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    1. 1500V高效光伏發電系統應用與展望

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      • 更新日期:2016-08-02
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       非常感謝大家在這里參加這個會議,剛才陽光電源講到1500V光伏逆變器在未來的展望,我主要是從選擇1500V技術最優方案進行演講。我今天的匯報主要從四個方面來說,一個是1500V提出的背景,第二個1500V的方案分析,帶來了什么好處,第三是高效1500V光伏系統是怎樣的架構。

      這是大家比較熟悉的,目前來說國內光伏發展是非常的迅猛,目前在2014年國內累計裝機容量排在第二,當時光伏應用的還比較小,但是經過幾年的發展,中國在光伏應用已經排在了前面,今年的話肯定是會上升為第一位,中國無論從光伏產業還是光伏應用都是全球排在第一位的大國。給我們帶來的是機會也是挑戰,我們裝機容量越大,國家需要補貼的經費就越大,導致產業鏈只賺吆喝不賺錢,這也是我們的痛楚。我們希望有一些新的技術方案,能夠使我們整個光伏發電成本降低,效率能夠提升,使光伏發電真正的經濟性更早到來。光伏發電成本還比較高,在2011年的時候國家有一個光伏發電路線圖的計劃,當時預計在2014年可以達到工業用電的平價上網,2017年達到生活用電平價上網,到2020年可以實現發電平價上網,從今年來看,這些目標都沒有達到。雖然說光伏發電系統成本下降是非??斓?,但是電價提升并沒有這么快,也是與全球經濟周期就是我們對電力消耗息息相關,可能我們國家特別是電價受政府控制,特別是電價不會每年調整,使我們電價上升速度沒有那么快,使光伏平價上網時間往后延了。

      光伏發電是降低成本和提升發電量,肯定是光伏平價上網最重要的兩個方面,降低成本好說,組件降低成本空間非常大,現在到了慢慢放緩的階段。其次逆變器,我記得我們2009年的時候逆變器每瓦賣到2元,今天每瓦賣到0.2元,再下降的話,也相對沒有那么快。支架屬于金屬部件,降低成本不是很大。其次在發電效益就是發電量提升上,還有一些空間,我非常有印象的是我們最近和一個老專家在公司講課的時候,提到國家一些節能項目往往很多是注重設備自身的效率提升,但是更應該關注在電力傳輸的全流程去考慮,而不是專門針對某一個設備本身的效率,同樣我們光伏發電也是這樣的問題。我們可以看到光伏發電存在效率,發電量下降,各個環節都存在一些因素,從浮躁度,包括一些遮擋、灰塵會到來發電量降低。從組件本身的一些衰減和組件參數分散性,也會帶來組件失陪導致發電量下降。還包括MPPT、逆變器等是否做的好,都會影響到發電量的因素。我們希望從整個全流程來思考這個問題。

      在整個光伏逆變器系統方案上來說,變化非???,在整個1000V系統中我們做了哪些東西,包括最早的用集中式逆變器在大型光伏電站,到近兩年華為進了以后做了一些組串式大型光伏發電站,做到了分散的MPPT跟蹤,減少組串式適配來提升發電量。還有就是集中式逆變器也開始由傳統單一MPPT演進到4路的MPPT系統,這是提升效率的有效手段。我們公司也是在2013年做了一款新的產品,集中組串式、集中式的一些優勢,做到的MPPT分散式,在傳統匯流箱里面,每個匯流箱是增加了4個MPPT控制,就是我只需要4路組串接入一個MPPT控制器進行MPPT跟蹤。不但降低了系統的成本與組串光伏發電相比,而且的話提升了發電效率,因為在直流側傳輸電壓上提升了,從匯流箱出來就是800V左右的電壓進行傳輸,原來的集中式可能工作電壓點在600V。還有交流側輸出,到500V左右交流側傳輸,原來是315V傳輸,整個光伏發電系統的效率樂了提升。右邊的圖,大家可能比較熟悉,這是一個集成預裝光伏逆變站,帶來成本的降低。在1000V系統下,我感覺把比較優的方案進行了應用,未來再要降低成本,提升發電量的路徑在哪里,就是1500V是否可以替代1000V,進一步提升電壓等級,一方面降低了傳輸的損耗,另一方面是可以做到更大的方陣。比如原來是1兆瓦,現在可以做到2兆瓦,越大單位成本就越低。這樣的話,也和我們光伏電站發展相關,最早的話在云林是10MW電站,2011年出現50MW電站,2014年已經出現500MW電站。光伏電站越大,需要的光伏逆變器光伏方陣發電容量也就越大,基于經濟性的考慮,所以需要大功率的需求。我們1000V系統如果再用到比較大方陣來說,由于方陣布置面積非常大,導致直流側線損越大。

