Bolehkah sistem 1500V mengurangkan kos setiap kilowatt-jam sistem fotovoltaik dengan berkesan?

Tidak kira asing atau domestik, perkadaran aplikasi sistem 1500V semakin meningkat.Menurut statistik IHS, pada 2018, penggunaan 1500V di stesen janakuasa tanah besar asing melebihi 50%;mengikut perangkaan awal, antara kumpulan ketiga pelumba terdepan pada 2018, perkadaran aplikasi 1500V adalah antara 15% dan 20%.Bolehkah sistem 1500V mengurangkan kos setiap kilowatt-jam projek dengan berkesan?Kertas kerja ini membuat analisis perbandingan ekonomi kedua-dua tahap voltan melalui pengiraan teori dan data kes sebenar.

1. Pelan reka bentuk asas

Untuk menganalisis tahap kos sistem 1500V, skim reka bentuk konvensional diguna pakai, dan kos sistem 1000V tradisional dibandingkan mengikut kuantiti kejuruteraan.

Premis pengiraan

(1) Stesen janakuasa tanah, rupa bumi rata, kapasiti terpasang tidak dihadkan oleh kawasan tanah;

(2) Suhu tinggi melampau dan suhu rendah melampau tapak projek hendaklah dipertimbangkan mengikut 40℃ dan -20℃.

(3) Yangparameter utama komponen dan penyongsang terpilihadalah seperti berikut.

Struktur pelaburan sistem 1500V

Melalui analisis perbandingan, didapati bahawa berbanding dengan sistem 1000V tradisional, sistem 1500V menjimatkan kira-kira 0.1 yuan/W kos sistem.

3. Kesan 1500V pada penjanaan kuasa

Premis pengiraan:

Menggunakan modul yang sama, tidak akan ada perbezaan dalam penjanaan kuasa kerana perbezaan modul;dengan mengandaikan rupa bumi yang rata, tidak akan ada oklusi bayang akibat perubahan topografi.
Perbezaan dalam penjanaan kuasa terutamanya berdasarkan dua faktor:kehilangan ketidakpadanan antara modul dan rentetan, kehilangan talian DC dan kehilangan talian AC.

1. Kehilangan tidak padan antara komponen dan rentetan Bilangan komponen siri dalam satu cawangan telah ditambah daripada 22 kepada 34. Disebabkan sisihan kuasa ±3W antara komponen yang berbeza, kehilangan kuasa antara komponen sistem 1500V akan meningkat, tetapi Tiada pengiraan kuantitatif boleh dibuat.Bilangan saluran capaian satu penyongsang telah ditambah daripada 12 kepada 18, tetapi bilangan saluran penjejakan MPPT penyongsang telah ditambah daripada 6 kepada 9 untuk memastikan 2 cawangan sepadan dengan 1 MPPT.Oleh itu, antara rentetan Kerugian MPPT tidak akan meningkat.

2. Formula pengiraan untuk kehilangan talian DC dan AC: Q loss=I2R=(P/U)2R= ρ(P/U)2(L/S)1)

Jadual pengiraan kehilangan talian DC: Nisbah kehilangan talian DC bagi satu cawangan

Melalui pengiraan teori di atas, didapati kehilangan talian DC bagi sistem 1500V adalah 0.765 kali ganda daripada sistem 1000V, yang bersamaan dengan pengurangan kehilangan talian DC sebanyak 23.5%.

Jadual pengiraan kehilangan talian AC: nisbah kehilangan talian AC bagi satu penyongsang

Melalui pengiraan teori di atas, didapati kehilangan talian DC bagi sistem 1500V adalah 0.263 kali ganda daripada sistem 1000V, iaitu bersamaan dengan pengurangan 73.7% daripada kehilangan talian AC.

3. Data kes sebenar Memandangkan kehilangan ketidakpadanan antara komponen tidak boleh dikira secara kuantitatif, dan persekitaran sebenar lebih bertanggungjawab, kes sebenar digunakan untuk penjelasan lanjut.Artikel ini menggunakan data penjanaan kuasa sebenar kumpulan ketiga projek pendahulu, dan masa pengumpulan data adalah dari Mei hingga Jun 2019, sejumlah 2 bulan data.

