Застосування 1500 В постійного струму у фотоелектричній системі
Зниження витрат та підвищення ефективності завжди були напрямком зусиль електричних людей
Тенденція 1500 В постійного струму та неминучий вибір паритетної системи
Зниження витрат та підвищення ефективності завжди були напрямком зусиль електричних людей. Серед них роль технологічних інновацій є ключовою. У 2019 році, завдяки прискореним субсидіям Китаю, 1500Vdc покладає великі надії.
Згідно з даними IHS дослідницької та аналітичної організації, система 1500 В постійного струму була вперше запропонована в 2012 році, а FirstSolar інвестувала першу в світі фотоелектричну електростанцію потужністю 1500 В постійного струму в 2014 році. Фотоелектричний проект виробництва електроенергії Golmud потужністю 2016 МВт був офіційно підключений до електромережі для виробництва електроенергії, відзначаючи, що вітчизняне застосування 1500 В постійного струму у фотоелектричній системі справді вступило на стадію широкомасштабних практичних демонстраційних програм. Через два роки, у 30 році, технологія 1500 В постійного струму була широко застосована на міжнародному та національному рівнях. Серед третьої партії провідних вітчизняних проектів, які розпочали будівництво в 2018 році, проект Golmud з найнижчою ціною (1500 юаня / кВт-год), а також проекти GCL Delingha та Chint Baicheng прийняли технологію 2018 В постійного струму. Порівняно з традиційною фотоелектричною системою 0.31 В постійного струму, додаток 1500 В постійного струму у фотоелектричній системі останнім часом широко використовується. Тоді ми можемо легко мати такі запитання:
Навіщо збільшувати напругу з 1000 В постійного струму на 1500 В постійного струму?
За винятком інвертора, чи може інше електрообладнання витримувати високу напругу 1500 В постійного струму?
Наскільки ефективною є система 1500 В постійного струму після використання?
1. Технічні переваги та недоліки застосування 1500 В постійного струму у фотоелектричній системі
аналіз переваг
1) Зменшіть кількість розподільної коробки та кабелю постійного струму
У “Кодексі проектування фотоелектричних електростанцій (GB 50797-2012)” відповідність фотоелектричних модулів та інверторів має відповідати наступній формулі: Відповідно до наведеної формули та відповідних параметрів компонентів, кожен рядок системи 1000 В постійного струму зазвичай складає 22 компоненти, тоді як кожен рядок системи 1500 В постійного струму може дозволити 32 компоненти.
Взявши за приклад модуль потужності потужністю 285 Вт потужністю 2.5 МВт та інвертор струни, система 1000 В постійного струму:
408 фотоелектричних струн, 816 пар пальового фундаменту
34 комплекти струмового інвертора потужністю 75 кВт
1500Vdc система:
280 рядів фотоелектричних груп
700 пар пальових фундаментів
14 комплектів струнних інверторів потужністю 75 кВт
оскільки кількість струн зменшується, кількість кабелів постійного струму, підключених між компонентами, та кабелів змінного струму між струнами та інверторами зменшиться.
2) Зменшити втрати лінії постійного струму
∵ P = IRI = P / U
U збільшується в 1.5 рази → I стає (1 / 1.5) → P стає 1 / 2.25
∵ R = ρL / S Кабель постійного струму L стає 0.67, що в 0.5 рази перевищує оригінал
∴ R (1500 В постійного струму) <0.67 R (1000 В постійного струму)
Таким чином, 1500 В постійного струму приблизно в 0.3 рази перевищує 1000 В постійного струму.
3) Зменшіть певну кількість техніки та рівень відмов
Через зменшення кількості кабелів постійного струму та розподільних коробок кількість кабельних з'єднань та проводки розподільної коробки, встановлених під час будівництва, зменшиться, і ці дві точки схильні до поломок. Отже, 1500 В постійного струму може зменшити певну частоту відмов.
4) Скоротити інвестиції
Збільшення кількості одножильних компонентів може зменшити вартість одного вата. Основні відмінності - це кількість пальових фундаментів, довжина кабелю після зближення постійного струму та кількість розподільних коробок (централізованих).
Порівняно з 22-струнною схемою системи 1000 В постійного струму, 32-струнна схема системи 1500 В постійного струму може заощадити близько 3.2 точки / Вт для кабелів та пальових фундаментів.
Аналіз недоліків
1) Підвищені вимоги до обладнання
Порівняно з системою 1000 В постійного струму, напруга, збільшена до 1500 В постійного струму, має значний вплив на автоматичні вимикачі, запобіжники, грозозахисні пристрої та імпульсні джерела живлення, і висуває більш високі вимоги до витримування напруги та надійності, а ціна за одиницю обладнання буде відносно збільшена .
2) Вищі вимоги безпеки
Після підвищення напруги до 1500 В постійного струму підвищується ризик електричного пробою, що покращує захист ізоляції та електричний зазор. Крім того, як тільки аварія трапиться на стороні постійного струму, вона зіткнеться з більш серйозними проблемами згасання дуги постійного струму. Таким чином, система 1500 В постійного струму підвищує вимоги системи захисту до безпеки.
3) Збільшити можливість ефекту ПІД
Після послідовного підключення фотоелектричних модулів струм витоку, що утворюється між комірками високовольтного модуля та землею, є важливою причиною ефекту ПІД. Після збільшення напруги з 1000 В до 1500 В постійного струму очевидно, що різниця напруг між коміркою та землею збільшиться, що збільшить можливість ефекту ПІД.