      1500V光伏系統的應用方面,我們最主要的和原來的差別僅僅是逆變器的替換,原來是1000V,替換成1500V,電池組件串聯數由原來22變到32、34,輸出電壓的話提升了,就是到500V、540V,還有MPPT跟蹤,工作電壓范圍也相應提高了。如果是簡單的改的話,也是可以帶來一些效益的。光伏組件、支架這塊沒有太多的差異,在其他有差異的部分,最主要的是匯流箱,我們可以看到匯流箱,電壓提升了,單個所使用的匯流箱數量減少了,匯流箱數量減少到原來三分之二,會帶來匯流箱成本的下降。第二是逆變器,單瓦成本降低了。還有升壓變壓器,單瓦成本降低了。電纜和監控的成本都降低了。在效率上主要是兩個部分,一個是線損降低了,還有逆變器損耗也降低了。

      1500V這么好,剛才也提到了可能有一些需要解決的問題,這些問題在哪些方面。第一個光伏組件本身以及配套的選件在耐壓設計和PID等問題上是好的選擇,相信在組件部分是有一些好的解決方案來解決這個問題。第二是匯流箱,本身里面也存在耐壓的問題,還有電纜絕緣的問題。同樣電氣絕緣設計、低壓電氣器件、保護器件選擇等問題。如果說逆變器壞了,是不是發電損失就比原來1兆瓦的時候多了,原來可能壞了時候只有1兆瓦方陣停下來,2兆瓦壞了就是2兆瓦方陣停下來,我們需要尋找一些解決的方案。

      在光伏逆變器系統里還有什么新的思路可以給我們帶來一些更有價值的東西,我們上能電器基于原來做集散式的方案,還有做模塊化逆變器的方案,我們提出了1500V集散式三電平一個光伏逆變器系統,這樣的系統就是降低了系統的成本,剛才看到了逆變器可能由原來1兆瓦做大2兆瓦,模塊可以擴展,如果是2兆瓦就多并幾個模塊,這樣使系統覆蓋性很好,我的產品原來是模塊化的架構,可以按模塊去擴展。這是我們產品的優勢。第二個我們采用三電平功能,降低了系統成本,降低了系統線損,解決了組件失配問題,具備故障冗余功能,具備模塊化休眠功能,完美的電能質量。再比較一下,1500V集散式方案和1500V集中式方案,計算了一下,在傳輸和變換損耗下還有0.3%空間,比1500V集中式逆變器提升0.3%的效率;如果說考慮到集中組件失配和跟蹤,在發電量有一個點以上的發電量提升。我在光照比較小的時候,我可以讓一些模塊停下來,我只開一個模塊,這時候我的第一負載下的效率就提升了。1500V多模組三電平光伏逆變器比1500V兩電平逆變器損耗低30%以上。1500V也有它的一些應用場景,不是所有的應用都使用1500V,在大型地面光伏電站比較平坦地方是比較好的方案,還有在大型的屋頂也是比較使用的方案,像地勢很起伏的地方可能發電量還沒有1000V系統發電量好,我們需要進一步應用的驗證才能夠下這個結論。在目前我們思考范圍內,不太適合地勢非常復雜的應用場景。這是1500V多模組集散格式光伏逆變器主要特點。

      最后簡單講一下上能這個公司,上能在2014年并購了艾默生網絡能源,也是在2012年光伏市場占有率比較高,也是技術領先型公司,也是世界五百強公司,由于中國光伏逆變器產業的競爭,價格競爭非常激烈,艾默生主要做國際品牌,不適合在中國發展,在這個時機上能由于在中國的市場地位,就產生了一個結合,上能電氣并購了艾默生,也給艾默生帶來了好處。2015年訂單超過3.5GW。

      感謝大家的聆聽。

       
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