Источник: solarpowerworldonline
С тех пор как наземные 1500-вольтные системы были упомянуты в Национальном электротехническом кодексе 2017 года, производители усердно работали над солнечными панелями на 1500 В, инверторами и всем, что между ними. Высоковольтное солнечное оборудование позволяет установщикам конденсировать системы при достижении одинаковой выходной мощности.
Раздел 690.7 в NEC 2017 года впервые установил, что наземные системы могут иметь максимальное напряжение 1500 В. Крупные коммунальные системы уже начали переходить на 1500 Вольт за годы до этого кода из-за различных стандартных требований, но обновленный код открывает возможность 1500 вольт для небольших коммунальных проектов и высоковольтных струнных инверторов, которые хорошо подходят для этого рынка.
В «Международной технологической дорожной карте для фотоэлектрических систем (ITRPV) на 2017 год» подчеркивается тенденция увеличения напряжения системы с 1000 вольт до 1500 вольт. Исследование показало, что с 2020 года рынок 1500-вольт будет превышать 30%, а это напряжение достигнет доли рынка более 50%, начиная с 2025 года.
Что такое 1500 вольт солнечной системы
Увеличение на 500 вольт позволяет подрядчикам конденсировать системы, поскольку каждый инвертор может обрабатывать больше энергии. Больше панелей могут быть соединены последовательно, чтобы сделать более длинные строки. Требуется меньше проводов. Требуется меньше инверторов, потому что они могут принимать больше энергии. Но система на 1500 В может работать, только если все компоненты рассчитаны на работу на 1500 В.
Большинство производителей солнечных панелей начали обновлять свои панели, используемые в проектах коммунального масштаба, до 1500 В. Джефф Джугер, директор по развитию бизнеса JinkoSolar, пояснил, что установщикам солнечных батарей все равно понадобится такое же общее количество панелей, чтобы достичь запланированной мощности в 1500 -V система, просто меньше строк панелей. Например, если напряжение модуля в разомкнутой цепи (Voc) составляет 45 В постоянного тока, то система на 1000 В допускает 22 модуля (1000/45) в строке, тогда как система на 1500 В допускает 33 модуля (1500/45) в строка.
Стоимость 1500-вольтовых модулей практически такая же, как у низковольтных панелей, хотя в производстве используются немного другие материалы. Джугер сказал, что единственная проблема с этими модернизированными панелями - это увеличенная возможность для потенциальной вызванной деградации или PID.
«Высокое напряжение может создать риск ПИД, когда ионы мигрируют из ячеек в корпус модуля, что приводит к утечке тока», - сказал Джугер. «Jinko был первым, кто предложил модуль без PID в рамке, и у него не было проблем с PID в его модулях на 1500 В».
Текущая стоимость дисков
Высоковольтные системы дешевле, потому что требуется меньше материалов, от больших вещей, таких как инверторы, до маленьких вещей, таких как провода и разъединители. Это связано с тем, что ток, который обратно пропорционален напряжению, будет снижаться при повышении напряжения. Размеры проводника могут уменьшиться, потому что ток меньше, а затраты уменьшаются с размером проводника.
«У нас есть поговорка о текущей стоимости дисков», - сказал Эрик Эвл, менеджер по продукции в Yaskawa - Solectria Solar. «Чем выше ваше напряжение, тем меньше фактических материалов, которые вам нужно приобрести».
Каждое упомянутое повышение от 1000 В до 1500 В просто означает, что изоляция проводов становится немного больше, а падение напряжения и тока требует большего количества фактического медного материала внутри проводов. Использование большего количества меди обходится дорого в случае проектов на несколько мегаватт, поэтому использование меньшего количества меди в системах на 1500 В является желанным вариантом для крупных разработчиков и установщиков солнечных батарей.
