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闡述國內(nèi)外1500V光伏系統(tǒng)優(yōu)勢及產(chǎn)業(yè)鏈配套成熟度
日期:2019-03-07   [復(fù)制鏈接]
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編者按:隨著1500V光伏系統(tǒng)在海外得到大規(guī)模應(yīng)用,將這一技術(shù)引入國內(nèi)并規(guī)?;茝V成為許多致力于平價上網(wǎng)的優(yōu)秀光伏企業(yè)在2019年的重點工作。

世界首個1500V電站于2014年由Firstsolar和GE聯(lián)合建立。此后,1500V系統(tǒng)逐漸在海外和國內(nèi)領(lǐng)跑者項目中陸續(xù)使用。

IHS報告顯示,在2017年除中國外的全球光伏市場上,三相逆變器出貨中的40%為1500V,2018年這一比例已提升至62%,全面超越1000V。IHS預(yù)計,2019年1500V三相逆變器份額將繼續(xù)增至74%,2020年則飆升到84%。這些以1500V為基礎(chǔ)打造的光伏項目,助力光伏電站投資企業(yè)在海外許多地區(qū)實現(xiàn)“平價”后,在電力交易市場化競爭中游刃有余。

 

1500V市場占比趨勢圖

從2月18日國家能源局新能源司座談會透露的信息來看,2019年的光伏項目將分為無補(bǔ)貼項目和需補(bǔ)貼項目。

但無論是平價還是需補(bǔ)貼,哪種光伏應(yīng)用形式,光伏企業(yè)都迫切降低光伏發(fā)電成本,盡早實現(xiàn)平價上網(wǎng)。如何降低電站初始投資成本、運維成本、提高發(fā)電量、提升電站整體收益率,成為光伏電站投資者關(guān)注的焦點。而隨著1500V光伏系統(tǒng)在海外得到大規(guī)模應(yīng)用,將這一技術(shù)引入國內(nèi)并規(guī)?;茝V成為許多致力于平價上網(wǎng)的優(yōu)秀光伏企業(yè)在2019年的重點工作。

2018年全球(中國以外)主要光伏市場的大型并網(wǎng)項目,幾乎全部采用或者明確要求采用1500V系統(tǒng)技術(shù)方案;以西班牙、土耳其、葡萄牙為代表的歐洲新興市場1500V光伏系統(tǒng)裝機(jī)容量超過5GW;沙特、科威特、阿曼等中東地區(qū)裝機(jī)及計劃裝機(jī)容量超過6GW,阿根廷、巴西、墨西哥等裝機(jī)及計劃裝機(jī)容量超過6GW,再加上美國、印度等傳統(tǒng)光伏大國的地面電站項目也已大量采用1500V系統(tǒng),可以看到全球光伏行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了1500V系統(tǒng)技術(shù)時代。

本文致力于通過闡述國內(nèi)外1500V光伏系統(tǒng)優(yōu)勢及國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈配套成熟度,為光伏產(chǎn)業(yè)提供一條早日實現(xiàn)平價上網(wǎng),實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)破局的思路。

1、成本與收益雙贏

從600V到1500V的背后邏輯

太陽能行業(yè)經(jīng)歷了從600V發(fā)展到1000V,再到1500V的發(fā)展趨勢。1500V直流側(cè)輸入電壓提高后,帶來了如下優(yōu)點:

1)單串的組件數(shù)比1000V系統(tǒng)提高50%,子陣的組串?dāng)?shù)降低33%。從而節(jié)約了子陣系統(tǒng)成本:如電纜,匯流箱和支架等;

2)它支持允許更大的光伏陣列,減少了箱變、逆變器數(shù)量,從而降低了安裝和維護(hù)成本。

3)電壓提高后,降低了交直流線纜損耗,進(jìn)一步提高了發(fā)電量。


1500V之所以受到熱捧,一方面反映了光伏發(fā)電成本穩(wěn)步下降,另一方面說明光伏行業(yè)逐步向數(shù)字化時代邁進(jìn):業(yè)主受成本壓力選擇投資更低、收益更高的方案來消化逐步下降的光伏電價帶來的影響,獲得更高收益;而與此同時能夠真正降低成本的先進(jìn)光伏技術(shù)通過完善的數(shù)據(jù)模型和實證,被快速而廣泛的應(yīng)用到光伏項目中。

