Technologie napětí fotovoltaických systémů výroby energie je rozdělena hlavně do několika různých úrovní napětí a výběr těchto úrovní napětí obvykle závisí na stupnici systému, geografické polohy a požadavcích na přístup mřížky.
Zde je několik běžných úrovní napětí a jejich vývojové trendy:
Běžné úrovně napětí
1. Připojení mřížky s nízkým napětím (220V/380V)
Vhodné pro malé distribuované fotovoltaické systémy, jako jsou střešní fotovoltaické systémy v obytných budovách nebo malých podnicích. Tento typ systému má obvykle nižší výkon a instalovanou kapacitu obecně nepřesahující 400 kW.
2. připojení mřížky středního napětí (10 kV)
Když je instalovaná kapacita vytváření fotovoltaické energie větší než 400 kW, napětí 10 kV je obvykle vybráno tak, aby bylo připojeno k mřížce. Tento systém vyžaduje instalaci step-up transformátoru tak, aby odpovídal napětí mřížky.
3. Připojení mřížky s vysokým napětím (například 35 kV, 110 kV atd.)
Velké pozemní fotovoltaické elektrárny obvykle používají vyšší úrovně napětí k připojení k mřížce, což snižuje ztráty přenosu a je vhodné pro přenos na dlouhé vzdálenosti.
4. Zvyšte boční napětí DC na 1500 V:
V současné době je to jedna z pokročilejších úrovní napětí pro fotovoltaické systémy. Zvýšením stejnosměrného napětí z tradičního 1000V na 1500 V lze snížit ztráty kabelů, délku řetězce komponent a může být sníženo náklady na systémové náklady.
5. Zvyšte napětí střídavého proudu na 1000 V:
Zvýšení napětí střídavého proudu také pomáhá snižovat ztráty přenosu, zejména při přenosu energie na dlouhé vzdálenosti. Kromě toho také umožňuje použití méně střídačů a transformátorů, zjednodušení návrhu systému a snižování nákladů.
6. Technologie převodníku s vysokým posílením:
Převaděče s vysokým posílením se používají ke zvýšení výkonu napětí bez výrazného zvýšení proudu, což je zásadní pro optimalizaci účinnosti distribuovaných systémů generování. Například struktura posílení spojovacího obvodu přidala novou jednotku pro nastavení zisku, která umožňuje fotovoltaickému systému stabilně vydávat vyšší napětí DC.
7. Návrh víceúrovňového střídače:
Vícestupňová konstrukce střídače přijímá více fází přeměny výkonu, aby se dosáhlo vyššího zisku napětí a zároveň snižovalo tlak na jednotlivé složky. Například tříúrovňový převodník Boost nejen zvyšuje zisk napětí, ale také snižuje vedení, ztráty přepínání a reverzní ztráty zotavení.
Trend vývoje
Vývojový trend technologie napětí ve fotovoltaických systémech výroby energie se odráží hlavně v následujících aspektech:
Napětí systému se stále zvyšuje
Boční napětí DC fotovoltaických systémů výroby energie se postupně zvýšilo z časných 600 V na 1000 V a nyní na 1500 V a v budoucnu se dále vyvíjí směrem k vyššímu napětí. Například Huawei předpovídá, že do roku 2030 bude boční napětí fotovoltaických systémů DC překročit 1500 V a dokonce dosáhnout 2000 V. Hlavním účelem tohoto trendu je zlepšit účinnost výroby energie a snížit systémové náklady za kilowatthodinu (LCOE) snížením ztráty linky, množství zařízení a materiálových nákladů.
Koexistence vysokého napětí a vysoké spolehlivosti
Se zvýšením napětí má systém vyšší požadavky na spolehlivost. Například, ačkoli systém 1500V má významné výhody při snižování nákladů a zlepšování účinnosti, přináší také problémy, jako jsou rizika elektrického nárazu, rizika požáru a rizika PID (potenciální indukovaný rozpad). Budoucí vývoj proto vyžaduje posílení bezpečnosti a stability systému a zároveň podporuje například vysoké napětí, přijetí bipolární vysokopěťové architektury a schopností ochrany bezpečnosti na úrovni systému.
Technologické inovace zvyšuje napětí
Technologický pokrok je důležitou hnací silou pro zvýšení napětí.
Například aplikace polovodičových materiálů třetí generace, jako je křemíkový karbid a nitrid gallia, jakož i vývoj technologie rozptylu tepla čipového tepla a topologické architektury, výrazně zlepšila hustotu výkonu a účinnost střídačů, čímž podporují realizaci vyšších napětí. Aplikace modulárního designu a digitální technologie také poskytuje záruky pro stabilní provoz vysokopěvových systémů.
Integrace a aplikace systémů skladování energie
S vývojem technologie skladování energie se integrace fotovoltaických systémů a zařízení pro skladování energie stala trendem.
Například konfigurace napětí DC 1500 V se postupně stala hlavní volbou pro systémy skladování energie, což nejen snižuje systémové náklady, ale také zlepšuje objemovou hustotu výkonu a provozní účinnost zařízení. V budoucnu může být s další zralostí technologie skladování energie napětí fotovoltaických systémů dále zvýšeno na 2000 V.
Inteligentní a energeticky efektivní design
Inteligence je důležitým směrem vývoje pro budoucí fotovoltaické systémy. Integrací inteligentních komponent, jako jsou senzory a regulátory, mohou fotovoltaické systémy monitorovat provozní stav v reálném čase, diagnostikovat poruchy a automaticky upravit provozní parametry, čímž se zlepšuje spolehlivost a provozní účinnost systému. Současně bude také integrován koncept návrhu vysoké účinnosti a úspory energie do výzkumu a vývoje klíčových zařízení, jako jsou transformátory a střídače.
Rovnováha mezi bezpečností a ekonomikou
Přestože vysokopěťové systémy mají významné výhody při snižování nákladů a zlepšování efektivity, jejich bezpečnostní problémy je třeba řešit. Například systémy s vysokým napětím zvyšují riziko PID a prohlubují problémy nesouladu série. Budoucí technologický vývoj proto vyžaduje posílení opatření na ochranu bezpečnosti systému a zlepšení technických standardů a zároveň zvyšuje napětí.
