المصدر: solarpowerworldonline
منذ أن تم ذكر أنظمة 1500-V الأرضية في الكود الوطني للكهرباء لعام 2017 ، يعمل المصنعون بجد على الألواح الشمسية ومحولات الطاقة الكهرمائية التي تبلغ 1500 فولت ، وما إلى ذلك. تسمح المعدات الشمسية ذات الجهد العالي للتركيب بتكثيف الأنظمة مع تحقيق نفس خرج الطاقة.
تم إنشاء القسم 690.7 في NEC لعام 2017 لأول مرة من أن أنظمة التركيب الأرضي يمكن أن يكون أقصى جهد لها 1500 فولت. وقد بدأت أنظمة مقياس المرافق الكبيرة بالفعل في التحول إلى 1500 فولت في السنوات السابقة لهذا الرمز بسبب المتطلبات القياسية المختلفة ، لكن الشفرة المحدثة تفتح إمكانية الحصول على 1500 فولت للمشاريع الأصغر على نطاق المرافق العامة ومحولات السلسلة ذات الجهد العالي التي تناسب السوق بشكل جيد.
أبرزت "خارطة الطريق الدولية للتكنولوجيا 2017 الخاصة بالضوئية (ITRPV)" اتجاه زيادة جهد النظام من 1000 فولت إلى 1500 فولت. ووجدت الدراسة أنه ابتداء من عام 2020 فصاعدًا ، سيكون سوق 1500 - V أكبر من 30 ٪ ، وأن الجهد سيصل إلى حصة سوقية تزيد عن 50 ٪ ابتداء من عام 2025.
ما هو 1500 فولت النظام الشمسي
زيادة قدرها 500 فولت تسمح للمقاولين بتكثيف الأنظمة لأن كل عاكس يمكنه معالجة المزيد من الطاقة. يمكن توصيل المزيد من اللوحات في سلسلة لجعل سلاسل أطول. وهناك حاجة إلى أسلاك أقل. هناك حاجة إلى عدد أقل من المحولات لأنه يمكنهم قبول المزيد من الطاقة. لكن نظام 1500 فولت يمكن أن يعمل فقط إذا تم تصنيف جميع المكونات لأداء بسرعة 1500 فولت.
بدأ معظم مصنعي الألواح الشمسية في تحديث اللوحات الخاصة بهم المستخدمة في المشاريع ذات النطاق الخدمي إلى 1500 V. أوضح جيف Juger ، مدير تطوير الأعمال في JinkoSolar ، أن مثبتي الطاقة الشمسية سيظلون بحاجة إلى نفس العدد من إجمالي اللوحات للوصول إلى القوة الكهربائية المقصودة في 1500 نظام V ، سلاسل فقط أقل من لوحات. على سبيل المثال ، إذا كانت فولطية الوحدة النمطية في الدائرة المفتوحة (Voc) 45 VDC ، فإن النظام 1000-V يسمح بـ 22 وحدة (1000/45) في سلسلة بينما يسمح نظام 1،500-V بـ 33 وحدة (1500/45) في خيط.
تكلفة الوحدات 1500-V هي في الأساس نفس الألواح ذات الجهد المنخفض ، على الرغم من استخدام مواد مختلفة قليلاً في الإنتاج. وقال يوجر إن المشكلة الوحيدة في هذه اللوحات المُرقَّاة هي زيادة فرصة حدوث تدهور محتمل أو PID.
"يمكن للجهد العالي أن يخلق خطر PID ، حيث تهاجر الأيونات من الخلايا إلى إطار الوحدة ، مما يؤدي إلى تسرب التيار" ، قال Juger. "كان Jinko أول من قدم وحدة نمطية خالية من PID ولم يكن لديه أي مشاكل مع PID في وحداته 1500 - V."
