Kan 1500V-systemet effektivt minska kostnaden per kilowattimme för solcellssystemet?

Oavsett utländsk eller inhemsk, ökar applikationsandelen för 1500V-systemet.Enligt IHS-statistik översteg tillämpningen av 1500V i utländska stora markkraftverk 50% 2018;enligt preliminär statistik, bland den tredje omgången av föregångare 2018, var applikationsandelen 1500V mellan 15% och 20%.Kan 1500V-systemet effektivt minska kostnaden per kilowattimme av projektet?Detta dokument gör en jämförande analys av ekonomin för de två spänningsnivåerna genom teoretiska beräkningar och faktiska falldata.

1. Grundläggande designplan

För att analysera kostnadsnivån för 1500V-systemet antas ett konventionellt designschema, och kostnaden för det traditionella 1000V-systemet jämförs enligt den tekniska kvantiteten.

Beräkningsförutsättning

(1) Markkraftverk, platt terräng, installerad kapacitet är inte begränsad av landyta;

(2) Den extremt höga temperaturen och den extremt låga temperaturen på projektplatsen ska beaktas enligt 40℃ och -20℃.

(3) Dennyckelparametrar för utvalda komponenter och växelriktareär följande.

Investeringsstruktur för 1500V-system

Genom jämförande analys har det visat sig att jämfört med det traditionella 1000V-systemet sparar 1500V-systemet cirka 0,1 yuan/W i systemkostnaden.

3. Effekten av 1500V på elproduktion

Beräkningsförutsättning:

Om du använder samma modul blir det ingen skillnad i kraftgenerering på grund av modulskillnader;om man antar en platt terräng kommer det inte att finnas någon skuggocklusion på grund av topografiförändringar.
Skillnaden i elproduktion beror huvudsakligen på två faktorer:missanpassningsförlusten mellan modulen och strängen, DC-linjeförlusten och AC-linjeförlusten.

1. Missmatchningsförlust mellan komponenter och strängar Antalet seriekomponenter i en enskild gren har utökats från 22 till 34. På grund av ±3W effektavvikelse mellan olika komponenter kommer effektförlusten mellan 1500V systemkomponenter att öka, men Inga kvantitativa beräkningar kan göras.Antalet åtkomstkanaler för en enskild växelriktare har utökats från 12 till 18, men antalet MPPT-spårningskanaler för växelriktaren har utökats från 6 till 9 för att säkerställa att 2 grenar motsvarar 1 MPPT.Därför kommer MPPT-förlusten inte att öka mellan strängarna.

2. Beräkningsformel för DC- och AC-ledningsförlust: Q-förlust=I2R=(P/U)2R= ρ(P/U)2(L/S)1)

Tabell för beräkning av DC-linjeförlust: DC-linjeförlustförhållande för en enskild gren

Genom ovanstående teoretiska beräkningar har det visat sig att DC-ledningsförlusten för 1500V-systemet är 0,765 gånger den för 1000V-systemet, vilket motsvarar en 23,5% minskning av DC-linjeförlusten.

Tabell för beräkning av AC-ledningsförlust: AC-linjeförlustförhållande för en enskild växelriktare

Genom ovanstående teoretiska beräkningar har det visat sig att DC-ledningsförlusten för 1500V-systemet är 0,263 gånger den för 1000V-systemet, vilket motsvarar en minskning med 73,7% av AC-ledningsförlusten.

3. Faktiska falldata Eftersom missmatchningsförlusten mellan komponenter inte kan beräknas kvantitativt och den faktiska miljön är mer ansvarsfull, används det faktiska fallet för ytterligare förklaring.Den här artikeln använder den faktiska kraftgenereringsdata från den tredje omgången av ett ledande projekt, och datainsamlingstiden är från maj till juni 2019, totalt två månaders data.

Jämförelse av kraftgenerering mellan 1000V och 1500V system

Från ovanstående tabell kan det konstateras att på samma projektplats, med användning av samma komponenter, växelriktartillverkares produkter och samma monteringsmetod för konsoler, under perioden maj till juni 2019, strömproduktionstimmar för 1500V-systemet är 1,55 % högre än för 1000V-systemet.Det kan ses att även om ökningen av antalet enkelsträngade komponenter kommer att öka missanpassningsförlusten mellan komponenter, kan den minska DC-ledningsförlusten med cirka 23,5 % och AC-linjeförlusten med cirka 73,7 %.1500V-systemet kan öka projektets kraftgenerering.

4. Omfattande analys

Genom den tidigare analysen kan det konstateras att 1500V-systemet jämförs med det traditionella 1000V-systemet:

1) Det kanspara cirka 0,1 yuan/W systemkostnad;

2) Även om ökningen av antalet enkelsträngskomponenter kommer att öka missanpassningsförlusten mellan komponenter, kan den minska cirka 23,5 % av DC-linjeförlusten och cirka 73,7 % av AC-linjeförlusten, och1500V-systemet kommer att öka projektets elproduktion.Därför kan kostnaden för el sänkas till viss del.Enligt Dong Xiaoqing, dekanus för Hebei Energy Engineering Institute, har mer än 50 % av de markplaner för fotovoltaiska projektkonstruktioner som institutet slutfört i år valt 1500V;det förväntas att andelen 1500V i markkraftverk rikstäckande under 2019 kommer att nå cirka 35%;den kommer att öka ytterligare under 2020. Den internationellt kända konsultorganisationen IHS Markit gav en mer optimistisk prognos.I sin 1500V globala solcellsmarknadsanalysrapport påpekade de att den globala 1500V solcellskraftverksskalan kommer att överstiga 100GW under de kommande två åren.

