Može li sistem od 1500 V efektivno smanjiti cijenu po kilovat-satu fotonaponskog sistema?

Bez obzira na inostrani ili domaći, udio primjene 1500V sistema se povećava. Prema statistici IHS-a, u 2018. godini primjena 1500V u stranim velikim zemaljskim elektranama premašila je 50%; prema preliminarnim statistikama, među trećom serijom lidera u 2018., udio primjene od 1500V bio je između 15% i 20%. Može li sistem od 1500 V efektivno smanjiti cijenu po kilovat-satu projekta? Ovaj rad daje komparativnu analizu ekonomičnosti dvaju naponskih nivoa kroz teorijske proračune i stvarne podatke slučaja.

1. Osnovni projektni plan

Da bi se analizirao nivo troškova sistema od 1500V, usvojena je konvencionalna šema dizajna, a cena tradicionalnog sistema od 1000V se upoređuje prema inženjerskoj količini.

Računska premisa

(1) Zemaljska elektrana, ravan teren, instalisani kapacitet nije ograničen površinom;

(2) Ekstremno visoka temperatura i ekstremno niska temperatura gradilišta će se smatrati prema 40℃ i -20℃.

(3) Theključni parametri odabranih komponenti i pretvaračasu kako slijedi.

Investiciona struktura sistema 1500V

Komparativnom analizom je utvrđeno da u poređenju sa tradicionalnim sistemom od 1000 V, sistem od 1500 V štedi oko 0,1 juana/W troškova sistema.

3. Uticaj 1500V na proizvodnju energije

Proračunska premisa:

Koristeći isti modul, neće biti razlike u proizvodnji energije zbog razlika modula; pod pretpostavkom da je teren ravan, neće biti okluzije sjene zbog promjena topografije.
Razlika u proizvodnji električne energije uglavnom se zasniva na dva faktora:gubitak neusklađenosti između modula i niza, gubitak DC linije i gubitak AC linije.

1. Gubitak neusklađenosti između komponenti i nizova Broj serijskih komponenti u jednoj grani je povećan sa 22 na 34. Zbog odstupanja snage od ±3W između različitih komponenti, gubitak snage između komponenti sistema od 1500V će se povećati, ali nema kvantitativnih proračuna može se napraviti. Broj pristupnih kanala jednog pretvarača je povećan sa 12 na 18, ali je broj MPPT kanala za praćenje pretvarača povećan sa 6 na 9 kako bi se osiguralo da 2 grane odgovaraju 1 MPPT. Stoga, između nizova Gubitak MPPT se neće povećati.

2. Formula za izračunavanje gubitaka u liniji DC i AC: Q gubitak=I2R=(P/U)2R= ρ(P/U)2(L/S)1)

Tablica proračuna gubitaka u DC liniji: omjer gubitaka u DC liniji jedne grane

Kroz gore navedene teorijske proračune, utvrđeno je da je gubitak DC linije 1500V sistema 0,765 puta veći od 1000V sistema, što je ekvivalentno smanjenju DC linije za 23,5%.

Tablica proračuna gubitaka naizmjenične struje: omjer gubitaka na liniji naizmjenične struje jednog pretvarača

Kroz gore navedene teorijske proračune, utvrđeno je da je gubitak DC linije 1500V sistema 0,263 puta veći od 1000V sistema, što je ekvivalentno smanjenju od 73,7% gubitka AC linije.

3. Stvarni podaci slučaja Budući da se gubitak neusklađenosti između komponenti ne može izračunati kvantitativno, a stvarno okruženje je odgovornije, stvarni slučaj se koristi za dalje objašnjenje. Ovaj članak koristi stvarne podatke o proizvodnji električne energije iz treće serije prvog projekta, a vrijeme prikupljanja podataka je od maja do juna 2019., ukupno 2 mjeseca podataka.

Poređenje proizvodnje električne energije između 1000V i 1500V sistema

Iz gornje tabele može se utvrditi da je na istom mjestu projekta, korištenjem istih komponenti, proizvoda proizvođača invertera i istog načina ugradnje nosača, u periodu od maja do juna 2019. godine, sati proizvodnje električne energije sistema 1500V su 1,55% veći od sistema od 1000V.Može se vidjeti da, iako će povećanje broja jednostrukih komponenti povećati gubitak neusklađenosti između komponenti, može smanjiti gubitak DC linije za oko 23,5% i gubitak AC linije za oko 73,7%. Sistem od 1500 V može povećati proizvodnju električne energije u projektu.

4. Sveobuhvatna analiza

Kroz prethodnu analizu, može se otkriti da se sistem od 1500V upoređuje sa tradicionalnim sistemom od 1000V:

1) Možeuštedite oko 0,1 juana/W troškova sistema;

2) Iako će povećanje broja komponenti jednog niza povećati gubitak neusklađenosti između komponenti, može smanjiti oko 23,5% gubitka na DC liniji i oko 73,7% gubitka na AC liniji, isistem od 1500 V će povećati proizvodnju električne energije u projektu. Stoga se trošak električne energije može u određenoj mjeri smanjiti. Prema Dong Xiaoqingu, dekanu Instituta za energetski inženjering Hebei, više od 50% planova za projektovanje fotonaponskih projekata na zemlji koje je institut završio ove godine je odabralo 1500V; očekuje se da će udio 1500V u zemaljskim elektranama širom zemlje u 2019. godini dostići oko 35%; ona će se dodatno povećati u 2020. Međunarodno renomirana konsultantska organizacija IHS Markit dala je optimističniju prognozu. U svom izvještaju o globalnoj analizi tržišta fotonaponskih 1500V, oni su istakli da će globalna skala fotonaponskih elektrana od 1500V premašiti 100GW u naredne dvije godine.

