Stoppolkisen sähköntuotantojärjestelmien jänniteteknologia on jaettu pääasiassa useisiin erilaisiin jännitteen tasoihin, ja näiden jännitetasojen valinta riippuu yleensä järjestelmän laajuudesta, maantieteellisestä sijainnista ja ruudukon pääsyn vaatimuksista.
Tässä on useita yleisiä jännitetasoja ja niiden kehityssuuntauksia:
Yhteinen jännitetasot
1. Matalan jännitteen ruudukkoyhteys (220 V/380 V)
Sopii pieniin hajautetuille aurinkosähköjärjestelmille, kuten katolla asennettu aurinkosähköjärjestelmät asuinrakennuksiin tai pienyrityksiin. Tämän tyyppisellä järjestelmällä on tyypillisesti alhaisempi teho ja asennettu kapasiteetti ei yleensä ole enintään 400 kW.
2. Keskijänniteverkon liitäntä (10 kV)
Kun aurinkosähkövoiman tuotannon asennettu kapasiteetti on suurempi kuin 400 kW, 10 kV: n jännite valitaan yleensä kytkemiseksi verkkoon. Tämä järjestelmä vaatii askelmuuntajan asentamisen ruudukkojännitteen vastaiseksi.
3. Korkeajännitekorukkoyhteys (kuten 35 kV, 110 kV jne.)
Suurten maapallon aurinkosähköasemat käyttävät yleensä korkeampia jännitetasoja yhteyteen ruudukkoon, mikä vähentää siirtohäviöitä ja sopii pitkän matkan siirtoon.
4. Nosta tasavirta -sivujännite arvoon 1500 V:
Tämä on tällä hetkellä yksi aurinkosähköjärjestelmien edistyneimmistä jännitetasoista. Lisäämällä DC -jännitettä perinteisestä 1000 V: stä 1500 V: iin, kaapelihäviöitä voidaan vähentää, komponenttijonon pituus voidaan lisätä ja järjestelmän kustannuksia voidaan laskea.
5. Lisää vaihtovirtajännite arvoon 1000 V:
AC-jännitteen lisääminen auttaa myös vähentämään siirtohäviöitä, etenkin pitkän matkan tehonsiirrossa. Lisäksi se mahdollistaa myös vähemmän taajuusmuuttajien ja muuntajien käytön, järjestelmän suunnittelun yksinkertaistamisen ja kustannusten vähentämisen.
6. Korkean lisäysmuuntimen tekniikka:
Korkean lisävarustimia käytetään lisäämään jännitteen ulostuloa ilman huomattavasti virtaa, mikä on ratkaisevan tärkeää hajautettujen tuotantojärjestelmien tehokkuuden optimoimiseksi. Esimerkiksi kytkentäpiirin Boost -rakenne on lisännyt uuden vahvistussäätöyksikön, joka mahdollistaa aurinkosähköjärjestelmän saattamisen stabiilisti korkeamman tasavirtajänniteen.
7. Monitasoinen invertterisuunnittelu:
Monivaiheinen invertterisuunnittelu omaksuu useita tehonmuuntamisvaiheita saavuttaakseen suuremman jännitteen vahvistuksen vähentäen samalla yksittäisten komponenttien painetta. Esimerkiksi kolmitasoinen lisäysmuunnin ei vain lisää jännitehokkuutta, vaan myös vähentää johtavuutta, vaihtamistappioita ja käänteisiä palautumishäviöitä.
Kehityssuunta
Jänniteknologian kehityssuuntauksia aurinkosähkön sähköntuotantojärjestelmissä heijastuu pääasiassa seuraavissa näkökohdissa:
Järjestelmäjännite kasvaa edelleen
Vauraholkuisten sähköntuotantojärjestelmien tasavirtajännite on vähitellen kasvanut 600 V: n varhaisesta 1000 V: iin ja nyt 1500 V: iin, ja kehittyy edelleen kohti korkeampia jännitteitä tulevaisuudessa. Esimerkiksi Huawei ennustaa, että vuoteen 2030 mennessä aurinkosähköjärjestelmien tasavirtajännite ylittää 1500 V ja jopa 2000 V: n. Tämän suuntauksen päätarkoitus on parantaa sähköntuotantotehokkuutta ja vähentää järjestelmäkustannuksia kilowattituntia kohti (LCOE) vähentämällä linjahäviöitä, laitteen määrää ja materiaalikustannuksia.