تكلفة محركات الأقراص الحالية
تعد أنظمة الجهد العالي أرخص لأن هناك حاجة إلى مواد أقل ، من الأشياء الكبيرة مثل المحولات إلى الأشياء الصغيرة مثل الأسلاك وقطع الاتصال. وذلك لأن التيار ، الذي يتناسب عكسيا مع الجهد ، سوف ينخفض مع ارتفاع الفولتية. يمكن أن تقل أحجام الموصلات لأن التيار أقل ، والتكاليف تنخفض مع حجم الموصل.
وقال إريك إيف ، مدير المنتج في Yaskawa - Solectria Solar ، "القول المأثور الذي لدينا هنا هو تكلفة محركات الأقراص الحالية". "كلما زاد الجهد الكهربي لديك ، قلت كمية السلع الأساسية الفعلية التي تحتاج إلى شرائها."
كل ما يقال إن الصعود من نظام 1000 فولت إلى 1500 فولت يعني فقط جعل عزل الأسلاك أكبر قليلاً ، في حين أن انخفاض الجهد والتيار يتطلب المزيد من مادة النحاس الفعلية داخل الأسلاك. يعد استخدام مزيد من النحاس باهظ التكلفة في حالة المشروعات متعددة ميجاوات ، لذا فإن استخدام كميات أقل من النحاس مع أنظمة قدرة 1500 فولت يعد خيارًا مرحبًا به لمطوري ومثبتات الطاقة الشمسية على نطاق واسع.
النظم الكبيرة ، المكاسب الكبيرة
تعد وفورات التكلفة التي تصل إلى 1500 فولت أكبر عند نشرها على نطاق واسع. لهذا السبب أصبحت المحولات المركزية 1500 - V الخيار المهيمن والحصري بشكل أساسي للتركيبات الجديدة الكبيرة الحجم في الولايات المتحدة ، في حين أن محولات السلسلة 1500 - V تدخل السوق الآن لخدمة مشاريع المرافق الصغيرة.
"مع هذا التحول إلى 1500 فولت ، يمكنك الحصول على محولات أكثر قوة" ، قال كارلوس ليزانا ، التسويق والاتصالات من أجل الطاقة الشمسية لشركة Ingeteam ، التي تصنع كل من محولات السلسلة والعاكس المركزي. "إذا قمت بتطوير محطة طاقة [100 ميجاوات] مزودة بعاكس مركزي بقدرة 1500 فولت ، فستحتاج إلى وحدات أقل [و] عاكسات أقل مما لو كنت تفعل ذلك مع محولات 1000 فولت."
يعني عدد أقل من المحولات المركزية عمل أقل وصناديق الموحد أقل اللازمة لدمج الأسلاك في هذه المنشآت ذات الجهد العالي. يعني عدد أقل من المحولات أيضًا عددًا أقل من الفنيين اللازمين لحل المشكلات بعد بدء التشغيل.
وقالت ليزانا: "عندما يكون لديك عدد أقل من المحولات ، يتم تخفيض كل هذه التكاليف ، وتكاليف العمالة".
على الرغم من أن الانتقال إلى 1500 فولت يأتي مع العديد من الفوائد ، إلا أن هناك جوانب سلبية أيضًا. المزيد من الجهد يمر عبر عدد أقل من المحولات المركزية يعني المزيد من فقدان الطاقة إذا فشل العاكس.
وقالت ليزانا: "من الواضح إذا كان لديك عدد أقل من المحولات ، فذلك لأن كل واحد منهم يدير المزيد من الطاقة ، لذلك إذا هبط أحدهم ، فسوف تفقد المزيد من القوة". "جميع الشركات المصنعة العاكس الكهروضوئية لديها معدل الفشل. يجب عليك التأكد من أن الموردين لديك ، أو الشركة المسؤولة عن العمليات والصيانة ، ستكون سريعة للغاية في الاستجابة ، لأنك ترغب في تشغيل محطة توليد الكهرباء الخاصة بك بكامل طاقتها طوال الوقت ، حيث أن العديد من ساعات ممكن. "
أدخل 1500-V العاكسون سلسلة
دخلت محولات سلسلة 1500 فولت في السوق على نطاق المنفعة منذ حوالي عام ولكنها أكثر منطقية لمشاريع الطاقة الشمسية الأصغر.
