1500V システムは太陽光発電システムのキロワット時あたりのコストを効果的に削減できますか?

海外・国内問わず1500V系の採用比率が高まっております。IHS の統計によると、2018 年、海外の大規模地上発電所における 1500V の適用率は 50% を超えました。予備統計によると、2018年の第3期のフロントランナーのうち、1500Vの適用割合は15%から20%の間でした。1500V システムはプロジェクトのキロワット時あたりのコストを効果的に削減できますか?この論文では、理論計算と実際のケースデータを通じて 2 つの電圧レベルの経済性を比較分析します。

1. 基本設計計画

1500Vシステムのコストレベルを分析するために,従来の設計スキームを採用し,従来の1000Vシステムのコストを工学量に従って比較した。

計算の前提

(1) 地上発電所、平坦な地形、設置容量は土地面積によって制限されない。

(2) プロジェクトサイトの極高温、極低温は 40℃、-20℃に準じて考慮する。

(3)選択したコンポーネントとインバータの主要なパラメータ以下の通り。

1500Vシステムの投資構成

比較分析により、従来の1000Vシステムと比較して、1500Vシステムはシステムコストを約0.1元/W節約できることがわかりました。

3. 1500Vの発電への影響

計算の前提:

同じモジュールを使用する場合、モジュールの違いによる発電量の違いはありません。平坦な地形を想定すると、地形の変化による影のオクルージョンは発生しません。
発電量の違いは主に次の 2 つの要因に基づいています。モジュールとストリング間の不整合損失、DC ライン損失と AC ライン損失.

1. コンポーネントとストリング間のミスマッチ損失 単一分岐内の直列コンポーネントの数が 22 から 34 に増加しました。異なるコンポーネント間の±3W の電力偏差により、1500V システムコンポーネント間の電力損失が増加しますが、定量的な計算はありません。作ることができる。単一インバータのアクセス チャネル数は 12 から 18 に増加しましたが、インバータの MPPT トラッキング チャネル数は 6 から 9 に増加し、2 つのブランチが 1 MPPT に対応するようになりました。したがって、ストリング間の MPPT 損失は増加しません。

2. DC および AC ライン損失の計算式: Q loss=I2R=(P/U)2R= ρ(P/U)2(L/S)1)

直流線路損失計算表：単一分岐の直流線路損失率

上記の理論計算により、1500V システムの DC ライン損失は 1000V システムの 0.765 倍となり、これは DC ライン損失の 23.5% の削減に相当します。

ACライン損失計算表：インバータ単体のACライン損失率

上記の理論計算により、1500V システムの DC ライン損失は 1000V システムの 0.263 倍となり、AC ライン損失の 73.7% の削減に相当することがわかります。

3. 実際のケースデータ コンポーネント間のミスマッチ損失は定量的に計算することができず、実際の環境の影響が大きいため、実際のケースを使用して説明します。この記事では、フロントランナープロジェクトの第3バッチの実際の発電データを使用しており、データ収集期間は2019年5月から6月までの合計2か月分のデータです。

1000V系と1500V系の発電量比較

上表より、2019年5月から6月までの同一プロジェクト現場、同一部品、インバータメーカー製品、同一ブラケット取付方法を使用した場合、1500Vシステムの発電時間は1000Vシステムよりも1.55%高くなります。単一ストリング部品の数が増えると部品間の不整合損失は増加しますが、DC ライン損失を約 23.5%、AC ライン損失を約 73.7% 削減できることがわかります。1500V システムはプロジェクトの発電量を増加させることができます。

4. 総合分析

前述の分析により、1500V システムが従来の 1000V システムと比較されていることがわかります。

1) できるシステムコストを約0.1元/W節約;

2) 単一ストリングコンポーネントの数が増加すると、コンポーネント間の不整合損失が増加しますが、DC ライン損失の約 23.5%、AC ライン損失の約 73.7% を削減できます。1500V システムによりプロジェクトの発電量が増加します。そのため、電気代をある程度抑えることができます。河北省エネルギー工程研究所のDong Xiaoqing所長によると、同研究所が今年完了した地上太陽光発電プロジェクトの設計計画の50％以上が1500Vを選択したという。2019年には全国の地上発電所における1500Vのシェアが約35％に達すると予想されている。2020 年にはさらに増加するでしょう。国際的に有名なコンサルティング組織 IHS マークイットは、より楽観的な予測を示しています。同社は1500Vの世界太陽光発電市場分析レポートの中で、世界の1500V太陽光発電所の規模が今後2年間で100GWを超えると指摘した。