4) Збільшення відповідних втрат
Існує певна втрата відповідності між фотоелектричними струнами, в основному, спричинена такими причинами:
- Заводська потужність різних фотоелектричних модулів матиме відхилення в 0 ~ 3%. Тріщини, що утворилися під час транспортування та монтажу, спричинять відхилення потужності.
- Нерівномірне ослаблення та нерівномірне блокування після установки також спричинять відхилення потужності.
- З огляду на вищезазначені фактори, збільшення кожного рядка з 22 компонентів до 32 компонентів, очевидно, збільшить відповідні втрати.
- У відповідь на вищезазначені проблеми 1500 В, після майже двох років досліджень та розвідок, компанії з виробництва обладнання також внесли деякі вдосконалення.
По-друге, основне обладнання фотоелектричної системи 1500 В постійного струму
1. Фотоелектричний модуль
First Solar, Artus, Tianhe, Yingli та інші компанії взяли на себе ініціативу у запуску фотоелектричних модулів напругою 1500 В постійного струму.
Оскільки перша у світі фотоелектрична електростанція 1500 В постійного струму була завершена в 2014 році, обсяг застосування систем 1500 В продовжує розширюватися. Керуючись цією ситуацією, стандарт IEC почав включати специфікації, що стосуються напруги 1500 В, до впровадження нового стандарту. У 2016 році IEC 61215 (для C-Si), IEC 61646 (для тонких плівок) та IEC61730 є стандартами безпеки компонентів нижче 1500 В. Ці три стандарти доповнюють вимоги до випробувань продуктивності та випробувань на безпеку системи компонентів 1500 В і долають останню перешкоду вимог 1500 В, що значно сприяє дотриманню стандартів електростанції 1500 В.
В даний час вітчизняні виробники першої лінії Китаю випустили зрілі продукти напругою 1500 В, включаючи односторонні компоненти, двосторонні компоненти, компоненти з подвійним склом, та отримали сертифікацію, пов'язану з IEC.
У відповідь на проблему ПІД для виробів з напругою 1500 В, нинішні основні виробники вживають наступні два заходи для забезпечення того, щоб показники ПІД компонентів 1500 В та звичайних компонентів 1000 В залишались на тому ж рівні.
1) Модернізуючи розподільну коробку та оптимізувавши конструкцію компонентів, щоб задовольнити вимоги щодо відстані та просвіту 1500 В;
2) Товщина матеріалу основної плати збільшується на 40% для підвищення ізоляції та забезпечення безпеки компонентів;
Що стосується ефекту ПІД, кожен виробник гарантує, що за системою 1500 В компонент все ще гарантує, що загасання ПІД менше 5%, гарантуючи, що ефективність ПІД звичайного компонента залишається на тому ж рівні.
2. Інвертор
Зарубіжні виробники, такі як SMA / GE / PE / INGETEAM / TEMIC, загалом випускали інверторні рішення 1500 В приблизно в 2015 році. Багато вітчизняних виробників першого рівня випустили інверторні вироби на базі серії 1500 В, такі як Sungrow SG3125, серія SUN2000HA від Huawei тощо, і є першими, що вийшли на ринок США.
NB / T 32004: 2013 - це стандарт, якому повинні відповідати вітчизняні інверторні вироби, коли вони продаються. Застосовуваний обсяг переглянутого стандарту - це фотоелектричний інвертор, підключений до мережі, підключений до схеми джерела фотоелектричної мережі напругою не більше 1500 В постійного струму та вихідною напругою змінного струму не більше 1000 В Сам стандарт вже включає діапазон постійного струму 1500 В і дає вимоги до випробувань щодо перенапруги ланцюга фотоелектрики, електричного зазору, відстані повзучості, витримуваної напруги частоти потужності та інших випробувань.
3. Коробка комбайну
Стандарти для комбайнової коробки та кожного ключового пристрою готові, і 1500 В постійного струму увійшло в стандарт сертифікації комбінованої коробки CGC / GF 037: 2014 «Технічні характеристики обладнання для фотоелектричних комбайнів».
4. Кабель
В даний час також введено стандарт 1500 В для фотоелектричних кабелів.
5. Вимикач та блискавкозахист
У фотоелектричній промисловості в епоху 1100 В постійного струму вихідна напруга інвертора становить до 500 В змінного струму. Ви можете позичити стандартну систему розподільного комутатора 690Vac та допоміжні товари; від напруги 380В до 500В змінного струму, проблема узгодження перемикача відсутня. Однак на початку періоду 2015 року у всій галузі фотоелектрики та розподілу електроенергії не було перемикачів розподілу потужності 800 В / 1000 В змінного струму та інших специфікацій, що спричинило труднощі у підтримці всього продукту та великі додаткові витрати.
Вичерпний опис
Фотоелектрична система 1500 В постійного струму широко використовується за кордоном і вже є зрілою технологією застосування у всьому світі.
Тому основне обладнання фотоелектричної системи досягло масового виробництва, і ціна різко впала порівняно з демонстраційним етапом у 2016 році.
Застосування 1500 В постійного струму у фотоелектричній системі
Як уже згадувалося вище, фотоелектрична система 1500 В постійного струму була застосована за кордоном ще в 2014 році через низьку загальну вартість та високу генерацію електроенергії.
