Tehnologija napona fotonaponskih sistema za proizvodnju električne energije uglavnom se podijeljena na nekoliko različitih nivoa napona, a odabir ovih nivoa napona obično ovisi o razmjeri sistema, geografske lokacije i zahtjevima za pristup mreži.
Evo nekoliko uobičajenih nivoa napona i njihov razvojni trendovi:
Zajednički nivoi napona
1. Veza sa niskim naponom (220V / 380V)
Pogodno za male distribuirane fotonaponske sisteme, kao što su na krovu instaliranih fotonaponskih sistema u stambenim zgradama ili malim preduzećima. Ova vrsta sustava obično ima nižu snagu i instalirani kapacitet uglavnom ne prelazi 400kW.
2. Priključak za rešetku srednjeg napona (10kV)
Kad je instalirani kapacitet fotonaponske generacije električne energije veći od 400kW, napon od 10kV se obično odabran za povezivanje na mrežu. Ovaj sistem zahtijeva ugradnju pojačanog transformatora da odgovara naponu rešetke.
3. Veza sa visokim naponom (poput 35kV, 110kV itd.)
Velike kopnene fotonaponske elektrane obično koriste viši nivo napona za povezivanje s mrežom, što smanjuje gubitke prijenosa i pogodno je za prijenos na duže staze.
4. Povećajte DC bočni napon na 1500V:
Ovo je trenutno jedan od naprednijih nivoa napona za fotonaponske sisteme. Povećanjem istosmjernog napona iz tradicionalnog 1000V do 1500V, mogu se smanjiti gubici kabela, dužina niza komponente mogu se povećati, a troškovi sustava mogu se spustiti.
5. Povećajte izmjenični napon na 1000V:
Povećavanje izmjeničnog napona također pomaže u smanjenju gubitaka prijenosa, posebno u prijenosu snage na velike daljine. Pored toga, omogućava i upotrebu manje pretvarača i transformatora, pojednostavljivanje dizajna sistema i smanjenje troškova.
6. High Boost Converter tehnologija:
Visoko pojačani pretvarači koriste se za povećanje naponskog izlaza bez značajnog povećanja struje, koji je ključan za optimizaciju efikasnosti distribuiranih generacijskih sistema. Na primjer, pojačana struktura spojnog kruga dodala je novu jedinicu za podešavanje pojačanja, što omogućava fotonaponski sustav da izrazivo izlaže veći istosmjerni napon.
7. Višenamjenski inverter dizajn:
Višestepeni inverterski dizajn prihvaća više faza pretvorbe energije za postizanje viših napona za napon uz smanjenje pritiska na pojedine komponente. Na primjer, troslojni pretvarač za pojačavanje ne samo povećava dobitak napona, već i smanjuje provođenje, prebacivanje gubitaka i gubitaka obrnutog oporavka.
Trend za razvoj
Trend razvoja tehnologije napona u fotonaponskim sistemima za proizvodnju električne energije se čini uglavnom u sljedećim aspektima:
Napon sistema i dalje se povećava
DC bočni napon fotonaponskih sistema za proizvodnju električne energije postepeno se povećavao sa ranih 600V do 1000V, a sada na 1500V, a dalje će se razviti prema većim naponima u budućnosti. Na primjer, Huawei predviđa da će do 2030. godine, istosmjerni napon fotonaponskih sistema preći 1500V, pa čak i dostići 2000V. Glavna svrha ovog trenda je poboljšati efikasnost proizvodnje električne energije i smanjiti troškove sustava po kilovatskom satu (LCOE) smanjenjem gubitaka linije, količini opreme i materijalnih troškova.
Suživot visokog napona i velike pouzdanosti
Uz porast napona, sustav ima veće zahtjeve za pouzdanost. Na primjer, iako sustav od 1500V ima značajne prednosti u smanjenju troškova i poboljšanja efikasnosti, on također donosi probleme poput opasnosti od električne udace, opasnosti od požara i PID (potencijalni inducirani propadanje) rizika. Stoga, budući razvoj zahtijeva jačanje sigurnosti i stabilnosti sustava uz promociju visokog napona, na primjer, usvajanje bipolarne visokonaponske arhitekture i mogućnosti zaštite sigurnosti sistema.
Tehnološka inovacija Poziva porast napona
Tehnološki napredak je važna pokretačka snaga za povećanje napona.
Na primjer, primjena poluvodičkih materijala treće generacije kao što su silikonski karbid i gallijum nitrid, kao i razvojem disipacije topline i topološke arhitekture tehnologije, značajno su poboljšali gustoću energije i efikasnost pretvarača, na taj način podržavajući realizaciju viših napona. Pored toga, primjena modularnog dizajna i digitalne tehnologije također pruža garancije za stabilan rad visokonaponskih sustava.
Integracija i primjena sistema za pohranu energije
Sa razvojem tehnologije skladištenja energije, integracija fotonaponskih sistema i opreme za skladištenje energije postala je trend.
Na primjer, konfiguracija napona od 1500V DC postepeno je postala glavni izbor za sustave za pohranu energije, koji ne smanjuju samo sistemski troškovi, već i poboljšava volumetrijsku gustinu snage i operativnu efikasnost opreme. U budućnosti, sa daljnjom ročnošću tehnologije za pohranu energije, napon fotonaponskih sustava može se dalje povećati na 2000V.
Inteligentni i energetski efikasan dizajn
Inteligencija je važan razvojni smjer za buduće fotonaponske sisteme. Integriranjem inteligentnih komponenti kao što su senzori i kontroleri, fotonaponski sistemi mogu nadgledati operativni status u realnom vremenu, dijagnosticirati greške i automatski podešavanje operativnih parametara i na taj način poboljšanje pouzdanosti i operativne efikasnosti sistema. Istovremeno, koncept dizajna visoke efikasnosti i očuvanja energije također će se integrirati u istraživanje i razvoj ključne opreme kao što su transformatori i pretvarači.
Ravnoteža između sigurnosti i ekonomije
Iako visokonaponski sustavi imaju značajne prednosti u smanjenju troškova i poboljšanju efikasnosti, njihova pitanja sigurnosti i dalje treba riješiti. Na primjer, sustavi visokog napona povećavaju PID rizik i pogoršavaju probleme neusklađenosti serije. Stoga, budući tehnološki razvoj zahtijeva jačanje mjera zaštite sigurnosti sistema i poboljšanje tehničkih standarda tokom povećanja napona.
