Kilde: solarpowerworldonline
Helt siden jordfestede 1500-V-systemer ble nevnt i den nasjonale elektriske koden for 2017, har produsentene jobbet hardt med 1500-V-klassifiserte solcellepaneler, vekselrettere og alt derimellom. Høyspenningssolutstyr gjør det mulig for installatører å kondensere systemer mens de oppnår samme effekt.
Avsnitt 690.7 i NEC 2017 fastslo for første gang at jordfestesystemer kan ha en maksimal spenning på 1500 V. Store bruksskala-systemer hadde allerede begynt å skifte til 1500 volt i årene før denne koden på grunn av forskjellige standardkrav, men den oppdaterte koden åpner muligheten for 1500 volt for mindre bruksskala-prosjekter og høyspenningsstrengomformerne som passer det markedet godt.
”International Technology Roadmap for Photovoltaic (ITRPV) 2017” fremhevet trenden med systemspenning som øker fra 1000 volt til 1500 volt. Studien fant at fra og med 2020 vil 1500 V-markedet være større enn 30%, og at spenningen vil nå en markedsandel på mer enn 50% fra og med 2025.
Hva er 1500 volt solsystem
En økning på 500 volt gjør at entreprenører kan kondensere systemer fordi hver omformer kan behandle mer energi. Flere paneler kan kobles i serie for å lage lengre strenger. Færre ledninger er nødvendig. Færre omformere er nødvendig fordi de kan ta imot mer strøm. Men et 1.500-V-system kan bare fungere hvis alle komponentene er vurdert til å fungere ved 1500 V.
De fleste produsenter av solcellepaneler har begynt å oppdatere sine paneler som brukes i prosjekt-skalaprosjekter til 1 500 V. Jeff Juger, direktør for forretningsutvikling for JinkoSolar, forklarte at solenergiinstallatører fortsatt vil trenge det samme antallet paneler for å nå den tiltenkte wattstyrken i 1500 -V-system, bare færre strenger av paneler. For eksempel, hvis en moduls spenning ved åpen krets (Voc) er 45 VDC, tillater et 1000-V-system 22 moduler (1 000/45) i en streng, mens et 1500 V-system tillater 33 moduler (1 500/45) i en streng.
Kostnadene for 1500 V-moduler er i hovedsak de samme som lavspenningspaneler, selv om det brukes litt forskjellige materialer i produksjonen. Juger sa at det eneste problemet med disse oppgraderte panelene er den økte muligheten for potensiell indusert nedbrytning, eller PID.
"Høyspenning kan skape risiko for PID, der ioner vandrer fra cellene til modulrammen, noe som resulterer i strømlekkasje," sa Juger. "Jinko var den første som tilbyr en innrammet PID-fri modul og har ikke hatt noen problemer med PID i sine 1500 V-moduler."
Nåværende stasjoner koster
Høyspenningssystemer er billigere fordi det er behov for færre materialer, fra store ting som vekselrettere til små ting som ledninger og koblinger. Dette fordi strømmen, som er omvendt proporsjonal med spenningen, vil gå ned når spenningene går opp. Konduktørstørrelser kan avta fordi strømmen er mindre, og kostnadene går ned med konduktørstørrelse.
"Sprekeordet som vi har her, koster nåværende stasjoner," sa Eric Every, produktsjef i Yaskawa - Solectria Solar. "Jo høyere du lager spenningen din, desto mindre faktisk råvaremateriale må du kjøpe."
Hver eneste ting å gå opp fra et 1000-V til 1 500-V-system betyr bare å gjøre ledningsisolasjonen litt større, mens du går ned i spenning og strøm krever mer faktisk kobbermateriale i ledningene. Å bruke mer kobber er dyrt når det gjelder prosjekter med flere megawatt, så bruk av mindre kobber med 1500 V-systemer er et velkomment alternativ for store solutviklere og installatører.
