ที่มา: solarpowerworldonline
นับตั้งแต่มีการกล่าวถึงระบบ 1,500-V ที่ติดตั้งบนพื้นดินในรหัสไฟฟ้าแห่งชาติ 2017 ผู้ผลิตได้ทำงานอย่างหนักบนแผงโซลาร์เซลล์ 1,500-V ที่ติดอันดับอินเวอร์เตอร์และทุกอย่างที่เกี่ยวข้อง อุปกรณ์โซล่าร์เซลแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นทำให้ผู้ติดตั้งสามารถควบแน่นระบบในขณะที่ได้รับกำลังงานเท่าเดิม
มาตรา 690.7 ในปี 2560 NEC ก่อตั้งขึ้นเป็นครั้งแรกที่ระบบภาคพื้นดินสามารถมีแรงดันไฟฟ้าสูงสุด 1,500 V. ระบบสาธารณูปโภคขนาดใหญ่ได้เริ่มเปลี่ยนไปเป็น 1,500 โวลต์ในปีก่อนหน้ารหัสนี้เนื่องจากข้อกำหนดมาตรฐานที่แตกต่างกัน แต่รหัสที่อัพเดทจะเปิดโอกาสให้ 1,500 โวลต์สำหรับโครงการสาธารณูปโภคขนาดเล็กและอินเวอร์เตอร์สตริงแรงดันสูงที่เหมาะสมกับตลาดนั้น
“ 2017 International Technology Roadmap for Photovoltaic (ITRPV)” เน้นถึงแนวโน้มของแรงดันไฟฟ้าของระบบที่เพิ่มขึ้นจาก 1,000 โวลต์เป็น 1,500 โวลต์ การศึกษาพบว่าตั้งแต่ปี 2563 เป็นต้นไปตลาด 1,500-V จะมากกว่า 30% และแรงดันไฟฟ้านั้นจะเข้าถึงส่วนแบ่งการตลาดมากกว่า 50% ในปี 2568
ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ 1,500 โวลต์คืออะไร
การเพิ่มขึ้นของ 500 โวลต์ช่วยให้ผู้รับเหมาสามารถควบแน่นระบบเนื่องจากอินเวอร์เตอร์แต่ละตัวสามารถประมวลผลพลังงานได้มากขึ้น พาเนลเพิ่มเติมสามารถเชื่อมต่อแบบอนุกรมเพื่อสร้างสตริงที่ยาวขึ้น ต้องใช้สายไฟที่น้อยลง จำเป็นต้องใช้อินเวอร์เตอร์น้อยกว่าเพราะสามารถรับพลังงานได้มากกว่า แต่ระบบ 1,500-V สามารถทำงานได้ก็ต่อเมื่อส่วนประกอบทั้งหมดได้รับการจัดอันดับให้ทำงานที่ 1,500 V
ผู้ผลิตแผงโซลาร์เซลล์ส่วนใหญ่เริ่มปรับปรุงพาเนลที่ใช้ในโครงการสาธารณูปโภคเป็น 1,500 V. Jeff Juger ผู้อำนวยการฝ่ายพัฒนาธุรกิจสำหรับ JinkoSolar อธิบายว่าผู้ติดตั้งโซลาร์เซลล์ยังคงต้องการแผงรวมทั้งหมดในจำนวนถึง 1,500 วัตต์ ระบบ -V เพียง จำกัด จำนวนพาเนล ตัวอย่างเช่นถ้าแรงดันของโมดูลที่วงจรเปิด (Voc) เป็น 45 VDC ระบบ 1,000-V จะอนุญาตให้ 22 โมดูล (1,000 / 45) ในสตริงในขณะที่ระบบ 1,500-V อนุญาตให้ 33 โมดูล (1,500/45) ใน เชือก
ต้นทุนของโมดูล 1,500-V นั้นเหมือนกับแผงแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าแม้ว่าจะใช้วัสดุที่แตกต่างกันเล็กน้อยในการผลิต Juger กล่าวว่าปัญหาเพียงอย่างเดียวของพาเนลที่อัพเกรดเหล่านี้คือโอกาสที่เพิ่มขึ้นสำหรับการลดการเหนี่ยวนำที่อาจเกิดขึ้นหรือ PID
