Il sistema a 1500 V può ridurre efficacemente il costo per kilowattora dell'impianto fotovoltaico?

Indipendentemente dal paese o dall'estero, la percentuale di applicazione del sistema a 1500 V è in aumento.Secondo le statistiche IHS, nel 2018, l’applicazione di 1500 V nelle grandi centrali elettriche terrestri straniere ha superato il 50%;secondo le statistiche preliminari, nel terzo gruppo di punta nel 2018, la percentuale di applicazione di 1500 V era compresa tra il 15% e il 20%.Il sistema a 1500 V può ridurre efficacemente il costo per kilowattora del progetto?Questo articolo effettua un'analisi comparativa degli aspetti economici dei due livelli di tensione attraverso calcoli teorici e dati di casi reali.

1. Piano di progettazione di base

Per analizzare il livello di costo del sistema a 1500 V, viene adottato uno schema di progettazione convenzionale e il costo del tradizionale sistema a 1000 V viene confrontato in base alla quantità ingegneristica.

Premessa di calcolo

(1) Centrale elettrica a terra, terreno pianeggiante, la capacità installata non è limitata dalla superficie terrestre;

(2) La temperatura estremamente alta e la temperatura estremamente bassa del sito del progetto devono essere considerate secondo 40 ℃ e -20 ℃.

(3) Ilparametri chiave dei componenti e degli inverter selezionatisono come segue.

Struttura dell'investimento del sistema 1500V

Attraverso un'analisi comparativa, si è scoperto che rispetto al tradizionale sistema a 1000 V, il sistema a 1500 V consente di risparmiare circa 0,1 yuan/W sui costi di sistema.

3. L'impatto di 1500 V sulla produzione di energia

Premessa di calcolo:

Utilizzando lo stesso modulo, non ci sarà alcuna differenza nella generazione di energia dovuta alle differenze tra i moduli;presupponendo un terreno pianeggiante, non ci sarà alcuna occlusione d'ombra dovuta ai cambiamenti della topografia.
La differenza nella produzione di energia si basa principalmente su due fattori:la perdita di disadattamento tra il modulo e la stringa, la perdita della linea DC e la perdita della linea AC.

1. Perdita di mancata corrispondenza tra componenti e stringhe Il numero di componenti in serie in un singolo ramo è stato aumentato da 22 a 34. A causa della deviazione di potenza di ±3 W tra i diversi componenti, la perdita di potenza tra i componenti del sistema da 1500 V aumenterà, ma nessun calcolo quantitativo può essere fatto.Il numero di canali di accesso di un singolo inverter è stato aumentato da 12 a 18, ma il numero di canali di tracciamento MPPT dell'inverter è stato aumentato da 6 a 9 per garantire che 2 rami corrispondano a 1 MPPT.Pertanto tra le stringhe la perdita MPPT non aumenterà.

2. Formula di calcolo per la perdita della linea CC e CA: Q perdita=I2R=(P/U)2R= ρ(P/U)2(L/S)1)

Tabella di calcolo delle perdite della linea CC: rapporto di perdita della linea CC di un singolo ramo

Attraverso i calcoli teorici di cui sopra, si è riscontrato che la perdita della linea DC del sistema a 1500 V è 0,765 volte quella del sistema a 1000 V, il che equivale a una riduzione del 23,5% della perdita della linea DC.

Tabella di calcolo delle perdite della linea CA: rapporto di perdita della linea CA di un singolo inverter

Attraverso i calcoli teorici sopra riportati, si è riscontrato che la perdita della linea DC del sistema a 1500 V è 0,263 volte quella del sistema a 1000 V, il che equivale a una riduzione del 73,7% della perdita della linea AC.

3. Dati del caso reale Poiché la perdita di disadattamento tra i componenti non può essere calcolata quantitativamente e l'ambiente reale è più responsabile, il caso reale viene utilizzato per ulteriori spiegazioni.Questo articolo utilizza i dati effettivi sulla produzione di energia del terzo lotto di un progetto all'avanguardia e il tempo di raccolta dei dati va da maggio a giugno 2019, per un totale di 2 mesi di dati.

