Kan het 1500V-systeem de kosten per kilowattuur van het fotovoltaïsche systeem effectief verlagen?

Ongeacht buitenlands of binnenlands, neemt het toepassingsaandeel van het 1500V-systeem toe.Volgens IHS-statistieken bedroeg de toepassing van 1500 V in buitenlandse grote grondcentrales in 2018 meer dan 50%;Volgens voorlopige statistieken lag het toepassingspercentage van 1500V bij de derde lichting koplopers in 2018 tussen 15% en 20%.Kan het 1500V-systeem de kosten per kilowattuur van het project effectief verlagen?Dit artikel maakt een vergelijkende analyse van de economische aspecten van de twee spanningsniveaus door middel van theoretische berekeningen en feitelijke casusgegevens.

1. Basisontwerpplan

Om het kostenniveau van het 1500V-systeem te analyseren, wordt een conventioneel ontwerpschema aangenomen en worden de kosten van het traditionele 1000V-systeem vergeleken op basis van de technische hoeveelheid.

Berekeningsuitgangspunt

(1) Grondkrachtcentrale, vlak terrein, geïnstalleerde capaciteit is niet beperkt door landoppervlak;

(2) De extreem hoge en extreem lage temperatuur van de projectlocatie moeten in aanmerking worden genomen volgens 40℃ en -20℃.

(3) Debelangrijkste parameters van geselecteerde componenten en omvormerszijn als volgt.

Investeringsstructuur van 1500V-systeem

Uit vergelijkende analyse is gebleken dat het 1500V-systeem, vergeleken met het traditionele 1000V-systeem, ongeveer 0,1 yuan/W aan systeemkosten bespaart.

3. De impact van 1500V op de energieopwekking

Berekeningsuitgangspunt:

Als u dezelfde module gebruikt, zal er geen verschil zijn in de stroomopwekking als gevolg van moduleverschillen;uitgaande van een vlak terrein zal er geen schaduwocclusie zijn als gevolg van topografische veranderingen.
Het verschil in energieopwekking is voornamelijk gebaseerd op twee factoren:het mismatchverlies tussen de module en de string, het DC-lijnverlies en het AC-lijnverlies.

1. Mismatch-verlies tussen componenten en strings Het aantal seriecomponenten in een enkele aftakking is verhoogd van 22 naar 34. Vanwege de ±3W vermogensafwijking tussen verschillende componenten zal het vermogensverlies tussen 1500V-systeemcomponenten toenemen, maar geen kwantitatieve berekeningen kan gemaakt worden.Het aantal toegangskanalen van een enkele omvormer is verhoogd van 12 naar 18, maar het aantal MPPT-trackingkanalen van de omvormer is verhoogd van 6 naar 9 om ervoor te zorgen dat 2 takken overeenkomen met 1 MPPT.Daarom zal tussen strings het MPPT-verlies niet toenemen.

2. Berekeningsformule voor DC- en AC-lijnverlies: Q-verlies=I2R=(P/U)2R= ρ(P/U)2(L/S)1)

Berekeningstabel DC-lijnverlies: DC-lijnverliesratio van een enkele vertakking

Uit de bovenstaande theoretische berekeningen blijkt dat het DC-lijnverlies van het 1500V-systeem 0,765 keer groter is dan dat van het 1000V-systeem, wat overeenkomt met een vermindering van 23,5% van het DC-lijnverlies.

Berekeningstabel AC-lijnverlies: AC-lijnverliesverhouding van een enkele omvormer

Uit de bovenstaande theoretische berekeningen blijkt dat het DC-lijnverlies van het 1500V-systeem 0,263 keer groter is dan dat van het 1000V-systeem, wat overeenkomt met een vermindering van 73,7% van het AC-lijnverlies.

3. Feitelijke casusgegevens Omdat het mismatchverlies tussen componenten niet kwantitatief kan worden berekend en de werkelijke omgeving meer verantwoordelijk is, wordt het feitelijke geval gebruikt voor verdere uitleg.Dit artikel maakt gebruik van de daadwerkelijke gegevens over de energieopwekking van de derde batch van een koploperproject. De tijd voor het verzamelen van gegevens loopt van mei tot juni 2019, een totaal van twee maanden aan gegevens.

