering, effektivitet och kvalitetsförbättring av kraftverk och heltäckande främja solcellerindustrin att gå mot paritetstiden.
1500V-vågen har svept världen
Enligt IHS-rapporten går den första föreslagna användningen av 1500V-systemet tillbaka till 2012. År 2014 investerade FirstSolar i det första 1500V solcelleanläggningen. Enligt beräkningen av FirstSolar: 1500V fotovoltaiska kraftverk minskar antalet parallella kretsar genom att öka antalet fotovoltaiska moduler i serien; minskar antalet kopplingsdosor och kablar; samtidigt, när spänningen ökar, minskas kabelförlusten ytterligare och systemets effektiviseringseffektivitet förbättras.
År 2015 tog Kinas ledande växelriktartillverkare Sunshine Power ledningen när det gäller att främja systemlösningar baserade på 1500V-inverterdesignen i branschen, men eftersom andra stödjande komponenter inte har bildat en komplett industriell kedja i Kina och investeringsföretag har begränsad medvetenhet om detta, I stället för att prioritera utomeuropeisk expansion efter storskalig inhemsk marknadsföring "erövrade" den först världen och återvände sedan till den kinesiska marknaden.
Ur världsmarknadens perspektiv har 1500V-systemet blivit en nödvändig förutsättning för stora solcellsprojekt för att sänka kostnaderna och öka effektiviteten. I länder med låga elpriser som Indien och Latinamerika, antar storskaliga solceller kraftverk nästan alla 1500V-budsystem; länder med utvecklade kraftmarknader i Europa och USA har bytt likspänning från 1000V solcellssystem till 1500V; tillväxtmarknader som Vietnam och Mellanöstern har gått direkt in i 1500V-system. Det är värt att notera att 1500-volts solcellsprojekt på GW-nivå används över hela världen och har upprepade gånger satt ett globalt rekord med ultralåga elpriser på nätet.
I USA stod den installerade kapaciteten på 1500Vdc-utrustning 2016 för 30.5%. År 2017 hade den fördubblats till 64.4%. Det förväntas att detta antal kommer att uppgå till 84.20% under 2019. Enligt det lokala EPC-företaget: ”Varje nytt 7GW markkraftverk använder 1500V varje år. Till exempel använder det första storskaliga fotovoltaiska kraftverket i Wyoming, som just har anslutits till nätet, en 1500V centraliserad växelriktarlösning för solljus.
Enligt uppskattningar, jämfört med ett 1000V-system, återspeglas kostnadsminskningen och effektivitetsökningen med 1500V huvudsakligen i:
1) Antalet seriekopplade komponenter har ökat från 24 block / sträng till 34 block / sträng, vilket minskar antalet strängar. På motsvarande sätt har förbrukningen av solcellskablar minskat med 48%, och kostnaden för utrustning såsom kombinationsboxar har också minskat med cirka 1/3 och kostnaden har minskat med cirka 0.05 yuan / Wp;
2) Ökningen av antalet komponenter i serie minskar systemkostnaden för stöd, påelfundament, konstruktion och installation med cirka 0.05 yuan / Wp;
3) Den nätanslutna spänningen i 1500V-systemet ökas från 540V till 800V, de nätanslutna punkterna reduceras och AC- och DC-sidans systemförluster kan minskas med 1 ~ 2%.
4) Enligt det mogna fallet på den utländska marknaden kan den optimala kapaciteten för en enda undergrupp utformas för att vara 6.25 MW i 1500 V-system och till och med upp till 12.5 MW i vissa områden. Genom att öka kapaciteten för en enda undergrupp kan kostnaden för växelströmsutrustning som transformatorer minskas.
Därför, jämfört med det traditionella 1000V-systemet, kan 1500V-systemet minska kostnaden med 0.05 ~ 0.1 yuan / Wp, och den faktiska kraftproduktionen kan öka med 1 ~ 2%.
Multiplicera med den "potentiella" 1500Vdc-inhemska marknaden
Jämfört med den internationella marknaden började 1500V-systemet sent på grund av den omogna försörjningskedjan för teknikindustrin under de första åren av den kinesiska solcellindustrin. Endast ett fåtal ledande företag som Sunshine Power har slutfört FoU och certifiering. Men med ökningen av 1500V-systemet i global skala har den inhemska marknaden utnyttjat det och uppnått goda resultat i utvecklingen och innovationen av 1500V-system och applikationer:
- I juli 2015 slutförde den första 1500V centraliserade växelriktaren som utvecklats och tillverkades av Sunshine Power i Kina framgångsrikt nätanslutningstestet och öppnade förspel till 1500V-tekniken på den inhemska marknaden.
- I januari 2016 anslöts det första inhemska demonstrationsprojektet för solceller för solceller från 1500V till elnätet för kraftproduktion.
- I juni 2016, i det första inhemska Datong-ledarprojektet, applicerades 1500V centraliserade växelriktare i satser.
