Crank It Up: hoogspannings 1500V zonnesystemen besparen aannemers geld

- Dec 15, 2019-

Bron: solarpowerworldonline


Sinds grondgemonteerde 1500-V-systemen in de National Electrical Code 2017 werden genoemd, hebben fabrikanten hard gewerkt aan zonnepanelen met 1500 V-rating, omvormers en alles daartussenin. Zonne-installaties met een hogere spanning stellen installateurs in staat om systemen te condenseren terwijl ze hetzelfde vermogen leveren.


Paragraaf 690.7 in de NEC van 2017 heeft voor het eerst vastgesteld dat grondgemonteerde systemen een maximale spanning van 1500 V kunnen hebben. Grote systemen op utility-schaal waren in de jaren voorafgaand aan deze code al begonnen te schakelen naar 1500 volt vanwege verschillende standaardvereisten, maar de bijgewerkte code opent de mogelijkheid van 1500 volt voor kleinere projecten op utiliteitsschaal en de hoogspanningsreeks-omvormers die goed bij die markt passen.


De "International Technology Roadmap 2017 for Photovoltaic (ITRPV) 2017" benadrukte de trend waarbij de systeemspanning steeg van 1.000 volt naar 1500 volt. De studie wees uit dat vanaf 2020 de 1500-V-markt groter zal zijn dan 30% en dat die spanning vanaf 2025 een marktaandeel van meer dan 50% zal bereiken.


Wat is 1500 volt zonnestelsel



Door een toename van 500 volt kunnen aannemers systemen condenseren omdat elke omvormer meer energie kan verwerken. Meer panelen kunnen in serie worden geschakeld om langere snaren te maken. Er zijn minder draden nodig. Er zijn minder omvormers nodig omdat ze meer vermogen kunnen accepteren. Maar een 1500-V-systeem kan alleen werken als alle componenten een prestatie van 1500 V hebben.


De meeste fabrikanten van zonnepanelen zijn begonnen met het bijwerken van hun panelen die worden gebruikt in projecten op schaal van nutsbedrijven tot 1500 V. Jeff Juger, directeur bedrijfsontwikkeling voor JinkoSolar, legde uit dat zonne-installateurs nog steeds hetzelfde aantal totale panelen nodig hebben om het beoogde wattage in een 1500 te bereiken -V systeem, gewoon minder rijen panelen. Als bijvoorbeeld de spanning van een module bij open circuit (Voc) 45 VDC is, dan staat een 1.000-V-systeem 22 modules (1.000 / 45) in een string toe, terwijl een 1500-V-systeem 33 modules (1500/45) toestaat in een draad.


De kosten van 1500-V-modules zijn in wezen hetzelfde als panelen met een lager voltage, hoewel enigszins verschillende materialen worden gebruikt bij de productie. Juger zei dat het enige probleem met deze opgewaardeerde panelen de verhoogde kans op mogelijk geïnduceerde degradatie of PID is.


"Hoogspanning kan het risico van PID veroorzaken, waarbij ionen van de cellen naar het modulekader migreren, wat resulteert in stroomlekkage," zei Juger. "Jinko was de eerste die een ingelijste PID-vrije module aanbood en heeft geen problemen gehad met PID in zijn 1500-V-modules."


Huidige schijven kosten



Systemen met een hogere spanning zijn goedkoper omdat er minder materialen nodig zijn, van grote dingen zoals omvormers tot kleine dingen zoals draden en onderbrekingen. Dit komt omdat de stroom, die omgekeerd evenredig is met de spanning, zal dalen naarmate de spanningen stijgen. Leidingafmetingen kunnen afnemen omdat de stroom minder is en de kosten dalen met de grootte van de geleider.


"Het adagium dat we hier hebben, is de huidige kostprijs", zegt Eric Every, productmanager bij Yaskawa - Solectria Solar. "Hoe hoger je spanning, hoe minder echt commodity-materiaal dat je moet kopen."


Elke keer dat het oplopen van een 1.000-V naar 1500-V-systeem alleen maar betekent dat de draadisolatie een beetje groter moet zijn, terwijl het verlagen van spanning en stroom meer actueel kopermateriaal in de draden vereist. Meer koper gebruiken is duur in het geval van projecten met meerdere megawatt, dus het gebruik van minder koper met 1500-V-systemen is een welkome optie voor grootschalige zonne-ontwikkelaars en installateurs.


