1500V光伏系統(tǒng)效率真的有提高嗎?
國內(nèi)目前針對1500V光伏系統(tǒng)的討論較多,目前也有多座試驗(yàn)電站投產(chǎn)。針對1500V光伏系統(tǒng)的效率多處公開報(bào)道針對1500V效率提高有多種說法:約2%;介于1~2%;介于2~3%。針對上述多種說法,本文將從理論上對上述結(jié)論進(jìn)行分析。
本文將采用如下模型在理論狀態(tài)(自然地形為零度)、實(shí)地狀態(tài)(其相關(guān)設(shè)計(jì)值根據(jù)某工程的實(shí)際電纜敷設(shè)量)進(jìn)行分析對比:
單位MWp光伏陣列。光伏陣列所處緯度:40°;光伏組件為60片多晶硅265W組件,其中Vmppt=30.8V,Imppt=8.6A;
1000V系統(tǒng)的組串?dāng)?shù)采用22,組串并聯(lián)數(shù)182回;組件至匯流箱電纜采用1×4mm2;匯流箱采用16回路匯流箱,對應(yīng)數(shù)量取11臺,匯流箱出線電纜截面相應(yīng)采用1×70mm2。
1500V系統(tǒng)的組串?dāng)?shù)采用34,組串并聯(lián)數(shù)112回;組件至匯流箱電纜采用1×4mm2;匯流箱采用16回路匯流箱,對應(yīng)數(shù)量取7臺,匯流箱出線電纜截面相應(yīng)采用1×70mm2。
在分析中為簡化模型,本文取光伏組件為理想電流源,即電壓恒定,電流隨環(huán)境參數(shù)變化。
在查閱相應(yīng)參數(shù)及計(jì)算后,結(jié)果如下:
表1 兩類系統(tǒng)的損耗對比分析
可見1500V效率在不同的工況下(輸出電流)提高值不同;實(shí)際施工圖中因考慮場址地形等原因,隨著電纜長度的增長,兩類系統(tǒng)的損耗的差異明顯。
在上述數(shù)據(jù)的計(jì)算過程中,針對1500V系統(tǒng)在輸入組串?dāng)?shù)時(shí)錯(cuò)誤,造成串聯(lián)后的1000V、1500V的組串電壓一致,但1500V系統(tǒng)的損耗與上述表格內(nèi)差異約0.02%。由此可以看出:針對1500V系統(tǒng)因?yàn)殡妷荷吆?使得組串?dāng)?shù)降低;導(dǎo)致電纜量的降低;最終的損耗降低。
根據(jù)以上的分析結(jié)論:1500V系統(tǒng)效率提高的主因是電纜用量減少,使得損耗降低。而兩種系統(tǒng)其工程量究竟工程量的變化在哪里?針對前文中的模型進(jìn)行分析,計(jì)算兩類系統(tǒng)的工程量變化如下:
表2 兩類系統(tǒng)的主要工程量變化對比分析
*各截面電纜通道
**各截面保護(hù)管
上述工程量變化明顯,由于對國內(nèi)1500V光伏系統(tǒng)的相應(yīng)設(shè)備(光伏組件、逆變器、匯流箱)以及材料(電纜等)的價(jià)格信息掌握不明確。在基于上述兩類系統(tǒng)的設(shè)備、材料的單價(jià)一致;再結(jié)合目前國內(nèi)電站招標(biāo)平均價(jià)計(jì)算(電纜通道、保護(hù)管費(fèi)用按照綜合單價(jià)進(jìn)行計(jì)算):
1500V光伏系統(tǒng)的單位投資約下降0.057元/W(理論值)、0.07元/W(工程值)。如再考慮到相應(yīng)設(shè)備材料的施工安裝費(fèi)等因素,1500V光伏系統(tǒng)的單位投資(工程值)約下降0.1元/W。
隨著光伏系統(tǒng)由1000V升至1500V后,在基于如下計(jì)算依據(jù):
1)前文中的模型;
2)根據(jù)中國效率加權(quán)值;
3)假設(shè)電站所處位置為I類地區(qū);
4)假設(shè)光伏組件為MPPT輸入功率與電流值線性相關(guān)。
相比于1000V光伏系統(tǒng),1500V光伏系統(tǒng)的光伏電站綜合效率約提高2.14%,電站投資約下降1.4%;由此電站的投資財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率(所得稅后)約提高6%。
近十年前,當(dāng)時(shí)手機(jī)網(wǎng)絡(luò)還是2G網(wǎng)絡(luò),臨近畢業(yè)參加了當(dāng)時(shí)世界通訊設(shè)備老大、以及國內(nèi)兩個(gè)老是掐架的通訊設(shè)備商的招聘會(huì)。他們都在談其大力發(fā)展3G網(wǎng)絡(luò),希望有志青年共謀發(fā)展。在后來參加Nortel的招聘會(huì)時(shí),他們談到了4G網(wǎng)絡(luò),感覺很新鮮。
當(dāng)今天在用著4G網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候,想到了當(dāng)年招聘會(huì)上的場景,以及后來的Nortel,咂摸出一些味道。
當(dāng)我們今天還在討論1500V光伏系統(tǒng)好不好的時(shí)候,可能有一些設(shè)備商已經(jīng)在悄悄的發(fā)展2000V光伏系統(tǒng)了。
在光伏發(fā)電系統(tǒng)中,除了光伏組件、逆變器的一些核心元件需要切實(shí)的技術(shù)進(jìn)步來實(shí)現(xiàn),其他設(shè)備、輔材在目前的技術(shù)水平上沒有大的障礙。
針對逆變器其主要控制元件IGBT。根據(jù)目前的調(diào)研情況來看,一些IGBT設(shè)備供應(yīng)商已有商品化的1200V、1700V電壓(B6U+B6I、B6I+B6I等)組件(Assemblies)、3300V、4500V、6500V的模塊(Modules)。
針對光伏組件,因本人對其認(rèn)識有限,不做分析。
根據(jù)前文的測算依據(jù)及模型:與1000V系統(tǒng)相比,如采用2000V系統(tǒng),理論上4mm2電纜將降低約70%,70mm2電纜將降低約60%;系統(tǒng)損耗將降低約3.17%。
上述計(jì)算均假設(shè)光伏組件為:理想電流源,即電壓恒定。而在實(shí)際的工業(yè)制造中,因組件的加工制造的偶然因素較多,造成光伏組件輸出電壓存在差異。在目前的1000V系統(tǒng)中,因組串?dāng)?shù)量較少。上述問題造成各組串的輸出電壓的不一致不甚明顯。隨著1500V或者更高電壓系統(tǒng)的引入,光伏組件的差異性對電站輸出效率的影響將愈加明顯。
責(zé)任編輯:蔣桂云
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