Confronto della generazione di energia tra sistemi a 1000 V e 1500 V

Dalla tabella sopra si può rilevare che nello stesso sito di progetto, utilizzando gli stessi componenti, i prodotti dei produttori di inverter e lo stesso metodo di installazione delle staffe, durante il periodo da maggio a giugno 2019, le ore di generazione di energia del sistema a 1500 V sono superiori dell'1,55% rispetto a quelli del sistema a 1000 V.Si può vedere che, sebbene l'aumento del numero di componenti a stringa singola aumenti la perdita di disadattamento tra i componenti, può ridurre la perdita della linea CC di circa il 23,5% e la perdita della linea CA di circa il 73,7%.Il sistema a 1500 V può aumentare la produzione di energia del progetto.

4. Analisi completa

Dall’analisi precedente si può riscontrare che il sistema a 1500V viene messo a confronto con il sistema tradizionale a 1000V:

1) Puòrisparmiare circa 0,1 yuan/W sul costo del sistema;

2) Anche se l'aumento del numero di componenti a stringa singola aumenterà la perdita di disadattamento tra i componenti, può ridurre circa il 23,5% della perdita sulla linea DC e circa il 73,7% della perdita sulla linea AC, eil sistema a 1500 V aumenterà la produzione di energia del progetto.Pertanto, il costo dell'elettricità può essere ridotto in una certa misura.Secondo Dong Xiaoqing, preside dell'Istituto di ingegneria energetica di Hebei, oltre il 50% dei piani di progettazione di progetti fotovoltaici a terra completati dall'istituto quest'anno hanno selezionato 1500 V;si prevede che la quota di 1500V nelle centrali elettriche di terra a livello nazionale nel 2019 raggiungerà circa il 35%;aumenterà ulteriormente nel 2020. La società di consulenza di fama internazionale IHS Markit ha fornito una previsione più ottimistica.Nel loro rapporto di analisi del mercato fotovoltaico globale da 1500 V, hanno sottolineato che la scala globale delle centrali fotovoltaiche da 1500 V supererà i 100 GW nei prossimi due anni.

Previsione della percentuale di 1500 V nelle centrali elettriche terrestri globali

Indubbiamente, poiché l'industria fotovoltaica globale accelera il processo di sovvenzione e la ricerca estrema del costo dell'elettricità, 1500 V come soluzione tecnica in grado di ridurre il costo dell'elettricità sarà sempre più applicata.

L’accumulo di energia a 1500 V diventerà la norma in futuro

Nel luglio 2014 l'inverter del sistema SMA 1500V è stato utilizzato nel progetto fotovoltaico da 3,2 MW nel parco industriale di Kassel, in Germania.

Nel settembre 2014, i moduli fotovoltaici a doppio vetro di Trina Solar hanno ricevuto il primo certificato PID da 1500 V rilasciato da TUV Rheinland in Cina.

Nel novembre 2014, Longma Technology ha completato lo sviluppo del sistema DC1500V.

Nell'aprile 2015, il Gruppo TUV Rheinland ha tenuto il seminario 2015 “Certificazione moduli/parti fotovoltaici 1500V”.

Nel giugno 2015 Projoy ha lanciato la serie PEDS di interruttori DC fotovoltaici per sistemi fotovoltaici a 1500 V.

Nel luglio 2015, Yingli Company ha annunciato lo sviluppo di un telaio in alluminio con una tensione di sistema massima di 1500 volt, specifico per le centrali elettriche di terra.

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I produttori di tutti i settori dell'industria fotovoltaica stanno lanciando attivamente prodotti per sistemi a 1500 V.Perché si parla sempre più spesso del termine “1500V”?Sta davvero arrivando l’era degli impianti fotovoltaici a 1500V?

Per molto tempo gli elevati costi di produzione dell’energia elettrica sono stati uno dei principali motivi che limitano lo sviluppo del settore fotovoltaico.Come ridurre il costo per kilowattora degli impianti fotovoltaici e migliorare l'efficienza della generazione di energiaè diventata la questione centrale del settore fotovoltaico.I sistemi da 1500 V e anche superiori comportano costi di sistema inferiori.Componenti come i moduli fotovoltaici e gli interruttori DC, in particolare gli inverter, svolgono un ruolo fondamentale.

