1500V系統(tǒng)電壓光伏發(fā)電技術(shù)研究

1、    1500v系統(tǒng)電壓光伏發(fā)電技術(shù)研究    孟慶平 楊?lèi)?ài)靜摘 要：為在諸多新的光伏技術(shù)中，1500v系統(tǒng)是目前最成熟和最具有應(yīng)用價(jià)值的一種技術(shù)。因此開(kāi)發(fā)1500v相關(guān)光伏產(chǎn)品，研究1500v電壓光伏系統(tǒng)從而有效降低光伏系統(tǒng)的成本、提高發(fā)電效率是近幾年光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要課題。關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電；系統(tǒng)電壓；技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)一、我國(guó)光伏發(fā)電應(yīng)用技術(shù)現(xiàn)狀截至2017年，我國(guó)已經(jīng)成為全球光伏發(fā)電裝機(jī)容量最大的國(guó)家，隨著光伏電站建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)光伏電站從設(shè)計(jì)、安裝以及運(yùn)維全過(guò)程都提出了優(yōu)化措施，從而不斷提升光伏系統(tǒng)發(fā)電效率。目前提升光伏系統(tǒng)常用的措施包括：一是

2、使用高質(zhì)量的太陽(yáng)能組件。二是嚴(yán)格分選組件功率、電流檔，減少組合損失。三是通過(guò)優(yōu)化接線(xiàn)方式或提升系統(tǒng)電壓可以有效的降低電流傳輸過(guò)程中所帶來(lái)的損耗。四是采用傾角可調(diào)支架。五是優(yōu)化逆變器選型。六是加強(qiáng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)處理故障。七是定期對(duì)組件清潔維護(hù)。在上述提升系統(tǒng)發(fā)電效率的方法中，提高系統(tǒng)電壓是最主要的手段之一，相比其他方法，提高系統(tǒng)電壓一方面可以有效降低直流側(cè)的線(xiàn)纜損失，另一方面可以提早啟動(dòng)逆變器，延長(zhǎng)逆變器的工作時(shí)間，降低系統(tǒng)的弱光損失。同時(shí)提升光伏電站系統(tǒng)電壓可以節(jié)約電站建設(shè)成本，助推上下游關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)升級(jí)，順應(yīng)國(guó)家對(duì)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)和要求。二、1500v電壓光伏發(fā)電系統(tǒng)分析（一）1500v系

3、統(tǒng)電壓的發(fā)展歷程一直以來(lái)光伏產(chǎn)品的系統(tǒng)電壓就在不斷的提高之中。十五年前，600v的系統(tǒng)電壓是組件的主流產(chǎn)品，5年前至今，1000v的系統(tǒng)電壓是整個(gè)產(chǎn)業(yè)的系統(tǒng)電壓標(biāo)準(zhǔn)。而在最近的幾年，隨著光伏技術(shù)、材料技術(shù)的不斷創(chuàng)新，電池的效率、材料的絕緣等級(jí)、制造工藝技術(shù)都有了突飛猛進(jìn)，可以實(shí)現(xiàn)讓更高的系統(tǒng)高電壓成為可能。目前，1500v等級(jí)系統(tǒng)的系統(tǒng)電壓已經(jīng)成為趨勢(shì)。從系統(tǒng)的角度來(lái)看，更高的輸入、輸出電壓等級(jí)，可以降低交直流側(cè)線(xiàn)損及變壓器低壓側(cè)繞組損耗，電站的系統(tǒng)效率預(yù)期可以提升1.5-2%。在度電成本如此苛求的現(xiàn)實(shí)下，任何一個(gè)可以降低成本的機(jī)會(huì)都會(huì)被行業(yè)重視，更何況當(dāng)前技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)讓1500v成為可能。