Глобальне застосування 1500 В постійного струму у випадку дослідження фотоелектричної системи
Перша сонячна батарея оголосила в травні 2014 року про введення в експлуатацію першої електростанції на 1500 В постійного струму, побудованої в місті Демінг, штат Нью-Мексико Загальна потужність електростанції становить 52 МВт, 34 масиви приймають структуру 1000 В постійного струму, а решта масивів приймають структуру 1500 В постійного струму.
SMA оголосила в липні 2014 року, що її фотоелектрична електростанція потужністю 3.2 МВт, побудована в індустріальному парку Сандерсгаузер Берг в Ністеталі, Кассель, північна Німеччина, введена в експлуатацію, а електростанція використовує систему 1500 В постійного струму.
1500 В постійного струму широко використовується в недорогих проектах
В даний час LSP успішно розвивається T1 + T2 Клас B + C, Клас I + II PV захист від перенапруги SPD 1500 В постійного струму, 1200 В постійного струму, 1000 В постійного струму, 600 В постійного струму широко використовуються у виробництві сонячної фотоелектричної енергії.
Широкомасштабне застосування 1500 В постійного струму у фотоелектричній системі
Вперше до мережі було успішно підключено проект з виробництва фотоелектричної енергії у Фу Ан Хуа Хуей у В’єтнамі на 257 МВт. Всі інтегровані рішення для інверторів контейнерного типу 1500 В були використані для успішного прийняття від проектування, будівництва до підключення до мережі. Проект розташований у місті Хуахуї, округ Фухуа, провінція Фуан, В’єтнам, і належить до центральних та південних прибережних районів. Беручи до уваги місцеве географічне середовище та економіку проекту, замовник проекту, нарешті, обрав інтегроване рішення для підвищення потужності інвертора типу 1500 В.
Надійне рішення
У демонстраційному проекті фотоелектричної електростанції замовники мають суворі вимоги до конструкції та якості продукції. Інсталяційна потужність проекту на стороні постійного струму проекту становить 257 МВт, що складається з 1032 комплектів комбайнерних коробок постійного струму 1500 В, 86 комплектів централізованих інверторів 1500 В постійного струму 2.5 МВт, 43 комплектів трансформаторів середньої напруги 5 МВА та інтегрованих рішень в контейнерах полегшення монтажу та введення в експлуатацію для кільцевих мережевих шаф може скоротити цикл будівництва та зменшити вартість системи.
Рішення 1500 В об'єднує "великі технології"
Комплексне рішення для підсилення інвертора типу 1500В має характеристики 1500В, великий квадратний масив, високий коефіцієнт потужності, інвертор великої потужності, інтегрований підсилювач інвертора тощо, що знижує вартість обладнання, такого як кабелі та розподільні коробки. Знижені початкові інвестиційні витрати. Зокрема, конструкція з високим коефіцієнтом потужності ефективно покращує загальний коефіцієнт використання підсилювальної лінії та встановлює розумний коефіцієнт потужності завдяки активному надмірному забезпеченню, щоб зробити LCOE системи оптимальним.
Рішення 1500 В постійного струму використовується у фотоелектричних проектах потужністю понад 900 МВт у В’єтнамі. В'єтнамський фотоелектричний проект Fu An Hua Hui 257 МВт - це найбільший проект окремої фотоелектричної електростанції. Як перша партія нових енергетичних демонстраційних проектів у В'єтнамі, після введення проекту в експлуатацію, він оптимізує структуру влади В'єтнаму, полегшить проблему дефіциту електроенергії на півдні В'єтнаму та сприятиме економічному та соціальному розвитку у В'єтнамі.
Застосування 1500 В постійного струму у фотоелектричній системі все ще далеке від масштабного?
Порівняно з фотоелектричною системою 1000 В постійного струму, яка широко використовується на фотоелектричних електростанціях, дослідження застосування 1500 В постійного струму у фотоелектричній системі під керівництвом виробників інверторів нещодавно стали гарячою точкою галузевих технологій.
Легко мати такі запитання:
Навіщо піднімати напругу з 1000 В постійного струму на 1500 В постійного струму?
За винятком інвертора, чи може інше електрообладнання витримувати високу напругу 1500 В постійного струму?
Хтось зараз використовує систему 1500 В постійного струму? Як ефект?
Технічні переваги та недоліки застосування 1500 В постійного струму у фотоелектричній системі
1. Аналіз переваг
1) Скоротіть використання комбайнових коробок та кабелів постійного струму. Кожен рядок системи 1000 В постійного струму, як правило, складається з 22 компонентів, тоді як кожен рядок системи 1500 В постійного струму може мати 32 компоненти. Візьмемо для прикладу модуль потужності потужністю 265 Вт потужністю 1 МВт,
Система 1000 В постійного струму: 176 фотоелектричних струн і 12 комбайнерних коробок;
Система 1500 В постійного струму: 118 фотоелектричних струн і 8 комбайнерних коробок;
Отже, кількість кабелів постійного струму від фотоелектричних модулів до коробки комбайну становить приблизно 0.67 рази, а кількість кабелів постійного струму від коробки комбайну до інвертора приблизно в 0.5 рази.