Большие системы, большие выгоды
Экономия 1500 В наибольший при развертывании в больших масштабах. Вот почему центральные инверторы на 1500 В стали доминирующим и в основном эксклюзивным выбором для новых крупных установок общего назначения в США, в то время как строковые инверторы на 1500 В только сейчас выходят на рынок для обслуживания небольших коммунальных проектов.
«С этим переходом на 1500 вольт вы получите более мощные инверторы», - сказал Карлос Лезана, специалист по маркетингу и коммуникациям для солнечной энергии для Ingeteam, которая производит как строковые, так и центральные инверторы. «Если вы разрабатываете [100-МВт] электростанцию с центральным инвертором 1500 В, вам потребуется меньше единиц [и] меньше инверторов, чем если бы вы делали это с инверторами 1000 В».
Меньшее количество центральных инверторов означает меньше трудозатрат и меньшее количество объединительных коробок, необходимых для объединения проводов в этих высоковольтных установках. Меньшее количество инверторов также означает, что для устранения проблем после ввода в эксплуатацию требуется меньше технических специалистов.
«Когда у вас меньше инверторов, тогда все эти затраты, затраты на рабочую силу снижаются», - говорит Лезана.
Хотя переход на 1500 вольт дает много преимуществ, есть и недостатки. Большее напряжение, проходящее через меньшее количество центральных инверторов, означает большую потерю мощности в случае отказа инвертора.
«Очевидно, что если у вас меньше инверторов, это потому, что каждый из них управляет большей мощностью, поэтому, если один из них выйдет из строя, вы потеряете больше мощности», - сказала Лезана. «Все производители фотоэлектрических инверторов имеют частоту отказов. Вы должны убедиться, что ваши поставщики или компания, отвечающая за эксплуатацию и техническое обслуживание, будут очень быстрыми в ответе, потому что вы хотите, чтобы ваша электростанция работала на полную мощность все время, так много часов, насколько это возможно.
Введите 1,5-В строковые инверторы
Струнные инверторы на 1500 В появились около года назад на рынке бытового оборудования, но имеют больше смысла для небольших общественных проектов.
Например, на электростанции мощностью 20 МВт EPC могут использовать пять или шесть центральных инверторов напряжением 1500 В или сотни цепных инверторов напряжением 1500 В. Выбор будет сводиться к общей стоимости и удобству обслуживания, но ясно, что крупные проекты в масштабах коммунальных предприятий могут по-прежнему придерживаться центральных инверторов.
«Если вы используете 100 МВт, я не совсем уверен, имеет ли смысл использовать струнные инверторы», - сказал каждый. «Мы сделаем ставку на проект, но, скорее всего, заказчик выберет центральный пункт, потому что у него будет такая гранулярность».
Работоспособность строковых инверторов в целом делает строковые инверторы напряжением 1500 В привлекательным вариантом для небольших систем коммунального масштаба.
Если произойдет сбой, будет затронута только одна строка, и ее можно будет легко заменить на новое устройство без особых задержек. Центральные инверторы по-прежнему дешевле, чем цепочка, с точки зрения центов на ватт в крупных проектах масштабного масштаба, но цепочка может выиграть для упрощения обслуживания, особенно когда более высокое напряжение повышает ставки.
«Восстановление намного быстрее на веревке. Вы просто делаете простую замену запасными частями, которые могут быть на месте. Замена может быть сделана через полчаса, так что это быстрое восстановление », - сказал Эд Хикокс, генеральный директор CPS America.
Из-за этого Solectria выбрала выход на рынок 1500 В с использованием только струнных инверторов. Сейчас компания рассматривает свой центральный инвертор на 1000 В как устаревший продукт, не рекомендуя его для новых разработок.
«Когда мы решили выпустить продукт напряжением 1500 В, мы сказали:« Эй, нам будет очень тяжело с этой проблемой O & M, если мы будем использовать центральный инвертор. Всем нашим клиентам очень нравится исправность этого строкового инвертора, давайте просто сделаем это », - сказали все.
