Dapatkah sistem 1500V secara efektif mengurangi biaya per kilowatt-jam sistem fotovoltaik?

Terlepas dari luar negeri atau dalam negeri, proporsi penerapan sistem 1500V semakin meningkat.Menurut statistik IHS, pada tahun 2018, penerapan 1500V di pembangkit listrik darat besar di luar negeri melebihi 50%;menurut statistik awal, di antara kelompok ketiga yang terdepan pada tahun 2018, proporsi penerapan 1500V adalah antara 15% dan 20%.Dapatkah sistem 1500V secara efektif mengurangi biaya per kilowatt-jam proyek?Tulisan ini membuat analisis perbandingan keekonomian kedua level tegangan melalui perhitungan teoritis dan data kasus aktual.

1. Rencana desain dasar

Untuk menganalisis tingkat biaya sistem 1500V, skema desain konvensional diadopsi, dan biaya sistem 1000V tradisional dibandingkan menurut kuantitas teknik.

Premis perhitungan

(1) Pembangkit listrik di darat, medan datar, kapasitas terpasang tidak dibatasi oleh luas daratan;

(2) Suhu sangat tinggi dan suhu sangat rendah di lokasi proyek harus dipertimbangkan menurut 40℃ dan -20℃.

(3) Ituparameter utama komponen dan inverter yang dipilihadalah sebagai berikut.

Struktur investasi sistem 1500V

Melalui analisis komparatif, ditemukan bahwa dibandingkan dengan sistem 1000V tradisional, sistem 1500V menghemat biaya sistem sekitar 0,1 yuan/W.

3. Dampak 1500V pada pembangkit listrik

Premis perhitungan:

Dengan menggunakan modul yang sama, tidak akan ada perbedaan pembangkitan listrik karena perbedaan modul;dengan asumsi medan datar, tidak akan ada oklusi bayangan karena perubahan topografi.
Perbedaan pembangkit listrik terutama didasarkan pada dua faktor:kerugian ketidaksesuaian antara modul dan string, kerugian saluran DC dan kerugian saluran AC.

1. Kerugian ketidakcocokan antara komponen dan string Jumlah komponen seri dalam satu cabang telah ditingkatkan dari 22 menjadi 34. Karena penyimpangan daya ±3W antara komponen yang berbeda, kehilangan daya antara komponen sistem 1500V akan meningkat, tetapi Tidak ada perhitungan kuantitatif dapat di buat.Jumlah saluran akses inverter tunggal telah ditingkatkan dari 12 menjadi 18, namun jumlah saluran pelacakan MPPT inverter telah ditingkatkan dari 6 menjadi 9 untuk memastikan bahwa 2 cabang sesuai dengan 1 MPPT.Oleh karena itu, antar string Kerugian MPPT tidak akan bertambah.

2. Rumus perhitungan rugi-rugi saluran DC dan AC: Q rugi=I2R=(P/U)2R= ρ(P/U)2(L/S)1)

Tabel perhitungan kehilangan saluran DC: Rasio kehilangan saluran DC dari satu cabang

Melalui perhitungan teoritis di atas, ditemukan bahwa kehilangan saluran DC pada sistem 1500V adalah 0,765 kali lipat dari sistem 1000V, yang setara dengan pengurangan kehilangan saluran DC sebesar 23,5%.

Tabel perhitungan kehilangan saluran AC: Rasio kehilangan saluran AC dari satu inverter

Melalui perhitungan teoritis di atas, ditemukan bahwa kehilangan saluran DC pada sistem 1500V adalah 0,263 kali lipat dari sistem 1000V, yang setara dengan pengurangan kehilangan saluran AC sebesar 73,7%.

3. Data kasus aktual Karena kerugian ketidaksesuaian antar komponen tidak dapat dihitung secara kuantitatif, dan lingkungan sebenarnya lebih bertanggung jawab, maka kasus aktual digunakan untuk penjelasan lebih lanjut.Artikel ini menggunakan data pembangkit listrik aktual dari gelombang ketiga proyek terdepan, dan waktu pengumpulan data adalah dari Mei hingga Juni 2019, dengan total data 2 bulan.