2) Зменшити втрати лінії постійного струму ∵P втрати = кабель I2R I = P / U
∴U збільшується в 1.5 рази → I стає (1 / 1.5) → P втрата стає 1 / 2.25
Крім того, кабель R = ρL / S, L кабелю постійного струму стає 0.67, в 0.5 рази більше вихідного
CableR-кабель (1500 В постійного струму) <0.67 R кабель (1000 В постійного струму)
Підсумовуючи, втрата 1500 В постійного струму приблизно в 0.3 рази більша за втрату 1000 В постійного струму.
3) Зменшіть певну кількість техніки та рівень відмов
У міру зменшення кількості кабелів постійного струму та комбайнових коробок кількість кабельних з'єднань та проводки комбайнерної коробки, встановлених під час будівництва, зменшиться, і ці дві точки схильні до поломок. Отже, 1500 В постійного струму може зменшити певну частоту відмов.
2. аналіз недоліків
1) Збільшення вимог до обладнання Порівняно із системою 1000 В постійного струму збільшення напруги до 1500 В постійного струму має значний вплив на автоматичні вимикачі, запобіжники, блискавковідводи та імпульсні джерела живлення, а також висуває вищі вимоги до напруги та надійності. вдосконалити.
2) Вищі вимоги безпеки Після підвищення напруги до 1500 В постійного струму підвищується небезпека електричного пробою та розряду, щоб поліпшити захист ізоляції та електричний зазор. Крім того, якщо аварія трапиться на стороні постійного струму, вона зіткнеться з більш серйозною проблемою гасіння дуги постійного струму. Таким чином, система 1500 В постійного струму підвищує вимоги системи до захисту безпеки.
3) Підвищення можливого ефекту ПІД Після послідовного підключення модулів ФВ струм витоку, який утворюється між елементами високовольтних модулів та землею, є важливою причиною ефекту ПІД (для детального пояснення, будь ласка, відповідь на «103 " у фоновому режимі). Після збільшення напруги з 1000 В до 1500 В постійно стає зрозумілим, що різниця напруг між мікросхемою акумулятора та землею збільшиться, що збільшить можливість ефекту ПІД.
4) Збільшення збитковості втрат Існує певна втрата збігу між фотоелектричними струнами, яка в основному спричинена наступними причинами:
Заводська потужність різних фотоелектричних модулів матиме відхилення в 0 ~ 3%.
Приховані тріщини, що утворилися під час транспортування та монтажу, спричинять відхилення потужності
Нерівномірне ослаблення та нерівномірне екранування після установки також спричинять відхилення потужності.
З огляду на вищезазначені фактори, збільшення кожного рядка з 22 компонентів до 32 компонентів, очевидно, збільшить відповідні втрати.
3. Комплексний аналіз У наведеному вище аналізі, наскільки 1500 В постійного струму можна порівняти з 1000 В постійного струму, можна поліпшити вартість, і необхідні подальші розрахунки.
Вступ: Порівняно з фотоелектричною системою 1000 В постійного струму, яка широко використовується на фотоелектричних електростанціях, дослідження застосування 1500 В постійного струму у фотоелектричній системі під керівництвом виробників інверторів нещодавно стали гарячою точкою промислової технології. Тоді ми можемо легко мати такі запитання.
По-друге, основне обладнання фотоелектричної системи на 1500 В постійного струму
1) Фотоелектричні модулі В даний час FirstSolar, Artes, Trina, Yingli та інші компанії випустили фотоелектричні модулі на 1500 В постійного струму, включаючи звичайні модулі та модулі з подвійним склом.
2) Інвертор В даний час основні виробники випустили інвертори 1500 В постійного струму потужністю 1 МВА ~ 4 МВА, які застосовуються на демонстраційних електростанціях. Рівень напруги 1500 В постійного струму охоплюється відповідними стандартами IEC.
3) Стандарти для комбайнових коробок та інших ключових компонентів Підготовлені комбіновані коробки та ключові компоненти, і 1500 В постійного струму увійшло до сертифікаційного стандарту комбінованої коробки CGC / GF037: 2014 «Технічні специфікації для фотоелектричного комбінованого обладнання»; Більшість стандартів IEC роз'яснили, що 1500Vdc належить до категорії директив щодо низької напруги, таких як стандарти вимикачів IEC61439-1 та IEC60439-1, спеціальні фотоелектричні запобіжники IEC60269-6 та спеціальні фотоелектричні пристрої захисту від блискавки EN50539-11 / -12 .
Однак, оскільки фотоелектрична система 1500 В постійного струму все ще знаходиться в стадії демонстрації, а ринковий попит обмежений, вищезазначене обладнання ще не розпочало масове виробництво.
Застосування 1500 В постійного струму у фотоелектричній системі
1. Сонячна електростанція Мачо Спрінгз
У травні 2014 року Firstsolar оголосив про введення в експлуатацію першої електростанції на 1500 В постійного струму, що була завершена в Демінгу, NewMexico. Загальна потужність електростанції становить 52 МВт, 34 масиви використовують структуру 1000 В постійного струму, а решта масивів використовують структуру 1500 В постійного струму.
SMA оголосила в липні 2014 року про введення в дію своєї фотоелектричної електростанції потужністю 3.2 МВт у парку Сандерсгаузер Бергіндустріалпарк, індустріальному парку в Ністеталі, штат Кассель, на півночі Німеччини. Електростанція використовує систему 1500 В постійного струму.
