在IEC標(biāo)準(zhǔn)中跟組件系統(tǒng)電壓相關(guān)的,主要有以下參數(shù)的要求:
1>IEC61215:主要是一些測(cè)試參數(shù)上的改變,例如絕緣耐壓測(cè)試、濕漏電測(cè)試,背板局部放電測(cè)試等;
2>IEC61730-1:主要是針對(duì)更高等級(jí)系統(tǒng)電壓對(duì)應(yīng)的空氣間隙和爬電距離提出了更高要求等,對(duì)組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出來了更高的安全要求;
3>IEC61730-2:主要是一些安規(guī)測(cè)試參數(shù)上的改變,例如絕緣耐壓測(cè)試、脈沖電壓測(cè)試等;
這些電壓參數(shù)的測(cè)試主要變更點(diǎn)為電氣安全相關(guān)的測(cè)試,其他測(cè)試如老化、力學(xué)測(cè)試沒有變化。
GBT50797-2012光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定,組串最大接入組件數(shù)量要根據(jù)光伏組件工作條件下的極限低溫。當(dāng)前根據(jù)歷史最低極限溫度,按照組件在1000W/m2光照下的開路電壓計(jì)算,不超過1000V;按照國內(nèi)西部地區(qū)最低-30℃和常用多晶硅電池板計(jì)算,最多22塊串聯(lián)。但實(shí)際組件開路電壓要考慮輻照和溫升的影響。
當(dāng)前常規(guī)開路電壓評(píng)估方法根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖畹蜆O限溫度,按照組件在1000W/m2光照下的開路電壓計(jì)算。實(shí)際運(yùn)行中最低溫度時(shí)輻照在100W/m2以下,輻照達(dá)到1000W/m2時(shí)組件溫升30~40℃,實(shí)際組串全天最大開路電壓時(shí),輻照低于1000W/m2、溫度高于歷史極限低溫,而輻照降低,溫度升高都將導(dǎo)致組串開壓降低。所以,修正輻照和溫升后,組件開路電壓較當(dāng)前主流算法低80V以上。
從組件耐壓性考慮,其可靠性和安全性因素包括電池結(jié)構(gòu)(電氣間隙)、背板、接線盒、連接器等。其中組件、接線盒、連接器的電氣間隙和爬電距離相對(duì)IEC61215標(biāo)準(zhǔn)有較大富裕。
在浮地系統(tǒng)中,當(dāng)組串的正負(fù)極有接地故障,會(huì)導(dǎo)致電池組件對(duì)地電壓等于系統(tǒng)電壓,目前國內(nèi)有技術(shù)領(lǐng)先的逆變器廠家會(huì)實(shí)時(shí)檢測(cè)直流側(cè)的對(duì)地絕緣情況,一旦發(fā)現(xiàn)絕緣問題,會(huì)將組串進(jìn)行短路處理,讓系統(tǒng)電壓降到0,消除過電壓和漏電風(fēng)險(xiǎn)。
所以系統(tǒng)電壓即使超過1000V(1100V以內(nèi))在浮地系統(tǒng)中使用當(dāng)前的1000V組件并沒有可靠性問題。
另外,目前階段無論是含氟背板還是氟碳涂料背板(包括PVF/PET/PVF/PVDF/PET/PVDF PTFE/PET/PTFE等),其背板材料分為1000V系統(tǒng)和1500系統(tǒng),而基本上包括中來、眀冠、臺(tái)宏、福斯特等背板耐壓實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均大于1200V。在1100V系統(tǒng)上,基本上不需要重新研發(fā)就可以使用,但是需要取得對(duì)應(yīng)的認(rèn)證。
目前,國內(nèi)包括英利、愛康、晶科、中利科技、比亞迪等組件廠商已經(jīng)推出了1100V的系統(tǒng)方案,也推出相對(duì)應(yīng)的1100V組件,后面有更多的組件廠家正在做1100V認(rèn)證和準(zhǔn)備認(rèn)證中。
2,直流線纜
光伏直流線纜耐壓參考標(biāo)準(zhǔn)《2Pfg 1169/08.2007 Requrements for cables for use in photovoltaic-system》,可滿足1100V電壓的需求。
在標(biāo)準(zhǔn)中有如下的標(biāo)注:系統(tǒng)的工作電壓可能會(huì)永久超過額定電壓的20%。電纜可在電壓值高于額定電壓20%的情況下操作,只要該額定電壓不小于系統(tǒng)的額定電壓。
而對(duì)于額定電壓,在1000V的定義中如下:
交流U0/U 0,6/1 kV(相對(duì)地電壓/相對(duì)相)1.8千伏直流(導(dǎo)線-導(dǎo)線,非接地系統(tǒng),非負(fù)載條件下電路)。
如果在直流系統(tǒng)中使用電纜,兩個(gè)導(dǎo)體之間的額定電壓應(yīng)不得超過電纜額定電壓U的1.5倍值。在單相接地直流系統(tǒng)中,此值應(yīng)乘以因數(shù)0.5。
對(duì)于浮地系統(tǒng)來說,額定電壓為0.6/1kV的線纜可支持直流系統(tǒng)電壓在開路時(shí)達(dá)到1.8kV,在帶載時(shí)1.2KV要求,因此,可滿足1100V系統(tǒng)中使用。
3,逆變器
在逆變器方面,相比1500V系統(tǒng),1100V系統(tǒng)只是把電壓提升了1.1倍,而且僅在極端低溫下存在這種情況,這對(duì)逆變器廠商來說,將開路電壓達(dá)到1100V的耐壓,并不是難事。逆變器內(nèi)部的器件均滿足1100V系統(tǒng)的耐壓要求??紤]到直流單相接地故障也不能損壞組件,要求使用1000V組件的系統(tǒng)中,逆變器能夠檢測(cè)到絕緣故障并能消除高電壓風(fēng)險(xiǎn)。在歐洲和美國的一些主流廠家中,包括SMA、POWERONE、KAKO、GE,國內(nèi)廠家如華為、陽光等,均已經(jīng)推出了1100V逆變器,而部分美國逆變器廠商推出了1250V系統(tǒng)。
可以說1100V方案在降低成本的同時(shí)仍可繼續(xù)使用符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備,對(duì)應(yīng)的組件、線纜、逆變器均能夠滿足要求。
基于此,1100V方案不需要升級(jí)特定的設(shè)備,相比1000V方案,初始投資成本進(jìn)一步降低。經(jīng)過測(cè)算,1100V系統(tǒng)24塊一串設(shè)計(jì)方案,相比1000V系統(tǒng),初始成本可降低約0.06元/W,同時(shí)發(fā)電量提升3%左右(比集中式),每年增值0.07元/W,100MW 25年增值1.9億。
遠(yuǎn)有2020實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)平價(jià)上網(wǎng)的目標(biāo)要求,近有成本收益的現(xiàn)實(shí)核算,面對(duì)降本的現(xiàn)實(shí)壓力,光伏行業(yè)的競(jìng)賽結(jié)果終將取決于新技術(shù)。從目前來看,1100V系統(tǒng)成本、發(fā)電量?jī)?yōu)于1000V系統(tǒng),而在產(chǎn)業(yè)鏈配套、核心部件、技術(shù)成熟度以及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范上和1000V系統(tǒng)基本保持不變,是現(xiàn)有情況下最佳的理想方案,這也是目前一些大型光伏電站開發(fā)商青睞于1100V系統(tǒng)的原因,也使得1100V系統(tǒng)現(xiàn)階段最有可能取得突破,成為平價(jià)上網(wǎng)吹響的第一聲號(hào)角。