Le système 1 500 V peut-il réduire efficacement le coût du kilowattheure du système photovoltaïque ?

Indépendamment de l'étranger ou du pays, la proportion d'applications du système 1 500 V augmente.Selon les statistiques de l'IHS, en 2018, l'application du 1 500 V dans les grandes centrales électriques au sol étrangères dépassait 50 % ;selon les statistiques préliminaires, parmi le troisième groupe de pionniers en 2018, la proportion d'applications de 1 500 V se situait entre 15 % et 20 %.Le système 1 500 V peut-il réduire efficacement le coût par kilowattheure du projet ?Cet article effectue une analyse comparative de l'économie des deux niveaux de tension à travers des calculs théoriques et des données de cas réels.

1. Plan de conception de base

Afin d'analyser le niveau de coût du système 1 500 V, un schéma de conception conventionnel est adopté et le coût du système 1 000 V traditionnel est comparé en fonction de la quantité technique.

Prémisse du calcul

(1) Centrale électrique au sol, terrain plat, la capacité installée n'est pas limitée par la superficie du terrain ;

(2) Les températures extrêmement élevées et extrêmement basses du site du projet doivent être prises en compte selon 40 ℃ et -20 ℃.

(3) Leparamètres clés des composants et des onduleurs sélectionnéssont les suivants.

Structure d'investissement du système 1500V

Grâce à une analyse comparative, il s'avère que par rapport au système traditionnel de 1 000 V, le système de 1 500 V permet d'économiser environ 0,1 yuan/W sur le coût du système.

3. L'impact du 1 500 V sur la production d'électricité

Prémisse du calcul :

En utilisant le même module, il n'y aura aucune différence dans la production d'énergie en raison des différences entre les modules ;en supposant un terrain plat, il n'y aura pas d'occlusion d'ombre due aux changements topographiques.
La différence de production d’électricité repose principalement sur deux facteurs :la perte de discordance entre le module et la chaîne, la perte de ligne CC et la perte de ligne CA.

1. Perte de disparité entre les composants et les chaînes. Le nombre de composants en série dans une seule branche a été augmenté de 22 à 34. En raison de l'écart de puissance de ± 3 W entre les différents composants, la perte de puissance entre les composants du système 1 500 V augmentera, mais aucun calcul quantitatif peut être fait.Le nombre de canaux d'accès d'un seul onduleur a été augmenté de 12 à 18, mais le nombre de canaux de suivi MPPT de l'onduleur a été augmenté de 6 à 9 pour garantir que 2 branches correspondent à 1 MPPT.Par conséquent, entre les chaînes, la perte MPPT n'augmentera pas.

2. Formule de calcul pour la perte des lignes DC et AC : Q loss=I2R=(P/U)2R= ρ(P/U)2(L/S)1)

Tableau de calcul des pertes de ligne CC : taux de perte de ligne CC d'une seule branche

Grâce aux calculs théoriques ci-dessus, il s'avère que la perte de ligne CC du système 1 500 V est 0,765 fois celle du système 1 000 V, ce qui équivaut à une réduction de 23,5 % de la perte de ligne CC.

Tableau de calcul des pertes de ligne AC : taux de perte de ligne AC d'un seul onduleur

Grâce aux calculs théoriques ci-dessus, il s'avère que la perte de ligne CC du système 1 500 V est 0,263 fois celle du système 1 000 V, ce qui équivaut à une réduction de 73,7 % de la perte de ligne CA.

3. Données du cas réel Étant donné que la perte de non-concordance entre les composants ne peut pas être calculée quantitativement et que l'environnement réel est plus responsable, le cas réel est utilisé pour des explications plus détaillées.Cet article utilise les données réelles de production d'électricité du troisième lot d'un projet pionnier, et la période de collecte des données s'étend de mai à juin 2019, soit un total de 2 mois de données.