2. Приклади заявок у Китаї
Golmud Sunshine Qiheng New Energy Photo Golmud 30MW Photovoltaic Project
У січні 2016 року перший вітчизняний демонстраційний проект фотоелектричної системи виробництва електроенергії на 1500 В постійного струму, проект Golmud Sunshine Qiheng New Energy Golmud 30 МВт, підключений до електромережі, був офіційно підключений до мережі для виробництва електроенергії, що означає, що вітчизняна фотоелектрична система 1500 В постійного струму фактично увійшла фактичний етап демонстрації заявки.
Розробка фотоелектричних виробів на 1500 В вже є тенденцією
Фотоелектричні компоненти та електричне обладнання в сучасних сонячних фотоелектричних системах розроблені та виготовлені з урахуванням вимог до постійної напруги 1000 В. Для того, щоб досягти кращого виходу фотоелектричних систем, терміново необхідний прорив у випадку зменшення фотоелектричних субсидій на витрати та ефективність виробництва електроенергії. Тому розробка фотоелектричних виробів на 1500 В стала тенденцією. Високовольтні компоненти 1500 В та допоміжне електрообладнання означають менші витрати на систему та вищу ефективність виробництва електроенергії. Впровадження цього нового обладнання та технологій може змусити фотоелектричну промисловість поступово позбутися залежності від субсидій та досягти паритетного он-лайн доступу на ранніх термінах. Вимоги 1500 В до сонячних фотоелектричних модулів, інверторів, кабелів, комбайнових коробок та оптимізації системи »
Відповідне основне обладнання системи 1500 В показано вище. Вимоги 1500 В для кожного пристрою також відповідно змінилися:
Компонент 1500 В
• Розміщення компонентів змінено, що вимагає більшої відстані повзучості компонентів;
• Зміни матеріалу компонента, збільшення вимог до матеріалу та випробувань на задній панелі;
• Підвищені вимоги до випробувань на ізоляцію компонентів, стійкість до напруги, витікання вологи та імпульс;
• Вартість компонентів в основному незначна, а продуктивність покращена;
• В даний час існують стандарти IEC для системних компонентів 1500 В постійного струму. Такі як IEC 61215 / IEC 61730;
• Системні компоненти 1500 В постійного струму основних виробників пройшли відповідні сертифікації та тести ефективності PID.
Кабель постійного струму 1500 В
• Існують відмінності в ізоляції, товщині оболонки, еліптичності, стійкості до ізоляції, тепловому розширенні, випробуванні на сольові розпилення та димостійкості та випробуванні на горіння балки.
Коробка комбайну 1500 В
• Вимоги до випробувань на електричний зазор та відстань повзучості, напругу частоти напруги та витримує імпульс напругу та опір ізоляції;
• Існують відмінності в блискавкозатримувачах, автоматичних вимикачах, запобіжниках, проводах, джерелах, що живляться самостійно, антиоборотних діодах та роз’ємах;
• Встановлені стандарти для комбайнових коробок та ключових компонентів.
Інвертор 1500В
• Блискавковідводи, автоматичні вимикачі, запобіжники та імпульсні джерела живлення різні;
• ізоляція, електричний зазор та розрядний розряд, спричинені підвищенням напруги;
• Рівень напруги 1500 В охоплюється відповідними стандартами IEC.
1500V system
При проектуванні системних струн 1500 В компоненти кожної струни системи 1000 В раніше були 18-22, а тепер система 1500 В значно збільшить кількість послідовно компонентів до 32-34, зробивши кілька рядків меншими і ставши реальність.
Поточна система генерування фотоелектричної енергії, напруга на стороні постійного струму 450-1000В, напруга на стороні змінного струму 270-360В; В системі 1500 В кількість однорядкових компонентів збільшилась на 50%, напруга на стороні постійного струму 900-1500 В, сторона змінного струму 400-1000 В, зменшуються не тільки втрати на лінії постійного струму. Втрати на лінії на стороні змінного струму значно впали. Вимоги 1500 В до компонентів, інверторів, кабелів, комбайнових коробок та оптимізації системи "
Що стосується інверторів, раніше використовувались централізовані інвертори потужністю 1 МВт, а тепер їх можна розширити до інверторів 2.5 МВт після використання системи 1500 В; і номінальна напруга на стороні змінного струму збільшується. Інвертори однакової потужності та сторони змінного струму Знижений вихідний струм допомагає зменшити вартість інвертора.
Завдяки всебічним розрахункам, після технічного вдосконалення системи 1500 В, загальна вартість системи може бути зменшена приблизно на 2 центи, а ефективність системи може бути покращена на 2%. Тож застосування системи 1500 В дуже допомагає зменшити вартість системи.
Використовуючи систему 1500 В, кількість послідовно компонентів збільшується, кількість паралельних з'єднань зменшується, кількість кабелів зменшується, а кількість комбайнерів та інверторів зменшується. Напруга збільшується, втрати зменшуються, а ефективність покращується. Зменшене навантаження на встановлення та обслуговування також зменшує витрати на встановлення та обслуговування. Це може зменшити вартість LCOE електроенергії.