- I augusti 2016 tog Sunshine Power ledningen när det gäller att lansera världens första 1500V-strängomformare, vilket ytterligare förbättrar den internationella konkurrenskraften hos inhemska solcellsomformare.
Samma år kopplades Kinas första 1500V fotovoltaiska system benchmarkingprojekt formellt till nätet för kraftproduktion i Golmud, Qinghai, vilket markerade att det inhemska solcellssystemet 1500Vdc har börjat komma in i området för praktisk tillämpning. Den totala installerade kapaciteten för kraftverket är 30MW. Sunshine Power tillhandahåller en komplett uppsättning lösningar för detta projekt, vilket minskar kabelinvesteringskostnaden med 20%, kostnaden på 0.1 yuan / Wp, och kraftigt minskar AC- och DC-sidoledningsförlusterna och transformatorns lågspänningssidlindningsförluster.
1500V har blivit mainstream på den globala marknaden
1500V-systemet, som både har kostnadsminskning och effektivitet, har successivt blivit förstahandsvalet för stora markkraftverk. När det gäller den framtida utvecklingen av 1500V-system förutspår IHS att andelen 1500V-växelriktare kommer att fortsätta öka till 74% under 2019 och öka till 84% 2020 och bli branschens mainstream.
Ur perspektivet av 1500V installerad kapacitet var den bara 2GW 2016 och översteg 30GW 2018. Den har uppnått en tillväxt på mer än 14 gånger på bara två år och förväntas upprätthålla en långvarig tillväxttrend med hög hastighet. Det förväntas att kumulativa transporter 2019 och 2020 kommer att vara Beloppet kommer att överstiga 100GW. För kinesiska företag har Sunshine Power installerat mer än 5GW 1500V-växelriktare över hela världen och planerar att lansera mer avancerade 1500V-seriesträngar och centraliserade växelriktare under 2019 för att möta den snabbt växande efterfrågan på marknaden.
Att öka likspänningen till 1500V är en viktig förändring för att minska kostnaderna och öka effektiviteten och har nu blivit den vanliga lösningen för internationell solcellsutveckling. Med en era av subventioner och paritet i Kina kommer 1500V-systemet också att användas mer och mer i Kina, vilket påskyndar ankomsten av Kinas omfattande paritetstid.
Ekonomisk analys av 1500V solcellssystem
Från och med 2018, oavsett utomlands eller inhemskt, blir applikationsandelen av 1500V-systemet större och större. Enligt IHS-statistik översteg applikationsvolymen 1500V för stora utländska markkraftverk i utländska länder 50% 2018; enligt preliminär statistik, bland det tredje partiet av frontlöpare 2018, var andelen 1500V-applikationer mellan 15% och 20%.
Kan 1500V-systemet effektivt minska elkostnaden för projektet? Denna uppsats gör en jämförande analys av ekonomin för de två spänningsnivåerna genom teoretiska beräkningar och faktiska falldata.
I. Grundläggande designschema
För att analysera kostnadsnivån för applikationen 1500Vdc i solcellssystemet används ett konventionellt designschema för att jämföra projektkostnaden med den traditionella 1000V-systemkostnaden.
1. beräkningsförutsättning
1) Markkraftverket, platt terräng, installerad kapacitet är inte begränsad av markområdet;
2) Projektplatsens extrema temperatur och extremt låga temperatur ska beaktas enligt 40 ℃ och -20 ℃.
3) Nyckelparametrarna för valda komponenter och växelriktare visas i tabellen nedan.
2. Grundläggande designschema
1) 1000V-serie designschema
22 310W dubbelsidiga solcellsmoduler bildar en gren på 6.82kW, två grenar bildar en fyrkantig grupp, 2 grenar totalt 240 kvadratmatriser och går in i 120 20kW växelriktare (75 gånger överfördelning vid DC-sidan, förstärkning på baksidan) 1.09%, det är 15 gånger över-provisionering) för att bilda en kraftproduktionsenhet på 1.25MW.
Komponenten installeras horisontellt i enlighet med 4 * 11, och de främre och bakre dubbla stolparna.
2) 1500V-serie designschema
34 310W dubbelsidiga solcellsmoduler bildar en gren på 10.54 kW, två grenar bildar en fyrkantig matris, 2 grenar har totalt 324 kvadratmatriser och 162 18 kW inverterare är installerade (175 gånger överfördelning vid DC-sidan, förstärkning på tillbaka Med tanke på 1.08% är det 15 gånger överförsörjning) för att bilda en 1.25 MW kraftproduktionsenhet.
Komponenten installeras horisontellt i enlighet med 4 * 17, och de främre och bakre fasta fästena med två stolpar.
För det andra, effekterna av 1500V på den initiala investeringen
Enligt designschemat ovan är en jämförande analys av teknikkvantiteten och kostnaden för 1500V-systemet och det traditionella 1000V-systemet som följer.
