Kann das 1500-V-System die Kosten pro Kilowattstunde der Photovoltaikanlage effektiv senken?

Unabhängig davon, ob im Ausland oder im Inland, nimmt der Anwendungsanteil von 1500-V-Systemen zu.Laut IHS-Statistik lag der Einsatz von 1500 V in ausländischen großen Bodenkraftwerken im Jahr 2018 bei über 50 %;Nach vorläufigen Statistiken lag der Anwendungsanteil von 1500 V bei der dritten Gruppe von Spitzenreitern im Jahr 2018 zwischen 15 % und 20 %.Kann das 1500-V-System die Kosten pro Kilowattstunde des Projekts effektiv senken?In diesem Artikel wird anhand theoretischer Berechnungen und tatsächlicher Falldaten eine vergleichende Analyse der Wirtschaftlichkeit der beiden Spannungsebenen durchgeführt.

1. Grundlegender Designplan

Um das Kostenniveau des 1500-V-Systems zu analysieren, wird ein herkömmliches Entwurfsschema übernommen und die Kosten des herkömmlichen 1000-V-Systems entsprechend der technischen Menge verglichen.

Berechnungsvoraussetzung

(1) Bodenkraftwerk, flaches Gelände, installierte Kapazität ist nicht durch die Landfläche beschränkt;

(2) Die extrem hohen und extrem niedrigen Temperaturen des Projektstandorts sind entsprechend 40℃ und -20℃ zu berücksichtigen.

(3) DieSchlüsselparameter ausgewählter Komponenten und Wechselrichtersind wie folgt.

Investitionsstruktur des 1500-V-Systems

Durch eine vergleichende Analyse wurde festgestellt, dass das 1500-V-System im Vergleich zum herkömmlichen 1000-V-System etwa 0,1 Yuan/W Systemkosten einspart.

3. Der Einfluss von 1500 V auf die Stromerzeugung

Berechnungsvoraussetzung:

Bei Verwendung desselben Moduls gibt es aufgrund von Modulunterschieden keinen Unterschied in der Stromerzeugung;Unter der Annahme eines flachen Geländes kommt es aufgrund von Topographieänderungen nicht zu Schattenverdeckungen.
Der Unterschied in der Stromerzeugung beruht hauptsächlich auf zwei Faktoren:der Fehlanpassungsverlust zwischen dem Modul und dem String, der DC-Leitungsverlust und der AC-Leitungsverlust.

1. Fehlanpassungsverluste zwischen Komponenten und Strings. Die Anzahl der Reihenkomponenten in einem einzelnen Zweig wurde von 22 auf 34 erhöht. Aufgrund der Leistungsabweichung von ±3 W zwischen verschiedenen Komponenten erhöht sich der Leistungsverlust zwischen 1500-V-Systemkomponenten, es liegen jedoch keine quantitativen Berechnungen vor kann gemacht werden.Die Anzahl der Zugangskanäle eines einzelnen Wechselrichters wurde von 12 auf 18 erhöht, die Anzahl der MPPT-Tracking-Kanäle des Wechselrichters wurde jedoch von 6 auf 9 erhöht, um sicherzustellen, dass 2 Zweige 1 MPPT entsprechen.Daher erhöht sich der MPPT-Verlust zwischen den Saiten nicht.

2. Berechnungsformel für DC- und AC-Leitungsverluste: Q-Verlust=I2R=(P/U)2R= ρ(P/U)2(L/S)1)

Berechnungstabelle für DC-Leitungsverluste: DC-Leitungsverlustverhältnis eines einzelnen Zweigs

Durch die obigen theoretischen Berechnungen wurde festgestellt, dass der DC-Leitungsverlust des 1500-V-Systems das 0,765-fache des 1000-V-Systems beträgt, was einer Reduzierung des DC-Leitungsverlusts um 23,5 % entspricht.

Berechnungstabelle für AC-Leitungsverluste: AC-Leitungsverlustverhältnis eines einzelnen Wechselrichters

Durch die obigen theoretischen Berechnungen wurde festgestellt, dass der DC-Leitungsverlust des 1500-V-Systems das 0,263-fache des 1000-V-Systems beträgt, was einer Reduzierung des AC-Leitungsverlusts um 73,7 % entspricht.

3. Tatsächliche Falldaten Da der Fehlanpassungsverlust zwischen Komponenten nicht quantitativ berechnet werden kann und die tatsächliche Umgebung dafür verantwortlicher ist, wird der tatsächliche Fall zur weiteren Erläuterung verwendet.In diesem Artikel werden die tatsächlichen Stromerzeugungsdaten der dritten Charge eines Spitzenprojekts verwendet. Die Datenerhebung dauert von Mai bis Juni 2019, also insgesamt zwei Monate an Daten.

