Kilde: solarpowerworldonline
Lige siden jordmonterede 1.500-V-systemer blev nævnt i 2017 National Electrical Code, har fabrikanter arbejdet hårdt på 1.500-V-klassificerede solpaneler, invertere og alt derimellem. Solenergiudstyr med højere spænding tillader installatører at kondensere systemer, samtidig med at de opnår den samme effekt.
Afsnit 690.7 i NEC 2017 etablerede for første gang, at jordmonteringssystemer kan have en maksimal spænding på 1.500 V. Store brugsskala-systemer var allerede begyndt at skifte til 1.500 volt i årene forud for denne kode på grund af forskellige standardkrav, men den opdaterede kode åbner muligheden for 1.500 volt til mindre nytte-skala-projekter og højspændingsstrengomformerne, der passer godt til det marked.
“International teknologisk køreplan for 2017 for fotovoltaisk (ITRPV)” fremhævede udviklingen i systemspænding fra 1.000 volt til 1.500 volt. Undersøgelsen fandt, at 1.500-V-markedet fra 2020 og fremover vil være større end 30%, og at spændingen når en markedsandel på over 50% fra 2025.
Hvad er 1.500 volt solsystem
En stigning på 500 volt giver entreprenører mulighed for at kondensere systemer, fordi hver inverter kan behandle mere energi. Flere paneler kan tilsluttes i serie for at fremstille længere strenge. Der er behov for færre ledninger. Der er behov for færre invertere, fordi de kan acceptere mere strøm. Men et 1.500-V-system kan kun fungere, hvis alle komponenter er vurderet til at fungere ved 1.500 V.
De fleste producenter af solcellepaneler er begyndt at opdatere deres paneler, der bruges i projekter i brugsskala til 1.500 V. Jeff Juger, direktør for forretningsudvikling for JinkoSolar, forklarede, at solenergiinstallatører stadig har brug for det samme antal samlede paneler for at nå den tilsigtede effekt i 1.500 -V-system, bare færre strenge af paneler. For eksempel, hvis et moduls spænding ved åbent kredsløb (Voc) er 45 VDC, tillader et 1.000-V-system 22 moduler (1.000 / 45) i en streng, mens et 1.500-V-system tillader 33 moduler (1.500 / 45) i en snor.
Omkostningerne til 1.500-V-moduler er stort set de samme som lavspændingspaneler, skønt der bruges lidt forskellige materialer i produktionen. Juger sagde, at det eneste problem med disse opgraderede paneler er den øgede mulighed for potentiel induceret nedbrydning, eller PID.
”Højspænding kan skabe risiko for PID, hvor ioner vandrer fra cellerne til modulrammen, hvilket resulterer i strømlækage,” sagde Juger. ”Jinko var den første, der tilbyder et indrammet PID-frit modul og har ikke haft problemer med PID i sine 1.500-V moduler.”
Nuværende drev koster
Højspændingssystemer er billigere, fordi der er behov for færre materialer, fra store ting som invertere til små ting som ledninger og afbrydelser. Dette skyldes, at strøm, der er omvendt proportional med spænding, vil falde, når spændingerne går op. Konduktørstørrelser kan falde, fordi strømmen er mindre, og omkostningerne falder med lederstørrelse.
”Det ordsprog, vi har her, er aktuelle driftsomkostninger,” sagde Eric Every, produktchef hos Yaskawa - Solectria Solar. "Jo højere du opretter din spænding, desto mindre faktisk råvaremateriale skal du købe."
Hver sagde at gå op fra et 1.000-V til 1.500-V-system betyder bare at gøre trådisoleringen lidt større, mens det går ned i spænding og strøm kræver mere faktisk kobbermateriale i ledningerne. Brug af mere kobber er dyrt i tilfælde af multi-megawatt-projekter, så at bruge mindre kobber med 1.500-V-systemer er en velkommen mulighed for store soludviklere og installatører.