Store systemer, store gevinster
1.500-V kostnadsbesparelser er størst når de blir distribuert i stor skala. Derfor har 1500-V-sentralomformere blitt det dominerende, og i utgangspunktet eksklusive valget for nye store bruksskala-installasjoner i USA, mens 1500-V-strengomformere akkurat nå kommer inn i markedet for å betjene mindre nytteprosjekter.
"Med dette skiftet til 1500 volt får du kraftigere vekselrettere," sa Carlos Lezana, markedsføring og kommunikasjon for solenergi for Ingeteam, som produserer både streng- og sentralomformere. "Hvis du utvikler [et 100-MW] kraftverk med en 1500 V-sentralomformer, trenger du mindre enheter [og] mindre vekselrettere enn hvis du gjør det med 1000-V-vekselrettere."
Færre sentrale vekselrettere betyr mindre arbeidskraft og færre kombinasjonsbokser som trengs for å konsolidere ledninger i disse høyspenningsinstallasjonene. Færre vekselrettere betyr også færre teknikere som trengs for å fikse problemer etter idriftsettelse.
"Når du har mindre vekselrettere, reduseres alle disse kostnadene, arbeidskraftskostnadene," sa Lezana.
Selv om det er mange fordeler å flytte til 1500 volt, er det også ulemper. Mer spenning som passerer gjennom færre sentrale omformere betyr mer strømtap hvis en omformer svikter.
"Det er klart at hvis du har mindre vekselrettere, skyldes det at hver og en av dem klarer mer makt, så hvis en går ned, så mister du mer makt," sa Lezana. “Alle produsenter av PV-omformere har en feilhastighet. Du må sørge for at leverandørene dine, eller selskapet som har ansvaret for driften og vedlikeholdet, kommer til å komme veldig raskt i responsen, fordi du vil at kraftverket ditt skal ha full drift hele tiden, like mange timer som mulig. ”
Legg inn 1500 V-strengomformere
1.500-V strengomformere kom inn i brukskala-markedet for omtrent ett år siden, men gir mer mening for mindre, solfasteprosjekter i samfunnet.
For eksempel med et 20-MW kraftverk, kunne EPC-er bruke fem eller seks 1500 V-sentralomformere eller hundrevis av 1500 V-strengstrengomformere. Valget ville komme ned til generelle kostnader og service, men det er tydelig at store bruksskala-prosjekter fremdeles kan henge med sentrale omformere.
"Hvis du driver med 100 MW, er jeg ikke helt sikker på at det er fornuftig å bruke strengomformere," sa hver. "Vi vil by et prosjekt på det, men sannsynligvis vil kunden velge sentralene fordi de vil være i stand til å ha den granulariteten."
Brukervennligheten av strengomformere generelt gjør 1500 V-strengstrengomformere til et attraktivt alternativ for mindre bruksskala-systemer.
Hvis en mislykkes, berøres bare en streng og kan enkelt byttes for en ny enhet uten mye forsinkelse. Sentrale omformere er fremdeles billigere enn streng med tanke på øre per watt på store bruksskala-prosjekter, men streng kan vinne for enklere brukbarhet, spesielt når høyere spenning hever innsatsen.
“Gjenoppretting er mye raskere på streng. Du gjør bare en enkel erstatning med reserveenheter som kan være på stedet. En erstatning kan gjøres på en halv time, så det er en rask restitusjon, sier Ed Heacox, daglig leder for CPS America.
Solectria har valgt å henvende seg til 1500 V-markedet med bare strengomformere på grunn av dette faktum. Selskapet vurderer sin 1 000-V-sentralomformer som et arv produkt nå - og anbefaler ikke det for nye design.
"Da vi bestemte oss for å produsere et 1500 V-produkt, sa vi:" Hei, vi kommer til å ha det veldig vanskelig med dette O&M-problemet hvis vi går med en sentral omformer. Alle kundene våre liker virkelig brukbarheten til den strenge omformeren, la oss bare gjøre det, '”sa alle.
