¿Puede el sistema de 1500 V reducir efectivamente el costo por kilovatio-hora del sistema fotovoltaico?

Independientemente de si es nacional o extranjero, la proporción de aplicaciones del sistema de 1500 V está aumentando.Según las estadísticas de IHS, en 2018, la aplicación de 1500 V en grandes centrales eléctricas terrestres extranjeras superó el 50%;Según estadísticas preliminares, entre el tercer grupo de pioneros en 2018, la proporción de aplicación de 1500V estuvo entre el 15% y el 20%.¿Puede el sistema de 1500 V reducir efectivamente el costo por kilovatio-hora del proyecto?Este artículo realiza un análisis comparativo de la economía de los dos niveles de voltaje a través de cálculos teóricos y datos de casos reales.

1. Plan de diseño básico

Para analizar el nivel de costo del sistema de 1500 V, se adopta un esquema de diseño convencional y se compara el costo del sistema tradicional de 1000 V según la cantidad de ingeniería.

Premisa de cálculo

(1) Central eléctrica terrestre, terreno llano, la capacidad instalada no está restringida por la superficie terrestre;

(2) La temperatura extremadamente alta y la temperatura extremadamente baja del sitio del proyecto se considerarán de acuerdo con 40 ℃ y -20 ℃.

(3) ElParámetros clave de componentes e inversores seleccionados.son como sigue.

Estructura de inversión del sistema de 1500V.

Mediante un análisis comparativo, se encuentra que, en comparación con el sistema tradicional de 1000 V, el sistema de 1500 V ahorra aproximadamente 0,1 yuanes/W de costo del sistema.

3. El impacto de 1500V en la generación de energía

Premisa de cálculo:

Usando el mismo módulo, no habrá diferencia en la generación de energía debido a las diferencias del módulo;Suponiendo un terreno plano, no habrá oclusión de sombras debido a cambios topográficos.
La diferencia en la generación de energía se basa principalmente en dos factores:la pérdida por falta de coincidencia entre el módulo y la cadena, la pérdida de la línea de CC y la pérdida de la línea de CA.

1. Pérdida por falta de coincidencia entre componentes y cadenas. El número de componentes en serie en una sola rama se ha incrementado de 22 a 34. Debido a la desviación de potencia de ±3 W entre diferentes componentes, la pérdida de potencia entre los componentes del sistema de 1500 V aumentará, pero no hay cálculos cuantitativos. Puede ser hecho.El número de canales de acceso de un solo inversor se ha aumentado de 12 a 18, pero el número de canales de seguimiento MPPT del inversor se ha aumentado de 6 a 9 para garantizar que 2 ramas correspondan a 1 MPPT.Por lo tanto, entre cadenas La pérdida MPPT no aumentará.

2. Fórmula de cálculo para pérdidas en líneas CC y CA: Q pérdida=I2R=(P/U)2R= ρ(P/U)2(L/S)1)

Tabla de cálculo de pérdida de línea de CC: relación de pérdida de línea de CC de una sola rama

A través de los cálculos teóricos anteriores, se encuentra que la pérdida de la línea de CC del sistema de 1500 V es 0,765 veces mayor que la del sistema de 1000 V, lo que equivale a una reducción del 23,5 % en la pérdida de la línea de CC.

Tabla de cálculo de pérdida de línea de CA: relación de pérdida de línea de CA de un solo inversor

A través de los cálculos teóricos anteriores, se encuentra que la pérdida de la línea de CC del sistema de 1500 V es 0,263 veces mayor que la del sistema de 1000 V, lo que equivale a una reducción del 73,7% de la pérdida de la línea de CA.

3. Datos de casos reales Dado que la pérdida por desajuste entre componentes no se puede calcular cuantitativamente y el entorno real es más responsable, se utiliza el caso real para una explicación más detallada.Este artículo utiliza los datos reales de generación de energía del tercer lote de un proyecto líder, y el tiempo de recopilación de datos es de mayo a junio de 2019, un total de 2 meses de datos.