“ แรงดันไฟฟ้าสูงสามารถสร้างความเสี่ยงต่อการเกิด PID โดยที่ไอออนเคลื่อนย้ายจากเซลล์ไปยังเฟรมโมดูลส่งผลให้เกิดการรั่วไหลของกระแสไฟฟ้า” Juger กล่าว “ Jinko เป็นคนแรกที่เสนอโมดูล PID ที่ไม่มีกรอบและไม่มีปัญหากับ PID ในโมดูล 1,500-V”
ค่าใช้จ่ายไดรฟ์ปัจจุบัน
ระบบแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่านั้นมีราคาถูกกว่าเนื่องจากมีความต้องการวัสดุน้อยลงตั้งแต่เรื่องใหญ่เช่นอินเวอร์เตอร์ไปจนถึงสิ่งเล็ก ๆ เช่นสายไฟและการตัดการเชื่อม นี่เป็นเพราะกระแสไฟฟ้าซึ่งแปรผกผันกับแรงดันไฟฟ้าจะลดลงเมื่อแรงดันสูงขึ้น ขนาดตัวนำสามารถลดลงได้เนื่องจากกระแสไฟฟ้าน้อยลงและค่าใช้จ่ายจะลดลงตามขนาดตัวนำ
“ สุภาษิตที่เรามีที่นี่คือค่าใช้จ่ายในการขับเคลื่อนปัจจุบัน” Eric Every ผู้จัดการผลิตภัณฑ์ของ Yaskawa - Solectria Solar กล่าว “ ยิ่งคุณสร้างแรงดันไฟฟ้าของคุณได้มากเท่าไหร่คุณจะต้องซื้อวัสดุสำหรับสินค้าที่เกิดขึ้นจริงน้อยลง”
ทุกคนกล่าวว่าการเพิ่มขึ้นจากระบบ 1,000-V เป็น 1,500-V นั้นหมายถึงการทำให้ฉนวนลวดใหญ่ขึ้นเล็กน้อยในขณะที่แรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าลดลงต้องใช้วัสดุทองแดงจริงมากขึ้นภายในสายไฟ การใช้ทองแดงมากขึ้นมีราคาแพงในกรณีของโครงการหลายเมกะวัตต์ดังนั้นการใช้ทองแดงน้อยลงด้วยระบบ 1,500-V เป็นตัวเลือกที่น่ายินดีสำหรับนักพัฒนาและติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่
ระบบขนาดใหญ่ผลประโยชน์มหาศาล
การประหยัดต้นทุน 1,500-V นั้นยิ่งใหญ่ที่สุดเมื่อติดตั้งในขนาดใหญ่ นั่นเป็นสาเหตุที่อินเวอร์เตอร์กลาง 1,500 V กลายเป็นตัวเลือกที่โดดเด่นสำหรับการติดตั้งยูทิลิตี้ขนาดใหญ่ใหม่ในสหรัฐอเมริกาในขณะที่อินเวอร์เตอร์สตริง 1,500-V กำลังเข้าสู่ตลาดเพื่อรองรับโครงการสาธารณูปโภคขนาดเล็ก
“ ด้วยการเปลี่ยนแปลงนี้เป็น 1,500 โวลต์คุณจะได้รับอินเวอร์เตอร์ที่ทรงพลังมากขึ้น” Carlos Lezana ฝ่ายการตลาดและการสื่อสารพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับ Ingeteam กล่าวซึ่งผลิตทั้งอินเวอร์เตอร์และสายกลาง “ หากคุณพัฒนาโรงไฟฟ้า [100 เมกะวัตต์] ด้วยอินเวอร์เตอร์กลาง 1,500 V คุณจะต้องใช้อินเวอร์เตอร์น้อย [และ] อินเวอร์เตอร์น้อยกว่าถ้าคุณทำกับอินเวอร์เตอร์ 1,000-V”