Perbandingan penjanaan kuasa antara sistem 1000V dan 1500V

Daripada jadual di atas, boleh didapati bahawa di tapak projek yang sama, menggunakan komponen yang sama, produk pengeluar penyongsang, dan kaedah pemasangan pendakap yang sama, dalam tempoh dari Mei hingga Jun 2019, jam penjanaan kuasa sistem 1500V adalah 1.55% lebih tinggi daripada sistem 1000V.Dapat dilihat bahawa walaupun peningkatan dalam bilangan komponen rentetan tunggal akan meningkatkan kehilangan ketidakpadanan antara komponen, ia dapat mengurangkan kehilangan talian DC sebanyak kira-kira 23.5% dan kehilangan talian AC sebanyak kira-kira 73.7%.Sistem 1500V boleh meningkatkan penjanaan kuasa projek.

4. Analisis menyeluruh

Melalui analisis sebelum ini, boleh didapati bahawa sistem 1500V dibandingkan dengan sistem 1000V tradisional:

1) Bolehmenjimatkan kira-kira 0.1 yuan/W kos sistem;

2) Walaupun peningkatan dalam bilangan komponen rentetan tunggal akan meningkatkan kehilangan ketidakpadanan antara komponen, ia boleh mengurangkan kira-kira 23.5% daripada kehilangan talian DC dan kira-kira 73.7% daripada kehilangan talian AC, dansistem 1500V akan meningkatkan penjanaan kuasa projek.Oleh itu, kos elektrik dapat dikurangkan pada tahap tertentu.Menurut Dong Xiaoqing, Dekan Institut Kejuruteraan Tenaga Hebei, lebih daripada 50% pelan reka bentuk projek fotovoltaik tanah yang disiapkan oleh institut tahun ini telah memilih 1500V;adalah dijangka bahawa bahagian 1500V dalam stesen janakuasa tanah di seluruh negara pada 2019 akan mencapai kira-kira 35%;ia akan terus meningkat pada 2020. Organisasi perunding terkenal antarabangsa IHS Markit memberikan ramalan yang lebih optimistik.Dalam laporan analisis pasaran fotovoltaik global 1500V mereka, mereka menyatakan bahawa skala stesen janakuasa fotovoltaik global 1500V akan melebihi 100GW dalam tempoh dua tahun akan datang.

Ramalan perkadaran 1500V dalam stesen janakuasa tanah global

Tidak dinafikan, apabila industri fotovoltaik global mempercepatkan proses subsidi, dan mengejar kos elektrik yang melampau, 1500V sebagai penyelesaian teknikal yang boleh mengurangkan kos elektrik akan lebih banyak digunakan.

Storan tenaga 1500V akan menjadi arus perdana pada masa hadapan

Pada Julai 2014, penyongsang sistem SMA 1500V telah digunakan dalam projek fotovoltaik 3.2MW di Taman Perindustrian Kassel, Jerman.

Pada September 2014, modul fotovoltaik kaca dua Trina Solar menerima sijil PID 1500V pertama yang dikeluarkan oleh TUV Rheinland di China.

Pada November 2014, Longma Technology telah menyelesaikan pembangunan sistem DC1500V.

Pada April 2015, Kumpulan TUV Rheinland telah mengadakan seminar "Photovoltaic Modules/Parts 1500V Certification" 2015.

Pada Jun 2015, Projoy melancarkan siri PEDS suis DC fotovoltaik untuk sistem fotovoltaik 1500V.

Pada Julai 2015, Syarikat Yingli mengumumkan pembangunan pemasangan bingkai aluminium dengan voltan sistem maksimum 1500 volt, khusus untuk stesen janakuasa tanah.

……

Pengeluar dalam semua sektor industri fotovoltaik sedang giat melancarkan produk sistem 1500V.Mengapakah "1500V" disebut lebih dan lebih kerap?Adakah era sistem fotovoltaik 1500V benar-benar datang?

Untuk masa yang lama, kos penjanaan kuasa yang tinggi telah menjadi salah satu sebab utama menyekat pembangunan industri fotovoltaik.Bagaimana untuk mengurangkan kos setiap kilowatt-jam sistem fotovoltaik dan meningkatkan kecekapan penjanaan kuasatelah menjadi isu teras industri fotovoltaik.1500V dan sistem yang lebih tinggi bermakna kos sistem yang lebih rendah.Komponen seperti modul fotovoltaik dan suis DC, terutamanya penyongsang, memainkan peranan penting.

