Ali lahko sistem 1500 V učinkovito zmanjša stroške na kilovatno uro fotovoltaičnega sistema?

Ne glede na tuje ali domače se delež uporabe sistema 1500 V povečuje.Po statističnih podatkih IHS je leta 2018 uporaba 1500 V v tujih velikih zemeljskih elektrarnah presegla 50 %;po predhodnih statističnih podatkih je bil med tretjo serijo vodilnih v letu 2018 delež uporabe 1500 V med 15 % in 20 %.Ali lahko sistem 1500 V učinkovito zmanjša stroške na kilovatno uro projekta?V tem prispevku je podana primerjalna analiza ekonomičnosti obeh napetostnih nivojev s pomočjo teoretičnih izračunov in dejanskih podatkov o primeru.

1. Osnovni projektni načrt

Da bi analizirali raven stroškov sistema 1500 V, je bila sprejeta običajna načrtovalska shema, stroški tradicionalnega sistema 1000 V pa so primerjani glede na količino inženiringa.

Predpostavka za izračun

(1) Zemeljska elektrarna, raven teren, nameščena moč ni omejena s površino zemljišča;

(2) Ekstremno visoka temperatura in ekstremno nizka temperatura na mestu projekta se upoštevata glede na 40 ℃ in -20 ℃.

(3) Theključnih parametrov izbranih komponent in pretvornikovso naslednji.

Investicijska konstrukcija sistema 1500V

S primerjalno analizo je bilo ugotovljeno, da v primerjavi s tradicionalnim sistemom 1000 V sistem 1500 V prihrani približno 0,1 juana/W stroškov sistema.

3. Vpliv 1500 V na proizvodnjo električne energije

Predpostavka za izračun:

Z uporabo istega modula ne bo nobene razlike v proizvodnji električne energije zaradi razlik v modulih;ob predpostavki, da je teren raven, zaradi sprememb topografije ne bo okluzije senc.
Razlika v proizvodnji električne energije temelji predvsem na dveh dejavnikih:izguba neusklajenosti med modulom in nizom, izguba v liniji DC in izguba v liniji AC.

1. Izguba neusklajenosti med komponentami in nizi Število serijskih komponent v eni veji se je povečalo z 22 na 34. Zaradi odstopanja moči ±3 W med različnimi komponentami se bo izguba moči med komponentami sistema 1500 V povečala, vendar kvantitativnih izračunov ni mogoče narediti.Število dostopovnih kanalov posameznega pretvornika se je povečalo z 12 na 18, vendar se je število sledilnih kanalov MPPT pretvornika povečalo s 6 na 9, da se zagotovi, da 2 veji ustrezata 1 MPPT.Zato se izguba MPPT med nizi ne bo povečala.

2. Formula za izračun izgube v liniji DC in AC: Q izguba=I2R=(P/U)2R= ρ(P/U)2(L/S)1)

Tabela za izračun izgub enosmernega voda: razmerje izgub enosmernega voda ene veje

Z zgornjimi teoretičnimi izračuni je bilo ugotovljeno, da je izguba enosmernega voda v sistemu 1500 V 0,765-krat večja od izgube v sistemu 1000 V, kar je enakovredno 23,5-odstotnemu zmanjšanju izgube v enosmernem vodu.

Tabela za izračun izgub v liniji izmeničnega toka: razmerje izgub v liniji izmeničnega toka enega pretvornika

Z zgornjimi teoretičnimi izračuni je bilo ugotovljeno, da je izguba v liniji DC v sistemu 1500 V 0,263-krat večja od izgube v sistemu 1000 V, kar je enakovredno zmanjšanju izgube v liniji AC za 73,7 %.

3. Podatki o dejanskem primeru Ker izgube neusklajenosti med komponentami ni mogoče kvantitativno izračunati in je dejansko okolje bolj odgovorno, se za nadaljnjo razlago uporabi dejanski primer.Ta članek uporablja dejanske podatke o proizvodnji električne energije tretjega sklopa vodilnega projekta, čas zbiranja podatkov pa je od maja do junija 2019, skupaj 2 meseca podatkov.