Prognos för andelen 1500V i globala markkraftverk

Utan tvekan, eftersom den globala solcellsindustrin påskyndar subventionsprocessen och den extrema jakten på kostnaden för el, kommer 1500V som en teknisk lösning som kan minska kostnaden för el att användas mer och mer.

1500V energilagring kommer att bli mainstream i framtiden

I juli 2014 användes växelriktaren för SMA 1500V-systemet i solcellsprojektet på 3,2 MW i Kassel Industrial Park, Tyskland.

I september 2014 fick Trina Solars solcellsmoduler i dubbelglas det första 1500V PID-certifikatet utfärdat av TUV Rheinland i Kina.

I november 2014 slutförde Longma Technology utvecklingen av DC1500V-systemet.

I april 2015 höll TUV Rheinland Group seminariet 2015 "Photovoltaic Modules/Parts 1500V Certification".

I juni 2015 lanserade Projoy PEDS-serien av fotovoltaiska DC-switchar för 1500V solcellssystem.

I juli 2015 tillkännagav Yingli Company utvecklingen av en aluminiumramenhet med en maximal systemspänning på 1500 volt, specifikt för markkraftverk.

……

Tillverkare inom alla sektorer av solcellsindustrin lanserar aktivt 1500V-systemprodukter.Varför nämns "1500V" allt oftare?Är eran av 1500V solcellssystem verkligen på väg?

Under lång tid har höga energiproduktionskostnader varit en av de främsta orsakerna till att utvecklingen av solcellsindustrin begränsas.Hur man sänker kostnaden per kilowattimme för solcellssystem och förbättrar energieffektivitetenhar blivit kärnfrågan för solcellsindustrin.1500V och ännu högre system innebär lägre systemkostnader.Komponenter som solcellsmoduler och DC-omkopplare, särskilt växelriktare, spelar en viktig roll.

Fördelar med 1500V fotovoltaisk växelriktare

Genom att öka inspänningen kan längden på varje sträng ökas med 50 %, vilket kan minska antalet DC-kablar anslutna till växelriktaren och antalet kombinerarboxväxelriktare.Samtidigt kombinerar boxar, växelriktare, transformatorer etc. Effekttätheten hos elektrisk utrustning ökas, volymen minskas och arbetsbelastningen för transport och underhåll minskar också, vilket bidrar till att minska kostnaden för solceller system.

Genom att öka spänningen på utgångssidan kan växelriktarens effekttäthet ökas.Under samma strömnivå kan effekten nästan fördubblas.En högre in- och utspänningsnivå kan minska förlusten av systemets likströmskabel och förlusten av transformatorn, vilket kan öka effektiviteten i kraftgenereringen.

Val av 1500V fotovoltaisk växelriktare

Ur ett elektriskt perspektiv är det relativt enklare att möta 1500V än att bryta igenom 1500V-tekniken för modulprodukter.När allt kommer omkring är alla ovan nämnda produkter utvecklade från en mogen industri för att stödja solceller.Med tanke på 1500VDC tunnelbanan, växelriktare för dragfordon, kraftenheter kommer inte att bli ett urvalsproblem, inklusive Mitsubishi, Infineon, etc. har kraftenheter över 2000V, kondensatorer kan kopplas i serie för att öka spänningsnivån, och nu av Projoy etc. Med 1500V-switchen lanserad har olika komponenttillverkare, JA Solar, Canadian Solar och Trina alla lanserat 1500V-komponenter.Valet av hela växelriktarsystemet kommer inte att vara ett problem.

Ur batteripanelens perspektiv används vanligtvis en sträng med 22 paneler för 1000V, och en sträng av paneler för 1500V-system bör vara cirka 33. Enligt komponenternas temperaturegenskaper kommer den maximala spänningen i strömpunkten att vara cirka 26 -37V.MPP-spänningsområdet för strängkomponenterna kommer att vara runt 850-1220V, och den lägsta spänningen som omvandlas till AC-sidan är 810/1,414=601V.Med hänsyn till fluktuationen på 10 % och den tidiga morgonen och natten, skydd och andra faktorer, kommer den i allmänhet att definieras till cirka 450-550.Om strömmen är för låg blir strömmen för stor och värmen för stor.I fallet med en centraliserad växelriktare är utspänningen cirka 300V och strömmen är cirka 1000A vid 1000VDC, och utspänningen är 540V vid 1500VDC, och utströmmen är cirka 1100A.Skillnaden är inte stor, så den aktuella nivån för enhetsvalet kommer inte att vara för annorlunda, men spänningsnivån ökar.Följande kommer att diskutera utgångsspänningen som 540V.

Applicering av 1500V solomriktare i solcellskraftverk

För storskaliga markkraftverk är markkraftverk rena nätanslutna växelriktare och de huvudsakliga växelriktarna som används är centraliserade, distribuerade och högeffektssträngväxelriktare.När ett 1500V-system används kommer DC-ledningsförlusten att vara Minska, växelriktarens effektivitet ökar också.Verkningsgraden för hela systemet förväntas öka med 1,5%-2%, eftersom det kommer att finnas en step-up transformator på utgångssidan av växelriktaren för att centralt öka spänningen för att överföra kraften till nätet utan att behöva Major ändringar i systemplanen.

Ta ett 1MW-projekt som exempel (varje sträng är 250W-moduler)