1500V系统及运维平台解决方案

德国大型光伏逆变器(PCS)厂商SMASolarTechnology公司去年7月宣布，其在德国北部卡塞尔Niestetal的工业园区SandershauserBergindustrialpark建设的3.2MW光伏电站已投入使用。光电巨头Firstsolar等也开始积极部署，2015~2016年计划1.5GW1500V光伏电站。1500V光伏系统技术已快速步入电站建设应用。SandershauserBergindustrialpark数据来源：北极星太阳能光伏网1500V光伏系统技术正从示范阶段向大面积应用过渡串联组件数量增多，线缆减少。电压升高，损耗降低系统损耗降低，效率提升串联组件数增多，相对减少汇流箱和逆变器数量安装维护工作量减少，降低运维成本1500V系统构成及特点对于相同容量电站并网点少，减少高压线缆用量，变压器成本降低组件，部分厂家已满足批量生产的要求。晶澳太阳能1500V组件CS6K-255/260P-PG阿特斯双玻组件通讯，modbus通讯协议线缆推荐70mm²~95mm²防护等级IP65环境温度-25~+60℃标准配件保险丝、防雷器、断路器、监控模块、内供电模块、RS485通讯选配件断路器状态监控、屋顶放置遮雨挡板最大效率98.7%额定功率1MW最大输出功率1.1MW满载MPPT范围780~1200Vdc最大输入电压1500V启动电压800V额定电网电压540V电网电压范围432~621V最大输出电流1176A最大总谐波失真3%（额定功率时）电网频率范围47~52Hz/57~62Hz工作温度范围-30℃~+65℃（55℃以上降额）功率因数可调范围0.8（超前）~0.8（滞后）防护等级IP21体积（宽/高/深）1600*2065*900mm阳光电源各类高压大功率风能变流器已广泛安装于各个风场，长期运行可靠。阳光电源成熟高压大容量逆变技术1700VIGBTWG2000KFP箱式逆变房方案，10尺集装箱，2MW单元SG1000HVSG1000HV占地面积仅7m2，转运安装灵活节省专利技术散热和防尘设计，节能直排风道短、内外最大温差4度，长寿命设计全开门设计，元器件级维修，维护成本低功率模组抽屉式设计,10分钟可更换集成监控、烟感报警、应急照明、通风设备、消防、逃生集装箱解决方案更优化联接组标号D,y11,y11额定频率50Hz阻抗电压6.50%最大效率99%低压断路器690V/1600A高压侧断路器35kV/500A光伏线缆选型光伏组串—汇流箱1*4mm2汇流箱—逆变器2*70mm²~2*95mm²…….…….…32~34块1500V255W组件16串…2*8路PVS-16-HV2MW箱式逆变房2MW箱变1500V2MW光伏系统结构540V35KV~1000VDC540VAC820VDC集散式逆变系统MPP汇流箱460~1000VDC315VAC集中式逆变系统460~1000VDC普通汇流箱集中式、集散式及组串式系统方案成本对比1500V集中式（2MW方案，折算到每MW成本）1000V集中式1000V集散式组串式汇流箱56203（交流）线缆7.213.21014逆变器24282151土建与集装箱4660箱变15201820监控1.5331总计56.776.27889上表中可发现，1500V系统，电气设备成本为56.7万元，较1000V集中式和集散式系统大幅度降低。目前1500V组件尚未大规模普及，价格偏高，随着应用越来越广泛，1500V系统成本必然快速降低。集中式、集散式及组串式系统方案系统损耗对比*汇流箱效率数据源自Heliossystems参数表97.6/99.1/99.2/99.1/98.6%在10/25/50/75/100%*组串式逆变器选用SG60KTL-M1500V集中式1000V集中式1000V集散式组串式直流线缆损耗组件›汇流箱0.371%0.451%）0.451%0.45%汇流箱›逆变器0.323%0.493%0.493%汇流箱损耗0.10%0.10%0.80%0逆变器损耗1.5%（欧效98.5%）1.5%（欧效98.5%）1.5%（欧效98.5%）1.4%(欧效98.6%)交流线缆损耗0.196%0.415%0.224%0.83%总损耗2.49%2.96%3.47%2.68%结论：1、集中式直流电压虽然低，两个方案电流大小不同，但由于线径不同，长度相同，因此损耗相同。交流电压相对较低，集中式电缆较长，线缆损耗较高，但集散式由于MPPT汇流箱存在Boost电路等发热单元，损耗较大，因此集散式系统转换效率低于集中式系统，约低0.5%。