Store systemer, store gevinster
1.500-V omkostningsbesparelser er størst, når de implementeres i stor skala. Derfor er 1.500-V-centrale invertere blevet det dominerende og dybest set eksklusive valg til nye store brugsskala-installationer i USA, mens 1.500-V streng-omformere lige nu kommer ind på markedet for at betjene mindre nytteprojekter.
"Med dette skift til 1.500 volt får du mere kraftfulde invertere," sagde Carlos Lezana, markedsføring og kommunikation for solenergi til Ingeteam, der fremstiller både streng- og centrale invertere. "Hvis du udvikler [et 100-MW] kraftværk med en 1.500-V-central-inverter, har du brug for mindre enheder [og] mindre invertere end hvis du gør det med 1.000-V-invertere."
Færre centrale invertere betyder mindre arbejdskraft og færre kombineringsbokse, der er nødvendige for at konsolidere ledninger i disse højspændingsinstallationer. Færre invertere betyder også færre teknikere, der er nødvendige for at løse problemer efter idriftsættelse.
”Når du har mindre invertere, reduceres alle disse omkostninger, disse arbejdsomkostninger,” sagde Lezana.
Selvom det er mange fordele at flytte til 1.500 volt, er der også ulemper. Mere spænding, der passerer gennem færre centrale invertere, betyder mere strømtab, hvis en inverter svigter.
”Selvfølgelig, hvis du har mindre invertere, skyldes det, at hver enkelt af dem styrer mere magt, så hvis man går ned, så mister du mere magt,” sagde Lezana. ”Alle producenter af PV-inverter har en fejlhastighed. Du skal sørge for, at dine leverandører eller det firma, der er ansvarlig for driften og vedligeholdelsen, kommer til at være meget hurtigt i svaret, fordi du vil have, at dit kraftværk fungerer på fuld styrke hele tiden, lige så mange timer som muligt. ”
Indtast 1.500-V strenginvertere
1.500-V strengomformere trådte ind på markedet for brugskala for ca. et år siden, men giver mere mening for mindre, solcelleanlæg i samfundet.
F.eks. Med et 20-MW kraftværk kunne EPC'er bruge fem eller seks 1.500-V-centrale invertere eller hundreder af 1.500-V-strengomformere. Valget ville komme ned på de samlede omkostninger og servicabilitet, men det er klart, at store brugsstørrelsesprojekter muligvis stadig holder sig til centrale invertere.
”Hvis du laver 100 MW, er jeg ikke rigtig sikker på, at det giver mening at bruge strengomformere,” sagde Every. ”Vi vil byde et projekt på det, men sandsynligvis vil kunden vælge centrerne, fordi de vil være i stand til at have den granularitet.”
Servicevnen for strenginvertere generelt gør 1.500-V strengomformere til en attraktiv mulighed for mindre brugsskala-systemer.
Hvis en mislykkes, påvirkes kun en streng og kan let udskiftes til en ny enhed uden megen forsinkelse. Centrale invertere er stadig billigere end streng i form af cent pr. Watt på store brugsskala-projekter, men streng kan vinde for enklere brugbarhed, især når højere spænding hæver indsatsen.
”Gendannelsen er meget hurtigere på streng. Du skal bare foretage en simpel udskiftning med reserveenheder, der måtte være på stedet. En udskiftning kan udføres på en halv time, så det er en hurtig bedring, ”sagde Ed Heacox, general manager for CPS America.
Solectria har valgt at henvende sig til 1500 V-markedet med kun strenginvertere på grund af dette faktum. Virksomheden overvejer sin 1.000 V-centrale inverter et arv produkt nu - ikke anbefale det til nyt design.
”Da vi besluttede at fremstille et 1.500-V-produkt, sagde vi:” Hej, vi vil have det virkelig hårdt med dette O&M-problem, hvis vi går med en central inverter. Alle vores kunder kan virkelig godt lide, at den strenginverter fungerer, så lad os bare gøre det, '”sagde Every.