Велика тенденція! Фотоелектрична система 1500 В прискорює настання епохи паритету
У 2019 році, зі змінами в політиці щодо фотоелектрики, галузь робить ставку на зниження вартості електроенергії, і це неминуча тенденція переходу до доступного доступу до Інтернету. Тому технологічні інновації - це прорив, зниження вартості електроенергії та зменшення залежності від субсидій стали новим напрямком для здорового розвитку фотоелектричної галузі. У той же час Китай, як провідний світовий виробник фотоелектричної промисловості, допоміг більшості країн досягти паритету в Інтернеті, але він все ще знаходиться на відстані від паритету в Інтернеті з різних причин.
Основною причиною того, чому закордонний ринок фотоелектричних батарей може досягти паритету, є те, що на додаток до переваг Китаю з точки зору фінансування, землі, доступу, освітлення, цін на електроенергію тощо, важливішим є той факт, що вони відносно Китай - просунутий. Наприклад, фотоелектрична система напругою 1500В. В даний час продукти напруги на рівні 1500 В стали основним рішенням для закордонного ринку фотоелектричних батарей. Тому вітчизняна фотоелектрика повинна також зосередитись на інноваціях на системному рівні, пришвидшити застосування напруги 1500 В та інших передових технологій, усвідомити зниження витрат, ефективність та поліпшення якості електростанцій, а також всебічно сприяти розвитку фотоелектричної галузі у напрямку паритетного періоду.
Хвиля 1500 В охопила світ
Згідно зі звітом IHS, перше запропоноване використання системи 1500 В датується 2012 роком. До 2014 року FirstSolar інвестував у першу фотоелектричну електростанцію на 1500 В. Згідно з розрахунком FirstSolar: 1500 В фотоелектрична електростанція зменшує кількість паралельних ланцюгів за рахунок збільшення кількості послідовних фотоелектричних модулів; зменшує кількість розподільних коробок і кабелів; в той же час, коли напруга підвищується, втрати кабелю ще більше зменшуються, а ефективність виробництва електроенергії системи покращується.
У 2015 році провідний китайський виробник інверторів Sunshine Power взяв на себе провідну роль у просуванні системних рішень, заснованих на конструкції інвертора 1500 В, у галузі, але оскільки інші допоміжні компоненти не сформували повного промислового ланцюга в Китаї, і інвестиційні компанії обмежено обізнані в цьому, Замість того, щоб надавати пріоритет експансії за кордон після масштабного внутрішнього просування, вона спочатку «підкорила» світ, а потім повернулася на китайський ринок.
З точки зору світового ринку, система 1500 В стала необхідною умовою для великих фотоелектричних проектів для зменшення витрат та підвищення ефективності. У країнах з низькими цінами на електроенергію, таких як Індія та Латинська Америка, великі наземні фотоелектричні електростанції майже всі приймають схеми торгів 1500 В; країни з розвинутими ринками електроенергії в Європі та США перевели напругу постійного струму з фотоелектричних систем 1000 В на 1500 В; ринки, що розвиваються, такі як В'єтнам та Близький Схід, безпосередньо вийшли на системи 1500 В. Варто зазначити, що фотоелектричний проект на рівні 1500 вольт ГВт використовується у всьому світі і неодноразово встановлював світовий рекорд за наднизькими цінами на електроенергію в мережі.
У США встановлена потужність обладнання 1500 В постійного струму в 2016 році становила 30.5%. До 2017 року він подвоївся до 64.4%. Очікується, що ця кількість досягне 84.20% у 2019 році. За даними місцевої компанії EPC: “Кожна нова наземна електростанція потужністю 7 ГВт щороку використовує 1500 В. Наприклад, перша масштабна наземна фотоелектрична електростанція у Вайомінгу, яка щойно була підключена до електромережі, використовує централізоване інверторне рішення сонячного світла потужністю 1500 В.
Згідно з підрахунками, порівняно з системою на 1000 В, зниження витрат та підвищення ефективності на 1500 В в основному відображається на:
1) Кількість послідовно з'єднаних компонентів збільшено з 24 блоків / рядок до 34 блоків / рядок, зменшивши кількість рядків. Відповідно, споживання фотоелектричних кабелів зменшилось на 48%, а вартість обладнання, такого як комбайнові коробки, також зменшилась приблизно на 1/3, а вартість зменшилася приблизно на 0.05 юаня / Вт;
2) Збільшення кількості компонентів послідовно зменшує системні витрати на опору, пальовий фундамент, будівництво та монтаж приблизно на 0.05 юаня / вантажу;
3) Напруга підключеної до мережі змінного струму в системі 1500 В збільшена з 540 В до 800 В, точки, підключені до мережі, зменшені, а втрати на стороні змінного та постійного струму можуть бути зменшені на 1 ~ 2%.
4) Відповідно до зрілого випадку закордонного ринку, оптимальна потужність одного підмасиву може бути розрахована на 6.25 МВт в системах 1500 В і навіть до 12.5 МВт в деяких районах. Збільшуючи потужність однієї підмасиву, можна зменшити вартість обладнання змінного струму, такого як трансформатори.
Отже, у порівнянні з традиційною системою 1000 В, система 1500 В може зменшити вартість на 0.05 ~ 0.1 юаня / Вт, а фактичне виробництво електроенергії може зрости на 1 ~ 2%.
