Πηγή: solarpowerworldonline
Από τότε που αναφέρθηκαν συστήματα εδάφους 1.500-V στον Εθνικό Ηλεκτρικό Κώδικα του 2017, οι κατασκευαστές εργάστηκαν σκληρά για ηλιακούς συλλέκτες με ονομαστική ισχύ 1,500 V, μετατροπείς και όλα μαζί. Ο ηλιακός εξοπλισμός υψηλότερης τάσης επιτρέπει στους εγκαταστάτες να συμπυκνώσουν τα συστήματα ενώ επιτυγχάνουν την ίδια ισχύ εξόδου.
Το τμήμα 690.7 του 2017 NEC καθιέρωσε για πρώτη φορά ότι τα συστήματα επίγειας στήριξης μπορούν να έχουν μέγιστη τάση 1.500 V. Τα μεγάλα συστήματα κλίμακας χρησιμότητας είχαν ήδη αρχίσει να μετατοπίζονται σε 1.500 βολτ κατά τα έτη πριν από αυτόν τον κώδικα λόγω διαφορετικών τυποποιημένων απαιτήσεων, αλλά ο ενημερωμένος κώδικας ανοίγει τη δυνατότητα των 1.500 βολτ για μικρότερα έργα κλίμακας χρησιμότητας και τους μετατροπείς συμβολοσειρών υψηλής τάσης που ταιριάζουν καλά στην αγορά.
Ο «Διεθνής Χάρτης πορείας για τη φωτοβολταϊκή τεχνολογία (ITRPV) 2017» υπογράμμισε την τάση αύξησης της τάσης του συστήματος από 1.000 Volt σε 1.500 Volt. Η μελέτη διαπίστωσε ότι από το 2020 η αγορά των 1.500 V θα είναι μεγαλύτερη από 30% και ότι η τάση θα φτάσει το μερίδιο αγοράς άνω του 50% από το 2025.
Τι είναι το ηλιακό σύστημα των 1500 βολτ
Μια αύξηση των 500 βολτ επιτρέπει στους εργολάβους να συμπυκνώσουν τα συστήματα επειδή κάθε μετατροπέας μπορεί να επεξεργαστεί περισσότερη ενέργεια. Περισσότερες ομάδες μπορούν να συνδεθούν σε σειρά για να κάνουν πιο χορδές. Λιγότερα καλώδια χρειάζονται. Λιγότεροι μετατροπείς χρειάζονται επειδή μπορούν να δεχθούν περισσότερη ισχύ. Αλλά ένα σύστημα 1.500-V μπορεί να λειτουργήσει μόνο αν όλα τα εξαρτήματα βαθμολογούνται να εκτελούνται στα 1.500 V.
Οι περισσότεροι κατασκευαστές ηλιακών συλλεκτών έχουν αρχίσει να ενημερώνουν τα πάνελ τους που χρησιμοποιούνται σε έργα κοινής ωφελείας σε 1.500 V. Jeff Juger, διευθυντής ανάπτυξης επιχειρήσεων για JinkoSolar, εξήγησε ότι οι εγκαταστάτες ηλιακής ενέργειας θα εξακολουθούν να χρειάζονται τον ίδιο αριθμό συνολικών πάνελ για να φτάσουν την προβλεπόμενη ισχύ σε 1.500 -V σύστημα, μόνο λιγότερες χορδές των πάνελ. Για παράδειγμα, εάν η τάση μιας μονάδας σε ανοιχτό κύκλωμα (Voc) είναι 45 VDC, τότε ένα σύστημα 1.000 V επιτρέπει 22 ενότητες (1.000 / 45) σε μια χορδή ενώ ένα σύστημα 1.500 V επιτρέπει 33 μονάδες (1.500 / 45) σειρά.
Το κόστος των μονάδων 1.500-V είναι ουσιαστικά το ίδιο με τα πάνελ χαμηλότερης τάσης, αν και χρησιμοποιούνται ελαφρώς διαφορετικά υλικά στην παραγωγή. Ο Juger είπε ότι το μόνο θέμα με αυτά τα αναβαθμισμένα πάνελ είναι η αυξημένη ευκαιρία για ενδεχόμενη υποβάθμιση ή PID.
