Može li sustav od 1500 V učinkovito smanjiti cijenu po kilovatsatu fotonaponskog sustava?

Bez obzira na strane ili domaće, udio primjene 1500V sustava je u porastu.Prema statistici IHS-a, u 2018. godini primjena 1500 V u stranim velikim zemaljskim elektranama premašila je 50%;prema preliminarnim statistikama, među trećom skupinom predvodnika u 2018., udio primjene 1500V bio je između 15% i 20%.Može li sustav od 1500 V učinkovito smanjiti cijenu po kilovatsatu projekta?Ovaj rad daje komparativnu analizu ekonomičnosti dviju naponskih razina kroz teoretske proračune i podatke o stvarnom slučaju.

1. Osnovni projektni plan

Kako bi se analizirala razina troškova sustava od 1500 V, usvojena je konvencionalna shema dizajna, a cijena tradicionalnog sustava od 1000 V uspoređena je prema inženjerskoj količini.

Premisa za izračun

(1) Prizemna elektrana, ravan teren, instalirana snaga nije ograničena površinom;

(2) Ekstremno visoka temperatura i ekstremno niska temperatura na gradilištu uzimaju se u obzir prema 40 ℃ i -20 ℃.

(3) Theključni parametri odabranih komponenti i pretvaračasu kako slijedi.

Investicijska konstrukcija sustava 1500V

Usporednom analizom utvrđeno je da u usporedbi s tradicionalnim sustavom od 1000 V, sustav od 1500 V štedi oko 0,1 juana/W troškova sustava.

3. Utjecaj 1500V na proizvodnju električne energije

Pretpostavka za izračun:

Korištenjem istog modula, neće biti razlike u proizvodnji električne energije zbog razlika u modulima;pod pretpostavkom da je teren ravan, neće biti okluzije sjene zbog promjena topografije.
Razlika u proizvodnji električne energije uglavnom se temelji na dva čimbenika:gubitak neusklađenosti između modula i niza, gubitak istosmjernog voda i gubitak izmjeničnog voda.

1. Gubitak neusklađenosti između komponenti i nizova Broj serijskih komponenti u jednoj grani povećan je s 22 na 34. Zbog odstupanja snage od ±3 W između različitih komponenti, gubitak snage između komponenti sustava od 1500 V će se povećati, ali nema kvantitativnih izračuna može se napraviti.Broj pristupnih kanala jednog pretvarača povećan je s 12 na 18, ali je broj MPPT kanala za praćenje pretvarača povećan sa 6 na 9 kako bi se osiguralo da 2 grane odgovaraju 1 MPPT-u.Stoga se između nizova MPPT gubitak neće povećati.

2. Formula za izračun za DC i AC gubitak u liniji: Q gubitak=I2R=(P/U)2R= ρ(P/U)2(L/S)1)

Tablica izračuna gubitaka u istosmjernom vodu: omjer gubitaka u istosmjernom vodu jedne grane

Kroz gornje teoretske izračune, utvrđeno je da je DC gubitak u liniji od 1500 V 0,765 puta veći od gubitka u 1000 V sustavu, što je ekvivalentno smanjenju od 23,5% u gubitku u istosmjernoj liniji.

Tablica izračuna gubitaka u izmjeničnoj liniji: Omjer gubitaka u izmjeničnoj liniji jednog pretvarača

Kroz gornje teoretske izračune, utvrđeno je da je DC gubitak u liniji od 1500 V 0,263 puta veći od gubitka u 1000 V sustavu, što je ekvivalentno smanjenju od 73,7% gubitka u AC liniji.

3. Podaci o stvarnom slučaju Budući da se gubitak neusklađenosti između komponenata ne može kvantitativno izračunati, a stvarno okruženje je odgovornije, za daljnje objašnjenje koristi se stvarni slučaj.Ovaj članak koristi stvarne podatke o proizvodnji električne energije treće serije vodećeg projekta, a vrijeme prikupljanja podataka je od svibnja do lipnja 2019., ukupno 2 mjeseca podataka.