Perbandingan pembangkit listrik antara sistem 1000V dan 1500V

Dari tabel di atas terlihat bahwa di lokasi proyek yang sama, dengan menggunakan komponen yang sama, produk produsen inverter, dan metode pemasangan braket yang sama, selama periode Mei hingga Juni 2019, jam pembangkitan listrik sistem 1500V 1,55% lebih tinggi dibandingkan sistem 1000V.Terlihat bahwa meskipun penambahan jumlah komponen string tunggal akan meningkatkan mismatch loss antar komponen, namun dapat mengurangi loss saluran DC sekitar 23,5% dan loss saluran AC sekitar 73,7%.Sistem 1500V dapat meningkatkan pembangkit listrik proyek.

4. Analisis yang komprehensif

Melalui analisa sebelumnya, dapat diketahui bahwa sistem 1500V dibandingkan dengan sistem 1000V tradisional:

1) Bisamenghemat sekitar 0,1 yuan/W biaya sistem;

2) Meskipun peningkatan jumlah komponen string tunggal akan meningkatkan kerugian ketidakcocokan antar komponen, hal ini dapat mengurangi sekitar 23,5% kerugian saluran DC dan sekitar 73,7% kerugian saluran AC, dansistem 1500V akan meningkatkan pembangkit listrik proyek.Oleh karena itu, biaya listrik dapat ditekan sampai batas tertentu.Menurut Dong Xiaoqing, Dekan Institut Teknik Energi Hebei, lebih dari 50% rencana desain proyek fotovoltaik tanah yang diselesaikan oleh institut tahun ini telah memilih 1500V;diperkirakan pangsa 1500V pada pembangkit listrik darat secara nasional pada tahun 2019 akan mencapai sekitar 35%;angka ini akan semakin meningkat pada tahun 2020. Organisasi konsultan internasional terkenal IHS Markit memberikan perkiraan yang lebih optimis.Dalam laporan analisis pasar fotovoltaik global 1500V, mereka menunjukkan bahwa skala pembangkit listrik fotovoltaik 1500V global akan melebihi 100GW dalam dua tahun ke depan.

Prakiraan proporsi 1500V di pembangkit listrik darat global

Tidak diragukan lagi, seiring dengan percepatan industri fotovoltaik global dalam proses subsidi dan upaya ekstrim dalam mengejar biaya listrik, 1500V sebagai solusi teknis yang dapat mengurangi biaya listrik akan semakin banyak diterapkan.

Penyimpanan energi 1500V akan menjadi arus utama di masa depan

Pada bulan Juli 2014, inverter sistem SMA 1500V diterapkan pada proyek fotovoltaik 3,2MW di Kassel Industrial Park, Jerman.

Pada bulan September 2014, modul fotovoltaik kaca ganda Trina Solar menerima sertifikat PID 1500V pertama yang dikeluarkan oleh TUV Rheinland di Tiongkok.

Pada bulan November 2014, Longma Technology menyelesaikan pengembangan sistem DC1500V.

Pada bulan April 2015, TUV Rheinland Group mengadakan seminar “Sertifikasi Modul Fotovoltaik/Suku Cadang 1500V” tahun 2015.

Pada bulan Juni 2015, Projoy meluncurkan rangkaian sakelar DC fotovoltaik PEDS untuk sistem fotovoltaik 1500V.

Pada bulan Juli 2015, Perusahaan Yingli mengumumkan pengembangan rakitan rangka aluminium dengan tegangan sistem maksimum 1500 volt, khusus untuk pembangkit listrik di darat.

......

Produsen di semua sektor industri fotovoltaik secara aktif meluncurkan produk sistem 1500V.Mengapa “1500V” semakin sering disebutkan?Apakah era sistem fotovoltaik 1500V benar-benar akan datang?

Sejak lama, biaya pembangkitan listrik yang tinggi telah menjadi salah satu alasan utama menghambat perkembangan industri fotovoltaik.Bagaimana mengurangi biaya per kilowatt-jam sistem fotovoltaik dan meningkatkan efisiensi pembangkit listriktelah menjadi isu inti industri fotovoltaik.Sistem 1500V dan bahkan lebih tinggi berarti biaya sistem lebih rendah.Komponen seperti modul fotovoltaik dan sakelar DC, khususnya inverter, memainkan peran penting.