Vergelijking van stroomopwekking tussen 1000V- en 1500V-systemen

Uit de bovenstaande tabel kan worden afgeleid dat op dezelfde projectlocatie, met gebruikmaking van dezelfde componenten, producten van de omvormerfabrikanten en dezelfde beugelinstallatiemethode, gedurende de periode van mei tot juni 2019 de stroomopwekkingsuren van het 1500V-systeem zijn 1,55% hoger dan die van het 1000V-systeem.Het is duidelijk dat hoewel de toename van het aantal componenten met één string het verlies aan mismatch tussen componenten zal vergroten, dit het gelijkstroomlijnverlies met ongeveer 23,5% en het AC-lijnverlies met ongeveer 73,7% kan verminderen.Het 1500V-systeem kan de stroomopwekking van het project vergroten.

4. Uitgebreide analyse

Uit de voorgaande analyse blijkt dat het 1500V-systeem wordt vergeleken met het traditionele 1000V-systeem:

1) Het kanbespaar ongeveer 0,1 yuan/W aan systeemkosten;

2) Hoewel de toename van het aantal componenten met één string het verlies aan mismatch tussen componenten zal vergroten, kan dit ongeveer 23,5% van het DC-lijnverlies en ongeveer 73,7% van het AC-lijnverlies verminderen, enhet 1500V-systeem zal de stroomopwekking van het project vergroten.Daarom kunnen de elektriciteitskosten tot op zekere hoogte worden verlaagd.Volgens Dong Xiaoqing, decaan van het Hebei Energy Engineering Institute, is bij meer dan 50% van de ontwerpplannen voor fotovoltaïsche grondprojecten die dit jaar door het instituut zijn voltooid, gekozen voor 1500V;de verwachting is dat het aandeel van 1500V in grondcentrales landelijk in 2019 ongeveer 35% zal bedragen;in 2020 zal deze verder toenemen. De internationaal gerenommeerde adviesorganisatie IHS Markit gaf een optimistischer voorspelling.In hun wereldwijde fotovoltaïsche marktanalyserapport voor 1500V wezen ze erop dat de wereldwijde schaal van 1500V fotovoltaïsche elektriciteitscentrales de komende twee jaar de 100GW zal overschrijden.

Prognose van het aandeel van 1500V in grondcentrales wereldwijd

Naarmate de mondiale fotovoltaïsche industrie het subsidieproces versnelt en het extreme streven naar de kosten van elektriciteit steeds meer zal worden toegepast, zal 1500V ongetwijfeld steeds vaker worden toegepast als een technische oplossing die de kosten van elektriciteit kan verlagen.

Energieopslag van 1500 V zal in de toekomst mainstream worden

In juli 2014 werd de omvormer van het SMA 1500V-systeem toegepast in het fotovoltaïsche project van 3,2 MW in het Kassel Industrial Park, Duitsland.

In september 2014 ontvingen de dubbelglas fotovoltaïsche modules van Trina Solar het eerste 1500V PID-certificaat uitgegeven door TUV Rheinland in China.

In november 2014 voltooide Longma Technology de ontwikkeling van het DC1500V-systeem.

In april 2015 hield de TUV Rheinland Groep het seminar “Photovoltaic Modules/Parts 1500V Certification” 2015.

In juni 2015 lanceerde Projoy de PEDS-serie fotovoltaïsche DC-schakelaars voor 1500V fotovoltaïsche systemen.

In juli 2015 kondigde Yingli Company de ontwikkeling aan van een aluminium frame met een maximale systeemspanning van 1500 volt, specifiek voor grondkrachtcentrales.

……

Fabrikanten in alle sectoren van de fotovoltaïsche industrie lanceren actief 1500V-systeemproducten.Waarom wordt “1500V” steeds vaker genoemd?Komt het tijdperk van 1500V fotovoltaïsche systemen echt aan?

Hoge energieopwekkingskosten zijn lange tijd een van de belangrijkste redenen geweest die de ontwikkeling van de fotovoltaïsche industrie beperkten.Hoe de kosten per kilowattuur van fotovoltaïsche systemen kunnen worden verlaagd en de efficiëntie van de energieopwekking kan worden verbeterdis het kernprobleem van de fotovoltaïsche industrie geworden.1500V en zelfs hogere systemen betekenen lagere systeemkosten.Componenten zoals fotovoltaïsche modules en DC-schakelaars, vooral omvormers, spelen een cruciale rol.