Usporedba proizvodnje električne energije između 1000V i 1500V sustava

Iz gornje tablice može se pronaći da su na istom mjestu projekta, korištenjem istih komponenti, proizvoda proizvođača pretvarača i iste metode ugradnje nosača, tijekom razdoblja od svibnja do lipnja 2019., sati proizvodnje električne energije sustava od 1500 V su 1,55% viši od sustava od 1000 V.Može se vidjeti da iako će povećanje broja komponenti s jednim nizom povećati gubitak neusklađenosti između komponenti, ono može smanjiti gubitak u istosmjernoj liniji za oko 23,5% i gubitak u izmjeničnoj liniji za oko 73,7%.Sustav od 1500 V može povećati proizvodnju električne energije projekta.

4. Sveobuhvatna analiza

Prethodnom analizom može se utvrditi da se sustav od 1500 V uspoređuje s tradicionalnim sustavom od 1000 V:

1) Možeuštedite oko 0,1 juana/W troškova sustava;

2) Iako će povećanje broja pojedinačnih komponenti niza povećati gubitak neusklađenosti između komponenti, može smanjiti oko 23,5% gubitaka u istosmjernoj liniji i oko 73,7% gubitaka u izmjeničnoj liniji, isustav od 1500 V će povećati proizvodnju električne energije u projektu.Stoga se trošak električne energije može donekle smanjiti.Prema Dong Xiaoqingu, dekanu Hebei Energy Engineering Institute, više od 50% planova projektiranja zemaljskih fotonaponskih projekata koje je institut dovršio ove godine ima odabrano 1500V;očekuje se da će udio 1500V u zemaljskim elektranama u cijeloj zemlji u 2019. dosegnuti oko 35%;Optimističniju prognozu dala je međunarodno poznata konzultantska organizacija IHS Markit.U svom izvještaju o analizi globalnog fotonaponskog tržišta od 1500 V, istaknuli su da će globalna fotonaponska elektrana od 1500 V premašiti 100 GW u sljedeće dvije godine.

Prognoza udjela 1500V u globalnim zemaljskim elektranama

Nedvojbeno, kako globalna fotonaponska industrija ubrzava proces subvencioniranja i ekstremne težnje za skupljanjem električne energije, 1500V kao tehničko rješenje koje može smanjiti trošak električne energije sve će se više primjenjivati.

Spremanje energije od 1500 V u budućnosti će postati mainstream

U srpnju 2014. inverter sustava SMA 1500V primijenjen je u fotonaponskom projektu snage 3,2 MW u industrijskom parku Kassel u Njemačkoj.

U rujnu 2014., dvostruki stakleni fotonaponski moduli Trina Solar dobili su prvi 1500V PID certifikat koji je izdao TUV Rheinland u Kini.

U studenom 2014. Longma Technology je dovršila razvoj DC1500V sustava.

U travnju 2015. TUV Rheinland Grupa održala je seminar za 2015. “Certifikacija fotonaponskih modula/dijelova 1500V”.

U lipnju 2015. Projoy je lansirao PEDS seriju fotonaponskih DC sklopki za 1500V fotonaponske sustave.

U srpnju 2015. tvrtka Yingli najavila je razvoj sklopa aluminijskog okvira s maksimalnim naponom sustava od 1500 volti, posebno za zemaljske elektrane.

……

Proizvođači u svim sektorima fotonaponske industrije aktivno lansiraju proizvode za sustave od 1500 V.Zašto se sve češće spominje “1500V”?Dolazi li doista doba fotonaponskih sustava od 1500 V?