على سبيل المثال ، مع محطة طاقة 20 ميجاوات ، يمكن أن تستخدم EPCs خمسة أو ستة محولات مركزية 1500 - V أو مئات من محولات السلسلة 1500 - V. قد يعود الاختيار إلى التكلفة الإجمالية وإمكانية الخدمة ، ولكن من الواضح أن المشروعات الكبيرة ذات النطاق الخدمي ربما لا تزال متمسكة بالعاكسات المركزية.
"إذا كنت تفعل 100 ميجاوات ، لست متأكدًا من المنطقي استخدام محولات الأوتار" ، قال كل منهم. "سنطرح مشروعًا عليه ، ولكن من المرجح أن يختار العميل المراكز المركزية لأنهم سيكونون قادرين على الحصول على هذه التفاصيل".
تجعل قابلية تشغيل محولات السلسلة بشكل عام محولات سلسلة 1،500-V خيارًا جذابًا للأنظمة ذات الحجم الصغير.
إذا فشل أحد ، تتأثر سلسلة واحدة فقط ويمكن بسهولة مبادلة لوحدة جديدة دون تأخير كبير. لا تزال العاكسون المركزيتان أرخص من الأوتار من حيث السنت لكل واط في المشروعات الكبيرة على نطاق المنفعة ، ولكن قد تنجح الأوتار في سهولة الخدمة ، خاصة عندما ترفع الجهد العالي الرهانات.
"الانتعاش أسرع بكثير في السلسلة. يمكنك القيام باستبدال بسيط بوحدات قطع الغيار التي قد تكون موجودة في الموقع. وقال إد هيكوكس ، المدير العام لشركة CPS America: "يمكن إجراء الاستبدال في غضون نصف ساعة ، لذا فهو يتعافى بسرعة".
اختارت Solectria الاقتراب من سوق 1500-V مع محولات سلسلة فقط بسبب هذه الحقيقة. تفكر الشركة في العاكس المركزي بسعة 1000 فولت منتجًا قديمًا - لا توصي به لتصاميم جديدة.
"عندما قررنا إنتاج منتج 1500 فولت ، قلنا ،" مهلاً ، سنواجه وقتًا عصيبًا للغاية مع مشكلة التشغيل والصيانة هذه إذا ذهبنا مع محول مركزي. جميع عملائنا يعجبهم حقًا قابلية الصيانة لهذا العاكس المتسلسل ، فلنقم بذلك ".
وجدت Wood Mackenzie Power & Renewables "Global PV Inverter and MLPE Landscape: H1 2018" أن شحنات العاكس ثلاثية الأطوار نمت بنسبة 59٪ على أساس سنوي وتجاوزت شحنات العاكس المركزية بحوالي 7 جيجاواط من 2015 إلى 2017. ووجدت أن 2018 كانت بداية زيادة اعتماد محولات الأوتار في الولايات المتحدة بسبب نماذج العاكس لسلسلة 1500-V الجديدة.
"لقد وجدنا أن نسبة أكبر من المشاريع التي يقوم بها عملاؤنا يقومون بتنفيذها باستخدام طوبولوجيا سلسلة العاكس بدلاً من المحولات المركزية. وفي كل عام يبدو أن هذه النسبة ترتفع ".
ركزت Solectria بشكل تقليدي على مشاريع C&I ما بين 100 كيلوواط و 20 ميجاوات ، معظمها من 1 إلى 5 ميجاوات على السطح أو مشاريع صغيرة محمولة على الأرض. سيستهدف العاكس الجديد للسلسلة 1500 - V ، الذي سيبدأ الشحن في ديسمبر 2018 ، الجزء "I" من C & I - المشاريع الصناعية ، المتصلة بالتوزيع ، الطاقة الشمسية المجتمعية ، ونوع المشتريات للشركات.