"Η υψηλή τάση μπορεί να δημιουργήσει κίνδυνο PID, όπου τα ιόντα μεταναστεύουν από τα κελιά στο πλαίσιο της μονάδας, με αποτέλεσμα τη διαρροή ρεύματος", δήλωσε ο Juger. "Ο Jinko ήταν ο πρώτος που προσέφερε μια πλαισιωμένη μονάδα χωρίς PID και δεν είχε προβλήματα με το PID στα δομοστοιχεία 1.500 V".
Ο τρέχων δίσκος κοστίζει
Τα συστήματα υψηλότερης τάσης είναι φθηνότερα, επειδή χρειάζονται λιγότερα υλικά, από μεγάλα πράγματα όπως μετατροπείς σε μικρά πράγματα όπως καλώδια και αποσυνδέσεις. Αυτό οφείλεται στο ότι το ρεύμα, το οποίο είναι αντιστρόφως ανάλογο με την τάση, θα μειωθεί καθώς οι τάσεις ανεβαίνουν. Τα μεγέθη του αγωγού μπορούν να μειωθούν επειδή το ρεύμα είναι μικρότερο και το κόστος μειώνεται με το μέγεθος του αγωγού.
"Το έπαθλο που έχουμε εδώ είναι το τρέχον κόστος της κίνησης", δήλωσε ο Eric Every, διευθυντής προϊόντων της Yaskawa - Solectria Solar. "Όσο υψηλότερη είναι η τάση σας, τόσο λιγότερο πραγματικό υλικό που χρειάζεστε για αγορά."
Κάθε λέγοντας να πηγαίνει από ένα σύστημα 1.000-V σε 1.500-V σημαίνει απλά να κάνει τη μόνωση σύρματος λίγο μεγαλύτερη, ενώ πηγαίνει κάτω στην τάση και το ρεύμα απαιτεί περισσότερο πραγματικό χάλκινο υλικό μέσα στα καλώδια. Η χρήση περισσότερου χαλκού είναι δαπανηρή στην περίπτωση έργων πολλαπλών μεγαβάτ, οπότε η χρήση λιγότερου χαλκού με συστήματα 1.500V είναι μια ευπρόσδεκτη επιλογή για μεγάλης κλίμακας ηλιακούς προγραμματιστές και εγκαταστάτες.
Μεγάλα συστήματα, μεγάλα κέρδη
Η εξοικονόμηση κόστους 1.500-V είναι μεγαλύτερη όταν αναπτύσσεται σε μεγάλη κλίμακα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι κεντρικοί μετατροπείς 1.500-V έχουν γίνει η κυρίαρχη και βασικά αποκλειστική επιλογή για νέες μεγάλες εγκαταστάσεις κλίμακας κοινής ωφέλειας στις Ηνωμένες Πολιτείες, ενώ οι μετατροπείς στοιχειοσειρών 1.500-V εισέρχονται τώρα στην αγορά για να εξυπηρετήσουν μικρότερα έργα κοινής ωφέλειας.
"Με αυτή τη μετατόπιση στα 1.500 βολτ, μπορείτε να έχετε πιο ισχυρούς μετατροπείς", δήλωσε ο Carlos Lezana, μάρκετινγκ και επικοινωνίες για την ηλιακή τεχνολογία της Ingeteam, η οποία κατασκευάζει τόσο μετασχηματιστές όσο και κεντρικούς μετατροπείς. "Αν αναπτύξετε μονάδα παραγωγής [100 MW] με κεντρικό μετατροπέα 1.500V, θα χρειαστείτε λιγότερες μονάδες [και] λιγότερους μετατροπείς από ό, τι αν το κάνετε με μετατροπείς 1000V."
