Fotovoltaik sistemde 1500Vdc uygulaması
Maliyetleri düşürmek ve verimliliği artırmak, her zaman elektrikçilerin çabalarının yönü olmuştur.
1500VDC trendi ve kaçınılmaz parite sistemi seçimi
Maliyetleri düşürmek ve verimliliği artırmak, her zaman Elektrik çalışanlarının çabalarının yönü olmuştur. Bunların arasında teknolojik yeniliğin rolü anahtardır. 2019'da Çin'in hızlandırdığı sübvansiyonlarla 1500Vdc'nin büyük umutları var.
Araştırma ve analiz organizasyonundan alınan IHS verilerine göre, 1500Vdc sistemi ilk olarak 2012'de önerildi ve FirstSolar, 1500'te dünyadaki ilk 2014Vdc fotovoltaik enerji santraline yatırım yaptı. Ocak 2016'da, ilk yerli 1500Vdc gösteri projesi Golmud Sunshine Qiheng New Energy Golmud 30MW Fotovoltaik Enerji Üretimi Projesi, elektrik üretimi için resmi olarak şebekeye bağlandı ve fotovoltaik sistemdeki yerli 1500Vdc uygulamasının gerçekten büyük ölçekli pratik gösteri uygulamaları aşamasına girdiğini gösteriyor. İki yıl sonra, 2018'de 1500Vdc teknolojisi, uluslararası ve yurt içinde büyük ölçekte uygulanmaya başlandı. 2018 yılında inşaatına başlayan üçüncü yerli lider proje grubu arasında, en düşük teklif fiyatına (0.31 yuan / kWh) sahip Golmud projesi ile GCL Delingha ve Chint Baicheng projelerinin tümü 1500Vdc teknolojisini benimsemiştir. Geleneksel 1000Vdc fotovoltaik sistemle karşılaştırıldığında, fotovoltaik sistemdeki 11500Vdc uygulaması son zamanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. O zaman bu tür soruları kolayca alabiliriz:
Voltajı neden 1000Vdc'den 1500Vdc'ye yükseltin?
İnvertör dışında, diğer elektrikli ekipmanlar 1500Vdc'lik yüksek gerilime dayanabilir mi?
1500Vdc sistemi kullanımdan sonra ne kadar etkilidir?
1. Fotovoltaik sistemde 1500Vdc uygulamasının teknik avantajları ve dezavantajları
avantaj analizi
1) Bağlantı kutusu ve DC kablo miktarını azaltın
“Fotovoltaik Enerji Santralleri Tasarım Kodunda (GB 50797-2012), fotovoltaik modüllerin ve inverterlerin eşleştirilmesi aşağıdaki formüle uygun olmalıdır: Yukarıdaki formüle ve bileşenlerin ilgili parametrelerine göre, 1000Vdc sisteminin her dizisi 22Vdc sisteminin her dizisi 1500 bileşene izin verirken, genellikle 32 bileşendir.
Örnek olarak 285W'lık bir modül 2.5MW güç üretim birimi ve dizi invertörü ele alındığında, 1000Vdc sistemi:
408 fotovoltaik dizi, 816 çift kazıklı temel
34 set 75kW dizi inverter
1500Vdc sistemi:
280 fotovoltaik grup dizisi
700 çift kazıklı temel
14 set 75kW dizi invertör
Dizi sayısı azaldıkça, bileşenler arasında bağlanan DC kablolarının miktarı ve diziler ile eviriciler arasındaki AC kabloları azalacaktır.
2) DC hat kaybını azaltın
∵ P = IRI = P / U
∴ U 1.5 kat artar → I olur (1 / 1.5) → P, 1 / 2.25 olur
∵ R = ρL / S DC kablosu L, 0.67, yani orijinalin 0.5 katı olur
∴ R (1500Vdc) <0.67 R (1000Vdc)
Özetle, DC kısmının 1500VdcP'si 0.3VdcP'nin yaklaşık 1000 katıdır.
3) Belirli bir mühendislik ve başarısızlık oranını azaltın
DC kablo ve bağlantı kutularının sayısındaki azalma nedeniyle, inşaat sırasında takılan kablo bağlantılarının ve bağlantı kutusu kablolamalarının sayısı azalacak ve bu iki nokta arızaya meyillidir. Bu nedenle 1500Vdc, belirli bir arıza oranını azaltabilir.
4) Yatırımı azaltın
Tek dizili bileşenlerin sayısını artırmak, tek bir watt'ın maliyetini düşürebilir. Temel farklar, kazıklı temellerin sayısı, DC yakınsamasından sonra kablo uzunluğu ve bağlantı kutularının sayısıdır (merkezi).
22Vdc sisteminin 1000 telli şemasına göre, 32Vdc sisteminin 1500 telli şeması, kablolar ve kazıklı temeller için yaklaşık 3.2 nokta / W tasarruf sağlayabilir.
Dezavantaj analizi
1) Artan ekipman gereksinimleri
1000Vdc sistemi ile karşılaştırıldığında, 1500Vdc'ye yükseltilen voltaj, devre kesiciler, sigortalar, yıldırımdan korunma cihazları ve anahtarlama güç kaynakları üzerinde önemli bir etkiye sahiptir ve dayanma gerilimi ve güvenilirlik için daha yüksek gereksinimler ortaya koyar ve ekipmanın birim fiyatı nispeten artacaktır. .
2) Daha yüksek güvenlik gereksinimleri
Voltaj 1500Vdc'ye yükseltildikten sonra, elektrik kesintisi riski artar, böylece yalıtım koruması ve elektriksel açıklık iyileştirilir. Ek olarak, DC tarafında bir kaza meydana geldiğinde, daha ciddi DC ark söndürme problemleriyle karşılaşacaktır. Bu nedenle 1500Vdc sistemi, sistemin güvenlik koruma gereksinimlerini artırır.
3) PID etkisi olasılığını artırın
Fotovoltaik modüller seri olarak bağlandıktan sonra, yüksek gerilim modülünün hücreleri ile toprak arasında oluşan kaçak akım, PID etkisinin önemli bir nedenidir. Gerilim 1000Vdc'den 1500Vdc'ye çıkarıldıktan sonra hücre ile toprak arasındaki gerilim farkının artacağı, bu da PID etkisi olasılığını artıracağı aşikardır.