Comparación de generación de energía entre sistemas de 1000V y 1500V

De la tabla anterior, se puede encontrar que en el mismo sitio del proyecto, utilizando los mismos componentes, productos de los fabricantes de inversores y el mismo método de instalación de soporte, durante el período de mayo a junio de 2019, las horas de generación de energía del sistema de 1500V son un 1,55% superiores a los del sistema de 1000V.Se puede ver que, aunque el aumento en el número de componentes de una sola cadena aumentará la pérdida por desajuste entre los componentes, puede reducir la pérdida de la línea de CC en aproximadamente un 23,5 % y la pérdida de la línea de CA en aproximadamente un 73,7 %.El sistema de 1500V puede aumentar la generación de energía del proyecto.

4. Análisis integral

Del análisis anterior se puede encontrar que se compara el sistema de 1500V con el sistema tradicional de 1000V:

1) PuedeAhorre alrededor de 0,1 yuanes/W del coste del sistema.;

2) Aunque el aumento en el número de componentes de una sola cadena aumentará la pérdida por desajuste entre los componentes, puede reducir aproximadamente el 23,5 % de la pérdida de la línea de CC y aproximadamente el 73,7 % de la pérdida de la línea de CA, yEl sistema de 1500V aumentará la generación de energía del proyecto..Por tanto, el coste de la electricidad se puede reducir hasta cierto punto.Según Dong Xiaoqing, decano del Instituto de Ingeniería Energética de Hebei, más del 50% de los planes de diseño de proyectos fotovoltaicos terrestres completados por el instituto este año han seleccionado 1500V;se espera que la proporción de 1500 V en las centrales eléctricas terrestres de todo el país en 2019 alcance aproximadamente el 35 %;seguirá aumentando en 2020. La consultora de renombre internacional IHS Markit hizo una previsión más optimista.En su informe de análisis del mercado mundial de energía fotovoltaica de 1500 V, señalaron que la escala global de centrales fotovoltaicas de 1500 V superará los 100 GW en los próximos dos años.

Previsión de la proporción de 1500 V en las centrales eléctricas terrestres mundiales.

Sin duda, a medida que la industria fotovoltaica mundial acelere el proceso de subsidio y la búsqueda extrema del costo de la electricidad, se aplicará cada vez más 1500V como solución técnica que puede reducir el costo de la electricidad.

El almacenamiento de energía de 1500 V se generalizará en el futuro

En julio de 2014, el inversor del sistema SMA 1500V se aplicó en el proyecto fotovoltaico de 3,2MW en el parque industrial de Kassel, Alemania.

En septiembre de 2014, los módulos fotovoltaicos de doble vidrio de Trina Solar recibieron el primer certificado PID de 1500 V emitido por TUV Rheinland en China.

En noviembre de 2014, Longma Technology completó el desarrollo del sistema DC1500V.

En abril de 2015, el Grupo TUV Rheinland celebró el seminario 2015 “Certificación de módulos/piezas fotovoltaicas de 1500 V”.

En junio de 2015, Projoy lanzó la serie PEDS de interruptores fotovoltaicos de CC para sistemas fotovoltaicos de 1500 V.

En julio de 2015, Yingli Company anunció el desarrollo de un conjunto de marco de aluminio con un voltaje máximo de sistema de 1500 voltios, específicamente para centrales eléctricas terrestres.

……

Fabricantes de todos los sectores de la industria fotovoltaica están lanzando activamente productos de sistemas de 1500V.¿Por qué se menciona cada vez con más frecuencia “1500V”?¿Se acerca realmente la era de los sistemas fotovoltaicos de 1500V?

Durante mucho tiempo, los elevados costes de generación de energía han sido una de las principales razones que limitan el desarrollo de la industria fotovoltaica.Cómo reducir el coste por kilovatio-hora de los sistemas fotovoltaicos y mejorar la eficiencia en la generación de energíase ha convertido en el tema central de la industria fotovoltaica.Los sistemas de 1500 V e incluso superiores significan menores costos del sistema.Componentes como los módulos fotovoltaicos y los interruptores de CC, especialmente los inversores, desempeñan un papel fundamental.

