Quelle: solarpowerworldonline
Seitdem im National Electrical Code 2017 1.500-V-Systeme für die Bodenmontage erwähnt wurden, arbeiten die Hersteller intensiv an 1.500-V-Solarmodulen, Wechselrichtern und allem, was dazwischen liegt. Solaranlagen mit höherer Spannung ermöglichen es Installateuren, Systeme zu kondensieren und dabei die gleiche Leistung zu erzielen.
In Abschnitt 690.7 des NEC 2017 wurde erstmals festgelegt, dass bodenmontierte Systeme eine maximale Spannung von 1.500 V haben dürfen. Große Versorgungssysteme wurden bereits in den Jahren vor diesem Code aufgrund unterschiedlicher Standardanforderungen auf 1.500 Volt umgestellt. Der aktualisierte Code eröffnet jedoch die Möglichkeit von 1.500 Volt für kleinere Projekte im Versorgungsmaßstab und für die Hochspannungs-Stringwechselrichter, die für diesen Markt gut geeignet sind.
In der „2017 International Technology Roadmap for Photovoltaic (ITRPV)“ wurde der Trend einer von 1.000 Volt auf 1.500 Volt ansteigenden Systemspannung hervorgehoben. Die Studie ergab, dass ab 2020 der 1.500-V-Markt mehr als 30% betragen wird und die Spannung ab 2025 einen Marktanteil von mehr als 50% erreichen wird.
Was ist 1.500 Volt Solaranlage
Mit einer Erhöhung von 500 Volt können Bauunternehmen Systeme kondensieren, da jeder Wechselrichter mehr Energie verarbeiten kann. Es können mehrere Paneele in Reihe geschaltet werden, um längere Saiten zu bilden. Es werden weniger Drähte benötigt. Es werden weniger Wechselrichter benötigt, da diese mehr Leistung aufnehmen können. Ein 1.500-V-System kann jedoch nur funktionieren, wenn alle Komponenten für eine Leistung von 1.500 V ausgelegt sind.
Die meisten Hersteller von Solarmodulen haben damit begonnen, ihre in Versorgungsprojekten verwendeten Module auf 1.500 V zu aktualisieren. Jeff Juger, Director of Business Development bei JinkoSolar, erklärte, dass Solarinstallateure immer noch die gleiche Anzahl von Modulen benötigen, um die beabsichtigte Leistung von 1.500 zu erreichen -V-System, nur weniger Paneelfolgen. Wenn beispielsweise die Spannung eines Moduls im Leerlauf (Voc) 45 VDC beträgt, sind in einem 1000-V-System 22 Module (1000/45) in einem String zulässig, während in einem 1500-V-System 33 Module (1500/45) in einem String zulässig sind Zeichenfolge.
Die Kosten für 1.500-V-Module sind im Wesentlichen die gleichen wie für Niederspannungsmodule, obwohl in der Produktion leicht unterschiedliche Materialien verwendet werden. Laut Juger besteht das einzige Problem bei diesen aktualisierten Panels in der erhöhten Wahrscheinlichkeit eines potenziell induzierten Abbaus (PID).
„Hochspannung kann das PID-Risiko verursachen, wenn Ionen von den Zellen in den Modulrahmen wandern, was zu einem Stromverlust führt“, sagte Juger. "Jinko war der erste, der ein gerahmtes PID-freies Modul anbot, und es gab keine Probleme mit der PID in seinen 1.500-V-Modulen."
Aktuelle Laufwerkskosten
Hochspannungssysteme sind billiger, weil weniger Materialien benötigt werden, von großen Dingen wie Wechselrichtern bis hin zu kleinen Dingen wie Drähten und Trennern. Dies liegt daran, dass der Strom, der umgekehrt proportional zur Spannung ist, mit steigender Spannung abnimmt. Die Leitergrößen können sich verringern, da der Strom geringer ist und die Kosten mit der Leitergröße sinken.
"Das Sprichwort, das wir hier haben, sind die aktuellen Laufwerkskosten", sagte Eric Every, Produktmanager bei Yaskawa - Solectria Solar. "Je höher Ihre Spannung ist, desto weniger Material müssen Sie tatsächlich kaufen."
Jedes besagte Ansteigen von einem 1000-V- auf ein 1500-V-System bedeutet nur, dass die Kabelisolierung ein wenig größer wird, während ein Absinken von Spannung und Strom tatsächlich mehr Kupfermaterial in den Kabeln erfordert. Die Verwendung von mehr Kupfer ist bei Multi-Megawatt-Projekten teuer. Daher ist die Verwendung von weniger Kupfer bei 1.500-V-Systemen eine willkommene Option für große Solarentwickler und -installateure.