4) Eşleştirme kaybını artırın
Fotovoltaik diziler arasında, esas olarak aşağıdaki nedenlerden kaynaklanan belirli bir eşleşme kaybı vardır:
- Farklı fotovoltaik modüllerin fabrika gücü,% 0 ~ 3 sapmaya sahip olacaktır. Nakliye ve montaj sırasında oluşan çatlaklar güç sapmasına neden olacaktır.
- Kurulumdan sonra eşit olmayan zayıflama ve eşit olmayan engelleme de bir güç sapmasına neden olacaktır.
- Yukarıdaki faktörler göz önüne alındığında, her diziyi 22 bileşenden 32 bileşene çıkarmak, eşleştirme kaybını açıkça artıracaktır.
- Yukarıdaki 1500V sorunlarına yanıt olarak, yaklaşık iki yıllık araştırma ve keşiften sonra, ekipman şirketleri de bazı iyileştirmeler yaptı.
İkincisi, 1500Vdc fotovoltaik sistem çekirdek ekipmanı
1. Fotovoltaik modül
First Solar, Artus, Tianhe, Yingli ve diğer şirketler 1500Vdc fotovoltaik modüllerin piyasaya sürülmesinde başı çekti.
Dünyanın ilk 1500Vdc fotovoltaik santralinin 2014 yılında tamamlanmasından bu yana, 1500V sistemlerin uygulama hacmi genişlemeye devam etti. Bu durumdan hareketle IEC standardı, 1500V ile ilgili spesifikasyonları yeni standardın uygulanmasına dahil etmeye başladı. 2016'da IEC 61215 (C-Si için), IEC 61646 (ince filmler için) ve IEC61730, 1500V'nin altındaki bileşen güvenlik standartlarıdır. Bu üç standart, 1500V bileşen sisteminin performans testi ve güvenlik testi gereksinimlerini tamamlar ve 1500V güç istasyonu standartlarına uyumu büyük ölçüde destekleyen 1500V gereksinimlerinin son engelini aşar.
Şu anda, Çin'in yerli birinci sınıf üreticileri, tek taraflı bileşenler, çift taraflı bileşenler, çift cam bileşenler dahil olmak üzere olgun 1500V ürünleri piyasaya sürdü ve IEC ile ilgili sertifikayı aldı.
1500V ürünlerin PID sorununa yanıt olarak, mevcut ana üreticiler, 1500V bileşenlerin ve geleneksel 1000V bileşenlerin PID performansının aynı seviyede kalmasını sağlamak için aşağıdaki iki önlemi almaktadır.
1) Bağlantı kutusunu yükselterek ve bileşen yerleşim tasarımını 1500V kaçak mesafesi ve boşluk gereksinimlerini karşılayacak şekilde optimize ederek;
2) İzolasyonu artırmak ve bileşenlerin güvenliğini sağlamak için arka düzlem malzemesinin kalınlığı% 40 artırılır;
PID etkisi için her üretici, 1500V sistemi altında, bileşen yine de PID zayıflamasının% 5'in altında olduğunu garanti ederek geleneksel bileşenin PID performansının aynı seviyede kalmasını garanti eder.
2. Çevirici
SMA / GE / PE / INGETEAM / TEMIC gibi denizaşırı üreticiler genellikle 1500 yılı civarında 2015V inverter çözümlerini piyasaya sürdü. Pek çok yerli birinci kademe üretici, Sungrow SG1500, Huawei'in SUN3125HA serisi vb. 2000V serisine dayalı invertör ürünlerini piyasaya sürdü. ABD pazarında ilk piyasaya sürülen ürünlerdir.
NB / T 32004: 2013, yerli invertör ürünlerinin pazarlandığında karşılaması gereken bir standarttır. Revize edilmiş standardın uygulanabilir kapsamı, voltajı 1500 V DC'yi ve AC çıkış voltajı 1000 V'u aşmayan bir PV kaynak devresine bağlanan fotovoltaik şebekeye bağlı bir invertördür. Standardın kendisi zaten DC 1500V aralığını içerir ve PV devresi aşırı gerilimi, elektrik boşluğu, kaçak mesafesi, güç frekansı dayanım gerilimi ve diğer testler için test gereksinimleri sağlar.
3. Birleştirici kutusu
Birleştirici kutusu ve her bir anahtar cihaz için standartlar hazırdır ve 1500Vdc, birleştirici kutu sertifikasyon standardı CGC / GF 037: 2014 "Fotovoltaik birleştirici ekipman teknik özellikleri" ne girmiştir.
4. Kablo
Şu anda, fotovoltaik kablolar için 1500V standardı da tanıtıldı.
5. Anahtar ve yıldırımdan korunma
1100Vdc çağındaki fotovoltaik endüstrisinde, inverterin çıkış voltajı 500Vac'a kadar çıkmaktadır. 690Vac dağıtım anahtarı standart sistemini ve destekleyici ürünleri ödünç alabilirsiniz; 380Vac gerilimden 500Vac gerilime kadar, anahtar eşleştirme problemi yoktur. Bununla birlikte, 2015'in başlarında, tüm fotovoltaik ve elektrik dağıtım endüstrisinde 800Vac / 1000Vac güç dağıtım anahtarları ve diğer özellikler yoktu, bu da tüm ürünü desteklemede zorluklara ve yüksek destek maliyetlerine neden oldu.
Kapsamlı açıklama
1500Vdc fotovoltaik sistem yurtdışında yaygın olarak kullanılmaktadır ve halihazırda dünya çapında olgun bir uygulama teknolojisidir.
Bu nedenle, fotovoltaik sistemin ana ekipmanı seri üretime ulaştı ve fiyat, 2016'daki tanıtım aşamasına kıyasla keskin bir düşüş gösterdi.
Fotovoltaik sistemde 1500Vdc uygulaması
Yukarıda belirtildiği gibi, 1500Vdc fotovoltaik sistem, düşük toplam maliyeti ve yüksek güç üretimi nedeniyle yurtdışında 2014 gibi erken bir tarihte uygulanmıştır.