4、（二）1500v光伏發(fā)電系統(tǒng)現(xiàn)狀并網(wǎng)光伏電站是個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包含了光伏組件和諸多電氣設(shè)備，因此光伏電站系統(tǒng)電壓從1000v提升到1500v，需要組件及所有電氣設(shè)備產(chǎn)品的升級(jí)以及整體光伏系統(tǒng)的優(yōu)化。下面著重對(duì)1500v光伏組件、1500v逆變器等主要設(shè)備進(jìn)行分析。1.1500v系統(tǒng)光伏組件技術(shù)現(xiàn)狀。光伏組件是光伏系統(tǒng)的發(fā)電單元，也是整個(gè)光伏系統(tǒng)中最核心的器件，光伏電站系統(tǒng)電壓從1000v提升到1500v后，這就對(duì)光伏組件設(shè)計(jì)及材料選型提出更高的技術(shù)要求。1500v光伏組件經(jīng)過(guò)幾年的技術(shù)發(fā)展，目前來(lái)看組件原材料、工藝等都已經(jīng)基本成熟，國(guó)內(nèi)一線(xiàn)組件廠(chǎng)家都已經(jīng)掌握1500v光伏組件的技術(shù)，而且大部分廠(chǎng)家

5、都已經(jīng)通過(guò)了相應(yīng)的檢測(cè)認(rèn)證測(cè)試，具備1500v光伏組件的生產(chǎn)能力。2.1500v系統(tǒng)電氣設(shè)備技術(shù)現(xiàn)狀。目前現(xiàn)有光伏系統(tǒng)電氣設(shè)備都是按照1000v進(jìn)行設(shè)計(jì)，一旦系統(tǒng)電壓提升到1500v，所有電氣設(shè)備設(shè)計(jì)和制造都需要按照相應(yīng)的電壓等級(jí)進(jìn)行修改。對(duì)于電氣設(shè)備而言，增加設(shè)備耐壓等級(jí)主要通過(guò)選用更高電壓等級(jí)的元器件，如斷路器、保險(xiǎn)絲、電容器以及線(xiàn)纜等即可實(shí)現(xiàn)，相對(duì)而言較為容易實(shí)現(xiàn)，目前所有電氣設(shè)備均已有多家設(shè)備供應(yīng)商可提供相應(yīng)產(chǎn)品。3.1500v電壓光伏系統(tǒng)現(xiàn)狀。1500v光伏系統(tǒng)目前還處在推動(dòng)的起始階段，隨著全生命周期度電成本、平價(jià)上網(wǎng)等理念的普及，1500v電壓系統(tǒng)已成光伏行業(yè)共識(shí)的未來(lái)發(fā)展方向。因

6、為將直流系統(tǒng)電壓從1000v提升到1500v，將有助于光伏電站系統(tǒng)效率提升（設(shè)備和線(xiàn)路損耗降低）及系統(tǒng)成本下降（平衡系統(tǒng)設(shè)備成本、安裝成本等減少），從而促進(jìn)光伏發(fā)電度電成本的顯著下降。但更高的系統(tǒng)電壓也給光伏電站帶來(lái)的更高的電擊危險(xiǎn)、火災(zāi)隱患、pid風(fēng)險(xiǎn)等。1500v光伏系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)已逐步被行業(yè)接受，但作為系統(tǒng)性創(chuàng)新技術(shù)，1500v標(biāo)準(zhǔn)體系尚不健全，安全性、可靠性等也有待提高。三、1000v與1500v電壓光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)比分析對(duì)兩種電壓系統(tǒng)就投資成本、發(fā)電效率、市場(chǎng)層面、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等幾個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比分析如下：（一）投資成本對(duì)比來(lái)看。1500v光伏系統(tǒng)相比傳統(tǒng)的1000v光伏系統(tǒng)，可以大幅減少匯流箱

7、、逆變器等電氣設(shè)備的數(shù)量，其初始投資成本更低，而且電氣設(shè)備的減少意味著光伏系統(tǒng)的故障點(diǎn)減少，意味著光伏電站后期運(yùn)維成本的下降。從目前市場(chǎng)投資成本測(cè)算來(lái)看，可在不考慮安裝、土地及運(yùn)維成本的情況下。1500v系統(tǒng)電壓比1000v系統(tǒng)電壓的電站建設(shè)單位成本低0.138元/瓦，其中電纜節(jié)省成本最多，在實(shí)際建設(shè)過(guò)程中，成本還可進(jìn)一步下降。（二）系統(tǒng)發(fā)電效率對(duì)比來(lái)看。1500v電壓光伏系統(tǒng)可以有效降低光伏系統(tǒng)的直流線(xiàn)纜和交流線(xiàn)纜損失，從而提升光伏系統(tǒng)的發(fā)電效率。通過(guò)軟件仿真模擬，1000v電壓光伏系統(tǒng)的直流和交流線(xiàn)纜損失分別為0.7%和0.5%，總損失為1.2%，而1000v電壓光伏系統(tǒng)的直流和交流線(xiàn)纜損