Primerjava proizvodnje električne energije med sistemi 1000V in 1500V

Iz zgornje tabele je razvidno, da so na istem mestu projekta z uporabo istih komponent, izdelkov proizvajalcev pretvornikov in istega načina namestitve nosilca v obdobju od maja do junija 2019 ure proizvodnje električne energije sistema 1500 V so za 1,55 % višje kot pri sistemu 1000 V.Vidimo lahko, da čeprav bo povečanje števila komponent z enim nizom povečalo izgubo neusklajenosti med komponentami, lahko zmanjša izgubo v liniji DC za približno 23,5 % in izgubo v liniji AC za približno 73,7 %.Sistem 1500 V lahko poveča proizvodnjo električne energije v projektu.

4. Celovita analiza

S prejšnjo analizo je mogoče ugotoviti, da se sistem 1500 V primerja s tradicionalnim sistemom 1000 V:

1) Lahkoprihranite približno 0,1 juana/W stroškov sistema;

2) Čeprav bo povečanje števila komponent posameznega niza povečalo izgubo neusklajenosti med komponentami, lahko zmanjša približno 23,5 % izgube v liniji DC in približno 73,7 % izgube v liniji AC, insistem 1500 V bo povečal proizvodnjo električne energije v projektu.Zato se lahko stroški električne energije do določene mere zmanjšajo.Po besedah ​​Dong Xiaoqinga, dekana Inštituta za energetski inženiring Hebei, je več kot 50 % projektnih načrtov zemeljskih fotovoltaičnih projektov, ki jih je letos dokončal inštitut, izbralo 1500 V;pričakuje se, da bo delež 1500 V v zemeljskih elektrarnah po vsej državi leta 2019 dosegel približno 35 %;v letu 2020 se bo še povečal. Bolj optimistično napoved je podala mednarodno priznana svetovalna organizacija IHS Markit.V svojem poročilu o analizi svetovnega fotovoltaičnega trga 1500 V so poudarili, da bo svetovni obseg fotovoltaičnih elektrarn 1500 V v naslednjih dveh letih presegel 100 GW.

Napoved deleža 1500 V v svetovnih zemeljskih elektrarnah

Nedvomno, ko svetovna fotovoltaična industrija pospešuje proces subvencioniranja in ekstremno zasledovanje stroškov električne energije, se bo 1500 V kot tehnična rešitev, ki lahko zmanjša stroške električne energije, vedno bolj uporabljala.

Shramba energije 1500 V bo v prihodnosti postala običajna

Julija 2014 je bil pretvornik sistema SMA 1500V uporabljen v fotovoltaičnem projektu 3,2 MW v industrijskem parku Kassel v Nemčiji.

Septembra 2014 so fotovoltaični moduli z dvojnim steklom Trina Solar prejeli prvi certifikat 1500 V PID, ki ga je izdal TUV Rheinland na Kitajskem.

Novembra 2014 je Longma Technology zaključila razvoj sistema DC1500V.

Aprila 2015 je skupina TUV Rheinland organizirala seminar 2015 »Certifikacija fotovoltaičnih modulov/delov 1500 V«.

Junija 2015 je Projoy lansiral serijo fotovoltaičnih enosmernih stikal PEDS za 1500 V fotovoltaične sisteme.

Julija 2015 je podjetje Yingli napovedalo razvoj sklopa aluminijastega okvirja z največjo sistemsko napetostjo 1500 voltov, posebej za zemeljske elektrarne.

……

Proizvajalci v vseh sektorjih fotovoltaične industrije aktivno lansirajo sistemske izdelke 1500 V.Zakaj se vse pogosteje omenja "1500V"?Ali res prihaja doba 1500V fotovoltaičnih sistemov?