Fotovoltaik sistem keşif durumunda global 1500Vdc uygulaması
İlk solar, Mayıs 2014'te Deming, New Mexico'da inşa edilen ilk 1500Vdc elektrik santralinin devreye alındığını duyurdu. Santralin toplam kapasitesi 52 MW'tır, 34 dizi 1000Vdc yapıyı benimser ve kalan diziler 1500Vdc yapısını benimser.
SMA, Temmuz 2014'te Niestetal, Kassel, Almanya'nın kuzeyindeki Sandershauser Berg endüstri parkında inşa edilen 3.2MW'lık fotovoltaik santralinin devreye alındığını ve santralin 1500Vdc sistem kullandığını duyurdu.
1500Vdc, düşük maliyetli projelerde yaygın olarak kullanılmaktadır
Şu anda, LSP başarıyla geliştirildi T1 + T2 Sınıf B + C, Sınıf I + II PV aşırı gerilim koruyucu cihaz SPD 1500Vdc, 1200Vdc, 1000Vdc, 600Vdc güneş fotovoltaik enerji üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Fotovoltaik sistemde büyük ölçekli 1500Vdc uygulaması
Vietnam'daki Fu An Hua Hui'nin 257 MW'lık fotovoltaik enerji üretim projesi ilk kez başarıyla şebekeye bağlandı. Tüm 1500V konteyner tipi invertör yükseltici entegre çözümler, tasarım, inşaattan şebeke bağlantısına kadar başarılı bir şekilde kabul görmesi için kullanıldı. Proje, Vietnam'ın Phu An Eyaleti, Fuhua İlçesi, Huahui Kasabasında yer almaktadır ve orta ve güney kıyı bölgelerine aittir. Proje müşterisi, yerel coğrafi ortamı ve projenin ekonomisini göz önünde bulundurarak nihayet 1500V konteyner tipi inverter boost entegre çözümünü seçti.
Güvenilir çözüm
Gösteri fotovoltaik elektrik santrali projesinde, müşterilerin inşaat ve ürün kalitesi için katı gereksinimleri vardır. Projenin DC tarafındaki kurulum kapasitesi 257 MW olup, 1032 set 1500V DC birleştirme kutusu, 86 set 1500Vdc 2.5MW merkezi inverter, 43 set 5MVA orta gerilim trafosu ve konteynerli entegre çözümlerden oluşmaktadır. halka ağ kabinleri için, kolaylaştırır Kurulum ve devreye alma, inşaat döngüsünü kısaltabilir ve sistem maliyetini düşürebilir.
1500V çözümü "büyük teknolojiyi" bir araya getiriyor
1500V konteyner tipi inverter boost entegre çözümü, kablolar ve bağlantı kutuları gibi ekipmanların maliyetini düşüren 1500V, geniş kare dizisi, yüksek kapasite oranı, yüksek güçlü invertör, entegre invertör güçlendirme vb. Özelliklere sahiptir. Düşük ilk yatırım maliyetleri. Özellikle, yüksek kapasite oranı tasarımı, genel destek hattı kullanım oranını etkili bir şekilde iyileştirir ve sistemi LCOE'yi optimum hale getirmek için aktif aşırı provizyon yoluyla makul bir kapasite oranı belirler.
1500VDC çözümü, Vietnam'da 900MW'den fazla fotovoltaik projelerde kullanılmaktadır. Vietnam Fu An Hua Hui 257MW fotovoltaik projesi, en büyük tek fotovoltaik santral projesidir. Vietnam'daki ilk yeni enerji tanıtım projesi grubu olarak, proje faaliyete geçtikten sonra Vietnam'ın güç yapısını optimize edecek, güney Vietnam'daki elektrik kesintisi sorununu hafifletecek ve Vietnam'da ekonomik ve sosyal kalkınmayı teşvik edecek.
Fotovoltaik sistemdeki 1500Vdc uygulaması hala büyük ölçekli olmaktan uzak mı?
Fotovoltaik güç istasyonlarında yaygın olarak kullanılan 1000Vdc fotovoltaik sistemle karşılaştırıldığında, inverter üreticileri tarafından yönetilen fotovoltaik sistemde 1500Vdc uygulamasının araştırılması, son zamanlarda bir endüstri teknolojisi sıcak noktası haline geldi.
Bunun gibi soruların olması çok kolay:
Voltajı neden 1000Vdc'den 1500Vdc'ye yükseltin?
İnvertör dışında, diğer elektrikli ekipmanlar 1500Vdc'lik yüksek gerilime dayanabilir mi?
Şimdi 1500Vdc sistemini kullanan var mı? Etkisi nasıl?
Fotovoltaik sistemde 1500Vdc uygulamasının Teknik Avantaj ve Dezavantajları
1. Avantaj Analizi
1) Birleştirici kutuların ve DC kabloların kullanımını azaltın. 1000Vdc'lik bir sistemin her dizisi genellikle 22 bileşenden oluşurken, 1500VDC sistemin her dizisi 32 bileşene izin verebilir. Örnek olarak 265W modül 1MW güç üretim birimini ele alalım,
1000Vdc sistemi: 176 fotovoltaik dizi ve 12 birleştirici kutu;
1500Vdc sistemi: 118 fotovoltaik dizi ve 8 birleştirici kutu;
Bu nedenle, fotovoltaik modüllerden birleştirici kutuya kadar olan DC kablo miktarı yaklaşık 0.67 kat ve birleştirici kutusundan eviriciye kadar DC kablolarının miktarı yaklaşık 0.5 kattır.
2) DC hat kaybını azaltın ∵P kaybı = I2R kablosu I = P / U
∴U 1.5 kat artar → I (1 / 1.5) olur → P kaybı 1 / 2.25 olur
Ek olarak, R kablosu = ρL / S, DC kablosunun L'si 0.67 olur, orijinalin 0.5 katı
∴R kablosu (1500Vdc) <0.67R kablo (1000Vdc)
Özetle, DC parçasının 1500VdcP kaybı, 0.3VdcP kaybının yaklaşık 1000 katıdır.