Comparaison de la production d'électricité entre les systèmes 1 000 V et 1 500 V

D'après le tableau ci-dessus, on peut constater que sur le même site de projet, en utilisant les mêmes composants, les produits des fabricants d'onduleurs et la même méthode d'installation du support, pendant la période de mai à juin 2019, les heures de production d'énergie du système 1 500 V sont 1,55% plus élevés que ceux du système 1000V.On peut voir que bien que l'augmentation du nombre de composants à chaîne unique augmente la perte de désadaptation entre les composants, elle peut réduire la perte de ligne CC d'environ 23,5 % et la perte de ligne CA d'environ 73,7 %.Le système 1 500 V peut augmenter la production d'électricité du projet.

4. Analyse complète

Grâce à l'analyse précédente, on peut constater que le système 1500V est comparé au système 1000V traditionnel :

1) Cela peutéconomisez environ 0,1 yuan/W sur le coût du système;

2) Bien que l'augmentation du nombre de composants de chaîne unique augmente la perte de désadaptation entre les composants, elle peut réduire environ 23,5 % de la perte de ligne CC et environ 73,7 % de la perte de ligne CA, etle système 1500V augmentera la production d'électricité du projet.Le coût de l’électricité peut donc être réduit dans une certaine mesure.Selon Dong Xiaoqing, doyen de l'Institut d'ingénierie énergétique du Hebei, plus de 50 % des plans de conception de projets photovoltaïques au sol achevés par l'institut cette année ont sélectionné 1 500 V ;on s'attend à ce que la part du 1 500 V dans les centrales électriques au sol à l'échelle nationale en 2019 atteigne environ 35 % ;elle augmentera encore en 2020. Le cabinet de conseil de renommée internationale IHS Markit a donné des prévisions plus optimistes.Dans leur rapport d'analyse du marché mondial du photovoltaïque 1 500 V, ils ont souligné que l'échelle mondiale des centrales photovoltaïques 1 500 V dépassera 100 GW au cours des deux prochaines années.

Prévision de la proportion de 1500V dans les centrales électriques au sol mondiales

Sans aucun doute, à mesure que l'industrie photovoltaïque mondiale accélère le processus de subvention et la poursuite extrême du coût de l'électricité, le 1 500 V en tant que solution technique capable de réduire le coût de l'électricité sera de plus en plus appliqué.

Le stockage d’énergie 1 500 V deviendra courant à l’avenir

En juillet 2014, l'onduleur du système SMA 1 500 V a été utilisé dans le projet photovoltaïque de 3,2 MW dans le parc industriel de Kassel, en Allemagne.

En septembre 2014, les modules photovoltaïques à double verre de Trina Solar ont reçu le premier certificat PID 1 500 V délivré par TUV Rheinland en Chine.

En novembre 2014, Longma Technology a achevé le développement du système DC1500V.

En avril 2015, le groupe TUV Rheinland a organisé le séminaire 2015 « Certification des modules/pièces photovoltaïques 1 500 V ».

En juin 2015, Projoy a lancé la série PEDS d'interrupteurs photovoltaïques CC pour systèmes photovoltaïques 1 500 V.

En juillet 2015, la société Yingli a annoncé le développement d'un cadre en aluminium avec une tension système maximale de 1 500 volts, spécifiquement pour les centrales électriques au sol.

……

Les fabricants de tous les secteurs de l'industrie photovoltaïque lancent activement des produits de systèmes 1 500 V.Pourquoi le « 1500 V » est-il de plus en plus souvent mentionné ?L’ère des systèmes photovoltaïques 1500V arrive-t-elle vraiment ?

Pendant longtemps, les coûts élevés de production d’électricité ont été l’une des principales raisons limitant le développement de l’industrie photovoltaïque.Comment réduire le coût du kilowattheure des systèmes photovoltaïques et améliorer l'efficacité de la production d'électricitéest devenu l’enjeu central de la filière photovoltaïque.Les systèmes 1 500 V et même plus élevés signifient des coûts système inférieurs.Les composants tels que les modules photovoltaïques et les interrupteurs DC, notamment les onduleurs, jouent un rôle essentiel.