世界の地上発電所における1500Vの割合の予測

間違いなく、世界の太陽光発電産業が補助金のプロセスを加速し、電気料金の極限の追求に伴い、電気料金を削減できる技術的ソリューションとして 1500V がますます応用されることになるでしょう。

将来は1500V蓄電が主流になる

2014 年 7 月、SMA 1500V システムのインバーターは、ドイツのカッセル工業団地の 3.2MW 太陽光発電プロジェクトに適用されました。

2014年9月、トリナ・ソーラーの二重ガラス太陽光発電モジュールは、中国のテュフ ラインランドによって発行された初の1500V PID証明書を取得しました。

2014 年 11 月、Longma Technology は DC1500V システムの開発を完了しました。

テュフ ラインランド グループは、2015年4月に2015年度「太陽電池モジュール/部品1500V認証」セミナーを開催しました。

2015 年 6 月、Projoy は 1500V 太陽光発電システム用の太陽光発電 DC スイッチの PEDS シリーズを発売しました。

2015 年 7 月、インリー カンパニーは、特に地上発電所向けに、最大システム電圧 1500 ボルトのアルミニウム フレーム アセンブリの開発を発表しました。

……

太陽光発電業界のあらゆる分野のメーカーが、1500V システム製品を積極的に発売しています。「1500V」について言及されることが増えているのはなぜですか?1500V太陽光発電システムの時代は本当に来るのか？

長い間、高い発電コストが太陽光発電産業の発展を制限する主な理由の 1 つでした。太陽光発電システムのキロワット時あたりのコストを削減し、発電効率を向上させる方法は太陽光発電業界の中核問題となっています。1500V 以上のシステムでは、システムコストが低くなります。太陽光発電モジュールや DC スイッチ、特にインバーターなどのコンポーネントは重要な役割を果たします。

1500V太陽光発電インバータのメリット

入力電圧を高めると、各ストリングの長さを 50% 増やすことができ、インバーターに接続される DC ケーブルの数と結合ボックス インバーターの数を減らすことができます。同時に、結合箱、インバーター、変圧器などの電気機器の電力密度が向上し、体積が減少し、輸送やメンテナンスの負担も軽減され、太陽光発電のコスト削減につながります。システム。

出力側電圧を高くすることで、インバータの電力密度を高めることができます。同じ電流レベルでは、電力はほぼ 2 倍になります。入出力電圧レベルが高くなると、システムの DC ケーブルの損失と変圧器の損失が減少し、発電効率が向上します。

1500V太陽光発電インバータの選定

電気的な観点から見ると、1500V に対応することは、モジュール製品の 1500V テクノロジーを突破するよりも比較的簡単です。結局のところ、上記の製品はすべて、太陽光発電をサポートするために成熟した産業から開発されたものです。1500VDCの地下鉄、牽引車両用インバータを考慮すると、三菱、インフィニオンなどは2000Vを超える電源デバイスを備えており、コンデンサを直列に接続して電圧レベルを上げることができ、現在はProjoyなどによる電源デバイスの選択が問題になることはありません。 1500V スイッチの発売に伴い、JA Solar、Canadian Solar、Trina などのさまざまなコンポーネント メーカーがすべて 1500V コンポーネントを発売しました。インバータシステム全体の選定も問題ありません。

バッテリーパネルの観点から、1000V の場合は 22 枚のパネルが一般的に使用され、1500V の場合は 33 枚のパネルが使用されます。部品の温度特性によると、最大出力点電圧は約 26 になります。 -37V。ストリングコンポーネントの MPP 電圧範囲は約 850 ～ 1220V となり、AC 側に変換される最低電圧は 810/1.414=601V になります。10％の変動や早朝、夜間、避難場所などを考慮すると、一般的には450～550程度と定義されます。電流が小さすぎると電流が大きくなりすぎて発熱が大きくなります。集中インバータの場合、DC1000Vでは出力電圧は約300V、電流は約1000A、DC1500Vでは出力電圧は540V、出力電流は約1100Aとなります。差は大きくないため、デバイスの選択による電流レベルはそれほど変わりませんが、電圧レベルは増加します。以下、出力側電圧を540Vとして説明します。

太陽光発電所における1500Vソーラーインバーターの適用

大規模な地上発電所の場合、地上発電所は純粋な系統接続型インバータであり、使用される主なインバータは集中型、分散型の高出力ストリング インバータです。1500Vシステムを使用すると直流ラインの損失が減少し、インバータの効率も向上します。インバーターの出力側に昇圧変圧器が設置され、電圧を集中的に昇圧して電力を系統に送電するため、システム全体の効率は 1.5% ～ 2% 向上すると予想されます。システムプランの変更。

1MW プロジェクトを例に挙げます (各ストリングは 250W モジュールです)