Ventajas del inversor fotovoltaico de 1500V

Al aumentar el voltaje de entrada, la longitud de cada cadena se puede aumentar en un 50%, lo que puede reducir la cantidad de cables de CC conectados al inversor y la cantidad de inversores de caja combinadora.Al mismo tiempo, cajas combinadoras, inversores, transformadores, etc. Se aumenta la densidad de potencia de los equipos eléctricos, se reduce el volumen y también se reduce la carga de trabajo de transporte y mantenimiento, lo que favorece la reducción del costo de la energía fotovoltaica. sistemas.

Al aumentar el voltaje del lado de salida, se puede aumentar la densidad de potencia del inversor.Bajo el mismo nivel actual, la potencia puede casi duplicarse.Un nivel de voltaje de entrada y salida más alto puede reducir la pérdida del cable de CC del sistema y la pérdida del transformador, aumentando así la eficiencia de generación de energía.

Selección de inversor fotovoltaico de 1500V.

Desde una perspectiva eléctrica, alcanzar los 1500 V es relativamente más sencillo que superar la tecnología de 1500 V para productos modulares.Después de todo, todos los productos mencionados anteriormente se desarrollan a partir de una industria madura para respaldar la energía fotovoltaica.En vista del metro de 1500 VCC, los inversores de vehículos de tracción y los dispositivos de energía no se convertirán en un problema de selección, incluidos Mitsubishi, Infineon, etc. tienen dispositivos de energía por encima de 2000 V, los capacitores se pueden conectar en serie para aumentar el nivel de voltaje, y ahora por Projoy, etc. Con el lanzamiento del interruptor de 1500 V, varios fabricantes de componentes, JA Solar, Canadian Solar y Trina han lanzado componentes de 1500 V.La selección de todo el sistema inversor no será un problema.

Desde la perspectiva del panel de la batería, se usa comúnmente una cadena de 22 paneles para 1000 V, y una cadena de paneles para un sistema de 1500 V debe ser de aproximadamente 33. Según las características de temperatura de los componentes, el voltaje máximo del punto de alimentación será de aproximadamente 26 -37V.El rango de voltaje MPP de los componentes de la cadena será de alrededor de 850-1220 V, y el voltaje más bajo convertido al lado de CA es 810/1,414 = 601 V.Teniendo en cuenta la fluctuación del 10% y las primeras horas de la mañana y la noche, el refugio y otros factores, generalmente se definirá en aproximadamente 450-550.Si la corriente es demasiado baja, la corriente será demasiado grande y el calor será demasiado grande.En el caso de un inversor centralizado, el voltaje de salida es de aproximadamente 300 V y la corriente es de aproximadamente 1000 A a 1000 V CC, y el voltaje de salida es de 540 V a 1500 V CC y la corriente de salida es de aproximadamente 1100 A.La diferencia no es grande, por lo que el nivel actual de selección del dispositivo no será muy diferente, pero el nivel de voltaje aumenta.A continuación se analizará el voltaje del lado de salida como 540 V.

Aplicación del inversor solar de 1500V en una central fotovoltaica.

Para las centrales eléctricas terrestres a gran escala, las centrales eléctricas terrestres son inversores puramente conectados a la red, y los principales inversores utilizados son inversores de cadena centralizados, distribuidos y de alta potencia.Cuando se utiliza un sistema de 1500 V, la pérdida de la línea de CC disminuirá y la eficiencia del inversor también aumentará.Se espera que la eficiencia de todo el sistema aumente entre un 1,5% y un 2%, porque habrá un transformador elevador en el lado de salida del inversor para aumentar centralmente el voltaje para transmitir la energía a la red sin necesidad de grandes cambios en el plan del sistema.

Tome un proyecto de 1MW como ejemplo (cada cadena tiene módulos de 250W)