Vantaggi dell'inverter fotovoltaico 1500V

Aumentando la tensione di ingresso, la lunghezza di ciascuna stringa può essere aumentata del 50%, riducendo così il numero di cavi CC collegati all'inverter e il numero di inverter con quadro combinato.Allo stesso tempo, quadri elettrici, inverter, trasformatori, ecc. Aumenta la densità di potenza delle apparecchiature elettriche, diminuisce il volume e diminuisce anche il carico di lavoro di trasporto e manutenzione, il che favorisce la riduzione del costo del fotovoltaico sistemi.

Aumentando la tensione sul lato di uscita, è possibile aumentare la densità di potenza dell'inverter.Allo stesso livello attuale, la potenza può essere quasi raddoppiata.Un livello di tensione di ingresso e di uscita più elevato può ridurre la perdita del cavo CC del sistema e la perdita del trasformatore, aumentando così l'efficienza della generazione di energia.

Selezione di inverter fotovoltaici 1500V

Da un punto di vista elettrico, raggiungere i 1500 V è relativamente più semplice che superare la tecnologia a 1500 V per i prodotti modulari.Dopotutto, tutti i prodotti sopra menzionati sono sviluppati da un settore maturo per supportare il fotovoltaico.In considerazione della metropolitana da 1500 V CC, gli inverter dei veicoli a trazione, i dispositivi di alimentazione non diventeranno un problema di selezione, tra cui Mitsubishi, Infineon, ecc. hanno dispositivi di alimentazione superiori a 2000 V, i condensatori possono essere collegati in serie per aumentare il livello di tensione e ora da Projoy ecc. Con il lancio dell'interruttore da 1500 V, vari produttori di componenti, JA Solar, Canadian Solar e Trina, hanno tutti lanciato componenti da 1500 V.La scelta dell'intero sistema inverter non sarà un problema.

Dal punto di vista del pannello batteria, una stringa di 22 pannelli viene comunemente utilizzata per 1000 V e una stringa di pannelli per un sistema a 1500 V dovrebbe essere circa 33. In base alle caratteristiche di temperatura dei componenti, la tensione massima del punto di alimentazione sarà di circa 26 -37V.L'intervallo di tensione MPP dei componenti della stringa sarà di circa 850-1220 V e la tensione più bassa convertita nel lato CA è 810/1,414=601 V.Tenendo conto della fluttuazione del 10%, delle prime ore del mattino e della notte, del rifugio e di altri fattori, sarà generalmente definito a circa 450-550.Se la corrente è troppo bassa, la corrente sarà troppo grande e il calore sarà troppo grande.Nel caso di un inverter centralizzato, la tensione di uscita è di circa 300 V e la corrente è di circa 1000 A a 1000 V CC, e la tensione di uscita è di 540 V a 1500 V CC e la corrente di uscita è di circa 1100 A.La differenza non è grande, quindi il livello attuale del dispositivo selezionato non sarà troppo diverso, ma il livello di tensione sarà aumentato.Di seguito verrà discussa la tensione del lato di uscita come 540 V.

Applicazione dell'inverter solare da 1500 V nella centrale fotovoltaica

Per le centrali elettriche di terra su larga scala, le centrali elettriche di terra sono puri inverter collegati alla rete e i principali inverter utilizzati sono inverter di stringa centralizzati, distribuiti e ad alta potenza.Quando si utilizza un sistema da 1500 V, la perdita della linea CC diminuirà e anche l'efficienza dell'inverter aumenterà.Si prevede che l'efficienza dell'intero sistema aumenterà dell'1,5%-2%, perché sarà presente un trasformatore elevatore sul lato di uscita dell'inverter per aumentare centralmente la tensione per trasmettere l'energia alla rete senza la necessità di grandi interventi. modifiche al piano di sistema.

Prendiamo come esempio un progetto da 1 MW (ogni stringa è composta da moduli da 250 W)