האם מערכת 1500V יכולה להפחית ביעילות את העלות לקילוואט-שעה של המערכת הפוטו-וולטאית?

ללא קשר לזר או מקומי, שיעור היישום של מערכת 1500V הולך וגדל.על פי נתונים סטטיסטיים של IHS, בשנת 2018, היישום של 1500V בתחנות כוח קרקע גדולות זרות עלה על 50%;על פי נתונים סטטיסטיים ראשוניים, בקרב המקבץ השלישי של המובילים ב-2018, שיעור היישום של 1500V היה בין 15% ל-20%.האם מערכת 1500V יכולה להפחית ביעילות את העלות לקילוואט-שעה של הפרויקט?מאמר זה עורך ניתוח השוואתי של הכלכלה של שתי רמות המתח באמצעות חישובים תיאורטיים ונתוני מקרה בפועל.

1. תוכנית עיצוב בסיסית

על מנת לנתח את רמת העלות של מערכת ה-1500V, מאמצים תכנית עיצוב קונבנציונלית, ומשווים את העלות של מערכת ה-1000V המסורתית לפי הכמות ההנדסית.

הנחת חישוב

(1) תחנת כוח קרקעית, שטח שטוח, קיבולת מותקנת אינה מוגבלת על ידי שטח קרקע;

(2) הטמפרטורה הגבוהה ביותר והטמפרטורה הנמוכה ביותר של אתר הפרויקט ייחשבו לפי 40℃ ו-20℃.

(3) הפרמטרים מרכזיים של רכיבים וממירים נבחריםהם כדלקמן.

מבנה השקעה של מערכת 1500V

באמצעות ניתוח השוואתי, נמצא כי בהשוואה למערכת ה-1000V המסורתית, מערכת ה-1500V חוסכת כ-0.1 יואן/W מעלות המערכת.

3. ההשפעה של 1500V על ייצור החשמל

הנחת חישוב:

שימוש באותו מודול, לא יהיה הבדל בייצור החשמל עקב הבדלי מודול;בהנחה של שטח שטוח, לא תהיה חסימת צל עקב שינויים בטופוגרפיה.
ההבדל בייצור החשמל מבוסס בעיקר על שני גורמים:אובדן חוסר ההתאמה בין המודול למחרוזת, אובדן קו DC ואובדן קו AC.

1. אי התאמה בין רכיבים ומיתרים מספר רכיבי סדרה בענף בודד הוגדל מ-22 ל-34. עקב סטיית ההספק של ±3W בין רכיבים שונים, אובדן ההספק בין רכיבי מערכת 1500V יגדל, אך ללא חישובים כמותיים יכול להתבצע.מספר ערוצי הגישה של מהפך בודד הוגדל מ-12 ל-18, אך מספר ערוצי המעקב של המהפך גדל מ-6 ל-9 כדי להבטיח ש-2 סניפים מתאימים ל-MPPT 1.לכן, בין מחרוזות אובדן MPPT לא יגדל.

2. נוסחת חישוב לאובדן קו DC ו-AC: Q loss=I2R=(P/U)2R= ρ(P/U)2(L/S)1)

טבלת חישוב אובדן קו DC: יחס אובדן קו DC של ענף בודד

באמצעות החישובים התיאורטיים לעיל, נמצא כי אובדן קו ה-DC של מערכת ה-1500V הוא פי 0.765 מזה של מערכת ה-1000V, אשר שווה ערך להפחתה של 23.5% באובדן קו ה-DC.

טבלת חישוב אובדן קו AC: יחס אובדן קו AC של מהפך בודד

באמצעות החישובים התיאורטיים לעיל, נמצא כי אובדן קו ה-DC של מערכת ה-1500V הוא פי 0.263 מזה של מערכת ה-1000V, דבר השקול להפחתה של 73.7% מאובדן קו ה-AC.

3. נתוני מקרה בפועל מכיוון שאי-ההתאמה בין רכיבים לא ניתנת לחישוב כמותי, והסביבה בפועל אחראית יותר, המקרה בפועל משמש להסבר נוסף.מאמר זה משתמש בנתוני ייצור החשמל בפועל של האצווה השלישית של פרויקט מוביל, וזמן איסוף הנתונים הוא ממאי עד יוני 2019, סך הכל 2 חודשים של נתונים.