Множення на «потенційний» внутрішній ринок системи 1500 В постійного струму
Порівняно з міжнародним ринком, у перші роки китайської фотоелектричної промисловості через незрілий ланцюг поставок технологічної індустрії система 1500 В стартувала пізно, і її розвиток відбувався повільно. Лише декілька провідних компаній, таких як Sunshine Power, пройшли НДДКР та сертифікацію. Але з піднесенням системи 1500 В у світовому масштабі, внутрішній ринок скористався нею та досягнув хороших результатів у розробці та інноваціях систем та додатків 1500 В:
- У липні 2015 року перший централізований інвертор напругою 1500 В, розроблений і виготовлений компанією Sunshine Power в Китаї, успішно пройшов випробування підключення до мережі та відкрив прелюдію до технології 1500 В на внутрішньому ринку.
- У січні 2016 року перший вітчизняний демонстраційний проект фотоелектричної системи виробництва електроенергії на рівні 1500 В був підключений до електромережі для виробництва електроенергії.
- У червні 2016 року в рамках першого вітчизняного проекту Datong централізовані інвертори 1500 В застосовувались партіями.
- У серпні 2016 року компанія Sunshine Power взяла на себе ініціативу щодо запуску першого у світі струнного інвертора напругою 1500 В, що ще більше підвищило міжнародну конкурентоспроможність вітчизняних фотоелектричних інверторів.
У тому ж році перший в Китаї проект порівняльної оцінки фотоелектричної системи напругою 1500 В був офіційно підключений до електромережі для виробництва електроенергії в Голмуді, Цинхай. Загальна встановлена потужність електростанції становить 1500 МВт. Sunshine Power забезпечує повний набір рішень для цього проекту, зменшуючи інвестиційні витрати на кабелі на 30%, вартість 20 юаня / Вт, і значно зменшуючи втрати на бічній лінії змінного та постійного струму та втрати на низькій напрузі на трансформаторі.
1500 В став основним напрямком світового ринку
Система 1500 В, яка має як зниження витрат, так і ефективність, поступово стала першим вибором для великих наземних електростанцій. Щодо майбутнього розвитку систем 1500 В, IHS прогнозує, що частка інверторів 1500 В продовжить зростати до 74% у 2019 році та зросте до 84% у 2020 році, ставши основним напрямком галузі.
З точки зору встановленої потужності 1500 В, у 2 році вона становила лише 2016 ГВт, а в 30 році перевищила 2018 ГВт. За два роки вона досягла зростання в 14 разів і, як очікується, збереже стійку тенденцію до швидкісного зростання. Очікується, що сукупні відвантаження в 2019 і 2020 роках становитимуть Сума перевищить 100 ГВт. Для китайських підприємств Sunshine Power встановила понад 5 ГВт перетворювачів напруги 1500 В у всьому світі і планує запустити в 1500 році більш досконалі струни серії 2019 В та централізовані перетворювачі, щоб задовольнити швидко зростаючий попит на встановлений ринок.
Підвищення напруги постійного струму до 1500 В є важливою зміною у зменшенні витрат та збільшенні ефективності, і тепер це стало основним рішенням для міжнародної фотоелектричної розробки. З епохою падіння та паритету субсидій у Китаї система 1500 В також буде все ширше застосовуватися в Китаї, прискорюючи настання всеохоплюючої епохи паритету Китаю
Економічний аналіз фотоелектричної системи 1500 В
Починаючи з 2018 року, незалежно від закордонних чи внутрішніх країн, частка застосування системи 1500 В стає все більшою та більшою. Згідно зі статистикою IHS, обсяг застосування 1500 В для великих іноземних наземних електростанцій у зарубіжних країнах перевищив 50% у 2018 році; за попередньою статистикою, серед третьої партії передових бігунів у 2018 році частка заявок 1500 В становила від 15% до 20%.
Чи може система 1500 В ефективно знизити вартість електроенергії для проекту? У цій роботі проводиться порівняльний аналіз економіки двох рівнів напруги за допомогою теоретичних розрахунків та фактичних даних.
I. Основна схема проектування
Для аналізу рівня вартості застосування 1500 В постійного струму у фотоелектричній системі використовується звичайна схема проектування для порівняння вартості проекту з традиційною вартістю системи 1000 В.
1. передумова розрахунку
1) Наземна електростанція, рівна місцевість, встановлена потужність не обмежується площею суші;
2) Екстремальна температура та надзвичайно низька температура ділянки проекту повинні враховуватися відповідно до 40 ℃ та -20 ℃.
3) Основні параметри вибраних компонентів та інверторів наведені в таблиці нижче.
2. Основна схема проектування
1) Схема проектування серії 1000В
22 двосторонні фотовольтаїчні модулі потужністю 310 Вт утворюють гілку 6.82 кВт, 2 гілки утворюють квадратний масив, 240 гілок складають 120 квадратних масивів і входять в 20 інверторів 75 кВт (1.09 рази перевитрата на стороні постійного струму, посилення на задній панелі). 15%, це в 1.25 рази надмірне забезпечення) для формування енергоблоку потужністю 1.6368 МВт.
Компонент встановлюється горизонтально відповідно до 4 * 11, а передні та задні двосторонні закріплені кронштейни.
2) Схема проектування серії 1500В
34 двосторонні фотовольтаїчні модулі потужністю 310 Вт утворюють гілку потужністю 10.54 кВт, 2 гілки утворюють квадратну матрицю, 324 гілки мають в цілому 162 квадратних масиви, а також встановлено 18 інверторів 175 кВт (1.08-кратний перерозподіл на стороні постійного струму, посилення на назад Враховуючи 15%, це у 1.25 рази перевитрата резервів) для формування енергоблоку потужності 3.415 МВт.