Λιγότεροι κεντρικοί μετατροπείς σημαίνουν λιγότερη εργασία και λιγότερα κουτιά συνδυασμού που απαιτούνται για την ενοποίηση καλωδίων σε αυτές τις εγκαταστάσεις υψηλής τάσης. Λιγότεροι μετατροπείς σημαίνει επίσης ότι λιγότεροι τεχνικοί χρειάζονται για να διορθώσουν προβλήματα μετά την έναρξη λειτουργίας.
"Όταν έχετε λιγότερους μετατροπείς, τότε όλο αυτό το κόστος, το κόστος εργασίας, μειώνεται", δήλωσε ο Lezana.
Αν και η μετάβαση σε 1.500 βολτ έρχεται με πολλά οφέλη, υπάρχουν και μειονεκτήματα. Περισσότερη τάση που διέρχεται από λιγότερους κεντρικούς μετατροπείς σημαίνει περισσότερη απώλεια ισχύος σε περίπτωση αποτυχίας ενός μετατροπέα.
"Προφανώς, αν έχετε λιγότερους μετατροπείς, είναι επειδή κάθε ένας από αυτούς διαχειρίζεται περισσότερη δύναμη, οπότε αν πέσετε κάτω, τότε χάνετε περισσότερη δύναμη", λέει ο Lezana. "Όλοι οι κατασκευαστές μετατροπέων φωτοβολταϊκών έχουν ποσοστό αποτυχίας. Πρέπει να βεβαιωθείτε ότι οι προμηθευτές σας, ή η εταιρεία που είναι υπεύθυνη για τις εργασίες και τη συντήρηση, θα είναι πολύ γρήγορη στην απάντηση, επειδή θέλετε να έχετε τη μονάδα ηλεκτροπαραγωγής σας σε πλήρη ισχύ όλη την ώρα, όπως πολλοί ώρες όσο το δυνατόν. "
Εισαγάγετε μετατροπείς στοιχειοσειρών 1.500-V
Οι μετατροπείς στοιχειοσειρών 1.500-V εισήχθησαν στην αγορά κλίμακας χρηστών περίπου πριν από ένα χρόνο, αλλά έχουν μεγαλύτερη σημασία για μικρότερα, κοινοτικά ηλιακά έργα.
Για παράδειγμα, με μία μονάδα ισχύος 20 MW, τα EPCs θα μπορούσαν να χρησιμοποιούν πέντε ή έξι κεντρικούς μετατροπείς 1.500-V ή εκατοντάδες μετατροπείς στοιχειοσειρών 1.500-V. Η επιλογή θα κατέληγε στο συνολικό κόστος και τη δυνατότητα εξυπηρέτησης, αλλά είναι σαφές ότι μεγάλα έργα κοινής ωφέλειας θα μπορούσαν να παραμείνουν σε κεντρικούς μετατροπείς.
"Αν κάνετε 100 MW, δεν είμαι πραγματικά βέβαιος ότι έχει νόημα να χρησιμοποιείτε μετατροπείς συμβολοσειρών", δήλωσε ο καθένας. "Θα προσφέρουμε ένα έργο σε αυτό, αλλά πιθανότατα ο πελάτης θα επιλέξει τις κεντρικές μονάδες, διότι θα είναι σε θέση να έχει αυτή την ευκρίνεια".
Η λειτουργικότητα των μετατροπέων στοιχειοσειρών καθιστά γενικά τους μετατροπείς στοιχειοσειρών 1.500-V ελκυστική επιλογή για μικρότερα συστήματα κλίμακας χρησιμότητας.
Εάν αποτύχει, μόνο μία συμβολοσειρά επηρεάζεται και μπορεί εύκολα να αντικατασταθεί για μια νέα μονάδα χωρίς μεγάλη καθυστέρηση. Οι κεντρικοί μετατροπείς είναι ακόμα φθηνότεροι από τις κορδές σε όρους λεπτών ανά σεντ ανά watt σε μεγάλα έργα κοινής ωφέλειας, αλλά η χορδή μπορεί να κερδίσει για απλούστερη εξυπηρέτηση, ειδικά όταν υψηλότερη τάση αυξάνει τα πονταρίσματα.