อินเวอร์เตอร์ที่น้อยลงหมายถึงแรงงานที่น้อยลงและกล่องตัวรวมที่จำเป็นน้อยลงเพื่อรวมสายไฟในการติดตั้งไฟฟ้าแรงสูงเหล่านี้ อินเวอร์เตอร์น้อยลงยังหมายถึงช่างเทคนิคน้อยลงที่จำเป็นในการแก้ไขปัญหาหลังจากการว่าจ้าง
“ เมื่อคุณมีอินเวอร์เตอร์น้อยลงดังนั้นค่าใช้จ่ายทั้งหมดเหล่านั้นต้นทุนแรงงานเหล่านั้นก็จะลดลง” Lezana กล่าว
แม้ว่าการย้ายมาที่ 1,500 โวลต์นั้นมาพร้อมกับสิทธิประโยชน์มากมาย แต่ก็มีข้อเสียเช่นกัน แรงดันไฟฟ้าที่มากขึ้นผ่านอินเวอร์เตอร์ส่วนกลางที่น้อยลงหมายถึงการสูญเสียพลังงานมากขึ้นหากอินเวอร์เตอร์ล้มเหลว
“ เห็นได้ชัดว่าถ้าคุณมีอินเวอร์เตอร์น้อยลงนั่นเป็นเพราะพวกเขาแต่ละคนมีการจัดการพลังงานมากกว่าดังนั้นถ้าใครลงไปคุณก็จะสูญเสียพลังมากขึ้น” เลซาซานกล่าว “ ผู้ผลิตอินเวอร์เตอร์ PV ทั้งหมดมีอัตราความล้มเหลว คุณต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าซัพพลายเออร์ของคุณหรือ บริษัท ที่รับผิดชอบการดำเนินงานและการบำรุงรักษากำลังจะตอบสนองอย่างรวดเร็วเพราะคุณต้องการให้โรงไฟฟ้าของคุณทำงานเต็มกำลังตลอดเวลาเป็นจำนวนมาก ชั่วโมงที่สุด "
ป้อนอินเวอร์เตอร์สตริง 1,500-V
อินเวอร์เตอร์แบบสตริง 1,500-V เข้าสู่ตลาดเครื่องใช้ไฟฟ้าเมื่อประมาณหนึ่งปีที่ผ่านมา แต่ก็เหมาะสมกว่าสำหรับโครงการโซล่าร์ชุมชนขนาดเล็ก
ตัวอย่างเช่นด้วยโรงไฟฟ้า 20 เมกะวัตต์ EPCs สามารถใช้อินเวอร์เตอร์กลางห้าหรือหก 1,500-V หรืออินเวอร์เตอร์สตริง 1,500-V หลายร้อย ตัวเลือกจะลดลงตามต้นทุนโดยรวมและความสามารถในการให้บริการ แต่เป็นที่ชัดเจนว่าโครงการสาธารณูปโภคขนาดใหญ่อาจยังคงติดอยู่กับอินเวอร์เตอร์ส่วนกลาง
“ ถ้าคุณกำลังทำ 100 เมกะวัตต์ฉันไม่แน่ใจจริงๆว่ามันสมเหตุสมผลที่จะใช้ตัวแปลงสตริง” ทุกคนพูด “ เราจะเสนอราคาโครงการ แต่มีแนวโน้มว่าลูกค้าจะเลือกศูนย์กลางเพราะพวกเขาจะสามารถมีเม็ดเล็ก ๆ เหล่านั้นได้”
ความสามารถในการบริการของอินเวอร์เตอร์สตริงโดยทั่วไปทำให้อินเวอร์เตอร์สตริง 1,500-V เป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับระบบขนาดเล็ก
หากล้มเหลวจะมีเพียงสายเดียวที่ได้รับผลกระทบและสามารถสลับได้อย่างง่ายดายสำหรับหน่วยใหม่โดยไม่ล่าช้ามาก อินเวอร์เตอร์กลางยังคงมีราคาถูกกว่าสตริงในแง่ของเซนต์ต่อวัตต์ในโครงการสาธารณูปโภคขนาดใหญ่ แต่สตริงอาจชนะออกมาเพื่อความสะดวกในการให้บริการที่ง่ายขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นทำให้เงินเดิมพันสูงขึ้น