Компонент встановлюється горизонтально відповідно до 4 * 17, а передні та задні двосторонні фіксовані кронштейни.
По-друге, вплив 1500 В на початкові інвестиції
Згідно з вищезазначеною проектною схемою, порівняльний аналіз технічної кількості та вартості системи 1500 В та традиційної системи 1000 В є таким.
Таблиця 3: Склад інвестицій системи 1000 В
Таблиця 4: Склад інвестицій системи 1500 В
Шляхом порівняльного аналізу було встановлено, що в порівнянні з традиційною системою 1000 В, система 1500 В економить близько 0.1 юаня / Вт вартості системи.
По-третє, вплив 1500 В на виробництво електроенергії
Передумова розрахунку:
Використовуючи ті самі компоненти, не буде різниці у виробництві електроенергії через різницю в компонентах; припускаючи рівну місцевість, не буде оклюзії тіні через зміну рельєфу;
Різниця у виробництві електроенергії в основному базується на двох факторах: втрата невідповідності між компонентами та струнами, втрата лінії постійного струму та втрата лінії змінного струму.
1. втрата невідповідності між компонентами та рядками
Кількість послідовних компонентів однієї гілки збільшено з 22 до 34. Через відхилення потужності ± 3 Вт між різними компонентами втрати потужності між компонентами системи 1500 В збільшаться, але їх неможливо кількісно розрахувати.
Кількість шляхів доступу одного інвертора збільшено з 12 до 18, але кількість шляхів відстеження MPPT інвертора збільшено з 6 до 9, щоб гарантувати, що 2 гілки відповідають 1 MPPT. Втрати MPPT не збільшуються.
2. Втрати лінії постійного та змінного струму
Формула розрахунку втрати лінії
Втрата Q = I2R = (P / U) 2R = ρ (P / U) 2 (L / S)
1) Розрахунок втрат лінії постійного струму
Таблиця: Коефіцієнт втрат лінії постійного струму однієї гілки
Завдяки наведеним теоретичним розрахункам було встановлено, що втрати лінії постійного струму в системі 1500 В в 0.765 рази більші, ніж у системі 1000 В, що еквівалентно зменшенню втрат лінії постійного струму на 23.5%.
2) Розрахунок втрат лінії змінного струму
Таблиця: Коефіцієнт втрат лінії змінного струму одного інвертора
Згідно з вищезазначеними теоретичними розрахунками, встановлено, що втрати лінії постійного струму в системі 1500 В в 0.263 рази більші, ніж у системі 1000 В, що еквівалентно зменшенню втрат лінії змінного струму на 73.7%.
3) Фактичні дані справи
Оскільки втрати невідповідності між компонентами неможливо вирахувати кількісно, а фактичне середовище є більш відповідальним, фактичний випадок буде використаний для подальшого пояснення.
У цій статті використовуються фактичні дані щодо виробництва електроенергії третьої партії проекту, що працює на передовій. Час збору даних - з травня по червень 2019 року, загалом 2 місяці даних.
Таблиця: Порівняння виробництва електроенергії між системами 1000 В та 1500 В
З наведеної вище таблиці видно, що на тому самому проектному майданчику, використовуючи ті самі компоненти, вироби виробників інверторів та той самий спосіб монтажу кронштейнів, протягом травня по червень 2019 року години виробництва електроенергії системи 1500 В становили 1.55% вище, ніж система 1000В.
Можна бачити, що хоча збільшення кількості окремих струнних компонентів збільшить невідповідність між компонентами, оскільки це може зменшити втрати в лінії постійного струму приблизно на 23.5% і втрати в лінії змінного струму приблизно на 73.7%, система 1500 В може збільшити генерація електроенергії проекту.
По-четверте, всебічний аналіз
Завдяки аналізу вище, ми можемо виявити, що в порівнянні з традиційною системою 1000 В, системою 1500 В,
1) Можна заощадити близько 0.1 юаня / Вт системної вартості;
2) Хоча збільшення кількості однорядових компонентів збільшить невідповідність між компонентами, але оскільки це може зменшити втрати в лінії постійного струму приблизно на 23.5% і втрати в лінії змінного струму приблизно на 73.7%, система 1500 В збільшить генерація електроенергії проекту.
Отже, при застосуванні 1500 В постійного струму у фотоелектричній системі вартість енергії може бути зменшена до певної міри.
За словами Донг Сяоцина, президента Інституту енергетичного машинобудування Хебея, понад 50% наземних схем проектування фотоелектричних проектів, виконаних інститутом, обрали 1500 В; очікується, що національна частка наземних електростанцій 1500 В у 2019 році досягне близько 35%; він буде додатково збільшений у 2020 році.
IHS Markit, відоме міжнародне консалтингове агентство, дало більш оптимістичний прогноз. У своєму звіті про аналіз світового ринку фотоелектричних 1500 В вони вказали, що глобальний масштаб фотоелектричної електростанції 1500 В перевищить 100 ГВт у найближчі два роки.
Рисунок: Прогноз частки 1500 В у глобальних наземних електростанціях
Без сумніву, у міру прискорення процесу десубсидування у світовій фотоелектричній галузі, і остаточне досягнення вартості електроенергії, 1500 В, як технічне рішення, яке може зменшити вартість електроенергії, буде все частіше використовуватися.