3) Belirli bir mühendislik ve başarısızlık oranını azaltın
DC kabloların ve birleştirici kutuların sayısı azaldıkça, inşaat sırasında takılan kablo bağlantılarının ve birleştirici kutu kablolamalarının sayısı azalacak ve bu iki nokta arızaya meyillidir. Bu nedenle 1500Vdc, belirli bir arıza oranını azaltabilir.
2. dezavantaj analizi
1) Ekipman gereksinimlerindeki artış 1000 Vdc sistemle karşılaştırıldığında, voltajı 1500 Vdc'ye çıkarmak devre kesiciler, sigortalar, yıldırım kesiciler ve anahtarlama güç kaynakları üzerinde önemli bir etkiye sahiptir ve daha yüksek voltaj ve güvenilirlik gereksinimleri ortaya çıkarır. geliştirmek.
2) Daha yüksek güvenlik gereksinimleri Gerilim 1500Vdc'ye çıkarıldıktan sonra, elektrik kesintisi ve deşarj tehlikesi artar, böylece yalıtım koruması ve elektrik boşluğu iyileştirilmelidir. Ek olarak, DC tarafında bir kaza meydana gelirse, daha ciddi bir DC ark söndürme problemi ile karşı karşıya kalacaktır. Bu nedenle, 1500Vdc sistemi, sistemin güvenlik koruması için gereksinimlerini yükseltir.
3) Olası PID etkisinin artırılması PV modülleri seri olarak bağlandıktan sonra, yüksek gerilim modüllerinin hücreleri ile toprak arasında oluşan kaçak akım, PID etkisinin önemli bir nedenidir (detaylı açıklama için lütfen "103 " arka planda). Gerilim 1000Vdc'den 1500Vdc'ye çıkarıldıktan sonra batarya yongası ile toprak arasındaki gerilim farkının artacağı, bu da PID etkisi olasılığını artıracağı açıktır.
4) Artan eşleşme kaybı Fotovoltaik diziler arasında belirli bir eşleşme kaybı vardır, bunun nedeni başlıca aşağıdaki nedenlerdir:
Farklı fotovoltaik modüllerin fabrika gücü,% 0 ~ 3'lük bir sapmaya sahip olacaktır.
Nakliye ve montaj sırasında oluşan gizli çatlaklar güç sapmasına neden olur
Kurulumdan sonra eşit olmayan zayıflama ve eşit olmayan ekranlama da bir güç sapmasına neden olacaktır.
Yukarıdaki faktörler göz önüne alındığında, her diziyi 22 bileşenden 32 bileşene çıkarmak, eşleştirme kaybını açıkça artıracaktır.
3. Kapsamlı analiz Yukarıdaki analizde, 1500Vdc ile ne kadar 1000Vdc karşılaştırılabileceği maliyet performansını artırabilir ve daha fazla hesaplamaya ihtiyaç vardır.
Giriş: Fotovoltaik enerji santrallerinde yaygın olarak kullanılan 1000Vdc fotovoltaik sistemle karşılaştırıldığında, inverter üreticileri tarafından yönetilen fotovoltaik sistemdeki 1500Vdc uygulamasının araştırması, son zamanlarda bir endüstri teknolojisi sıcak noktası haline geldi. O zaman bu tür soruları kolaylıkla alabiliriz.
İkincisi, 1500Vdc'de fotovoltaik sistemin temel ekipmanı
1) Fotovoltaik modüller Şu anda, FirstSolar, Artes, Trina, Yingli ve diğer şirketler, geleneksel modüller ve çift cam modüller dahil olmak üzere 1500Vdc fotovoltaik modülleri piyasaya sürdü.
2) İnvertör Şu anda, ana akım üreticiler, gösteri güç istasyonlarında uygulanan 1500MVA ~ 1MVA kapasiteli 4Vdc inverterleri piyasaya sürdü. 1500Vdc gerilim seviyesi, ilgili IEC standartları kapsamına alınmıştır.
3) Birleştirici kutular ve diğer önemli bileşenler için standartlar Birleştirici kutular ve anahtar bileşenler hazırlanmış ve 1500Vdc, birleştirici kutu sertifikasyon standardı CGC / GF037: 2014 "Fotovoltaik Kombine Ekipman için Teknik Özellikler" e girmiştir; 1500Vdc, IEC61439-1 ve IEC60439-1, fotovoltaik özel sigortalar IEC60269-6 ve fotovoltaik özel yıldırım koruma cihazları EN50539-11 / -12 gibi alçak gerilim direktifleri kategorisine ait olduğu için çoğu IEC standardı tarafından açıklığa kavuşturulmuştur. .
Bununla birlikte, 1500Vdc fotovoltaik sistem hala tanıtım aşamasında olduğundan ve pazar talebi sınırlı olduğundan, yukarıda bahsedilen ekipman henüz seri üretime başlamamıştır.
Fotovoltaik sistemde 1500Vdc uygulaması
1. Macho Springs Güneş Enerjisi İstasyonu
Firstsolar, Mayıs 2014'te Deming, NewMexico'da tamamlanan ilk 1500Vdc elektrik santralinin devreye alındığını duyurdu. Santralin toplam kapasitesi 52MW, 34 dizi 1000Vdc yapısını, kalan diziler ise 1500Vdc yapısını kullanıyor.
SMA, Temmuz 2014'te, Kuzey Almanya, Kassel, Niestetal'deki bir endüstri parkı olan Sandershauser Bergindustrialpark'taki 3.2 MW'lık fotovoltaik santralinin kullanıma açıldığını duyurdu. Santral 1500Vdc sistem kullanmaktadır.
2. Çin'deki başvuru vakaları
Golmud Sunshine Qiheng Yeni Enerji Golmud 30MW Fotovoltaik Projesi
Ocak 2016'da, ilk yerli 1500Vdc fotovoltaik güç üretim sistemi tanıtım projesi olan Golmud Sunshine Qiheng Yeni Enerji Golmud 30MW fotovoltaik şebekeye bağlı elektrik üretimi projesi, elektrik üretimi için resmi olarak şebekeye bağlandı ve yerli 1500Vdc fotovoltaik sistemin gerçekten girdiğini gösteriyor. gerçek gösteri uygulama aşaması.