Vergleich der Stromerzeugung zwischen 1000-V- und 1500-V-Systemen

Aus der obigen Tabelle geht hervor, dass am selben Projektstandort unter Verwendung derselben Komponenten, Produkte der Wechselrichterhersteller und derselben Halterungsinstallationsmethode im Zeitraum von Mai bis Juni 2019 die Stromerzeugungsstunden des 1500-V-Systems lagen sind 1,55 % höher als die des 1000-V-Systems.Es ist ersichtlich, dass die Erhöhung der Anzahl der Einzelstrangkomponenten zwar den Fehlanpassungsverlust zwischen den Komponenten erhöht, jedoch den DC-Leitungsverlust um etwa 23,5 % und den AC-Leitungsverlust um etwa 73,7 % reduzieren kann.Das 1500-V-System kann die Stromerzeugung des Projekts steigern.

4. Umfassende Analyse

Durch die vorherige Analyse kann festgestellt werden, dass das 1500-V-System mit dem herkömmlichen 1000-V-System verglichen wird:

1) Es kannSparen Sie ca. 0,1 Yuan/W Systemkosten;

2) Obwohl die Erhöhung der Anzahl einzelner String-Komponenten den Fehlanpassungsverlust zwischen den Komponenten erhöht, kann sie den DC-Leitungsverlust um etwa 23,5 % und den AC-Leitungsverlust um etwa 73,7 % reduzierenDas 1500-V-System wird die Stromerzeugung des Projekts erhöhen.Daher können die Stromkosten bis zu einem gewissen Grad gesenkt werden.Laut Dong Xiaoqing, Dekan des Hebei Energy Engineering Institute, haben sich mehr als 50 % der vom Institut in diesem Jahr fertiggestellten Boden-Photovoltaik-Projektentwurfspläne für 1500 V entschieden;Es wird erwartet, dass der Anteil von 1500 V an Bodenkraftwerken im Jahr 2019 landesweit etwa 35 % erreichen wird;Im Jahr 2020 wird sie weiter steigen. Das international renommierte Beratungsunternehmen IHS Markit gab eine optimistischere Prognose ab.In ihrem globalen 1500-V-Photovoltaik-Marktanalysebericht wiesen sie darauf hin, dass die Größe der weltweiten 1500-V-Photovoltaikkraftwerke in den nächsten zwei Jahren 100 GW überschreiten wird.

Prognose des Anteils von 1500 V in weltweiten Bodenkraftwerken

Zweifellos wird 1500 V als technische Lösung, die die Stromkosten senken kann, immer mehr Anwendung finden, da die globale Photovoltaikindustrie den Subventionsprozess beschleunigt und die Stromkosten extrem anstrebt.

1500-V-Energiespeicher werden in Zukunft zum Mainstream werden

Im Juli 2014 wurde der Wechselrichter des SMA 1500V-Systems im 3,2-MW-Photovoltaikprojekt im Industriepark Kassel, Deutschland, eingesetzt.

Im September 2014 erhielten die Doppelglas-Photovoltaikmodule von Trina Solar das erste 1500-V-PID-Zertifikat des TÜV Rheinland in China.

Im November 2014 schloss Longma Technology die Entwicklung des DC1500V-Systems ab.

Im April 2015 veranstaltete die TÜV Rheinland Group das Seminar 2015 „Photovoltaik-Module/-Teile 1500V-Zertifizierung“.

Im Juni 2015 brachte Projoy die PEDS-Serie von Photovoltaik-Gleichstromschaltern für 1500-V-Photovoltaikanlagen auf den Markt.

Im Juli 2015 kündigte die Yingli Company die Entwicklung einer Aluminiumrahmenbaugruppe mit einer maximalen Systemspannung von 1500 Volt speziell für Bodenkraftwerke an.

……

Hersteller in allen Bereichen der Photovoltaikindustrie bringen aktiv 1500-V-Systemprodukte auf den Markt.Warum wird „1500V“ immer häufiger erwähnt?Kommt wirklich die Ära der 1500-V-Photovoltaikanlagen?

Hohe Stromgestehungskosten waren lange Zeit einer der Hauptgründe, die die Entwicklung der Photovoltaikindustrie behinderten.So senken Sie die Kosten pro Kilowattstunde von Photovoltaikanlagen und verbessern die Effizienz der Stromerzeugungist zum Kernthema der Photovoltaikbranche geworden.1500-V- und noch höhere Systeme bedeuten geringere Systemkosten.Dabei spielen Komponenten wie Photovoltaikmodule und DC-Schalter, insbesondere Wechselrichter, eine entscheidende Rolle.