Avantages de l'onduleur photovoltaïque 1500V

En augmentant la tension d'entrée, la longueur de chaque chaîne peut être augmentée de 50 %, ce qui peut réduire le nombre de câbles CC connectés à l'onduleur et le nombre d'onduleurs du boîtier de combinaison.Dans le même temps, des boîtiers de combinaison, des onduleurs, des transformateurs, etc. La densité de puissance des équipements électriques est augmentée, le volume est réduit et la charge de travail de transport et de maintenance est également réduite, ce qui favorise la réduction du coût du photovoltaïque. systèmes.

En augmentant la tension côté sortie, la densité de puissance de l'onduleur peut être augmentée.Au même niveau actuel, la puissance peut être presque doublée.Un niveau de tension d'entrée et de sortie plus élevé peut réduire la perte du câble CC du système et la perte du transformateur, augmentant ainsi l'efficacité de la production d'énergie.

Sélection d'onduleur photovoltaïque 1500V

D'un point de vue électrique, atteindre 1 500 V est relativement plus simple que de percer la technologie 1 500 V pour les produits modulaires.Après tout, tous les produits mentionnés ci-dessus sont développés par une industrie mature pour soutenir le photovoltaïque.Compte tenu du métro 1 500 V CC, les onduleurs des véhicules de traction et les appareils électriques ne deviendront pas un problème de sélection, y compris Mitsubishi, Infineon, etc. ont des appareils électriques supérieurs à 2 000 V, les condensateurs peuvent être connectés en série pour augmenter le niveau de tension, et maintenant par Projoy, etc. Avec le lancement du commutateur 1 500 V, divers fabricants de composants, JA Solar, Canadian Solar et Trina, ont tous lancé des composants 1 500 V.La sélection de l'ensemble du système d'onduleur ne posera pas de problème.

Du point de vue du panneau de batterie, une chaîne de 22 panneaux est couramment utilisée pour 1 000 V, et une chaîne de panneaux pour un système 1 500 V devrait être d'environ 33. Selon les caractéristiques de température des composants, la tension maximale de point de puissance sera d'environ 26. -37V.La plage de tension MPP des composants de la chaîne sera d'environ 850-1 220 V, et la tension la plus basse convertie du côté CA est de 810/1,414 = 601 V.Compte tenu de la fluctuation de 10 % et des premières heures du matin et de la nuit, de l'abri et d'autres facteurs, il sera généralement défini autour de 450-550.Si le courant est trop faible, le courant sera trop important et la chaleur sera trop importante.Dans le cas d'un onduleur centralisé, la tension de sortie est d'environ 300 V et le courant est d'environ 1 000 A à 1 000 V CC, et la tension de sortie est de 540 V à 1 500 V CC et le courant de sortie est d'environ 1 100 A.La différence n'est pas grande, donc le niveau actuel de sélection de l'appareil ne sera pas trop différent, mais le niveau de tension est augmenté.Ce qui suit discutera de la tension côté sortie comme 540 V.

Application de l'onduleur solaire 1500 V dans une centrale photovoltaïque

Pour les centrales électriques au sol à grande échelle, les centrales électriques au sol sont de purs onduleurs connectés au réseau, et les principaux onduleurs utilisés sont des onduleurs de chaîne centralisés, distribués et de haute puissance.Lorsqu'un système 1 500 V est utilisé, la perte de la ligne CC diminuera et l'efficacité de l'onduleur augmentera également.L'efficacité de l'ensemble du système devrait augmenter de 1,5 à 2 %, car il y aura un transformateur élévateur du côté sortie de l'onduleur pour augmenter de manière centralisée la tension afin de transmettre l'énergie au réseau sans qu'il soit nécessaire d'effectuer des opérations majeures. modifications apportées à la planification du système.

Prenons l'exemple d'un projet de 1 MW (chaque chaîne est constituée de modules de 250 W)