1500V ile ilgili fotovoltaik ürünlerin geliştirilmesi zaten bir trend
Mevcut güneş fotovoltaik sistemlerindeki fotovoltaik bileşenler ve elektrik ekipmanı, 1000V DC voltaj gereksinimlerine göre tasarlanmış ve üretilmiştir. Daha iyi bir fotovoltaik sistem verimi elde etmek için, elektrik üretim maliyetleri ve verimliliği için fotovoltaik sübvansiyonların azaltılması durumunda acilen bir ilerlemeye ihtiyaç vardır. Bu nedenle, 1500V ile ilgili fotovoltaik ürünlerin geliştirilmesi bir trend haline geldi. 1500V yüksek voltaj bileşenleri ve destekleyici elektrikli ekipman, daha düşük sistem maliyetleri ve daha yüksek güç üretimi verimliliği anlamına gelir. Bu yeni ekipman ve teknolojinin tanıtılması, fotovoltaik endüstrisinin kademeli olarak sübvansiyon bağımlılığından kurtulmasını ve erken bir tarihte parite çevrimiçi erişim sağlamasını sağlayabilir. Güneş fotovoltaik modülleri, invertörler, kablolar, birleştirme kutuları ve sistem optimizasyonu için 1500V gereksinimleri ”
1500V sistemin ilgili temel ekipmanı yukarıda gösterilmiştir. Her cihaz için 1500V gereksinimleri de buna göre değişmiştir:
1500V bileşeni
• Bileşenlerin düzeni değiştirilir, bu da bileşenlerin daha yüksek kaçak mesafesi gerektirir;
• Bileşen malzemesi değişiklikleri, artan malzeme ve arka panel için test gereksinimleri;
• Bileşen yalıtımı, voltaj direnci, ıslak sızıntı ve darbe için artan test gereksinimleri;
• Bileşen maliyeti temelde sabittir ve performans iyileştirilir;
• 1500Vdc sistem bileşenleri için halihazırda IEC standartları bulunmaktadır. IEC 61215 / IEC 61730 gibi;
• Ana akım üreticilerin 1500Vdc sistem bileşenleri, ilgili sertifikaları ve PID performans testlerini geçmiştir.
1500V DC kablo
• İzolasyon, kılıf kalınlığı, eliptiklik, izolasyon direnci, termal uzama, tuz püskürtme ve duman direnci testi ve ışın yanma testinde farklılıklar vardır.
1500V birleştirici kutusu
• Elektrik boşluğu ve kaçak mesafesi, güç frekansı gerilimi ve darbe dayanım gerilimi ve yalıtım direnci için test gereksinimleri;
• Paratonerler, devre kesiciler, sigortalar, teller, kendi kendine güç sağlayan kaynaklar, anti-ters diyotlar ve konektörlerde farklılıklar vardır;
• Birleştirici kutular ve temel bileşenler için standartlar mevcuttur.
1500V invertör
• Paratonerler, devre kesiciler, sigortalar ve anahtarlama güç kaynakları farklıdır;
• Gerilim yükselmesinden kaynaklanan yalıtım, elektriksel açıklık ve arıza deşarjı;
• 1500V voltaj seviyesi ilgili IEC standartları kapsamına alınmıştır.
1500V sistemi
1500V sistem dizilerinin tasarımında, 1000V sistemin her dizisinin bileşenleri 18-22 idi ve şimdi 1500V sistemi, serideki bileşen sayısını büyük ölçüde 32-34'e çıkaracak, birden çok diziyi daha az hale getirecek ve bir gerçeklik.
Mevcut fotovoltaik güç üretim sistemi, DC tarafı voltajı 450-1000V, AC tarafı voltajı 270-360V; 1500V sistem, tek telli bileşenlerin sayısı% 50 arttı, DC taraf voltajı 900-1500V, AC tarafındaki 400-1000V, sadece DC tarafındaki hat kaybını azaltmakla kalmaz AC tarafındaki hat kaybı önemli ölçüde azaldı. Bileşenler, invertörler, kablolar, birleştirme kutuları ve sistem optimizasyonu için 1500V gereksinimleri ”
Eviriciler açısından, geçmişte 1MW merkezileştirilmiş eviriciler kullanılmıştı ve şimdi 2.5V'luk bir sistem kullandıktan sonra 1500MW eviricilere genişletilebiliyorlar; ve AC tarafının anma gerilimi artırılır. Aynı güç ve AC tarafındaki inverterler Azaltılmış çıkış akımı, inverterin maliyetini düşürmeye yardımcı olur.
Kapsamlı hesaplamalar sayesinde, 1500V sisteminin teknik iyileştirilmesinden sonra, genel sistem maliyeti yaklaşık 2 sent azaltılabilir ve sistem verimliliği% 2 oranında iyileştirilebilir. Bu nedenle 1500V sisteminin uygulanması, sistem maliyetini düşürmede çok yardımcı olur.
1500V sistem kullanılarak, seri halindeki bileşen sayısı artar, paralel bağlantı sayısı azalır, kablo sayısı azalır, birleştirici ve evirici sayısı azalır. Voltaj yükselir, kayıp azalır ve verimlilik artar. Azaltılmış kurulum ve bakım iş yükü ayrıca kurulum ve bakım maliyetlerini de azaltır. Bu, elektrik LCOE değerinin maliyetini düşürebilir.
Büyük trend! 1500V fotovoltaik sistem, parite çağının gelişini hızlandırır
2019 yılında, fotovoltaik politikalardaki değişikliklerle birlikte, endüstri elektrik maliyetini düşürmek için teklif veriyor ve uygun fiyatlı İnternet erişimine doğru ilerlemek kaçınılmaz bir eğilim. Bu nedenle, teknolojik yenilik, elektrik maliyetini düşüren ve sübvansiyonlara olan bağımlılığı azaltan bir atılımdır, fotovoltaik endüstrisinin sağlıklı gelişimi için yeni bir yön haline gelmiştir. Aynı zamanda, fotovoltaik endüstrisinin dünyanın önde gelen üreticisi olarak Çin, çoğu ülkenin İnternette pariteye ulaşmasına yardımcı oldu, ancak yine de çeşitli nedenlerle İnternet'teki pariteden biraz uzakta.