"Η ανάκαμψη είναι πολύ πιο γρήγορη στο string. Κάνετε απλά μια απλή αντικατάσταση με τις εφεδρικές μονάδες που μπορεί να βρίσκονται στο χώρο. Μια αντικατάσταση μπορεί να γίνει σε μισή ώρα, οπότε είναι μια γρήγορη ανάκαμψη ", δήλωσε ο Ed Heacox, γενικός διευθυντής της CPS America.
Η Solectria επέλεξε να προσεγγίσει την αγορά 1.500-V με μόνο μετατροπείς στοιχειοσειρών εξαιτίας αυτού του γεγονότος. Η εταιρεία εξετάζει το κεντρικό μετατροπέα 1,000-V της, ένα προϊόν παλαιού τύπου - που δεν το συνιστά για νέα σχέδια.
"Όταν αποφασίσαμε να φτιάξουμε ένα προϊόν των 1.500V, είπαμε:" Γεια σου, θα έχουμε πολύ δύσκολο χρόνο με αυτό το θέμα της O & M αν πάμε με έναν κεντρικό μετατροπέα. Όλοι οι πελάτες μας αρέσουν πραγματικά στη δυνατότητα εξυπηρέτησης αυτού του μετατροπέα στοιχειοσειρών, ας το κάνουμε απλά αυτό, "Είπαν όλοι.
Ο συνολικός μετασχηματιστής inverter του Mackenzie Power και ανανεώσιμων πηγών ενέργειας "Global PV Inverter and MLPE Τοπίο: H1 2018" έδειξε ότι οι αποστολές τριών φάσεων του inverter αυξήθηκαν κατά 59% σε ετήσια βάση και υπερέβησαν τις αποστολές κεντρικού μετατροπέα κατά περίπου 7 GW από το 2015 έως το 2017. ήταν η αρχή της αυξανόμενης υιοθέτησης των μετατροπέων στοιχειοσειρών στις Ηνωμένες Πολιτείες λόγω των νέων μοντέλων μετατροπέων string string 1.500V.
"Ανακαλύπτουμε ότι ένα μεγαλύτερο ποσοστό των έργων που κάνουν οι πελάτες μας τα υλοποιεί με μια τοπολογία αντιστροφέα στοιχειοσειρών σε αντίθεση με τους κεντρικούς μετατροπείς. Και κάθε χρόνο αυτό το ποσοστό φαίνεται να ανεβαίνει, "Κάθε είπε.
Η Solectria έχει παραδοσιακά επικεντρωθεί σε έργα C & I μεταξύ 100 kW και 20 MW, με τις περισσότερες από αυτές να είναι 1 έως 5 MW εμπορική στέγη ή μικρά έργα επίγειας τοποθέτησης. Ο νέος μετατροπέας στοιχειοσειρών 1.500-V, ο οποίος θα αρχίσει να μεταφέρεται τον Δεκέμβριο του 2018, θα στοχεύει στο τμήμα I των σχεδίων τύπου C & I-βιομηχανικών, διανομών, κοινοτικών ηλιακών και εταιρικών προμηθειών.
"Εάν πρόκειται για σύγκριση μεταξύ μετατροπέων στοιχειοσειρών 1.500-V και 1.000-V, η εξοικονόμηση κόστους είναι πραγματική για τα 1.500 βολτ", δήλωσε ο καθένας. Το χαμηλότερο κόστος κατασκευής που προκύπτει από λιγότερη εργασία στον τομέα, λιγότεροι τερματισμοί και λιγότερο σύρμα μπορεί να βοηθήσει τους εγκαταστάτες να κερδίσουν περισσότερες προσφορές.
"Λαμβάνετε ένα καλύτερο κόστος ανά watt στα δομοστοιχεία σας, παίρνετε ένα καλύτερο κόστος ανά watt όταν κοιτάζετε το σωλήνα και το σύρμα στο σύστημα", δήλωσε ο καθένας.