Kelebihan penyongsang fotovoltaik 1500V

Dengan meningkatkan voltan input, panjang setiap rentetan boleh ditingkatkan sebanyak 50%, yang boleh mengurangkan bilangan kabel DC yang disambungkan ke penyongsang dan bilangan penyongsang kotak penggabung.Pada masa yang sama, kotak penggabung, penyongsang, transformer, dll. Ketumpatan kuasa peralatan elektrik meningkat, volum dikurangkan, dan beban kerja pengangkutan dan penyelenggaraan juga dikurangkan, yang kondusif untuk pengurangan kos fotovoltaik sistem.

Dengan meningkatkan voltan sisi keluaran, ketumpatan kuasa penyongsang boleh ditingkatkan.Di bawah paras semasa yang sama, kuasa boleh digandakan hampir dua kali ganda.Tahap voltan input dan output yang lebih tinggi boleh mengurangkan kehilangan kabel DC sistem dan kehilangan pengubah, sekali gus meningkatkan kecekapan penjanaan kuasa.

Pemilihan penyongsang fotovoltaik 1500V

Dari perspektif elektrik, memenuhi 1500V secara relatifnya lebih mudah daripada menembusi teknologi 1500V untuk produk modul.Lagipun, semua produk yang disebutkan di atas dibangunkan daripada industri matang untuk menyokong fotovoltaik.Memandangkan kereta bawah tanah 1500VDC, penyongsang kenderaan daya tarikan, peranti kuasa tidak akan menjadi masalah pemilihan, termasuk Mitsubishi, Infineon, dll. mempunyai peranti kuasa melebihi 2000V, kapasitor boleh disambung secara bersiri untuk meningkatkan tahap voltan, dan kini oleh Projoy dsb. Dengan suis 1500V dilancarkan, pelbagai pengeluar komponen, JA Solar, Canadian Solar, dan Trina semuanya telah melancarkan komponen 1500V.Pemilihan keseluruhan sistem penyongsang tidak akan menjadi masalah.

Dari perspektif panel bateri, rentetan 22 panel biasanya digunakan untuk 1000V, dan rentetan panel untuk sistem 1500V hendaklah kira-kira 33. Mengikut ciri suhu komponen, voltan titik kuasa maksimum adalah sekitar 26 -37V.Julat voltan MPP bagi komponen rentetan adalah sekitar 850-1220V, dan voltan terendah yang ditukar kepada bahagian AC ialah 810/1.414=601V.Dengan mengambil kira turun naik 10% dan awal pagi dan malam, tempat tinggal dan faktor lain, ia secara amnya akan ditakrifkan pada kira-kira 450-550.Jika arus terlalu rendah, arus akan menjadi terlalu besar dan haba akan menjadi terlalu besar.Dalam kes penyongsang berpusat, voltan keluaran adalah kira-kira 300V dan arus adalah kira-kira 1000A pada 1000VDC, dan voltan keluaran ialah 540V pada 1500VDC, dan arus keluaran adalah kira-kira 1100A.Perbezaannya tidak besar, jadi tahap semasa pemilihan peranti tidak akan terlalu berbeza, tetapi tahap voltan meningkat.Berikut akan membincangkan voltan sisi keluaran sebagai 540V.

Penggunaan penyongsang solar 1500V dalam stesen janakuasa fotovoltaik

Untuk stesen janakuasa tanah berskala besar, stesen janakuasa tanah ialah penyongsang bersambung grid tulen, dan penyongsang utama yang digunakan ialah penyongsang rentetan berpusat, teragih dan berkuasa tinggi.Apabila sistem 1500V digunakan, kehilangan talian DC akan berkurangan, kecekapan penyongsang juga akan meningkat.Kecekapan keseluruhan sistem dijangka meningkat sebanyak 1.5%-2%, kerana akan terdapat pengubah langkah naik pada bahagian keluaran penyongsang untuk meningkatkan voltan secara berpusat untuk menghantar kuasa ke grid tanpa perlu Major perubahan kepada pelan sistem.

Ambil projek 1MW sebagai contoh (setiap rentetan ialah modul 250W)