Denizaşırı fotovoltaik pazarının pariteye ulaşabilmesinin ana nedeni, Çin'in finansman, arazi, erişim, aydınlatma, elektrik fiyatları vb. Açısından avantajlarının yanı sıra, daha önemli ve öğrenilen derslerin görece Çin olmalarıdır. ileri. Örneğin, 1500V gerilimli bir fotovoltaik sistem. Şu anda, 1500V voltaj seviyesiyle ilgili ürünler, denizaşırı fotovoltaik pazarı için ana çözüm haline geldi. Bu nedenle, yerli fotovoltaikler aynı zamanda sistem düzeyinde yeniliğe odaklanmalı, 1500V ve diğer ileri teknolojilerin uygulanmasını hızlandırmalı, elektrik santrallerinde maliyet azaltma, verimlilik ve kalite iyileştirme gerçekleştirmeli ve fotovoltaik endüstrisinin parite çağına doğru ilerlemesini kapsamlı bir şekilde teşvik etmelidir.
1500V dalgası dünyayı süpürdü
IHS raporuna göre, 1500V sisteminin ilk önerilen kullanımı 2012 yılına dayanıyor. FirstSolar, 2014 yılına kadar ilk 1500V fotovoltaik enerji santraline yatırım yaptı. FirstSolar'ın hesaplamasına göre: 1500V fotovoltaik güç istasyonu, seri fotovoltaik modül sayısını artırarak paralel devrelerin sayısını azaltır; bağlantı kutuları ve kabloların sayısını azaltır; aynı zamanda voltaj yükseldiğinde kablo kaybı daha da azalır ve sistemin güç üretim verimliliği artar.
2015 yılında, Çin'in önde gelen invertör üreticisi Sunshine Power, endüstride 1500V inverter tasarımına dayalı sistem çözümlerinin teşvik edilmesinde başı çekti, ancak diğer destekleyici bileşenler Çin'de tam bir endüstriyel zincir oluşturmadığından ve yatırım şirketleri bununla ilgili sınırlı farkındalığa sahipti. Büyük çaplı yurtiçi tanıtımdan sonra yurtdışı açılımına öncelik vermek yerine, önce dünyayı “fethetti” ve ardından Çin pazarına geri döndü.
Küresel pazar açısından bakıldığında, 1500V sistemi, büyük fotovoltaik projelerin maliyetleri düşürmesi ve verimliliği artırması için gerekli bir koşul haline geldi. Hindistan ve Latin Amerika gibi elektrik fiyatlarının düşük olduğu ülkelerde, büyük ölçekli yer fotovoltaik santrallerinin neredeyse tamamı 1500V teklif planlarını benimsiyor; Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri'nde gelişmiş güç piyasalarına sahip ülkeler DC voltajını 1000V fotovoltaik sistemlerden 1500V'a değiştirdiler; Vietnam ve Orta Doğu gibi gelişmekte olan pazarlar doğrudan 1500V sistemlerine girmişlerdir. 1500 voltluk GW seviyeli fotovoltaik projenin dünya çapında kullanıldığını ve çok düşük şebeke elektriği fiyatları ile defalarca küresel bir rekor kırdığını belirtmek gerekir.
Amerika Birleşik Devletleri'nde, 1500 yılında 2016 Vdc ekipmanın kurulu kapasitesi% 30.5'ti. 2017 itibarıyla ikiye katlanarak% 64.4'e yükseldi. Bu sayının 84.20'da% 2019'ye ulaşması bekleniyor. Yerel EPC şirketine göre: “Her yeni 7GW yer elektrik santrali her yıl 1500V kullanıyor. Örneğin, Wyoming'deki şebekeye yeni bağlanan ilk büyük ölçekli yer fotovoltaik santrali, 1500V'luk bir güneş ışığı gücüne sahip merkezi inverter çözümü kullanıyor.
Tahminlere göre, 1000V'luk bir sistemle karşılaştırıldığında, 1500V'luk maliyet düşüşü ve verimlilik artışı esas olarak şu şekilde yansıtılmaktadır:
1) Seri bağlı bileşenlerin sayısı 24 blok / diziden 34 bloğa / diziye yükseltilerek dizi sayısı azaltılmıştır. Buna uygun olarak, fotovoltaik kabloların tüketimi% 48 oranında azalmış ve birleştirici kutular gibi ekipmanların maliyeti de yaklaşık 1/3 oranında azaltılmış ve maliyet yaklaşık 0.05 yuan / Wp düşürülmüştür;
2) Serideki bileşenlerin sayısındaki artış, destek, kazık temel, inşaat ve kurulum sistem maliyetini yaklaşık 0.05 yuan / Wp düşürür;
3) 1500V sistemin AC şebekeye bağlı voltajı 540V'dan 800V'a yükseltilir, şebekeye bağlı noktalar azaltılır ve AC ve DC taraf sistem kayıpları% 1 ~ 2 oranında azaltılabilir.
4) Denizaşırı pazarın olgun durumuna göre, tek bir alt dizinin optimum kapasitesi 6.25V sistemlerde 1500MW ve hatta bazı alanlarda 12.5MW olacak şekilde tasarlanabilir. Tek bir alt dizinin kapasitesini artırarak, transformatörler gibi AC ekipmanlarının maliyeti azaltılabilir.
Bu nedenle, geleneksel 1000V sistemle karşılaştırıldığında, 1500V sistemi maliyeti 0.05 ~ 0.1 yuan / Wp azaltabilir ve gerçek güç üretimi% 1 ~ 2 oranında artabilir.