2、现场大量运行数据表明，无论是在地面平坦的大型电站，还是工业屋顶电站，由于没有朝向和遮挡等失配问题，即使用多路MPPT的组串式逆变器，发电量与集中式也基本相当。因此可以推论出，集散式的多路MPPT对发电量的提升无意义，相反，故障率的提高会带来发电量的进一步降低。最为北美最老牌的光伏解决方案供应商，一直致力于大功率逆变器解决方案，其最早在大型地面电站中提出并应用了EDGE®MPPT技术（集散式方案），主要少量应用在美国市场。随着美国市场规模的增长，更多的集中式逆变器进入该区域，竞争日趋激烈，该方案也不具备竞争优势，没有得到大面积应用，公司也已破产。组串MPPT模块集中式逆变器经营现状：已于2012年被长城电脑收购集散式电站的应用情况德国逆变器制造商，开发和制造大功率风能和太阳能变流器，在光伏领域，一直为欧洲客户提供集中式逆变器解决方案。在2014年慕尼黑intesolar，以集散式逆变方案（StringCentralInverterSystem）对此方案命名并推出，其主要目的为解决分布式电站中不同朝向及电池板区域分散等问题。集散式电站的应用情况可靠性分析：集散式方案，MPP汇流箱故障率高普通汇流箱：结构简单，含熔断及防雷保护，可靠性高无高发热器件，热损耗小，内部温度低MPP汇流箱：含开关器件及控制电路，器件多，故障率高BOOST电路长期运行，自冷散热，设备寿命短DC/DC汇流箱：结构复杂，控制复杂，故障率高普通汇流箱：结构简单，控制简单，故障率低可靠性分析：集散式长距离高频直流传输，存在风险汇流箱至逆变器线缆较长，线缆上存在一个较大的杂散电感值L，与母线电容形成LC谐振从而导致逆变器母线电压较大波动，轻则影响逆变器输出电流谐波，严重会导致逆变器系统失控。光伏系统本身存在着较大的对地电容，特别是在阴雨等潮湿环境下，电容增大，电容与线路电感构成一个高阶传输网络，含高频分量的直流信号经过长线传输后，会在线路及两端设备上引起过压、振荡等现象发生，干扰系统设备通讯及正常工作，严重时导致设备损坏。可靠性分析：集散式长距离高频直流传输导致的瞬态过电压汇流箱输出电压约800V，当逆变器紧急关机或输出功率瞬间变化，线路杂散电感产生瞬间的电压值U，则汇流箱内部电子器件需要承受800+U瞬间电压值，易造成汇流箱内部器件的损坏，造成现场运行故障率高。可靠性分析：集散式故障点分散，维护困难集中式逆变系统：普通汇流箱，故障概率极低，电站中故障点集中在逆变器及箱变部分，维护方便。集散式逆变系统：MPP汇流箱，故障率高，故障点分散于整个电站中，维护困难。123654789101211193m10m113mMPP汇流箱替代普通汇流箱，故障概率升高。辐射强度(华为)辐射强度(阳光)广州某屋顶项目运行情况统计集中型逆变器发电量与组串式相当同一座城市两个地点辐照度也不尽相同组件每串组件数量每台逆变器接入串数容量A厂家集中式单机500KW250Wp255Wp2222最大单台接入583KW，最小462KW5串14.07MW7.75WM某大型屋顶项目集中式与组串式发电量基本持平B厂家组串式单机28K内蒙某大型地面电站，集中型与组串型发电量基本持平日期集中型（MWh）组串型（MWh）2015/1/134.7236.752015/1/254.9056.992015/1/352.5054.682015/1/432.8034.162015/1/550.9553.322015/1/657.5559.902015/1/750.7852.332015/1/856.9058.172015/1/957.9659.972015/1/1048.9751.242015/1/1153.6255.792015/1/1250.7952.782015/1/1329.6230.972015/1/1421.9523.162015/1/1512.6313.252015/1/1653.7755.822015/1/1735.1236.672015/1/1834.9835.55合计790.51821.50组件容量(MW)10.504MW10.92MW平均每MW发电量（MWh）75.25875.229结论集中式较组串式发电量高0.039%•组件朝向一致，无遮挡，无明显失配问题；•集中型和组串型逆变器各10MW；•每种逆变器一路高压线，计量表安装在35KV侧；•通过对一段时间的观察发现，两种技术方案发电量基本持平。某大型地面电站集中式与组串式发电量基本持平智能监控运维系统核心功能全面掌控智能分析处理智能诊断运维大数据挖掘分析