השוואה של ייצור חשמל בין מערכות 1000V ל-1500V

מהטבלה לעיל ניתן למצוא כי באותו אתר פרויקט, תוך שימוש באותם רכיבים, מוצרי יצרני אינוורטר, ואותה שיטת התקנת תושבת, במהלך התקופה ממאי עד יוני 2019, שעות ייצור החשמל של מערכת 1500V גבוהים ב-1.55% מזה של מערכת ה-1000V.ניתן לראות שלמרות שהגידול במספר הרכיבים החד-מיתרים יגדיל את אובדן אי ההתאמה בין רכיבים, הוא יכול להפחית את אובדן קו DC בכ-23.5% ואת אובדן קו AC בכ-73.7%.מערכת 1500V יכולה להגדיל את ייצור החשמל של הפרויקט.

4. ניתוח מקיף

דרך הניתוח הקודם, ניתן למצוא שמערכת ה-1500V מושווה למערכת ה-1000V המסורתית:

1) זה יכולחסכון של כ-0.1 יואן/W מעלות המערכת;

2) למרות שהעלייה במספר רכיבי המחרוזת הבודדת תגדיל את אובדן חוסר ההתאמה בין רכיבים, היא יכולה להפחית כ-23.5% מאובדן קו DC וכ-73.7% מאובדן קו AC, וכןמערכת 1500V תגדיל את ייצור החשמל של הפרויקט.לכן, ניתן להוזיל את עלות החשמל במידה מסוימת.לדברי דונג שיאוצ'ינג, דיקן המכון להנדסת אנרגיה בהביי, יותר מ-50% מתכניות התכנון הפוטו-וולטאיות הקרקעיות שהושלמו על ידי המכון השנה בחרו ב-1500V;צפוי כי חלקם של 1500V בתחנות כוח קרקעיות בפריסה ארצית בשנת 2019 יגיע לכ-35%;היא תגדל עוד יותר בשנת 2020. ארגון הייעוץ IHS Markit בעל שם בינלאומי נתן תחזית אופטימית יותר.בדו"ח ניתוח השוק הפוטו-וולטאי העולמי של 1500V שלהם, הם ציינו כי קנה המידה העולמי של תחנת הכוח הפוטו-וולטאית של 1500V יעלה על 100GW בשנתיים הקרובות.

תחזית היחס של 1500V בתחנות כוח קרקעיות גלובליות

ללא ספק, ככל שהתעשייה הפוטו-וולטאית העולמית מאיץ את תהליך הסבסוד, והמרדף הקיצוני אחר עלות החשמל, 1500V כפתרון טכני שיכול להוזיל את עלות החשמל יופעל יותר ויותר.

אחסון אנרגיה של 1500V יהפוך למיינסטרים בעתיד

ביולי 2014, המהפך של מערכת SMA 1500V הוחל בפרויקט הפוטו-וולטאי של 3.2MW בפארק התעשייה קאסל, גרמניה.

בספטמבר 2014, המודולים הפוטו-וולטאיים מזכוכית כפולה של Trina Solar קיבלו את תעודת ה-PID הראשונה של 1500V שהונפקה על ידי TUV Rheinland בסין.

בנובמבר 2014 השלימה Longma Technology את הפיתוח של מערכת DC1500V.

באפריל 2015, קבוצת TUV Rheinland קיימה את הסמינר "הסמכת מודולים פוטו-וולטאיים/הסמכת חלקים 1500V" לשנת 2015.

ביוני 2015 השיקה Projoy את סדרת PEDS של מתגי DC פוטו-וולטאיים למערכות פוטו-וולטאיות של 1500V.

ביולי 2015 הודיעה חברת Yingli על פיתוח מכלול מסגרת אלומיניום במתח מערכת מרבי של 1500 וולט, במיוחד עבור תחנות כוח קרקעיות.

……

יצרנים בכל מגזרי התעשייה הפוטו-וולטאית משיקים באופן פעיל מוצרי מערכת 1500V.מדוע "1500V" מוזכר לעתים קרובות יותר ויותר?האם עידן המערכות הפוטו-וולטאיות 1500V באמת מגיע?

במשך זמן רב, עלויות ייצור חשמל גבוהות היו אחת הסיבות העיקריות להגבלת התפתחות התעשייה הפוטו-וולטאית.כיצד להפחית את העלות לקילוואט-שעה של מערכות פוטו-וולטאיות ולשפר את יעילות ייצור החשמלהפך לנושא הליבה של תעשיית הפוטו-וולטאים.1500V ואף מערכות גבוהות יותר פירושם עלויות מערכת נמוכות יותר.רכיבים כגון מודולים פוטו-וולטאיים ומתגי DC, במיוחד ממירים, ממלאים תפקיד חיוני.