"Potansiyel" 1500Vdc sistem iç pazarı ile çarpılarak
Uluslararası pazara kıyasla, Çin fotovoltaik endüstrisinin ilk yıllarında, teknoloji endüstrisinin olgunlaşmamış tedarik zinciri nedeniyle 1500V sistemi geç başladı ve gelişimi yavaştı. Sunshine Power gibi sadece birkaç lider şirket Ar-Ge ve sertifikalandırmayı tamamladı. Ancak 1500V sisteminin küresel ölçekte yükselişi ile iç pazar bundan yararlanmış ve 1500V sistem ve uygulamalarının geliştirilmesi ve yenilenmesinde iyi sonuçlar elde etmiştir:
- Temmuz 2015'te, Sunshine Power'ın Çin'de geliştirip ürettiği ilk 1500V merkezi inverter, şebeke bağlantı testini başarıyla tamamladı ve iç pazarda 1500V teknolojisinin başlangıcını açtı.
- Ocak 2016'da, elektrik üretimi için ilk yerli 1500V fotovoltaik güç üretim sistemi tanıtım projesi şebekeye bağlandı.
- 2016 yılının Haziran ayında, ilk yerli Datong lider projesinde, 1500V merkezi inverterler gruplar halinde uygulanmıştır.
- Sunshine Power, Ağustos 2016'da dünyanın ilk 1500V dizi invertörünü piyasaya sürerek, yerli fotovoltaik inverterlerin uluslararası rekabet gücünü daha da artırdı.
Aynı yıl, Çin'in ilk 1500V fotovoltaik sistem kıyaslama projesi, Qinghai, Golmud'da elektrik üretimi için resmi olarak şebekeye bağlandı ve yerli 1500Vdc fotovoltaik sistemin pratik uygulama alanına girmeye başladığını gösteriyor. Santralin toplam kurulu kapasitesi 30 MW'tır. Sunshine Power, bu proje için eksiksiz bir çözüm seti sunarak kablo yatırım maliyetini% 20, maliyeti 0.1 yuan / Wp düşürür ve AC ve DC yan hat kayıplarını ve trafo düşük voltaj tarafı sargı kayıplarını büyük ölçüde azaltır.
1500V, küresel pazarın ana akımı haline geldi
Hem maliyet düşürücü hem de verimliliği olan 1500V sistemi, büyük yer elektrik santralleri için giderek ilk tercih haline geldi. 1500V sistemlerin gelecekteki gelişimi ile ilgili olarak IHS, 1500V inverterlerin payının 74'da% 2019'e yükselmeye devam edeceğini ve 84'de% 2020'e yükselip endüstrinin ana akım haline geleceğini öngörüyor.
1500V kurulu kapasite açısından 2'da sadece 2016GW iken 30'de 2018GW'yi aştı. Sadece iki yılda 14 katın üzerinde bir büyüme yakaladı ve sürdürülebilir yüksek hızlı büyüme trendini sürdürmesi bekleniyor. 2019 ve 2020 yıllarında kümülatif sevkiyatların olması bekleniyor. Miktar 100GW'ı aşacak. Sunshine Power, Çinli şirketler için dünya çapında 5GW'den fazla 1500V inverter kurdu ve hızla büyüyen pazardaki kurulu talebi karşılamak için 1500'da daha gelişmiş 2019V serisi dizileri ve merkezi inverterleri piyasaya sürmeyi planlıyor.
DC voltajını 1500V'a çıkarmak, maliyetleri düşürmede ve verimliliği artırmada önemli bir değişikliktir ve şu anda uluslararası fotovoltaik geliştirme için ana çözüm haline gelmiştir. Çin'de sübvansiyon düşüşü ve parite çağıyla birlikte, 1500V sistemi de Çin'de giderek daha yaygın bir şekilde kullanılacak ve Çin'in kapsamlı parite döneminin gelişini hızlandıracak
1500V fotovoltaik sistemin ekonomik analizi
2018 yılından itibaren yurt içi veya yurt dışı, 1500V sistemin uygulama oranı gittikçe büyüyor. IHS istatistiklerine göre, yabancı ülkelerdeki büyük yabancı yer santralleri için 1500V'luk uygulama hacmi 50'de% 2018'yi aştı; Ön istatistiklere göre, 2018 yılında üçüncü parti ön koşucular arasında 1500V uygulamalarının oranı% 15 ile% 20 arasındaydı.
1500V sistemi proje için elektrik maliyetini etkili bir şekilde düşürebilir mi? Bu makale, teorik hesaplamalar ve gerçek durum verileri aracılığıyla iki gerilim seviyesinin ekonomisinin karşılaştırmalı bir analizini yapmaktadır.
I. Temel tasarım şeması
Fotovoltaik sistemde 1500Vdc uygulamasının maliyet seviyesini analiz etmek için, proje maliyetini geleneksel 1000V sistem maliyeti ile karşılaştırmak için geleneksel bir tasarım şeması kullanılır.
1. hesaplama öncülü
1) Yer güç istasyonu, düz arazi, kurulu kapasite arazi alanı ile sınırlı değildir;
2) Proje sahasının aşırı sıcaklığı ve aşırı düşük sıcaklığı 40 ℃ ve -20 ℃'ye göre dikkate alınacaktır.
3) Seçilen bileşenlerin ve inverterlerin temel parametreleri aşağıdaki tabloda gösterilmektedir.
2. Temel tasarım şeması
1) 1000V serisi tasarım şeması
22 310W çift taraflı fotovoltaik modüller 6.82kW'lık bir dal oluşturur, 2 dal kare bir dizi oluşturur, 240 dal toplam 120 kare dizi oluşturur ve 20 adet 75kW'lık invertöre girer (DC tarafında 1.09 kat fazla dağıtım, arka tarafta kazanç) 15 MW'lık bir güç üretim ünitesi oluşturmak için% 1.25, 1.6368 kat fazla provizyondur.
Bileşen, 4 * 11'e ve ön ve arka çift direkli sabit braketlere göre yatay olarak monte edilir.
2) 1500V serisi tasarım şeması
34 310W çift taraflı fotovoltaik modül 10.54kW bir dal oluşturur, 2 dal bir kare matris oluşturur, 324 dalda toplam 162 kare dizi bulunur ve 18 175kW invertör kurulur (DC tarafında 1.08 kat fazla dağıtım, geri 15 MW'lık bir güç üretim ünitesi oluşturmak için% 1.25 göz önüne alındığında, 3.415 kat fazla provizyon).