Grote systemen, grote winsten



1.500-V kostenbesparingen zijn het grootst op grote schaal. Daarom zijn 1500-V centrale omvormers de dominante, en in principe exclusieve, keuze geworden voor nieuwe grote installaties op utiliteitsschaal, terwijl 1500-V stringomvormers net op de markt komen om kleinere utiliteitsprojecten te bedienen.


"Met deze verschuiving naar 1500 volt krijg je krachtigere omvormers," zei Carlos Lezana, marketing en communicatie voor zonne-energie voor Ingeteam, die zowel string- als centrale omvormers produceert. "Als u een energiecentrale van 100 MW ontwikkelt met een centrale omvormer van 1500 V, hebt u minder eenheden [en] minder omvormers nodig dan bij 1000 V-omvormers."


Minder centrale omvormers betekent minder arbeid en minder combinerboxen nodig om draden in deze hoogspanningsinstallaties te consolideren. Minder omvormers betekent ook dat minder technici nodig zijn om problemen op te lossen na de inbedrijfstelling.


"Als u minder omvormers heeft, worden al die kosten, die arbeidskosten, verlaagd," zei Lezana.


Hoewel overschakelen naar 1500 volt veel voordelen biedt, zijn er ook nadelen. Meer spanning door minder centrale omvormers betekent meer vermogensverlies als een omvormer uitvalt.


"Als je minder omvormers hebt, is het duidelijk dat elk van hen meer vermogen beheert, dus als er één uitvalt, verlies je meer vermogen," zei Lezana. “Alle fabrikanten van PV-omvormers hebben een foutenpercentage. U moet ervoor zorgen dat uw leveranciers, of het bedrijf dat verantwoordelijk is voor de activiteiten en het onderhoud, zeer snel zullen reageren, omdat u wilt dat uw energiecentrale altijd op vol vermogen werkt, net zoveel uren mogelijk. "


Voer 1500-V stringomvormers in



1500-V stringomvormers kwamen ongeveer een jaar geleden op de markt voor utiliteitsschalen, maar zijn logischer voor kleinere, lokale zonne-energieprojecten.


Met een energiecentrale van 20 MW kunnen EPC's bijvoorbeeld vijf of zes 1500 V-omvormers of honderden 1500 V-reeks omvormers gebruiken. De keuze zou neerkomen op de algehele kosten en onderhoudsvriendelijkheid, maar het is duidelijk dat grote nutsprojecten nog steeds bij centrale omvormers kunnen blijven.


"Als je 100 MW doet, weet ik niet zeker of het zinvol is om stringomvormers te gebruiken," zei Ieder. "We bieden er een project op, maar waarschijnlijk zal de klant de centralen kiezen, omdat ze die granulariteit kunnen hebben."


De bruikbaarheid van stringomvormers maakt in het algemeen 1500-V stringomvormers een aantrekkelijke optie voor kleinere systemen op utiliteitsschaal.


Als er een faalt, wordt slechts één string beïnvloed en kan deze zonder veel vertraging gemakkelijk worden vervangen door een nieuwe eenheid. Centrale omvormers zijn nog steeds goedkoper dan string in centen per watt bij grote projecten op utiliteitsschaal, maar string kan winnen voor eenvoudiger onderhoud, vooral wanneer hogere spanning de inzet verhoogt.



“Het herstel is veel sneller op string. U hoeft alleen maar een eenvoudige vervanging te doen door reserve-eenheden die mogelijk op locatie zijn. Een vervanging kan binnen een half uur worden gedaan, dus het is een snel herstel, ”zei Ed Heacox, algemeen directeur van CPS America.


Solectria heeft ervoor gekozen om de 1500-V-markt te benaderen met alleen string-omvormers vanwege dit feit. Het bedrijf beschouwt zijn 1.000-V centrale omvormer nu als een legacy-product en raadt het niet aan voor nieuwe ontwerpen.


“Toen we besloten om een 1500-V-product te produceren, zeiden we:“ Hé, we gaan het echt heel moeilijk krijgen met dit O & M-probleem als we met een centrale omvormer gaan. Al onze klanten houden echt van de bruikbaarheid van die stringomvormer, laten we dat gewoon doen '', zei iedereen.