היתרונות של מהפך פוטו-וולטאי 1500V

על ידי הגדלת מתח הכניסה, ניתן להגדיל את אורך כל מיתר ב-50%, מה שיכול להפחית את מספר כבלי DC המחוברים למהפך ואת מספר ממירי קופסת המשלבים.במקביל, קופסאות קומבינרים, ממירים, שנאים וכו'. צפיפות ההספק של ציוד חשמלי גדלה, הנפח מצטמצם, וגם עומס העבודה של הובלה ותחזוקה מופחת, מה שמסייע להוזלת עלות הפוטו-וולטא. מערכות.

על ידי הגדלת מתח צד המוצא, ניתן להגדיל את צפיפות ההספק של המהפך.תחת אותה רמת זרם, ניתן כמעט להכפיל את ההספק.רמת מתח כניסה ויציאה גבוהים יותר יכולה להפחית את אובדן כבל DC של המערכת ואת אובדן השנאי, ובכך להגדיל את יעילות ייצור החשמל.

מבחר מהפך פוטו-וולטאי 1500V

מנקודת מבט חשמלית, עמידה ב-1500V היא פשוטה יחסית מאשר פריצת טכנולוגיית 1500V עבור מוצרי מודול.אחרי הכל, כל המוצרים שהוזכרו לעיל פותחו מתעשייה בוגרת לתמיכה בפוטו-וולטאים.לאור הרכבת התחתית 1500VDC, ממירי רכב גרירה, מכשירי חשמל לא יהפכו לבעיית בחירה, כולל מיצובישי, אינפיניון וכו' יש התקני הספק מעל 2000V, ניתן לחבר קבלים בסדרה להגברת רמת המתח, ועכשיו על ידי Projoy וכו' עם השקת מתג ה-1500V, יצרני רכיבים שונים, JA Solar, Canadian Solar ו-Trina השיקו כולם רכיבי 1500V.הבחירה של כל מערכת המהפך לא תהווה בעיה.

מנקודת המבט של לוח הסוללה, מחרוזת של 22 פאנלים משמשת בדרך כלל עבור 1000V, ומחרוזת פאנלים עבור מערכת 1500V צריכה להיות כ-33. לפי מאפייני הטמפרטורה של הרכיבים, מתח נקודת הכוח המרבי יהיה סביב 26 -37V.טווח מתח ה-MPP של רכיבי המיתר יהיה סביב 850-1220V, והמתח הנמוך ביותר שהומר לצד AC הוא 810/1.414=601V.אם לוקחים בחשבון את התנודה של 10% ואת שעות הבוקר והלילה המוקדמות, מחסה וגורמים נוספים, הוא יוגדר בדרך כלל כ-450-550.אם הזרם נמוך מדי, הזרם יהיה גדול מדי והחום יהיה גדול מדי.במקרה של מהפך מרכזי, מתח המוצא הוא כ-300V והזרם הוא כ-1000A ב-1000VDC, ומתח המוצא הוא 540V ב-1500VDC, וזרם המוצא הוא כ-1100A.ההבדל אינו גדול, כך שהרמה הנוכחית של בחירת המכשיר לא תהיה שונה מדי, אך רמת המתח גדלה.להלן נדון במתח צד המוצא כ-540V.

יישום של מהפך סולארי 1500V בתחנת כוח פוטו-וולטאית

עבור תחנות כוח קרקע בקנה מידה גדול, תחנות כוח קרקעיות הן מהפכים טהורים המחוברים לרשת, והממירים העיקריים המשמשים הם ממירי מחרוזת מרכזיים, מבוזרים ובעלי הספק גבוה.כאשר נעשה שימוש במערכת 1500V, אובדן קו DC יהיה Decrease, גם היעילות של המהפך תגדל.היעילות של המערכת כולה צפויה לעלות ב-1.5%-2%, מכיוון שבצד המוצא של המהפך יהיה שנאי עלייה להגברת המתח המרכזית להעברת הכוח לרשת ללא צורך במייג'ור. שינויים בתוכנית המערכת.

קח פרויקט של 1MW כדוגמה (כל מחרוזת היא 250W מודולים)