2、1500V

難點及電氣安全分析

雖然成熟的1500V系統(tǒng)是光伏產(chǎn)業(yè)的降本利器,但同樣對系統(tǒng)安全提出了挑戰(zhàn)。

1500V由于系統(tǒng)電壓提高了1.5倍,單串光伏組件數(shù)量相比1000V提高了1.5倍,直流電壓越高,更容易對于灰塵沉積導(dǎo)致絕緣不好,電氣間隙和爬電間距不夠的地方形成電擊穿,漏電,從而發(fā)生拉弧或觸電安全隱患。而且一旦拉弧后,由于直流電壓高能量大更難以熄滅。

從電弧產(chǎn)生后的減少危害的角度來說,有如下的理論存在:

1,交直流的對安全控制的難易程度不同,交流的有過零點,電網(wǎng)容量為理想電源,短路電流足夠大,可以輕易瞬時分?jǐn)喙收?。直流無過零點,而且組件為恒流源,短路電流有限,瞬時分?jǐn)喔щy。

2,高壓大電流,高壓小電流的危害不同,電流小,電弧的能量越小,更容易熄滅,危害波及面也更小,相對更安全。

3,交流電弧檢測相對直流電弧檢測技術(shù)更成熟,容易檢測并及時分?jǐn)嗪拖纭?br />
4,小電流的直流電弧更更容易識別檢測出來,一旦直流電流匯流變大后,直流拉弧信號會被淹沒,難以識別和分?jǐn)唷?br />
綜合以上分析在1500V系統(tǒng)中,避免因施工不好,絕緣老化,粉塵灰塵等原因?qū)е碌碾娀∥:?,筆者建議在做電站設(shè)計時候盡量減少直流節(jié)點,減少直流部分的電流。從這方面來看,組串式方案逆變器靠近支架,直流路徑短,電能主要經(jīng)過交流傳輸,在1500V系統(tǒng)上電氣安全上更有保障,更適合于1500V系統(tǒng)。

而1500V的整個光伏產(chǎn)業(yè)鏈,在中國已經(jīng)完全成熟,業(yè)主完全可以在提出要求的情況下,與設(shè)計和施工方共同打造安全、高效的1500V光伏系統(tǒng)。

3、盤點

1500V光伏產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)發(fā)展

標(biāo)準(zhǔn)體系

國內(nèi)GB /T 18216和全球IEC 61557中電氣設(shè)備低壓標(biāo)準(zhǔn)均已定義為AC 1000V和DC1500V,能支持到1500V。

北京鑒衡認(rèn)證中心于2015 年 11 月組織發(fā)布《1500V 光伏電站關(guān)鍵設(shè)備認(rèn)證實施規(guī)則》,CQC、TUV等其他權(quán)威第三方認(rèn)證機(jī)構(gòu)廠家也都有成熟的1500V相關(guān)的認(rèn)證準(zhǔn)入和產(chǎn)品試驗設(shè)計。通過2014到2018近四年的發(fā)展,光伏領(lǐng)域,從零部件到整個系統(tǒng),1500V的標(biāo)準(zhǔn)體系,已經(jīng)完全成熟。

光伏組件

2004年IEC61730-1(組件安全規(guī)范標(biāo)準(zhǔn))已經(jīng)有了1500V系統(tǒng)組件的認(rèn)證規(guī)范,2016年, IEC 61215和IEC61730對1500V系統(tǒng)組件的性能檢測、安全試驗等規(guī)范進(jìn)行了補(bǔ)齊和完善,為1500V組件的測試及認(rèn)證提供了標(biāo)準(zhǔn)依據(jù),這大大推動了1500V電站的標(biāo)準(zhǔn)遵從性。

為了滿足1500V組件的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求,組件廠家通過優(yōu)化組件版型設(shè)計、升級背板材料、更換接線盒等措施增強(qiáng)絕緣性,保障組件安全性。在上述優(yōu)化措施基礎(chǔ)上,經(jīng)TUV等權(quán)威認(rèn)證機(jī)構(gòu)測試,1500V系統(tǒng)組件的抗PID性能與1000V系統(tǒng)組件無差異,均滿足IEC62804標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。