Große Systeme, große Gewinne
1.500-V-Kosteneinsparungen sind am größten, wenn sie in großem Maßstab eingesetzt werden. Aus diesem Grund sind 1.500-V-Zentralwechselrichter die vorherrschende und im Grunde genommen exklusive Wahl für neue Großanlagen in den USA, während 1.500-V-Stringwechselrichter gerade erst auf den Markt kommen, um kleinere Versorgungsprojekte zu bedienen.
„Mit dieser Umstellung auf 1.500 Volt erhalten Sie leistungsstärkere Wechselrichter“, sagte Carlos Lezana, Marketing und Kommunikation für Solar bei Ingeteam, das sowohl String- als auch Zentralwechselrichter herstellt. „Wenn Sie ein 100-MW-Kraftwerk mit einem 1.500-V-Zentralwechselrichter entwickeln, benötigen Sie weniger Einheiten und weniger Wechselrichter als mit 1.000-V-Wechselrichtern.“
Weniger Zentralwechselrichter bedeuten weniger Arbeitsaufwand und weniger Kombinationskästen für die Verdrahtung dieser Hochspannungsinstallationen. Weniger Wechselrichter bedeuten auch weniger Techniker, die nach der Inbetriebnahme Probleme beheben müssen.
"Wenn Sie weniger Wechselrichter haben, reduzieren sich all diese Kosten, diese Arbeitskosten", sagte Lezana.
Der Wechsel auf 1.500 Volt hat zwar viele Vorteile, aber auch Nachteile. Mehr Spannung durch weniger Zentralwechselrichter bedeutet mehr Leistungsverlust, wenn ein Wechselrichter ausfällt.
"Wenn Sie weniger Wechselrichter haben, ist dies offensichtlich darauf zurückzuführen, dass jeder von ihnen mehr Strom verwaltet. Wenn einer ausfällt, verliert man mehr Strom", sagte Lezana. „Alle PV-Wechselrichterhersteller haben eine Ausfallrate. Sie müssen sicherstellen, dass Ihre Lieferanten oder das für Betrieb und Wartung zuständige Unternehmen sehr schnell reagieren, da Sie möchten, dass Ihr Kraftwerk immer mit voller Leistung betrieben wird Stunden wie möglich. "
Geben Sie 1.500-V-Stringwechselrichter ein
1.500-V-Stringwechselrichter sind vor etwa einem Jahr in den Versorgungsmarkt eingetreten, sind jedoch für kleinere Solarprojekte in der Gemeinde sinnvoller.
Beispielsweise könnten EPCs mit einem 20-MW-Kraftwerk fünf oder sechs 1500-V-Zentralwechselrichter oder Hunderte von 1500-V-Stringwechselrichtern verwenden. Die Wahl würde sich nach den Gesamtkosten und der Wartungsfreundlichkeit richten, aber es ist klar, dass große Projekte im Versorgungsmaßstab möglicherweise immer noch bei Zentralwechselrichtern bleiben.
"Wenn Sie 100 MW leisten, bin ich mir nicht sicher, ob der Einsatz von Stringwechselrichtern sinnvoll ist", sagte Every. "Wir bieten ein Projekt an, aber wahrscheinlich wird der Kunde die Zentralen auswählen, weil er diese Granularität haben kann."
Die Wartungsfreundlichkeit von Stringwechselrichtern im Allgemeinen macht 1.500-V-Stringwechselrichter zu einer attraktiven Option für kleinere Versorgungssysteme.
Wenn einer ausfällt, ist nur eine Saite betroffen und kann ohne großen Zeitverzug gegen eine neue ausgetauscht werden. Zentralwechselrichter sind in Bezug auf Cent pro Watt bei großen Versorgungsprojekten immer noch billiger als String, aber der String kann sich für eine einfachere Wartungsfreundlichkeit durchsetzen, insbesondere wenn eine höhere Spannung den Einsatz erhöht.
„Die Erholung geht viel schneller von der Schnur. Sie müssen nur einen einfachen Austausch mit Ersatzgeräten durchführen, die möglicherweise vor Ort sind. Ein Austausch kann in einer halben Stunde durchgeführt werden, sodass sich eine schnelle Wiederherstellung ergibt “, sagte Ed Heacox, General Manager von CPS America.
Solectria hat sich aus diesem Grund entschieden, den 1.500-V-Markt nur mit String-Wechselrichtern zu bedienen. Das Unternehmen betrachtet seinen 1.000-V-Zentralwechselrichter derzeit als Legacy-Produkt und empfiehlt ihn nicht für neue Designs.
„Als wir beschlossen, ein 1.500-V-Produkt herzustellen, sagten wir:‚ Hey, wir werden es mit diesem Betriebs- und Wartungsproblem sehr schwer haben, wenn wir uns für einen Zentralwechselrichter entscheiden. Alle unsere Kunden schätzen die Servicefreundlichkeit dieses Stringwechselrichters sehr, machen wir das einfach “, sagte Every.