Wood Mackenzie Power & Renewables '“Global PV Inverter og MLPE Landscape: H1 2018” fant trefaset inverter forsendelser vokste 59% året før og overskred sentrale inverter forsendelser med nesten 7 GW fra 2015 til 2017. Det fant ut at 2018 var begynnelsen på økt bruk av strengomformere i USA på grunn av nye 1500-V strengstrengomformere.
"Vi finner ut at en større prosentandel av prosjektene som kundene våre gjennomfører, implementerer dem med en strenginvertertopologi i motsetning til sentrale invertere. Og hvert år ser det ut til at andelen går opp, ”sa hver.
Solectria har tradisjonelt fokusert på FoU-prosjekter mellom 100 kW og 20 MW, hvor de fleste av dem er 1- til 5-MW kommersielle hustak eller små bakkeprosjekter. Den nye 1.500-V-streng-omformeren, som vil begynne å sende i desember 2018, vil målrette mot "jeg" -delen av C & I - industrielle, distribusjonsforbundne, solcelleanlegg, prosjekter for innkjøp av selskaper.
"Hvis det er en sammenligning mellom 1 500 V og 1 000 V [strengomformere], er kostnadsbesparelsene reelle for de 1500 voltene," sa hver. Lavere byggekostnad som resulterer fra mindre arbeidskraft i feltet, mindre avslutninger og mindre ledning kan hjelpe installatører til å vinne flere bud.
"Du får en bedre kostnad per watt i modulene dine, og du får en bedre kostnad per watt når du ser på røret og ledningen i systemet," sa alle.
Fare: høyspenning
Økt spenning betyr økte sikkerhetskonsekvenser for arbeidstakere hvis noe går galt. Men Heacox har tro på bransjekoder og standarder.
"Standardene og forskriftene står for høyere spenninger, så teoretisk bør det ikke være noen økte sikkerhetsrisikoer knyttet til dette," sa Heacox. “Jeg stoler faktisk på det. Folk vet at mer energi er mer risikabelt. ”
John Drummond, applikasjonsingeniør for CPS America, legger til at installatører må sørge for å bruke 1500 V-utstyr, fra ledningsisolering til voltmetre og overalt derimellom. Installatører må også huske at arbeidsrommene er forskjellige for 1500 V-prosjekter.
“De typiske avstandene for arbeidsrom for 600 og 1000 volt er ikke gjeldende for 1500 volt. Du må bruke høyere gjerder, holde ting fordelt lenger, legge til ekstra belysning, sånt, ”sa hver.
Selv om Drummond og Heacox tror 1500-V-teknologien er trygg, er den fremdeles bundet til bakken. Drummond sa at han ser for seg en fremtid der 1500-V-systemer kan gå opp på tak også, men det vil kreve industriens aksept.
"Virkelig tidlig ... disse typer applikasjoner var 'bak gjerdet', og jeg tror akkurat da vi skiftet fra 600 til 1000 volt, er det den samme typen av nøling til å skifte til 1500 volt for alle applikasjoner," sa Drummond.
Alle ser ikke 1500 volt noen gang være tillatt på boligtak på grunn av sikkerhetsproblemer, men han sa at 1500-V kommersielle takterrasser kan være en fremtidig mulighet. Imidlertid vil de lange strengene som leveres med 1500 volt være begrensende når du utformer takkonfigurasjoner på taket. Å sette 26 til 28 paneler i en rett linje er ikke alltid like lett.
“I 1000-V [taksystemer]… får du litt mer fleksibilitet med hvordan du legger opp hustakene dine fordi strengene dine er kortere. Du må kjøre et par ledninger til, men i det minste kan du pakke taket litt bedre, ”sa hver.
Høyspenningssystemer gir fleksibilitet og kostnadsbesparelser for installatører av solenergi, og alternativene vil fortsette å utvide etter hvert som mer innovativt 1.500-V solenergiutstyr kommer inn i markedet.