Wood Mackenzie Power & Renewables 'Global PV Inverter en MLPE Landscape: H1 2018' ontdekte dat driefasige stringomvormerzendingen met 59% joj groeide en de centrale omvormerzendingen van 2015 tot 2017 met bijna 7 GW overschreed. was het begin van een verhoogde acceptatie van stringomvormers in de Verenigde Staten vanwege nieuwe 1500-V stringomvormermodellen.


“We constateren dat een groter percentage van de projecten die onze klanten aan het uitvoeren zijn, deze uitvoeren met een stringomvormer-topologie in tegenstelling tot centrale omvormers. En elk jaar lijkt dat percentage te stijgen, "zei iedereen.


Solectria richt zich van oudsher op C & I-projecten tussen 100 kW en 20 MW, waarvan de meeste 1- tot 5 MW commercieel dak of kleine grondprojecten zijn. De nieuwe 1500-V stringomvormer, die in december 2018 zal worden verzonden, zal zich richten op het 'I'-gedeelte van C&I - industriële, distributiegerelateerde, gemeenschapsgerichte zonne-energieprojecten van het type bedrijf.


"Als het een vergelijking is tussen 1500-V en 1000-V [string-omvormers], zijn de kostenbesparingen reëel voor de 1500 volt," zei iedereen. De lagere bouwkosten die het gevolg zijn van minder arbeid in het veld, minder opzeggingen en minder draad kunnen installateurs helpen meer biedingen te winnen.


"Je krijgt een betere kost per watt in je modules, je krijgt een betere kost per watt als je naar de pijp en draad in het systeem kijkt," zei elke gezegd.


Gevaar! Hoge spanning



Verhoogde spanning betekent verhoogde veiligheidsgevolgen voor werknemers als er iets misgaat. Maar Heacox heeft vertrouwen in industriecodes en normen.


"De normen en voorschriften zijn verantwoordelijk voor hogere spanningen, dus in theorie zouden er geen verhoogde veiligheidsrisico's aan verbonden moeten zijn," zei Heacox. “Ik vertrouw dat eigenlijk wel. Mensen weten dat meer energie riskanter is. "


John Drummond, applicatie-ingenieur van CPS America, voegt eraan toe dat installateurs er zeker van moeten zijn dat ze apparatuur met 1500 V gebruiken, van draadisolatie tot voltmeters en alles daar tussenin. Installateurs moeten er ook rekening mee houden dat de werkruimteafstanden verschillen voor 1500-V-projecten.


“De typische werkruimtevrijheden voor 600 en 1.000 volt zijn niet van toepassing op 1500 volt. Je moet langere hekken gebruiken, dingen verder uit elkaar houden, extra verlichting toevoegen, dat soort dingen, 'zei iedereen.


Hoewel Drummond en Heacox geloven dat 1500-V-technologie veilig is, is deze nog steeds aan de grond gebonden. Drummond zei dat hij een toekomst ziet waar 1500-V-systemen ook op daken kunnen gaan, maar dit zou door de industrie moeten worden geaccepteerd.


"Heel vroeg ... dit soort toepassingen zaten 'achter het hek', en ik denk dat het, net zoals we zijn overgeschakeld van 600 naar 1000 volt, dezelfde aarzeling is om naar 1500 volt te schakelen voor alle toepassingen," zei Drummond.


Niet iedereen ziet ooit 1500 volt worden toegestaan op residentiële daken vanwege bezorgdheid over de veiligheid, maar hij zei dat 1500-V commerciële zonne-energie op het dak een toekomstige mogelijkheid zou kunnen zijn. De lange snaren die met 1500 volt worden geleverd, zouden echter beperkend zijn bij het ontwerpen van configuraties van rooftop-arrays. 26 tot 28 panelen in een rechte lijn plaatsen is niet altijd eenvoudig.


“In 1.000-V [rooftop-systemen]… krijg je een beetje meer flexibiliteit met de indeling van je daken omdat je snaren korter zijn. Je moet nog een paar draden leggen, maar je kunt het dak tenminste een beetje beter inpakken, 'zei iedereen.


Hoogvoltagesystemen voor zonne-energie bieden flexibiliteit en kostenbesparingen voor installateurs van zonne-energie, en opties zullen verder worden uitgebreid naarmate er meer innovatieve 1500 V zonne-apparatuur op de markt komt.