Tabell 3: Investeringskomposition för 1000V-system
Tabell 4: Investeringskomposition för 1500V-system
Genom jämförande analys visar man att jämfört med det traditionella 1000V-systemet sparar 1500V-systemet cirka 0.1 yuan / W av systemkostnaden.
För det tredje, inverkan av 1500V på kraftproduktion
Beräkningsförutsättning:
Med samma komponenter kommer det inte att finnas någon skillnad i kraftgenerering på grund av skillnader i komponenter; antar platt terräng, kommer det inte att finnas någon skugga tilltäppning på grund av terrängförändringar;
Skillnaden i kraftproduktion baseras främst på två faktorer: förlustförlust mellan komponenter och strängar, likströmsförlust och växelströmsförlust.
1. felaktig förlust mellan komponenter och strängar
Antalet seriekomponenter i en enda gren har ökat från 22 till 34. På grund av effektavvikelsen på ± 3W mellan olika komponenter kommer effektförlusten mellan 1500V systemkomponenter att öka, men det kan inte beräknas kvantitativt.
Antalet åtkomstvägar för en enda växelriktare har ökat från 12 till 18, men antalet MPPT-spårningsvägar för växelriktaren har ökats från 6 till 9 för att säkerställa att två grenar motsvarar 2 MPPT. MPPT-förlusten ökar inte.
2. DC- och AC-ledningsförlust
Beräkningsformel för radförlust
Q-förlust = I2R = (P / U) 2R = ρ (P / U) 2 (L / S)
1) Beräkning av likströmsförlust
Tabell: DC-förlustförhållande för en enda gren
Genom ovanstående teoretiska beräkningar visar man att DC-linjeförlusten för 1500V-systemet är 0.765 gånger den för 1000V-systemet, vilket motsvarar att minska DC-ledningsförlusten med 23.5%.
2) Beräkning av AC-ledningsförlust
Tabell: AC-förlustförhållande för en enda omformare
Enligt ovanstående teoretiska beräkningar har man konstaterat att likströmsförlusten för 1500V-systemet är 0.263 gånger den för 1000V-systemet, vilket motsvarar att reducera växelströmsförlusten med 73.7%.
3) Uppgifter om faktiska ärenden
Eftersom förlustförlusten mellan komponenter inte kan beräknas kvantitativt, och den faktiska miljön är mer ansvarig, kommer det faktiska fallet att användas för ytterligare förklaring.
Den här artikeln använder faktiska kraftgenereringsdata för den tredje satsen i ett frontprojektprojekt. Datainsamlingstiden är från maj till juni 2019, totalt två månaders data.
Tabell: Jämförelse av kraftproduktion mellan 1000V och 1500V-system
Från tabellen ovan kan det konstateras att på samma projektplats, med samma komponenter, växelriktartillverkares produkter och samma monteringsmetod för fästen, under maj till juni 2019 var 1500 V-systemets energiproduktion 1.55% högre än 1000V-systemet.
Det kan ses att även om ökningen av antalet enstaka strängkomponenter kommer att öka felparningsförlusten mellan komponenter eftersom det kan minska likströmsförlusten med cirka 23.5% och växelströmsförlusten med cirka 73.7% kan 1500V-systemet kraftproduktion av projektet.
För det fjärde en omfattande analys
Genom analysen ovan kan vi hitta att jämfört med det traditionella 1000V-systemet, 1500V-systemet,
1) Kan spara cirka 0.1 yuan / W systemkostnad;
2) Även om ökningen av antalet enkelsträngskomponenter kommer att öka förlusten mellan komponenterna, men eftersom det kan minska likströmsförlusten med cirka 23.5% och växelströmsförlusten med cirka 73.7% kommer 1500V-systemet att öka kraftproduktion av projektet.
Därför kan 1500Vdc-applikationen i solcellssystemet kostnaden för ström reduceras till en viss utsträckning.
Enligt Dong Xiaoqing, ordförande för Hebei Energy Engineering Institute, valde mer än 50% av de grundläggande solcellsprojekt som planerades av institutet 1500V; det förväntas att den nationella 1500V-andelen av markkraftverk år 2019 kommer att nå cirka 35%; den kommer att öka ytterligare 2020.
IHS Markit, en välkänd internationell konsultbyrå, gav en mer optimistisk prognos. I sin 1500V globala solcellsanalysrapport påpekade de att den globala 1500V solcellskraftsanläggningen skulle överstiga 100GW de närmaste två åren.
Figur: Prognos för andelen 1500V i globala markkraftverk
Utan tvekan kommer den globala fotovoltaiska industrins av-subventioneringsprocess att accelereras och den ultimata strävan efter kostnad för el, 1500V, som en teknisk lösning som kan sänka elkostnaderna, kommer i allt högre grad att användas.
