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    1. 光伏逆變器迎接1500V新時代

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      • 文件類型:PPT幻燈片
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      • 更新日期:2016-08-02
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      各位來賓大家下午好,我來自陽光電源,今天非常榮幸和大家一起分享一下我們對1500V的思考和認識。1500V可以說在今年的時候,已經更多信息進入我們的視野,我講的內容分為三個部分,第一我們對于1500V的認知,第二對于即將到來的1500V時代,陽光電源做哪些努力,第三面對1500V的系統我們給出的解決方案是什么。

      我們都知道中國為什么要發展光伏,我認為有兩個因素,第一個內因,面對化石能源的枯竭,面對能源結構的調整,作為外因,我們中國作為能源消耗的大國,面對全球氣候變暖的危機,我們給出承諾應該肩負起中國大國的作為,所以在中國提出了在要“十三五”末的時候實現非化石能源占比要達到15%以上,第二個目標對于光伏裝機容量來說要累計到200GW的目標,我們現在是一個高補貼,高依賴于正政策的發展模式,尤其在“十三五”末的時候轉向地補貼高競爭力的發展模式,同時在“十三五”末的時候實現用電側的平價上網。這是我們的目標。最近,在10月30號電價補貼又要做調整,甚至傳統的發電電力上網電價成本也要下跌,我們追求更低的光伏度電補貼時,光伏和傳統能源競爭的時候壓力越來越大。光伏領跑者計劃,構建鼓勵創新機制,追求更低光伏度電成本,10月30號發布的光伏補貼政策的下跌討論稿,會倒逼整個光伏行業在各個環節進行創新,達到擺脫政策依賴,擺脫高補貼的目的。

      站在逆變器廠商角度來講,逆變器作為光伏系統的橋梁,雖然成本占比低,但至關重要。逆變器是作為光伏電站的一個橋梁,串聯在整個發電系統中,作為逆變器廠家,我們也在思考從電的角度怎么去創新,來迎合上面提到的挑戰。1500V,我們認為是一個變革,光伏系統從600進化到1000V的時候,帶來成本大幅度下降,發電量的有效提升,同樣當1000V進化1500V的時候,也會有類似的效率發生,逆變器功率的提升,降低安裝和運維成本。我們同樣思考,1500V的光伏系統到底在哪個應用場景下最適合,我們都知道1500V變革再來組串數量的增加,從22組串到34組件形成的組串,對于我們的安裝場地來說需要有更大規模的相對平整的場地,對于大型地面電站有這樣的要求。1500V時代的到來,我們有一個判斷,2014年是一個市場導入,2015年是讓更多的行業內人士來了解做一些示范項目,明年會有一個大幅度系統應用數量,尤其是起步是在美國市場,中國明年會有一些示范項目。

      我們也知道前面天合的老總也說到SMA做了一些案例,政策的認知和我們面臨的挑戰,和我們面臨挑戰提出的解決方案,以及同行內有先驅者建立的示范項目,表明我們已經進入1500V時代。我們作為逆變器廠家,陽光電源如何迎接這個時代?我們先看整個光伏發電系統的組件,組件我們已經知道有一些公司包括今天天合已經有1500V組件上市,逆變器也是關鍵設備,陽光電源也推出了1500V逆變器,陽光電源1500V電壓等級的逆變器是1兆瓦的。我們可以看到它主要的關鍵參數,逆變器具有SVG功能,滿足電網快速無功調度。在今年中國首次首家1500V逆變器通過19964認證,完全符合我們標準的要求。匯流箱也是1500V里面非常關鍵的部件,為了很好的配套讓整個光伏系統盡快的進入示范階段,陽光電源也開發了1500V匯流箱。這是我們匯流箱的一些主要參數。匯流箱是一個智能匯流箱,在每一串都有電流檢測功能,檢測到的信息可以通過我們的通訊系統上傳到我們的云平臺,上傳以后可以做數據的實時采集實時分析,故障模式識別,提前做故障模式診斷,盡可能提早去做運維。這是我們從發現故障到派單到解決的一個全流程,通過我們的智能光伏云平臺提高整個運維的效率。

      1500V的系統的解決方案到底是什么?認為以2兆瓦為一個發電單元是比較優的選擇,現在我們常見的是1兆瓦,我們有一些案例已經做了,有1.6兆瓦,在1500V平臺上,我們分析以后經過綜合對比,2兆瓦是相對比較合理的方案,在從成本來講,前面有提到,我這里就不細說,結果講一下,相對來講1500V相對1000V來講,每瓦可以節約0.2元。我們也面臨很多挑戰,比如電氣安全問題,安全防護問題,直流滅弧問題,PID問題,雙玻組件是沒有PID問題,所以雙玻組件在1500V時代是有先發優勢。另外我們要進入1500V,不是逆變器廠商的一個問題,也不是單一的組件單一的電是整個光伏產業鏈的問題,我們希望整個光伏產業鏈能夠涉及到設備能大批量能量產,是光伏1500V真正大發展的挑戰。不管我們怎樣,1500V已經來了,我們陽光電源為了迎合為了應對1500V時代,我們始終堅持價值觀把逆變器做好,謝謝。

      主持人:有請上能電氣的嘉賓進行演講。

      嘉賓: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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