“ การกู้คืนจะเร็วกว่าบนสตริงมาก คุณเพียงแค่ทำการทดแทนด้วยหน่วยสำรองที่อาจอยู่ในสถานที่ การทดแทนสามารถทำได้ภายในครึ่งชั่วโมงดังนั้นมันจึงฟื้นตัวได้อย่างรวดเร็ว” Ed Heacox ผู้จัดการทั่วไปของ CPS America กล่าว
Solectria ได้เลือกที่จะเข้าใกล้ตลาด 1,500 V ด้วยอินเวอร์เตอร์แบบสตริงเท่านั้นเนื่องจากความจริงข้อนี้ บริษัท กำลังพิจารณาว่าอินเวอร์เตอร์ส่วนกลาง 1,000-V เป็นผลิตภัณฑ์รุ่นเก่า - ไม่แนะนำให้ใช้สำหรับการออกแบบใหม่
“ เมื่อเราตัดสินใจที่จะผลิตผลิตภัณฑ์ 1,500-V เราพูดว่า 'เฮ้เราจะมีช่วงเวลาที่ยากลำบากกับปัญหา O&M นี้ถ้าเราไปกับอินเวอร์เตอร์ส่วนกลาง ลูกค้าของเราทุกคนชอบการบริการของอินเวอร์เตอร์สตริงนั้นจริง ๆ ลองทำดู 'ทุกคนพูด
Wood Mackenzie Power & Renewables“ Global PV Inverter และ MLPE Landscape: H1 2018” พบว่าการจัดส่งอินเวอร์เตอร์สตริงสามเฟสเพิ่มขึ้น 59% จากปีต่อปีและสูงกว่าการจัดส่งอินเวอร์เตอร์กลางเกือบ 7 GW จากปี 2015 ถึง 2017 พบว่าปี 2018 เป็นจุดเริ่มต้นของการเพิ่มการยอมรับของอินเวอร์เตอร์แบบสตริงในสหรัฐอเมริกาเนื่องจากโมเดลอินเวอร์เตอร์สตริง 1,500-V ใหม่
“ เราพบว่าโครงการที่ลูกค้าของเราดำเนินการอยู่นั้นมีเปอร์เซ็นต์ที่มากกว่านั้นคือการใช้ทอพอโลยีแบบอินเวอร์เตอร์แบบสตริงเมื่อเทียบกับอินเวอร์เตอร์ส่วนกลาง และทุก ๆ ปีเปอร์เซ็นต์นั้นก็จะสูงขึ้น” ทุกคนพูด
Solectria มุ่งเน้นตามแบบดั้งเดิมในโครงการ C&I ระหว่าง 100 kW และ 20 MW โดยส่วนใหญ่เป็นหลังคาเชิงพาณิชย์ขนาด 1-5 เมกะวัตต์หรือติดตั้งบนพื้นดินขนาดเล็ก อินเวอร์เตอร์สตริง 1,500-V ใหม่ซึ่งจะเริ่มวางจำหน่ายในเดือนธันวาคม 2561 จะกำหนดเป้าหมายส่วน "I" ของ C&I ซึ่งเป็นโครงการอุตสาหกรรมที่เชื่อมต่อกับการกระจายพลังงานแสงอาทิตย์ชุมชนโครงการจัดหาประเภทองค์กร
“ ถ้าเป็นการเปรียบเทียบระหว่าง 1,500-V และ 1,000-V [ตัวแปลงสตริง] การประหยัดต้นทุนจะเกิดขึ้นจริงสำหรับโวลต์ 1,500 โวลต์” ทุกคนกล่าว ต้นทุนการสร้างที่ต่ำกว่าซึ่งเป็นผลมาจากแรงงานที่น้อยลงในสนามการเลิกจ้างน้อยลงและการใช้ลวดน้อยลงจะช่วยให้ผู้ติดตั้งชนะการประมูลมากขึ้น
“ คุณจะได้รับต้นทุนต่อวัตต์ที่ดีขึ้นในโมดูลของคุณคุณจะได้รับต้นทุนต่อวัตต์ที่ดีขึ้นเมื่อคุณดูท่อและสายไฟในระบบ” ทุกคนกล่าว
อันตราย: ไฟฟ้าแรงสูง
แรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นหมายถึงผลกระทบด้านความปลอดภัยที่เพิ่มขึ้นสำหรับพนักงานหากมีสิ่งผิดปกติเกิดขึ้น แต่ Heacox มีความเชื่อในรหัสและมาตรฐานอุตสาหกรรม
“ มาตรฐานและกฎระเบียบบัญชีสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นดังนั้นในทางทฤษฎีแล้วไม่ควรมีความเสี่ยงด้านความปลอดภัยที่เพิ่มขึ้นที่เกี่ยวข้องกับเรื่องนี้” Heacox กล่าว “ ฉันเชื่อมั่นจริงๆ ผู้คนรู้ว่าพลังงานมีความเสี่ยงมากขึ้น”
John Drummond วิศวกรแอพพลิเคชั่นของ CPS America กล่าวเสริมว่าผู้ติดตั้งต้องแน่ใจว่าใช้อุปกรณ์ที่ได้รับการจัดอันดับ 1,500 V ตั้งแต่ฉนวนสายไปจนถึงโวลต์มิเตอร์และทุกที่ในระหว่างนั้น ผู้ติดตั้งต้องจำไว้ว่าพื้นที่ว่างสำหรับการทำงานต่างกันสำหรับโครงการ 1,500-V
“ พื้นที่ว่างสำหรับการทำงานทั่วไปสำหรับ 600 และ 1,000 โวลต์ไม่สามารถใช้ได้กับ 1,500 โวลต์ คุณต้องใช้รั้วที่สูงขึ้นเว้นระยะห่างกันเพิ่มแสงพิเศษสิ่งนั้น” ทุกคนพูด
แม้ว่า Drummond และ Heacox เชื่อว่าเทคโนโลยี 1,500-V มีความปลอดภัย แต่ก็ยังคงผูกพันกับพื้นดิน ดรัมมอนด์กล่าวว่าเขามองเห็นอนาคตที่ 1,500-V สามารถขึ้นไปบนหลังคาได้เช่นกัน แต่ต้องได้รับการยอมรับจากอุตสาหกรรม
“ จริงๆแล้วก่อนหน้านี้…แอปพลิเคชั่นประเภทนี้ 'อยู่หลังรั้ว' และฉันคิดว่าเมื่อเราเปลี่ยนจาก 600 เป็น 1,000 โวลต์มันเป็นความลังเลใจแบบเดียวกันที่จะเปลี่ยนเป็น 1,500 โวลต์สำหรับแอปพลิเคชันทั้งหมด” Drummond กล่าว
ทุกคนไม่เห็น 1,500 โวลต์ที่เคยได้รับอนุญาตบนหลังคาบ้านเนื่องจากความกังวลด้านความปลอดภัย แต่เขากล่าวว่าแสงอาทิตย์บนหลังคาเชิงพาณิชย์ 1,500 V อาจเป็นไปได้ในอนาคต อย่างไรก็ตามสายยาวที่มาพร้อมกับ 1,500 โวลต์จะถูก จำกัด เมื่อออกแบบการกำหนดค่าอาร์เรย์บนหลังคา การวางแผง 26 ถึง 28 ในแนวเส้นตรงไม่ใช่เรื่องง่ายเสมอไป
“ ใน 1,000-V [ระบบบนชั้นดาดฟ้า] …คุณจะได้รับความยืดหยุ่นเพิ่มขึ้นเล็กน้อยกับวิธีการจัดโครงหลังคาของคุณเนื่องจากสายของคุณสั้นกว่า คุณต้องวิ่งสายเพิ่มอีกสองสามครั้ง แต่อย่างน้อยคุณก็สามารถเก็บหลังคาได้ดีขึ้นนิดหน่อย” ทุก ๆ คนพูด
ระบบพลังงานแสงอาทิตย์แรงดันสูงนำความยืดหยุ่นและประหยัดค่าใช้จ่ายให้กับผู้ติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์และตัวเลือกจะยังคงขยายตัวเป็นนวัตกรรมอุปกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์ 1,500-V เข้าสู่ตลาด