Bileşen, 4 * 17'ye ve ön ve arka çift direkli sabit braketlere göre yatay olarak monte edilir.
İkincisi, 1500V'nin ilk yatırım üzerindeki etkisi
Yukarıdaki tasarım şemasına göre, 1500V sistemin ve geleneksel 1000V sistemin mühendislik miktarı ve maliyetinin karşılaştırmalı bir analizi aşağıdaki gibidir.
Tablo 3: 1000V sistemin yatırım bileşimi
Tablo 4: 1500V sistemin yatırım bileşimi
Karşılaştırmalı analiz yoluyla, geleneksel 1000V sistem ile karşılaştırıldığında, 1500V sistemin sistem maliyetinden yaklaşık 0.1 yuan / W tasarruf sağladığı bulunmuştur.
Üçüncüsü, 1500V'nin güç üretimi üzerindeki etkisi
Hesaplama öncülü:
Aynı bileşenlerin kullanılması, bileşenlerdeki farklılıklar nedeniyle güç üretiminde hiçbir fark olmayacaktır; düz arazi varsayıldığında, arazi değişikliklerinden dolayı gölge tıkanıklığı olmayacaktır;
Güç üretimindeki fark temel olarak iki faktöre bağlıdır: bileşenler ve diziler arasındaki uyumsuzluk kaybı, DC hat kaybı ve AC hat kaybı.
1. bileşenler ve dizeler arasındaki uyumsuzluk kaybı
Tek bir kolun seri bileşenlerinin sayısı 22'den 34'e çıkarıldı. Farklı bileşenler arasında ± 3W'lık güç sapması nedeniyle 1500V sistem bileşenleri arasındaki güç kaybı artacak, ancak kantitatif olarak hesaplanamayacak.
Tek bir eviricinin erişim yollarının sayısı 12'den 18'e yükseltildi, ancak eviricinin MPPT izleme yollarının sayısı, 6 dalın 9 MPPT'ye karşılık gelmesini sağlamak için 2'dan 1'a çıkarıldı. MPPT kaybı artmaz.
2. DC ve AC hat kaybı
Hat kaybının hesaplama formülü
Q kaybı = I2R = (P / U) 2R = ρ (P / U) 2 (L / S)
1) DC hat kaybının hesaplanması
Tablo: Tek bir dalın DC hat kaybı oranı
Yukarıdaki teorik hesaplamalar aracılığıyla, 1500V sistemin DC hat kaybının, DC hat kaybını% 0.765 azaltmaya eşdeğer olan 1000V sisteminkinin 23.5 katı olduğu bulunmuştur.
2) AC hat kaybının hesaplanması
Tablo: Tek bir invertörün AC hat kaybı oranı
Yukarıdaki teorik hesaplamalara göre, 1500V sistemin DC hat kaybının, AC hat kaybını% 0.263 azaltmaya eşdeğer olan 1000V sisteminkinin 73.7 katı olduğu bulunmuştur.
3) Gerçek vaka verileri
Bileşenler arasındaki uyumsuzluk kaybı nicel olarak hesaplanamadığından ve gerçek ortam daha sorumlu olduğundan, gerçek durum daha fazla açıklama için kullanılacaktır.
Bu makale, bir ön koşucu projesinin üçüncü partisinin gerçek güç üretim verilerini kullanır. Veri toplama süresi, toplam 2019 aylık veri olan Mayıs'tan Haziran 2'a kadardır.
Tablo: 1000V ve 1500V sistemler arasında güç üretiminin karşılaştırması
Yukarıdaki tablodan, aynı proje sahasında, aynı bileşenleri, inverter üreticilerinin ürünlerini ve aynı braket kurulum yöntemini kullanarak, Mayıs-Haziran 2019 arasında 1500V sistemin elektrik üretim saatlerinin% 1.55 olduğu görülebilir. 1000V sisteminden daha yüksek.
Tek telli bileşenlerin sayısındaki artış, DC hat kaybını yaklaşık% 23.5 ve AC hat kaybını yaklaşık% 73.7 azaltabildiği için bileşenler arasındaki uyumsuzluk kaybını artıracak olmasına rağmen, 1500V sisteminin projenin güç üretimi.
Dördüncü olarak, kapsamlı bir analiz
Yukarıdaki analiz sayesinde, geleneksel 1000V sistemi olan 1500V sistemi ile karşılaştırıldığında,
1) Yaklaşık 0.1 yuan / W sistem maliyetinden tasarruf edebilir;
2) Tek telli bileşenlerin sayısındaki artış, bileşenler arasındaki uyumsuzluk kaybını artıracak olsa da, DC hat kaybını yaklaşık% 23.5 ve AC hat kaybını yaklaşık% 73.7 azaltabildiği için 1500V sistemi, projenin güç üretimi.
Böylelikle fotovoltaik sistemde 1500Vdc uygulaması ile elektrik maliyeti bir ölçüde azaltılabilmektedir.
Hebei Enerji Mühendisliği Enstitüsü başkanı Dong Xiaoqing'e göre, enstitü tarafından tamamlanan yer fotovoltaik proje tasarım programlarının% 50'den fazlası 1500V seçildi; 1500'da yer elektrik santrallerinin ulusal 2019V payının yaklaşık% 35'e ulaşması bekleniyor; 2020 yılında daha da artırılacaktır.
Tanınmış bir uluslararası danışmanlık ajansı olan IHS Markit daha iyimser bir tahmin verdi. 1500V küresel fotovoltaik pazar analizi raporlarında, küresel 1500V fotovoltaik santral ölçeğinin önümüzdeki iki yıl içinde 100GW'ı aşacağına işaret ettiler.
Şekil: Küresel yer güç istasyonlarında 1500 V oranının tahmini
Şüphesiz, küresel fotovoltaik endüstrisinin sübvansiyondan arındırma süreci hızlandıkça ve elektrik maliyetini düşürebilecek teknik bir çözüm olarak nihai elektrik maliyeti arayışı olan 1500V, giderek daha fazla kullanılacaktır.