根據(jù)筆者調(diào)研,目前國內(nèi)主流組件廠家全部提供了全系列的1500V組件產(chǎn)品,包括單面組件、雙面組件、雙玻組件,并且獲取了相關(guān)的認(rèn)證信息。

1500V組件與1000V組件幾乎無差異如下表,而且隨著1500V發(fā)貨量越來越多,與1000V單組件成本幾乎持平。


上表可以看出,全球主流的廠商均已經(jīng)具有全系列的1500V組件認(rèn)證,組件側(cè)產(chǎn)品鏈和標(biāo)準(zhǔn),已經(jīng)完全成熟,并且得到了市場大規(guī)模應(yīng)用。

光伏逆變器
海外廠家SMA/GE/PE/INGETEAM/TMEIC等廠家普遍在2015年前后推出1500V逆變器解決方案。 國內(nèi)逆變器廠家也在2015年發(fā)布1500V系列逆變器產(chǎn)品,并率先在美國市場發(fā)布。


NB/T 32004-2013是國內(nèi)逆變器產(chǎn)品上市時都要滿足的標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)定義適用范圍是:連接到PV源電路電壓不超過直流1500V,交流輸出電壓不超過1000V的光伏并網(wǎng)逆變器。標(biāo)準(zhǔn)本身已包含了直流1500V范圍,并給出了針對PV電路過電壓、電氣間隙、爬電距離、工頻耐壓等試驗要求。2016年,國內(nèi)廠家推出了多個基于1500V系列的中國市場逆變器產(chǎn)品,如華為的SUN2000HA系列等。

線纜

上表是1500V的線纜標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)外主流線纜廠商均完全符合上述標(biāo)準(zhǔn),且規(guī)模應(yīng)用。

配電部件:開關(guān)及防雷

光伏產(chǎn)業(yè)在1100Vdc時代時,逆變器輸出電壓最高為500Vac,可以借用690Vac的配電開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系,及配套產(chǎn)品;從380Vac電壓上升到500Vac電壓沒有開關(guān)配套問題。但是在2015年前期,整個光伏及配電行業(yè)沒有800Vac/1000Vac的配電開關(guān)等規(guī)格產(chǎn)品,導(dǎo)致整個產(chǎn)品配套困難、配套成本高。

經(jīng)過2016-2018年的發(fā)展及海外1500V的普及,目前國內(nèi)主流的開關(guān)、熔絲廠家均開發(fā)了800Vac配套產(chǎn)品,獲取CCC及CE認(rèn)證,并且供應(yīng)充足。


4、結(jié)語

1500V系統(tǒng)因為提升電壓降低電站初始投資成本是個非常好的方案,為我國光伏產(chǎn)業(yè)走向平價上網(wǎng)時代提供了最好的助力。就當(dāng)前而言,1500V系統(tǒng)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)已經(jīng)非常完善,產(chǎn)業(yè)鏈在近幾年的發(fā)展過程中已經(jīng)渡過了小批量供應(yīng)階段,在海內(nèi)外得到了海量的應(yīng)用,所以筆者認(rèn)為1500V系統(tǒng)的時代已經(jīng)到來了。在1500V系統(tǒng)中,考慮到更高電壓帶來的安全,直流拉弧,PID衰減,組串串聯(lián)失配,漏電安全等風(fēng)險,用雙面組件和跟蹤系統(tǒng)加組串逆變器方案結(jié)合更能幫助早日實現(xiàn)平價上網(wǎng)。


我們們有理由相信,在2019年,1500V系統(tǒng)+雙面組件+組串式逆變器方案將是我國走向平價上網(wǎng)的最好選擇,無論是平價項目,還是領(lǐng)跑者基地,1500V都將是大型地面電站的主流解決方案,同時也將成為企業(yè)競價上網(wǎng),脫穎而出的有力法寶。

原標(biāo)題:闡述國內(nèi)外1500V光伏系統(tǒng)優(yōu)勢及產(chǎn)業(yè)鏈配套成熟度
 
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來源:索比光伏網(wǎng)
 
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