Korkean jännitteen rinnakkaiselo ja korkea luotettavuus
Jännitteen lisääntyessä järjestelmällä on korkeammat luotettavuuden vaatimukset. Esimerkiksi, vaikka 1500 V: n järjestelmällä on merkittäviä etuja kustannusten vähentämisessä ja tehokkuuden parantamisessa, se tuo myös ongelmia, kuten sähköiskivaarat, palovaarat ja PID (potentiaalinen aiheuttama rappeutumis) riskejä. Siksi tulevaisuuden kehitys vaatii järjestelmän turvallisuuden ja vakauden vahvistamista edistäen samalla korkeajännitettä esimerkiksi bipolaarisen korkeajännite-arkkitehtuurin ja järjestelmän tason turvallisuussuojaimien omaksumisen.
Teknologinen innovaatio lisää jännitteen kasvua
Teknologinen kehitys on tärkeä jännitteen lisääntyminen.
Esimerkiksi kolmannen sukupolven puolijohdemateriaalien, kuten piikarbidin ja galliumnitridin, soveltaminen sekä sirukämmön hajoamisen ja topologian arkkitehtuuritekniikan kehittäminen ovat parantaneet merkittävästi inverterien tehotiheyttä ja tehokkuutta, mikä tukee siten korkeampien jännitteiden toteutumista. Lisäksi modulaarisen suunnittelun ja digitaalitekniikan soveltaminen tarjoaa myös takuita korkeajännitejärjestelmien vakaalle toiminnalle.
Energian varastointijärjestelmien integrointi ja soveltaminen
Energian varastointitekniikan kehittämisen myötä aurinkosähköjärjestelmien ja energian varastointilaitteiden integroinnista on tullut suuntaus.
Esimerkiksi 1500 V: n tasavirtajännitekonfiguraatiosta on asteittain tullut päävalinta energian varastointijärjestelmille, mikä ei vain vähennä järjestelmän kustannuksia, vaan myös parantaa laitteiden tilavuustehokkuutta ja toiminnan tehokkuutta. Tulevaisuudessa energian varastointitekniikan edelleen kypsyyden myötä aurinkosähköjärjestelmien jännite voidaan lisätä edelleen arvoon 2000 V.
Älykäs ja energiatehokas suunnittelu
Älykkyys on tärkeä kehityssuunta tuleville aurinkosähköjärjestelmille. Integroimalla älykkäät komponentit, kuten anturit ja ohjaimet, aurinkosähköjärjestelmät voivat seurata käyttötilaa reaaliajassa, diagnosoida viat ja säätää käyttöparametreja automaattisesti parantaen siten järjestelmän luotettavuutta ja toiminnan tehokkuutta. Samanaikaisesti korkean hyötysuhteen ja energiansäästön suunnittelukonsepti integroituu myös avainlaitteiden, kuten muuntajien ja inverttereiden, tutkimukseen ja kehittämiseen.
Tasapaino turvallisuuden ja talouden välillä
Vaikka korkeajännitejärjestelmillä on merkittäviä etuja kustannusten vähentämisessä ja tehokkuuden parantamisessa, niiden turvallisuuskysymyksiin on silti puututtava. Esimerkiksi korkeajännitejärjestelmät lisäävät PID -riskiä ja pahentavat sarjojen epäsuhtaongelmia. Siksi tulevaisuuden teknologinen kehitys vaatii järjestelmän turvallisuussuojatoimenpiteiden vahvistamista ja teknisten standardien parantamista samalla kun jännitettä lisäävät.