Visoki troškovi proizvodnje električne energije dugo su bili jedan od glavnih razloga koji ograničavaju razvoj fotonaponske industrije.Kako smanjiti cijenu po kilovatsatu fotonaponskih sustava i poboljšati učinkovitost proizvodnje električne energijepostalo je središnje pitanje fotonaponske industrije.Sustavi od 1500 V i čak viši znače niže troškove sustava.Komponente kao što su fotonaponski moduli i DC sklopke, posebno pretvarači, igraju vitalnu ulogu.

Prednosti 1500V fotonaponskog pretvarača

Povećanjem ulaznog napona, duljina svakog niza može se povećati za 50%, što može smanjiti broj DC kabela spojenih na inverter i broj invertera combiner box-a.U isto vrijeme, kombinirane kutije, pretvarači, transformatori itd. Povećava se gustoća snage električne opreme, smanjuje se volumen, a smanjuje se i opterećenje transporta i održavanja, što pogoduje smanjenju troškova fotonaponske sustava.

Povećanjem napona izlazne strane može se povećati gustoća snage pretvarača.Pod istom trenutnom razinom, snaga se može gotovo udvostručiti.Viša razina ulaznog i izlaznog napona može smanjiti gubitak DC kabela sustava i gubitak transformatora, čime se povećava učinkovitost proizvodnje električne energije.

Izbor 1500V fotonaponskog pretvarača

Iz električne perspektive, susret s 1500V relativno je jednostavniji od probijanja tehnologije 1500V za modularne proizvode.Uostalom, svi gore navedeni proizvodi razvijeni su iz zrele industrije za podršku fotonaponskim uređajima.S obzirom na podzemnu željeznicu od 1500 VDC, pretvarači vučnih vozila, uređaji za napajanje neće postati problem odabira, uključujući Mitsubishi, Infineon itd. imaju uređaje za napajanje iznad 2000 V, kondenzatori se mogu spojiti u seriju za povećanje razine napona, a sada i Projoy itd. S lansiranjem prekidača od 1500 V, različiti proizvođači komponenti, JA Solar, Canadian Solar i Trina, lansirali su komponente od 1500 V.Odabir cijelog inverterskog sustava neće biti problem.

Iz perspektive panela baterija, niz od 22 panela obično se koristi za 1000 V, a niz panela za sustav od 1500 V trebao bi biti oko 33. Prema temperaturnim karakteristikama komponenti, maksimalni napon u točki snage bit će oko 26 -37 V.Raspon MPP napona komponenti žice bit će oko 850-1220 V, a najniži napon pretvoren u AC stranu je 810/1,414=601 V.Uzimajući u obzir fluktuaciju od 10%, rano jutro i noć, sklonište i druge čimbenike, općenito će se definirati na oko 450-550.Ako je struja premala, struja će biti prevelika i toplina će biti prevelika.U slučaju centraliziranog pretvarača, izlazni napon je oko 300 V, a struja je oko 1000 A pri 1000 VDC, a izlazni napon je 540 V pri 1500 VDC, a izlazna struja je oko 1100 A.Razlika nije velika, tako da se trenutna razina izbora uređaja neće previše razlikovati, ali je razina napona povećana.U nastavku će se govoriti o naponu izlazne strane kao 540V.

Primjena solarnog pretvarača 1500V u fotonaponskim elektranama

Za velike zemaljske elektrane, zemaljske elektrane su čisti izmjenjivači povezani na mrežu, a glavni izmjenjivači koji se koriste su centralizirani, distribuirani i string izmjenjivači velike snage.Kada se koristi sustav od 1500 V, gubitak istosmjerne linije će se smanjiti, a učinkovitost pretvarača će se također povećati.Očekuje se da će se učinkovitost cijelog sustava povećati za 1,5%-2%, jer će na izlaznoj strani pretvarača postojati transformator za povećanje napona za centralno povećanje napona za prijenos snage u mrežu bez potrebe za velikim izmjene plana sustava.

Uzmimo projekt od 1 MW kao primjer (svaki niz je modul od 250 W)