"إذا كانت المقارنة بين 1500-V و 1000-V [محولات سلسلة] ، فوفورات التكلفة ستكون حقيقية لـ 1500 فولت" ، قال كل منهم. يمكن أن تساعد تكلفة الإنشاء الأقل الناتجة عن انخفاض عدد العمالة في هذا المجال وتقليل عدد مرات الإنهاء وسلك أقل على التركيب على الفوز بمزيد من العروض.
"تحصل على تكلفة أفضل لكل واط في الوحدات النمطية الخاصة بك ، وستحصل على تكلفة أفضل لكل واط عندما تنظر إلى الأنبوب والأسلاك في النظام" ، قال كل منهما.
خطر الجهد العالي
زيادة الجهد يعني زيادة عواقب السلامة على العمال إذا حدث خطأ ما. لكن Heacox لديها ثقة في قوانين الصناعة والمعايير.
وقال Heacox "المعايير واللوائح تمثل ارتفاع الفولتية ، لذلك من الناحية النظرية لا ينبغي أن يكون هناك أي زيادة مخاطر السلامة المتعلقة بهذا". "أنا واثق من ذلك ، في الواقع. يعرف الناس أن المزيد من الطاقة أكثر خطورة ".
يضيف John Drummond ، مهندس تطبيقات CPS America ، أن المثبتين يجب أن يكونوا متأكدين من استخدام معدات ذات معدل 1500 فولت ، من عزل الأسلاك إلى الفولتميتر وفي كل مكان بينهما. يجب أن يتذكر المثبتون أيضًا أن عمليات خلوص مساحة العمل مختلفة عن مشاريع 1500 فولت.
"لا تنطبق تصاريح مساحة العمل المعتادة لـ 600 و 1000 فولت على 1500 فولت. عليك أن تستخدم أسوارًا أطول ، وأن تبقي الأشياء بعيدة عن بعضها البعض ، وأن تضيف إضاءة إضافية ، وأشياء من هذا القبيل.
على الرغم من اعتقاد Drummond و Heacox أن تقنية 1500-V آمنة ، إلا أنها لا تزال مرتبطة بالأرض. وقال دروموند إنه يتوقع مستقبلاً يمكن أن ترتفع فيه أنظمة 1500-V على الأسطح أيضًا ، لكن ذلك يتطلب موافقة الصناعة.
"في وقت مبكر حقًا ... كانت هذه الأنواع من التطبيقات" وراء السياج "، وأعتقد تمامًا كما تحولنا من 600 إلى 1000 فولت ، إنه نفس النوع من التردد في التحول إلى 1500 فولت لجميع التطبيقات" ، قال دراموند.
كل شخص لا يرى 1500 فولت مسموحًا به على الأسطح السكنية بسبب مخاوف تتعلق بالسلامة ، لكنه قال إن الطاقة الشمسية على سطح 1500 - V يمكن أن تكون احتمالًا في المستقبل. ومع ذلك ، فإن السلاسل الطويلة التي تأتي مع 1500 فولت ستكون محدودة عند تصميم تكوينات مجموعة السطح. وضع 26 إلى 28 لوحة في خط مستقيم ليس بالأمر السهل دائمًا.
"في نظام 1000-V [أنظمة السطح] ... ستحصل على مزيد من المرونة فيما يتعلق بكيفية وضع أسطح المنازل الخاصة بك لأن خيوطك أقصر. عليك أن تدير سلكين آخرين ، لكن على الأقل يمكنك أن تعبئ السقف بشكل أفضل قليلاً.
توفر الأنظمة الشمسية ذات الجهد العالي مرونة وفورات في التكاليف لمُثبتات الطاقة الشمسية ، وستستمر الخيارات في التوسع مع دخول المزيد من معدات الطاقة الشمسية 1500 فولت إلى السوق.