Visoki stroški proizvodnje električne energije so bili dolgo časa eden glavnih razlogov za omejevanje razvoja fotovoltaične industrije.Kako zmanjšati stroške na kilovatno uro fotovoltaičnih sistemov in izboljšati učinkovitost proizvodnje električne energijeje postalo osrednje vprašanje fotovoltaične industrije.1500 V in celo višji sistemi pomenijo nižje sistemske stroške.Komponente, kot so fotonapetostni moduli in enosmerna stikala, zlasti inverterji, igrajo ključno vlogo.

Prednosti 1500V fotovoltaičnega pretvornika

S povečanjem vhodne napetosti se lahko dolžina vsakega niza poveča za 50 %, kar lahko zmanjša število DC kablov, povezanih z razsmernikom, in število pretvornikov kombinirane škatle.Hkrati se kombinirane omarice, pretvorniki, transformatorji itd. Poveča gostota moči električne opreme, zmanjša se prostornina, zmanjša se tudi delovna obremenitev transporta in vzdrževanja, kar prispeva k zmanjšanju stroškov fotovoltaike. sistemi.

S povečanjem napetosti na izhodni strani se lahko poveča gostota moči pretvornika.Pri enaki trenutni ravni se lahko moč skoraj podvoji.Višji nivo vhodne in izhodne napetosti lahko zmanjša izgubo sistemskega kabla za enosmerni tok in izgubo transformatorja, s čimer se poveča učinkovitost proizvodnje električne energije.

Izbira 1500V fotovoltaičnega pretvornika

Z električnega vidika je srečanje z napetostjo 1500 V sorazmerno enostavnejše od prebijanja tehnologije 1500 V za modularne izdelke.Navsezadnje so vsi zgoraj omenjeni izdelki razviti iz zrele industrije za podporo fotovoltaiki.Glede na podzemno železnico 1500 VDC, pretvorniki vlečnih vozil, napajalne naprave ne bodo postale težava pri izbiri, vključno z Mitsubishijem, Infineonom itd. imajo napajalne naprave nad 2000 V, kondenzatorje je mogoče povezati zaporedno, da se poveča nivo napetosti, zdaj pa Projoy itd. Z lansiranjem stikala 1500 V so različni proizvajalci komponent, JA Solar, Canadian Solar in Trina, lansirali komponente 1500 V.Izbira celotnega inverterskega sistema ne bo težava.

Z vidika akumulatorske plošče se za 1000 V običajno uporablja niz 22 plošč, niz plošč za 1500 V sistem pa mora biti približno 33. Glede na temperaturne značilnosti komponent bo največja napetost točke moči okoli 26 -37V.Razpon napetosti MPP komponent niza bo okoli 850–1220 V, najnižja napetost, pretvorjena v AC stran, pa je 810/1,414=601 V.Ob upoštevanju 10-odstotnega nihanja ter zgodnjega jutra in noči, zavetja in drugih dejavnikov bo na splošno opredeljeno na približno 450-550.Če je tok prenizek, bo tok prevelik in toplota prevelika.V primeru centraliziranega pretvornika je izhodna napetost približno 300 V in tok približno 1000 A pri 1000 VDC, izhodna napetost pa 540 V pri 1500 VDC in izhodni tok približno 1100 A.Razlika ni velika, tako da trenutna raven izbire naprave ne bo preveč drugačna, vendar je raven napetosti povečana.V nadaljevanju bomo obravnavali napetost na izhodni strani kot 540 V.

Uporaba 1500V solarnega pretvornika v fotovoltaični elektrarni

Za velike zemeljske elektrarne so zemeljske elektrarne čisti razsmerniki, povezani z omrežjem, glavni uporabljeni razsmerniki pa so centralizirani, porazdeljeni in visokozmogljivi string inverterji.Ko se uporablja sistem 1500 V, se bo izguba enosmernega voda zmanjšala, povečala se bo tudi učinkovitost pretvornika.Pričakuje se, da se bo učinkovitost celotnega sistema povečala za 1,5 %-2 %, ker bo na izhodni strani pretvornika vgrajen pospeševalni transformator za centralno povečanje napetosti za prenos moči v omrežje brez potrebe po večjih spremembe sistemskega načrta.

Za primer vzemite projekt z močjo 1 MW (vsak niz je 250 W modulov)