Vorteile des 1500-V-Photovoltaik-Wechselrichters

Durch die Erhöhung der Eingangsspannung kann die Länge jedes Strings um 50 % erhöht werden, wodurch die Anzahl der an den Wechselrichter angeschlossenen Gleichstromkabel und die Anzahl der Combiner-Box-Wechselrichter reduziert werden können.Gleichzeitig werden Anschlusskästen, Wechselrichter, Transformatoren usw. verwendet. Die Leistungsdichte elektrischer Geräte wird erhöht, das Volumen verringert und auch der Arbeitsaufwand für Transport und Wartung verringert, was zur Senkung der Kosten der Photovoltaik beiträgt Systeme.

Durch die Erhöhung der ausgangsseitigen Spannung kann die Leistungsdichte des Wechselrichters erhöht werden.Bei gleicher Stromstärke kann die Leistung nahezu verdoppelt werden.Ein höherer Eingangs- und Ausgangsspannungspegel kann den Verlust des System-Gleichstromkabels und den Verlust des Transformators reduzieren und so die Effizienz der Stromerzeugung steigern.

Auswahl eines 1500-V-Photovoltaik-Wechselrichters

Aus elektrischer Sicht ist es relativ einfacher, 1500 V zu erreichen, als die 1500 V-Technologie für Modulprodukte zu durchbrechen.Schließlich werden alle oben genannten Produkte aus einer ausgereiften Industrie zur Unterstützung der Photovoltaik entwickelt.Angesichts der 1500-V-Gleichstrom-U-Bahn werden Wechselrichter für Antriebsfahrzeuge und Leistungsgeräte kein Auswahlproblem darstellen, einschließlich Mitsubishi, Infineon usw., die Leistungsgeräte über 2000 V haben, Kondensatoren können in Reihe geschaltet werden, um den Spannungspegel zu erhöhen, und jetzt von Projoy usw . Mit der Einführung des 1500-V-Schalters haben verschiedene Komponentenhersteller, JA Solar, Canadian Solar und Trina, alle 1500-V-Komponenten auf den Markt gebracht.Die Auswahl des gesamten Wechselrichtersystems stellt kein Problem dar.

Aus Sicht des Batteriepanels wird üblicherweise eine Reihe von 22 Panelen für 1000 V verwendet, und eine Reihe von Panels für ein 1500-V-System sollte etwa 33 Panels umfassen. Entsprechend den Temperatureigenschaften der Komponenten beträgt die maximale Spannung am Leistungspunkt etwa 26 -37V.Der MPP-Spannungsbereich der String-Komponenten liegt bei etwa 850–1220 V, und die niedrigste auf die Wechselstromseite umgesetzte Spannung beträgt 810/1,414=601 V.Unter Berücksichtigung der 10 %-Schwankung und des frühen Morgens und der frühen Nacht, der Unterkunft und anderer Faktoren wird er im Allgemeinen bei etwa 450–550 definiert.Wenn der Strom zu niedrig ist, ist der Strom zu groß und die Wärme ist zu groß.Bei einem Zentralwechselrichter beträgt die Ausgangsspannung etwa 300 V und der Strom etwa 1000 A bei 1000 V Gleichstrom, und die Ausgangsspannung beträgt 540 V bei 1500 V Gleichstrom und der Ausgangsstrom beträgt etwa 1100 A.Der Unterschied ist nicht groß, daher wird der aktuelle Pegel der Geräteauswahl nicht zu unterschiedlich sein, aber der Spannungspegel wird erhöht.Im Folgenden wird die ausgangsseitige Spannung mit 540 V erläutert.

Anwendung eines 1500-V-Solarwechselrichters in einem Photovoltaikkraftwerk

Bei großen Bodenkraftwerken handelt es sich bei Bodenkraftwerken um reine netzgekoppelte Wechselrichter, und die verwendeten Hauptwechselrichter sind zentralisierte, dezentrale und Hochleistungs-Strangwechselrichter.Wenn ein 1500-V-System verwendet wird, verringert sich der DC-Leitungsverlust und die Effizienz des Wechselrichters erhöht sich ebenfalls.Es wird erwartet, dass der Wirkungsgrad des gesamten Systems um 1,5–2 % steigt, da auf der Ausgangsseite des Wechselrichters ein Aufwärtstransformator vorhanden sein wird, der die Spannung zentral erhöht, um den Strom an das Netz zu übertragen, ohne dass ein Major erforderlich ist Änderungen am Systemplan.

Nehmen Sie als Beispiel ein 1-MW-Projekt (jeder String besteht aus 250-W-Modulen).