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1500V光伏系统时代真的来了吗?

发布日期:2019-08-13 08:35:45 | 编辑:互联网创业网| 阅读次数:

  2014年7月,SMA 1500V系统的逆变器在德国卡塞尔工业园3.2MW光伏项目中应用。

  2014年9月,天合光能双玻光伏组件收到德国莱茵TUV颁发在华首张1500V PID证书。

  2014年11月,隆玛科技完成了DC1500V系统的开发工作。

  2015年4月,莱茵TUV集团举办了2015年度“光伏组件/零部件1500V认证”专题研讨会。

  2015年6月,普兆针对1500V光伏系统推出PEDS系列光伏专用直流开关。

  2015年7月,英利公司宣布开发出系统最大电压达1500伏、专门针对地面电站的铝边框组件。

  ……

  光伏产业各环节厂家都在积极推出1500V系统产品,为何“1500V”被提及的频率越来越高?1500V光伏系统时代真的来了吗?

  长久以来,高额的发电成本一直是制约着光伏行业发展的主要原因之一,如何降低光伏系统的度电成本,提高发电效率成为了光伏行业的核心课题。1500V乃至更高的系统意味着更低的系统成本,光伏组件、直流开关等零部件特别是逆变器在其中起着至关重要的作用。

  1500V光伏逆变器的优势

  通过提高输入端的电压,每串可增加50%的长度,可使接到逆变器的直流电缆减少,汇流箱逆变器的数量也可相应减少,同时, 汇流箱、逆变器、变压器等电气设备功率密度提升,体积减小,运输、维护等方面工作量也减少,有利于光伏系统成本的降低。

  通过增加输出侧电压,使逆变器功率密度提高,同等电流的等级下,功率可提升将近一倍,更高的输入输出电压等级,可使系统直流线缆损耗降低,变压器损耗降低,从而整体发电效率提升。

  1500V光伏逆变器的选型

  电气角度满足1500v比组件产品突破1500V技术要相对简单一些,毕竟上述的所有产品都是从一个成熟的行业中发展出来为光伏配套的。鉴于1500VDC的地铁,牵引车辆逆变器,功率器件不会成为选型的问题,包括三菱,英飞凌等均有2000V以上的功率器件,电容可通过串联提高电压等级,并且现在由普兆等推出的1500V的开关,各组件厂家,晶澳,阿特斯,天合等都推出了1500V组件,整个逆变系统的选型将不会成为问题。

  从电池板的角度,1000V的常用的为22块一串,1500V系统的电池板一串常规用的应该为33块左右,根据组件温度特点,最大功率点电压会在26-37V左右,那一串组件的MPP电压范围会在850-1220V左右,折算成交流侧的电压最低为810/1.414=601V,考虑到10%的波动及清晨夜晚,遮挡等因素,一般会定义在450-550左右,过低的话电流会过大导致发热过大,以集中性逆变器而言,1000VDC时输出电压为300V左右,电流在1000A左右,而1500VDC时输出电压540V,输出电流也就1100A左右,输出电流差别并不大,所以器件选型电流等级相差不会太大,只是电压等级提高。以下均将输出侧电压定为540V进行讨论。

  1500V光伏逆变器的电站应用

  对于大型地面电站而言,地面电站为纯并网型逆变器,主要用的逆变器为集中式,集散式及大功率型组串逆变器,运用1500V的系统时,直流线损会下降,逆变器效率也会有所提升,整个系统的效率预期可以提升1.5%-2%,因在逆变器的输出侧会有升压变压器集中升压,把电量传送至电网而且无需对系统方案做大的更改。

  以1MW的项目为例(每串为250W组件)

  1000V系统组串连接数

  设计串接数目22块/串

  每串功率5500W/串阵列功率110000W/阵

  并联数目181串阵列数9阵

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  1500V系统组串连接数

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  设计串接数目33块/串

  每串功率8250W/串阵列功率165000W/阵

  并联数目120串阵列数6阵

  由此可见,1MW系统可减少使用61个组串,3个汇流箱,另直流电缆减少,另由于组串的减少,减少了安装和运维的人力成本,以此可见,1500V集中式及大型组串逆变器对于大型地面电站的应用优势很大。

  对于大型商用型屋顶,用电量比较大,并且由于工厂设备安全考虑一般都会在逆变器后面加上变压器,这就将使1500V组串逆变器成为主流,由于一般工业园的屋顶不是太集中,一个工业坊的屋顶都很分散,如果装上集中型逆变器会使电缆过长产生额外的费用,因此,在大型工商业屋顶电站系统,大型组串逆变器会成为主流,其分布式的特征,兼具1500V逆变器的优点,运维以及安装的便利性,多MPPT及无需汇流箱的特点,都是它成为主流商业屋顶电站的主流的因素。

  关于商业分布式1500V应用,可以采取以下两种方案:

  1.输出电压定在480V左右,这样直流侧电压相对较低,BOOST电路大部分时间会处在不工作的状态,是否可以直接去掉BOOST电路,从而减少成本。

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  2.输出侧电压定在690V,但是相应的直流侧电压需升高,则需要加入BOOST电路,但是在相同的输出电流的情况下功率提升了,从而变相的减少了成本。

  对于民用分布式发电来讲,民用采取的是自发自用,余电上网的模式,本身用户的电压比较低,大部分为230V,折合成直流侧的电压也就是300多伏,用1500V的电池板变相的增加了成本,并且户用型的屋顶面积有限,不一定能安装那么多的电池板,所以1500V对居民屋顶几乎没有什么市场。对于户用型来说,微逆的安全性、发电量,以及组串型的经济型,这两种类型的逆变器将会是户用型电站的主流产品。

  “1500V的风电已经批量应用,所以元器件等成本以及技术应该不是壁垒。光伏大型地面电站, 目前正在1000V到1500V的过渡期,1500V集中式、集散式、大型组串逆变器(40~70kW)将会占据主流市场” 欧姆尼克新能源科技有限公司副总刘安家预言,“大型商业屋顶,1500V组串型逆变器的优势比较突出,将会成为主导,以1500V/690V或480V低压或高压接入中低压电网;民用市场依然是小型组串式逆变器和微逆的天下。”

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