Keuntungan inverter fotovoltaik 1500V

Dengan meningkatkan tegangan input, panjang setiap string dapat ditingkatkan sebesar 50%, yang dapat mengurangi jumlah kabel DC yang terhubung ke inverter dan jumlah inverter kotak penggabung.Pada saat yang sama, kotak penggabung, inverter, trafo, dll. Kepadatan daya peralatan listrik meningkat, volume berkurang, dan beban kerja transportasi dan pemeliharaan juga berkurang, yang kondusif bagi pengurangan biaya fotovoltaik sistem.

Dengan meningkatkan tegangan sisi keluaran, kepadatan daya inverter dapat ditingkatkan.Di bawah level yang sama saat ini, kekuatannya bisa meningkat hampir dua kali lipat.Tingkat tegangan input dan output yang lebih tinggi dapat mengurangi hilangnya kabel DC sistem dan hilangnya transformator, sehingga meningkatkan efisiensi pembangkitan listrik.

Pemilihan inverter fotovoltaik 1500V

Dari sudut pandang kelistrikan, memenuhi 1500V relatif lebih sederhana daripada menerobos teknologi 1500V untuk produk modul.Bagaimanapun, semua produk yang disebutkan di atas dikembangkan dari industri yang matang untuk mendukung fotovoltaik.Mengingat kereta bawah tanah 1500VDC, inverter kendaraan traksi, perangkat listrik tidak akan menjadi masalah pemilihan, termasuk Mitsubishi, Infineon, dll. Memiliki perangkat listrik di atas 2000V, kapasitor dapat dihubungkan secara seri untuk meningkatkan level tegangan, dan sekarang dengan Projoy dll Dengan diluncurkannya saklar 1500V, berbagai produsen komponen, JA Solar, Canadian Solar, dan Trina semuanya telah meluncurkan komponen 1500V.Pemilihan keseluruhan sistem inverter tidak akan menjadi masalah.

Dari sudut pandang panel baterai, rangkaian 22 panel biasanya digunakan untuk 1000V, dan rangkaian panel untuk sistem 1500V harus sekitar 33. Menurut karakteristik suhu komponen, tegangan titik daya maksimum akan berada di sekitar 26 -37V.Kisaran tegangan MPP komponen string akan berada di sekitar 850-1220V, dan tegangan terendah yang diubah menjadi sisi AC adalah 810/1,414=601V.Dengan mempertimbangkan fluktuasi 10% dan pagi dan malam hari, tempat berlindung dan faktor lainnya, umumnya akan ditentukan sekitar 450-550.Jika arusnya terlalu rendah maka arusnya akan terlalu besar dan panasnya akan terlalu besar.Dalam kasus inverter terpusat, tegangan keluaran sekitar 300V dan arus sekitar 1000A pada 1000VDC, dan tegangan keluaran adalah 540V pada 1500VDC, dan arus keluaran sekitar 1100A.Perbedaannya tidak besar, sehingga level pemilihan perangkat saat ini tidak akan terlalu berbeda, tetapi level tegangan ditingkatkan.Berikut ini akan dibahas tegangan sisi keluaran sebesar 540V.

Penerapan inverter surya 1500V di pembangkit listrik fotovoltaik

Untuk pembangkit listrik darat skala besar, pembangkit listrik darat adalah inverter murni yang terhubung ke jaringan, dan inverter utama yang digunakan adalah inverter string terpusat, terdistribusi, dan berdaya tinggi.Ketika sistem 1500V digunakan, kehilangan saluran DC akan berkurang, dan efisiensi inverter juga akan meningkat.Efisiensi keseluruhan sistem diharapkan meningkat sebesar 1,5%-2%, karena akan terdapat trafo step-up di sisi keluaran inverter untuk meningkatkan tegangan secara terpusat guna menyalurkan daya ke jaringan tanpa perlu tegangan besar. perubahan pada rencana sistem.

Ambil proyek 1MW sebagai contoh (setiap string adalah modul 250W)