Voordelen van een fotovoltaïsche omvormer van 1500 V

Door de ingangsspanning te verhogen, kan de lengte van elke string met 50% worden vergroot, waardoor het aantal DC-kabels dat op de omvormer is aangesloten en het aantal combinerbox-omvormers kan worden verminderd.Tegelijkertijd worden combinerboxen, omvormers, transformatoren, enz. De vermogensdichtheid van elektrische apparatuur verhoogd, het volume verminderd en ook de werklast van transport en onderhoud verminderd, wat bevorderlijk is voor de verlaging van de kosten van fotovoltaïsche energie. systemen.

Door de spanning aan de uitgangszijde te verhogen, kan de vermogensdichtheid van de omvormer worden vergroot.Onder hetzelfde huidige niveau kan het vermogen bijna worden verdubbeld.Een hoger ingangs- en uitgangsspanningsniveau kan het verlies van de DC-kabel van het systeem en het verlies van de transformator verminderen, waardoor de efficiëntie van de energieopwekking toeneemt.

Selectie van 1500V fotovoltaïsche omvormer

Vanuit elektrisch perspectief is het voldoen aan 1500V relatief eenvoudiger dan het doorbreken van de 1500V-technologie voor moduleproducten.Alle bovengenoemde producten zijn immers ontwikkeld vanuit een volwassen industrie ter ondersteuning van fotovoltaïsche zonne-energie.Met het oog op de 1500VDC-metro zullen omvormers voor tractievoertuigen en stroomapparaten geen selectieprobleem worden, waaronder Mitsubishi, Infineon, enz. hebben stroomapparaten boven 2000V, condensatoren kunnen in serie worden aangesloten om het spanningsniveau te verhogen, en nu door Projoy enz. Met de lancering van de 1500V-schakelaar hebben verschillende fabrikanten van componenten, JA Solar, Canadian Solar en Trina, allemaal 1500V-componenten gelanceerd.De selectie van het gehele invertersysteem zal geen probleem zijn.

Vanuit het perspectief van het batterijpaneel wordt gewoonlijk een reeks van 22 panelen gebruikt voor 1000 V, en een reeks panelen voor een 1500 V-systeem zou ongeveer 33 moeten zijn. Afhankelijk van de temperatuurkarakteristieken van de componenten zal de maximale power point-spanning ongeveer 26 zijn. -37V.Het MPP-spanningsbereik van de stringcomponenten ligt rond de 850-1220 V, en de laagste spanning omgezet naar de AC-zijde is 810/1,414=601 V.Rekening houdend met de fluctuatie van 10% en de vroege ochtend en nacht, beschutting en andere factoren, zal deze over het algemeen worden gedefinieerd op ongeveer 450-550.Als de stroom te laag is, zal de stroom te groot zijn en zal de warmte te groot zijn.In het geval van een gecentraliseerde omvormer is de uitgangsspanning ongeveer 300 V en de stroom ongeveer 1000 A bij 1000 VDC, en de uitgangsspanning 540 V bij 1500 VDC, en de uitgangsstroom ongeveer 1100 A.Het verschil is niet groot, dus het huidige niveau van de apparaatselectie zal niet te veel verschillen, maar het spanningsniveau wordt verhoogd.Hieronder wordt de spanning aan de uitgangszijde besproken als 540V.

Toepassing van een 1500V-zonne-omvormer in een fotovoltaïsche elektriciteitscentrale

Voor grootschalige grondcentrales zijn grondcentrales pure netgekoppelde omvormers, en de belangrijkste gebruikte omvormers zijn gecentraliseerde, gedistribueerde en krachtige stringomvormers.Wanneer een 1500V-systeem wordt gebruikt, zal het DC-lijnverlies afnemen en zal de efficiëntie van de omvormer ook toenemen.De efficiëntie van het hele systeem zal naar verwachting met 1,5%-2% toenemen, omdat er een step-up transformator aan de uitgangszijde van de omvormer zal zijn om de spanning centraal te verhogen om de stroom naar het elektriciteitsnet te transporteren zonder dat grote wijzigingen in het systeemplan.

Neem een ​​1MW-project als voorbeeld (elke string bestaat uit 250W-modules)