8、失分別為0.3%和0.2%，總損失為0.5%。（三）從市場(chǎng)層面來(lái)看。目前1500v系統(tǒng)關(guān)鍵產(chǎn)品，如光伏組件、匯流箱、逆變器等設(shè)備都已完成技術(shù)儲(chǔ)備，相應(yīng)產(chǎn)品也都通過(guò)了相關(guān)的檢測(cè)認(rèn)證測(cè)試，均已有相應(yīng)的產(chǎn)品。但大部分仍達(dá)不到量產(chǎn)水平，1500v系統(tǒng)尚處于示范階段，未形成一定市場(chǎng)，1500v系統(tǒng)大范圍推廣還需要時(shí)間。（四）從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看?，F(xiàn)有光伏系統(tǒng)大都采用1000v電壓，相應(yīng)的零部件產(chǎn)品和系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)較為成熟，而1500v的標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證體系不健全，目前的1500v產(chǎn)品認(rèn)證一般采用已有的標(biāo)準(zhǔn)，將測(cè)試電壓加大至1500v進(jìn)行試驗(yàn)。但隨著1500v光伏系統(tǒng)的示范應(yīng)用，國(guó)際iec標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)相關(guān)機(jī)構(gòu)正在積極開(kāi)展150

9、0v系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的制定，預(yù)計(jì)近期就陸續(xù)有相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)。四、結(jié)論（一）開(kāi)展1500v光伏產(chǎn)品技術(shù)開(kāi)發(fā)，加強(qiáng)1500v系統(tǒng)技術(shù)儲(chǔ)備。1500v光伏系統(tǒng)由于其更低的投資成本和更高的系統(tǒng)效率，必將成為光伏發(fā)電的發(fā)展方面。目前1500v光伏系統(tǒng)相應(yīng)的光伏組件、電氣設(shè)備都已經(jīng)擁有相應(yīng)產(chǎn)品，且大部分企業(yè)產(chǎn)品已經(jīng)通過(guò)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的認(rèn)證測(cè)試，但1500v系統(tǒng)尚處于示范階段，尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。應(yīng)在各個(gè)環(huán)節(jié)開(kāi)展1500v光伏產(chǎn)品的技術(shù)開(kāi)發(fā)，加強(qiáng)1500v光伏系統(tǒng)的技術(shù)儲(chǔ)備。（二）建立1500v光伏系統(tǒng)示范電站，開(kāi)展系統(tǒng)實(shí)證對(duì)比分析。目前1500v光伏系統(tǒng)尚屬于新事物，大部分系統(tǒng)器件完全沒(méi)有達(dá)到中試，都是小試階段，各個(gè)項(xiàng)目

10、的實(shí)施也都是在示范階段，對(duì)于1500v系統(tǒng)與現(xiàn)有1000v的對(duì)比分析也大都基于理論分析和仿真模擬，缺乏相應(yīng)的實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)。建議積極開(kāi)展1500v光伏系統(tǒng)示范電站的建設(shè)，并對(duì)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，從而分析兩種電壓對(duì)系統(tǒng)發(fā)電效率的影響，一方面為后期大規(guī)模應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持，另一方面也做好1500v光伏系統(tǒng)的技術(shù)儲(chǔ)備。（三）積極參與1500v系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)制定。1500v光伏系統(tǒng)作為一個(gè)新鮮事物，相關(guān)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范（主要指組件）尚未正式出臺(tái)，目前的1500v產(chǎn)品認(rèn)證一般采用已有的標(biāo)準(zhǔn)，將測(cè)試電壓加大至1500v。為規(guī)范及合理引導(dǎo)1500v系統(tǒng)的發(fā)展及推動(dòng)，光伏行業(yè)正在加快1500v系統(tǒng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定，應(yīng)積極參與1500v系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的制定，一方面掌握1500