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【技术】1500V光伏系统效率真的有提高吗?

2015/12/7
来源:光伏电站技术探讨   浏览:488
摘要:国内目前针对1500V光伏系统的讨论较多,目前也有多座试验电站投产。针对1500V光伏系统的效率多处公开报道针对1500V效率提高有多种说法:约2%;介于1~2%;介于2~3%。
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  国内目前针对1500V光伏系统的讨论较多,目前也有多座试验电站投产。针对1500V光伏系统的效率多处公开报道针对1500V效率提高有多种说法:约2%;介于1~2%;介于2~3%。针对上述多种说法,本文将从理论上对上述结论进行分析。

  本文将采用如下模型在理论状态(自然地形为零度)、实地状态(其相关设计值根据某工程的实际电缆敷设量)进行分析对比:

  单位MWp光伏阵列。光伏阵列所处纬度:40°;光伏组件为60片多晶硅265W组件,其中Vmppt=30.8V,Imppt=8.6A;

  1000V系统的组串数采用22,组串并联数182回;组件至汇流箱电缆采用1×4mm2;汇流箱采用16回路汇流箱,对应数量取11台,汇流箱出线电缆截面相应采用1×70mm2。

  1500V系统的组串数采用34,组串并联数112回;组件至汇流箱电缆采用1×4mm2;汇流箱采用16回路汇流箱,对应数量取7台,汇流箱出线电缆截面相应采用1×70mm2。

  在分析中为简化模型,本文取光伏组件为理想电流源,即电压恒定,电流随环境参数变化。

  在查阅相应参数及计算后,结果如下:

  表1 两类系统的损耗对比分析

  可见1500V效率在不同的工况下(输出电流)提高值不同;实际施工图中因考虑场址地形等原因,随着电缆长度的增长,两类系统的损耗的差异明显。

  在上述数据的计算过程中,针对1500V系统在输入组串数时错误,造成串联后的1000V、1500V的组串电压一致,但1500V系统的损耗与上述表格内差异约0.02%。由此可以看出:针对1500V系统因为电压升高后;使得组串数降低;导致电缆量的降低;最终的损耗降低。

  根据以上的分析结论:1500V系统效率提高的主因是电缆用量减少,使得损耗降低。而两种系统其工程量究竟工程量的变化在哪里?针对前文中的模型进行分析,计算两类系统的工程量变化如下:

  表2 两类系统的主要工程量变化对比分析

  *各截面电缆通道

  **各截面保护管

  上述工程量变化明显,由于对国内1500V光伏系统的相应设备(光伏组件逆变器、汇流箱)以及材料(电缆等)的价格信息掌握不明确。在基于上述两类系统的设备、材料的单价一致;再结合目前国内电站招标平均价计算(电缆通道、保护管费用按照综合单价进行计算):

  1500V光伏系统的单位投资约下降0.057元/W(理论值)、0.07元/W(工程值)。如再考虑到相应设备材料的施工安装费等因素,1500V光伏系统的单位投资(工程值)约下降0.1元/W。

  随着光伏系统由1000V升至1500V后,在基于如下计算依据:

  1)前文中的模型;

  2)根据中国效率加权值;

  3)假设电站所处位置为I类地区;

  4)假设光伏组件为MPPT输入功率与电流值线性相关。

  相比于1000V光伏系统,1500V光伏系统的光伏电站综合效率约提高2.14%,电站投资约下降1.4%;由此电站的投资财务内部收益率(所得税后)约提高6%。

  近十年前,当时手机网络还是2G网络,临近毕业参加了当时世界通讯设备老大、以及国内两个老是掐架的通讯设备商的招聘会。他们都在谈其大力发展3G网络,希望有志青年共谋发展。在后来参加Nortel的招聘会时,他们谈到了4G网络,感觉很新鲜。

  当今天在用着4G网络的时候,想到了当年招聘会上的场景,以及后来的Nortel,咂摸出一些味道。

  当我们今天还在讨论1500V光伏系统好不好的时候,可能有一些设备商已经在悄悄的发展2000V光伏系统了。

  在光伏发电系统中,除了光伏组件、逆变器的一些核心元件需要切实的技术进步来实现,其他设备、辅材在目前的技术水平上没有大的障碍。

  针对逆变器其主要控制元件IGBT。根据目前的调研情况来看,一些IGBT设备供应商已有商品化的1200V、1700V电压(B6U+B6I、B6I+B6I等)组件(Assemblies)、3300V、4500V、6500V的模块(Modules)。

  针对光伏组件,因本人对其认识有限,不做分析。

  根据前文的测算依据及模型:与1000V系统相比,如采用2000V系统,理论上4mm2电缆将降低约70%,70mm2电缆将降低约60%;系统损耗将降低约3.17%。

  上述计算均假设光伏组件为:理想电流源,即电压恒定。而在实际的工业制造中,因组件的加工制造的偶然因素较多,造成光伏组件输出电压存在差异。在目前的1000V系统中,因组串数量较少。上述问题造成各组串的输出电压的不一致不甚明显。随着1500V或者更高电压系统的引入,光伏组件的差异性对电站输出效率的影响将愈加明显。

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