2014年7月,SMA 1500V系統的逆變器在德國卡塞爾工業園3.2MW光伏項目中應用。
2014年9月,天合光能雙玻光伏組件收到德國萊茵TUV頒發在華首張1500V PID證書。
2014年11月,隆瑪科技完成了DC1500V系統的開發工作。
2015年4月,萊茵TUV集團舉辦了2015年度“光伏組件/零部件1500V認證”專題研討會。
2015年6月,普兆針對1500V光伏系統推出PEDS系列光伏專用直流開關。
2015年7月,英利公司宣布開發出系統最大電壓達1500伏、專門針對地面電站的鋁邊框組件。
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光伏產業各環節廠家都在積極推出1500V系統產品,為何“1500V”被提及的頻率越來越高?1500V光伏系統時代真的來了嗎?
長久以來,高額的發電成本一直是制約著光伏行業發展的主要原因之一,如何降低光伏系統的度電成本,提高發電效率成為了光伏行業的核心課題。1500V乃至更高的系統意味著更低的系統成本,光伏組件、直流開關等零部件特別是逆變器在其中起著至關重要的作用。
1500V光伏逆變器的優勢
通過提高輸入端的電壓,每串可增加50%的長度,可使接到逆變器的直流電纜減少,匯流箱逆變器的數量也可相應減少,同時, 匯流箱、逆變器、變壓器等電氣設備功率密度提升,體積減小,運輸、維護等方面工作量也減少,有利于光伏系統成本的降低。
通過增加輸出側電壓,使逆變器功率密度提高,同等電流的等級下,功率可提升將近一倍,更高的輸入輸出電壓等級,可使系統直流線纜損耗降低,變壓器損耗降低,從而整體發電效率提升。
1500V光伏逆變器的選型
電氣角度滿足1500v比組件產品突破1500V技術要相對簡單一些,畢竟上述的所有產品都是從一個成熟的行業中發展出來為光伏配套的。鑒于1500VDC的地鐵,牽引車輛逆變器,功率器件不會成為選型的問題,包括三菱,英飛凌等均有2000V以上的功率器件,電容可通過串聯提高電壓等級,并且現在由普兆等推出的1500V的開關,各組件廠家,晶澳,阿特斯,天合等都推出了1500V組件,整個逆變系統的選型將不會成為問題。
從電池板的角度,1000V的常用的為22塊一串,1500V系統的電池板一串常規用的應該為33塊左右,根據組件溫度特點,最大功率點電壓會在26-37V左右,那一串組件的MPP電壓范圍會在850-1220V左右,折算成交流側的電壓最低為810/1.414=601V,考慮到10%的波動及清晨夜晚,遮擋等因素,一般會定義在450-550左右,過低的話電流會過大導致發熱過大,以集中性逆變器而言,1000VDC時輸出電壓為300V左右,電流在1000A左右,而1500VDC時輸出電壓540V,輸出電流也就1100A左右,輸出電流差別并不大,所以器件選型電流等級相差不會太大,只是電壓等級提高。以下均將輸出側電壓定為540V進行討論。
1500V光伏逆變器的電站應用
對于大型地面電站而言,地面電站為純并網型逆變器,主要用的逆變器為集中式,集散式及大功率型組串逆變器,運用1500V的系統時,直流線損會下降,逆變器效率也會有所提升,整個系統的效率預期可以提升1.5%-2%,因在逆變器的輸出側會有升壓變壓器集中升壓,把電量傳送至電網而且無需對系統方案做大的更改。
以1MW的項目為例(每串為250W組件)
由此可見,1MW系統可減少使用61個組串,3個匯流箱,另直流電纜減少,另由于組串的減少,減少了安裝和運維的人力成本,以此可見,1500V集中式及大型組串逆變器對于大型地面電站的應用優勢很大。
對于大型商用型屋頂,用電量比較大,并且由于工廠設備安全考慮一般都會在逆變器后面加上變壓器,這就將使1500V組串逆變器成為主流,由于一般工業園的屋頂不是太集中,一個工業坊的屋頂都很分散,如果裝上集中型逆變器會使電纜過長產生額外的費用,因此,在大型工商業屋頂電站系統,大型組串逆變器會成為主流,其分布式的特征,兼具1500V逆變器的優點,運維以及安裝的便利性,多MPPT及無需匯流箱的特點,都是它成為主流商業屋頂電站的主流的因素。
關于商業分布式1500V應用,可以采取以下兩種方案:
1.1. 輸出電壓定在480V左右,這樣直流側電壓相對較低,BOOST電路大部分時間會處在不工作的狀態,是否可以直接去掉BOOST電路,從而減少成本。
2.2. 輸出側電壓定在690V,但是相應的直流側電壓需升高,則需要加入BOOST電路,但是在相同的輸出電流的情況下功率提升了,從而變相的減少了成本。
對于民用分布式發電來講,民用采取的是自發自用,余電上網的模式,本身用戶的電壓比較低,大部分為230V,折合成直流側的電壓也就是300多伏,用1500V的電池板變相的增加了成本,并且戶用型的屋頂面積有限,不一定能安裝那么多的電池板,所以1500V對居民屋頂幾乎沒有什么市場。對于戶用型來說,微逆的安全性、發電量,以及組串型的經濟型,這兩種類型的逆變器將會是戶用型電站的主流產品。
“1500V的風電已經批量應用,所以元器件等成本以及技術應該不是壁壘。光伏大型地面電站,目前正在1000V到1500V的過渡期,1500V集中式、集散式、大型組串逆變器(40~70kW)將會占據主流市場”歐姆尼克新能源科技有限公司副總劉安家預言,“大型商業屋頂,1500V組串型逆變器的優勢比較突出,將會成為主導,以1500V/690V或480V低壓或高壓接入中低壓電網;民用市場依然是小型組串式逆變器和微逆的天下。”