Κίνδυνος: Υψηλή τάση
Η αυξημένη τάση συνεπάγεται αυξημένες συνέπειες για την ασφάλεια των εργαζομένων, εάν κάτι πάει στραβά. Αλλά η Heacox έχει εμπιστοσύνη στους κώδικες και τα πρότυπα της βιομηχανίας.
"Τα πρότυπα και οι κανονισμοί αντιπροσωπεύουν υψηλότερες τάσεις, οπότε θεωρητικά δεν θα πρέπει να υπάρξουν αυξημένοι κίνδυνοι σχετικά με την ασφάλεια", δήλωσε ο Heacox. "Πιστεύω πραγματικά αυτό. Οι άνθρωποι γνωρίζουν ότι περισσότερη ενέργεια είναι πιο επικίνδυνη. "
Ο John Drummond, μηχανικός εφαρμογών της CPS America, προσθέτει ότι οι εγκαταστάτες πρέπει να είναι βέβαιοι ότι χρησιμοποιούν εξοπλισμό 1500mV, από μόνωση καλωδίων έως βολτόμετρα και παντού. Οι εγκαταστάτες πρέπει επίσης να θυμούνται ότι οι διαστάσεις χώρου εργασίας είναι διαφορετικές για έργα 1.500V.
"Οι τυπικές αποστάσεις χώρου εργασίας για 600 και 1.000 βολτ δεν ισχύουν για 1.500 βολτ. Πρέπει να χρησιμοποιείτε ψηλότερους φράχτες, να κρατάτε τα πράγματα πιο απομονωμένα, να προσθέτετε επιπλέον φωτισμό, τέτοια πράγματα, "Κάθε είπε.
Παρόλο που οι Drummond και Heacox πιστεύουν ότι η τεχνολογία 1.500-V είναι ασφαλής, είναι ακόμα συνδεδεμένη με το έδαφος. Ο Drummond δήλωσε ότι προβλέπει ένα μέλλον όπου τα συστήματα των 1.500-V μπορούν να ανεβαίνουν και στις στέγες, αλλά θα απαιτούν την αποδοχή της βιομηχανίας.
"Ακριβώς νωρίς ... αυτοί οι τύποι εφαρμογών ήταν« πίσω από το φράχτη »και νομίζω ότι καθώς αλλάξαμε από 600 σε 1.000 βολτ, είναι το ίδιο είδος διστακτικότητας να μετατοπιστούμε σε 1.500 βολτ για όλες τις εφαρμογές», δήλωσε ο Drummond.
Ο καθένας δεν βλέπει ποτέ 1.500 βολτ που επιτρέπεται ποτέ στις κατοικίες λόγω των ανησυχιών σχετικά με την ασφάλεια, αλλά δήλωσε ότι η ηλιακή επιφάνεια των 1.500 V θα μπορούσε να είναι μια μελλοντική δυνατότητα. Ωστόσο, οι μεγάλες χορδές που έρχονται με 1.500 βολτ θα περιορίζονταν όταν σχεδιάζονταν διαμορφώσεις συστοιχιών στον τελευταίο όροφο. Η τοποθέτηση 26 έως 28 πλαισίων σε ευθεία γραμμή δεν είναι πάντα εύκολη.
"Στα συστήματα 1.000-V [συστήματα στέγης] ... μπορείτε να αποκτήσετε λίγο περισσότερη ευελιξία με τον τρόπο που δημιουργείτε τις στέγες σας, επειδή οι χορδές σας είναι μικρότερες. Έχετε να τρέξετε μερικά ακόμη καλώδια, αλλά τουλάχιστον μπορείτε να συσκευάσετε την οροφή λίγο καλύτερα, "Κάθε είπε.
Τα ηλιακά συστήματα υψηλής τάσης προσφέρουν ευελιξία και εξοικονόμηση κόστους για τους εγκαταστάτες ηλιακής ενέργειας, ενώ οι επιλογές θα συνεχίσουν να επεκτείνονται καθώς εισέρχονται στην αγορά πιο πρωτοποριακοί ηλιακοί εξοπλισμοί 1.500 V.