Wood Mackenzie Power & Renewables "Global PV Inverter und MLPE Landscape: H1 2018" stellte fest, dass die Lieferungen von Dreiphasen-String-Wechselrichtern im Jahresvergleich um 59% gestiegen sind und die Lieferungen von Zentralwechselrichtern von 2015 bis 2017 um fast 7 GW übertroffen haben Dies war der Beginn einer zunehmenden Akzeptanz von Stringwechselrichtern in den USA aufgrund der neuen 1.500-V-Stringwechselrichtermodelle.
„Wir stellen fest, dass ein größerer Prozentsatz der Projekte, die unsere Kunden durchführen, mit einer String-Wechselrichtertopologie im Gegensatz zu Zentralwechselrichtern durchgeführt werden. Und jedes Jahr scheint dieser Prozentsatz zu steigen “, sagte jeder.
Solectria hat sich traditionell auf C & I-Projekte zwischen 100 kW und 20 MW konzentriert, wobei es sich bei den meisten von ihnen um kommerzielle 1- bis 5-MW-Projekte auf dem Dach oder kleine bodenmontierte Projekte handelt. Der neue 1.500-V-String-Wechselrichter, der ab Dezember 2018 ausgeliefert wird, zielt auf den „I“ -Teil von C & I ab - industrielle, verteilungsgebundene, gemeinschaftliche Solar- und Unternehmensbeschaffungsprojekte.
"Wenn es sich um einen Vergleich zwischen 1.500 V und 1.000 V [String-Wechselrichtern] handelt, sind die Kosteneinsparungen für die 1.500 Volt real", sagte Every. Die niedrigeren Baukosten, die sich aus weniger Arbeit vor Ort, weniger Abschlüssen und weniger Kabel ergeben, können Installateuren helfen, mehr Gebote zu gewinnen.
"Sie erhalten bessere Kosten pro Watt in Ihren Modulen, Sie erhalten bessere Kosten pro Watt, wenn Sie sich das Rohr und den Draht im System ansehen", sagte Every.
Achtung! Hochspannung
Erhöhte Spannung bedeutet erhöhte Sicherheitsfolgen für die Arbeiter, wenn etwas schief geht. Aber Heacox vertraut auf Industriekodizes und -standards.
"Die Normen und Vorschriften berücksichtigen höhere Spannungen, so dass theoretisch keine erhöhten Sicherheitsrisiken bestehen sollten", sagte Heacox. „Ich vertraue dem eigentlich. Die Leute wissen, dass mehr Energie riskanter ist. “
John Drummond, Anwendungsingenieur von CPS America, fügt hinzu, dass Installateure sicher sein müssen, Geräte mit einer Nennspannung von 1.500 V zu verwenden, von der Kabelisolierung bis zu Voltmetern und überall dazwischen. Installateure müssen sich auch daran erinnern, dass die Arbeitsraumabstände bei 1.500-V-Projekten unterschiedlich sind.
„Die typischen Arbeitsraumabstände für 600 und 1.000 Volt gelten nicht für 1.500 Volt. Sie müssen größere Zäune verwenden, die Dinge weiter auseinander halten, zusätzliches Licht hinzufügen, solche Dinge “, sagte Every.
Obwohl Drummond und Heacox der Meinung sind, dass die 1.500-V-Technologie sicher ist, ist sie dennoch an den Boden gebunden. Drummond sagte, dass er eine Zukunft voraussieht, in der 1.500-V-Systeme auch auf Dächern installiert werden können, dies jedoch die Akzeptanz durch die Industrie erfordern würde.
„Sehr früh… diese Art von Anwendungen befanden sich„ hinter dem Zaun “, und ich denke, gerade als wir von 600 auf 1.000 Volt umgestiegen sind, ist es die gleiche Zurückhaltung, für alle Anwendungen auf 1.500 Volt umzusteigen“, sagte Drummond.
Aufgrund von Sicherheitsbedenken sieht jeder nicht, dass aus Sicherheitsgründen jemals 1.500 Volt auf Hausdächern erlaubt sind, aber er sagte, dass 1.500-V-Solardachanlagen eine zukünftige Möglichkeit sein könnten. Die langen Strings, die mit 1.500 Volt geliefert werden, wären jedoch einschränkend beim Entwurf von Dach-Array-Konfigurationen. Es ist nicht immer einfach, 26 bis 28 Paneele in einer geraden Linie anzuordnen.
„In 1000-V-Systemen [auf dem Dach]… erhalten Sie ein wenig mehr Flexibilität bei der Anordnung Ihrer Dächer, da Ihre Saiten kürzer sind. Du musst noch ein paar Drähte verlegen, aber wenigstens kannst du das Dach ein bisschen besser packen “, sagte jeder.
Hochspannungssolarsysteme bieten den Solarinstallateuren Flexibilität und Kosteneinsparungen. Mit dem Markteintritt innovativerer 1.500-V-Solaranlagen werden die Optionen weiter ausgebaut.