Компания Wood Mackenzie Power & Renewables «Global PV Inverter и MLPE Landscape: H1 2018» обнаружила, что поставки трехфазных струнных инверторов выросли на 59% в годовом исчислении и превысили поставки центральных инверторов почти на 7 ГВт с 2015 по 2017 год. Было установлено, что 2018 год стало началом все более широкого применения струнных инверторов в Соединенных Штатах из-за новых моделей 1500-вольтовых инверторов.
«Мы обнаруживаем, что больший процент проектов, которые реализуют наши клиенты, реализуют их с топологией строкового инвертора, а не с центральными инверторами. И каждый год этот процент, кажется, растет », - сказали все.
Традиционно Solectria фокусировалась на проектах C & I мощностью от 100 кВт до 20 МВт, причем большинство из них - коммерческие крыши на крыше от 1 до 5 МВт или небольшие наземные проекты. Его новый цепной инвертор на 1500 В, который начнет поставляться в декабре 2018 года, будет нацелен на часть «я» C & I - промышленные, связанные с распределением, коммунальные солнечные, корпоративные проекты типа закупок.
«Если это сравнение между 1500-вольтным и 1000-вольтным [строковыми инверторами], то экономия будет реальной для 1500 вольт», - сказал каждый. Более низкая стоимость сборки, обусловленная меньшим количеством рабочей силы в полевых условиях, меньшими затратами и меньшим количеством проводов, может помочь установщикам выиграть больше предложений.
«Вы получаете лучшую цену за ватт в своих модулях, вы получаете лучшую цену за ватт, когда смотрите на трубу и провод в системе», - сказал каждый.
Опасность: высокое напряжение
Повышенное напряжение означает повышенные последствия для безопасности работников, если что-то пойдет не так. Но Heacox верит в отраслевые нормы и стандарты.
«Стандарты и правила учитывают более высокие напряжения, поэтому теоретически не должно быть никаких повышенных рисков для безопасности, связанных с этим», - сказал Хикокс. «Я действительно верю этому, на самом деле. Люди знают, что больше энергии более рискованно ».
Джон Драммонд, инженер по приложениям в CPS America, добавляет, что установщики должны обязательно использовать оборудование с номиналом 1500 В, от изоляции проводов до вольтметров и повсюду между ними. Установщики также должны помнить, что зазоры рабочего пространства различаются для 1500-вольтных проектов.
«Типичные зазоры рабочего пространства для 600 и 1000 вольт не применимы для 1500 вольт. Вы должны использовать более высокие заборы, располагать вещи на расстоянии друг от друга, добавлять дополнительное освещение и все такое », - сказал каждый.
Хотя Драммонд и Хикокс считают, что технология 1500 В безопасна, она все еще привязана к земле. Драммонд сказал, что он предвидит будущее, в котором 1500-вольтные системы тоже могут подняться на крышу, но это потребует признания в отрасли.
«На самом деле, на ранних этапах… эти типы приложений были« за бортом », и я думаю, что когда мы перешли с 600 на 1000 вольт, то же самое происходит с переходом на 1500 вольт для всех приложений», - сказал Драммонд.
Каждый не видит, что 1500 вольт когда-либо допускается на крышах жилых домов из-за проблем безопасности, но он сказал, что коммерческая солнечная энергия на 1500 В может стать будущей возможностью. Тем не менее, длинные струны, которые приходят с 1500 вольт, будут ограничивать при разработке конфигураций массива крыши. Размещать от 26 до 28 панелей по прямой линии не всегда легко.
«В 1000-вольтовых [крышных системах]… вы получаете немного больше гибкости при планировке крыш, потому что ваши струны короче. Тебе нужно проложить еще пару проводов, но, по крайней мере, ты можешь упаковать крышу немного лучше », - сказал каждый.
Высоковольтные солнечные системы обеспечивают гибкость и экономию средств для специалистов по установке солнечных батарей, и возможности по-прежнему будут расширяться по мере появления на рынке более инновационного солнечного оборудования напряжением 1500 В.