Wood Mackenzie Power & Renewables '“Global PV Inverter og MLPE Landscape: H1 2018” fandt trefaset inverterforsendelser voksede med 59% året over og overskred de centrale inverterforsendelser med næsten 7 GW fra 2015 til 2017. Det fandt, at 2018 var begyndelsen på øget vedtagelse af strenginvertere i USA på grund af nye 1.500-V strenginvertermodeller.
”Vi finder ud af, at en større procentdel af de projekter, som vores kunder udfører, implementerer dem med en strenginverter-topologi i modsætning til centrale invertere. Og hvert år ser denne procentdel ud til at stige, ”sagde alle.
Solectria har traditionelt fokuseret på C&I-projekter mellem 100 kW og 20 MW, hvor de fleste af dem er 1- til 5-MW kommercielle tagterrasser eller små jordmonterede projekter. Dens nye 1.500-V streng-inverter, der begynder forsendelse i december 2018, vil målrette mod “I” -delen af C & I - industrielle, distribueringsforbundne, fælles solcelleanlæg, erhvervsmæssige indkøbsprojekter.
”Hvis det er en sammenligning mellem 1.500-V og 1.000-V [strengomformere], er omkostningsbesparelserne reelle for de 1.500 volt,” sagde alle. De lavere byggeomkostninger, der er resultatet af mindre arbejdskraft i marken, mindre afslutninger og mindre ledning kan hjælpe installatører med at vinde flere bud.
"Du får en bedre pris pr. Watt i dine moduler, du får en bedre pris pr. Watt, når du ser på røret og ledningen i systemet," sagde alle.
Fare: Højspænding
Øget spænding betyder øgede sikkerhedskonsekvenser for arbejdstagerne, hvis noget går galt. Men Heacox har tillid til industrikoder og standarder.
"Standarderne og forskrifterne tegner sig for højere spændinger, så teoretisk bør der ikke være nogen øgede sikkerhedsrisici i forbindelse med dette," siger Heacox. ”Det har jeg faktisk tillid. Folk ved, at mere energi er mere risikabelt. ”
John Drummond, CPS America's applikationsingeniør, tilføjer, at installatører skal være sikre på at bruge 1500 V-udstyr, fra trådisolering til voltmetre og overalt derimellem. Installatører skal også huske, at arbejdspladser er forskellige til 1.500-V-projekter.
”De typiske arbejdsarealer til 600 og 1.000 volt gælder ikke 1.500 volt. Du skal bruge højere hegn, holde ting adskilt længere fra hinanden, tilføje ekstra belysning, sånt, ”sagde alle.
Selvom Drummond og Heacox mener, at 1.500-V-teknologi er sikker, er den stadig bundet til jorden. Drummond sagde, at han forudser en fremtid, hvor 1.500-V-systemer også kan gå op på tagene, men det ville kræve accept af industrien.
"Virkelig tidligt på ... disse typer applikationer var 'bag hegnet', og jeg tror, ligesom vi skiftede fra 600 til 1.000 volt, er det den samme slags tøven med at skifte til 1.500 volt til alle applikationer," sagde Drummond.
Alle ser ikke 1.500 volt nogensinde være tilladt på boligtag på grund af sikkerhedsmæssige bekymringer, men han sagde, at 1.500-V kommercielt tagterrasse kunne være en fremtidig mulighed. Imidlertid ville de lange strenge, der leveres med 1500 volt, være begrænsende, når man designer tagkonfigurationer på taget. At sætte 26 til 28 paneler i en lige linje er ikke altid let.
”I 1.000-V [rooftop-systemer]… får du lidt mere fleksibilitet med, hvordan du lægger dine tagter sammen, fordi dine strenge er kortere. Du er nødt til at køre et par ledninger til, men i det mindste kan du pakke taget lidt bedre, ”sagde alle.
Højspændede solsystemer bringer fleksibilitet og omkostningsbesparelser for solinstallatører, og optionerne vil fortsætte med at udvide sig, efterhånden som mere innovativt 1.500-V-soludstyr kommer ind på markedet.