Prognoza udjela od 1500V u globalnim zemaljskim elektranama

Nesumnjivo, kako globalna fotonaponska industrija ubrzava proces subvencioniranja, i ekstremne jurnjave za troškom električne energije, 1500V kao tehničko rješenje koje može smanjiti troškove električne energije će se sve više primjenjivati.

Skladištenje energije od 1500 V će postati mainstream u budućnosti

U julu 2014. godine, inverter sistema SMA 1500V primijenjen je u fotonaponskom projektu od 3,2 MW u industrijskom parku Kassel, Njemačka.

U septembru 2014. Trina Solar fotonaponski moduli sa dvostrukim staklom dobili su prvi 1500V PID sertifikat izdat od strane TUV Rheinland u Kini.

U novembru 2014. Longma Technology je završila razvoj DC1500V sistema.

U aprilu 2015. godine, TUV Rheinland Group je održala 2015. seminar “Sertifikaciju fotonaponskih modula/dijelova 1500V”.

U junu 2015. godine, Projoy je lansirao PEDS seriju fotonaponskih DC prekidača za 1500V fotonaponske sisteme.

U julu 2015, Yingli Company je najavila razvoj sklopa aluminijumskog okvira sa maksimalnim naponom sistema od 1500 volti, posebno za zemaljske elektrane.

……

Proizvođači u svim sektorima fotonaponske industrije aktivno lansiraju proizvode sistema 1500V. Zašto se sve češće spominje “1500V”? Da li zaista dolazi era fotonaponskih sistema od 1500 V?

Visoki troškovi proizvodnje električne energije dugo su bili jedan od glavnih razloga koji ograničavaju razvoj fotonaponske industrije.Kako smanjiti cijenu po kilovat-satu fotonaponskih sistema i poboljšati efikasnost proizvodnje energijeje postalo ključno pitanje fotonaponske industrije. 1500V i čak viši sistemi znače niže troškove sistema. Komponente kao što su fotonaponski moduli i DC prekidači, posebno invertori, igraju vitalnu ulogu.

Prednosti 1500V fotonaponskog invertera

Povećanjem ulaznog napona, dužina svakog niza može se povećati za 50%, što može smanjiti broj DC kablova povezanih na inverter i broj pretvarača kombinovanih kutija. Istovremeno, kombinacione kutije, invertori, transformatori itd. Povećava se gustina snage električne opreme, smanjuje se zapremina, a smanjuje se i opterećenje transporta i održavanja, što doprinosi smanjenju troškova fotonaponske opreme. sistemima.

Povećanjem napona na izlaznoj strani može se povećati gustina snage pretvarača. Pod istim nivoom struje, snaga se može skoro udvostručiti. Viši nivo ulaznog i izlaznog napona može smanjiti gubitak sistemskog DC kabla i gubitak transformatora, čime se povećava efikasnost proizvodnje energije.

Izbor 1500V fotonaponskog pretvarača

Iz električne perspektive, ispunjavanje 1500V je relativno jednostavnije od probijanja tehnologije od 1500V za modulne proizvode. Uostalom, svi gore spomenuti proizvodi su razvijeni iz zrele industrije za podršku fotonaponskoj tehnologiji. S obzirom na podzemnu željeznicu od 1500VDC, invertori vučnih vozila, energetski uređaji neće postati problem pri odabiru, uključujući Mitsubishi, Infineon itd. imaju napojne uređaje iznad 2000V, kondenzatori se mogu spojiti u seriju za povećanje nivoa napona, a sada od strane Projoy-a itd. Sa lansiranjem 1500V prekidača, razni proizvođači komponenti, JA Solar, Canadian Solar i Trina, su lansirali komponente od 1500V. Odabir cjelokupnog inverterskog sistema neće predstavljati problem.

Iz perspektive panela baterija, niz od 22 panela se obično koristi za 1000V, a niz panela za sistem od 1500V bi trebao biti oko 33. Prema temperaturnim karakteristikama komponenti, maksimalni napon tačke napajanja će biti oko 26 -37V. Opseg MPP napona komponenti niza će biti oko 850-1220V, a najniži napon pretvoren u AC stranu je 810/1.414=601V. Uzimajući u obzir fluktuaciju od 10% i rano jutro i noć, sklonište i druge faktore, generalno će se definirati na oko 450-550. Ako je struja preniska, struja će biti prevelika i toplina će biti prevelika. U slučaju centralizovanog pretvarača, izlazni napon je oko 300V i struja oko 1000A na 1000VDC, a izlazni napon je 540V na 1500VDC, a izlazna struja je oko 1100A. Razlika nije velika, tako da trenutni nivo izbora uređaja neće biti previše različit, već je nivo napona povećan. U nastavku će se raspravljati o naponu izlazne strane kao 540V.

Primjena solarnog invertera 1500V u fotonaponskoj elektrani

Za velike zemaljske elektrane, zemaljske elektrane su čisti pretvarači povezani na mrežu, a glavni pretvarači koji se koriste su centralizirani, distribuirani i strujni invertori velike snage. Kada se koristi sistem od 1500V, gubitak DC linije će se smanjiti, a efikasnost pretvarača će se također povećati. Očekuje se da će se efikasnost čitavog sistema povećati za 1,5%-2%, jer će na izlaznoj strani pretvarača postojati pojačani transformator za centralno pojačavanje napona za prenos energije u mrežu bez potrebe za glavnim promjene u sistemskom planu.

Uzmimo projekt od 1MW kao primjer (svaki niz je modul od 250W)