クランク・イット・アップ:高電圧1500Vソーラーシステムが請負業者の現金を節約

- Dec 15, 2019-

ソース:solarpowerworldonline


地上設置の1,500-Vシステムが2017 National Electrical Codeで言及されて以来、メーカーは1,500-V定格のソーラーパネル、インバーター、およびその間のすべてに熱心に取り組んできました。 より高い電圧のソーラー機器により、設置者はシステムを凝縮しながら同じ出力を実現できます。


2017年のNECのセクション690.7では、地上設置システムの最大電圧が1,500 Vであることを初めて確立しました。大規模な実用規模のシステムは、さまざまな標準要件により、このコードの数年前からすでに1,500ボルトにシフトし始めていました。しかし、更新されたコードにより、小規模な公共事業規模のプロジェクトおよびその市場に適した高電圧ストリングインバーターに対して1,500ボルトの可能性が開かれます。


「2017 International Technology Roadmap for Photovoltaic(ITRPV)」は、システム電圧が1,000ボルトから1,500ボルトに増加する傾向を強調しています。 この調査では、2020年以降、1,500 V市場は30%を超え、電圧は2025年から50%を超える市場シェアに達することがわかりました。


1,500ボルトのソーラーシステムとは



500ボルトの増加は、各インバーターがより多くのエネルギーを処理できるため、請負業者がシステムを凝縮できるようにします。 より多くのパネルを直列に接続して、より長いストリングを作成できます。 少ないワイヤーが必要です。 より多くの電力を受け入れることができるため、必要なインバータは少なくなります。 ただし、1,500 Vシステムは、すべてのコンポーネントの性能が1,500 Vである場合にのみ機能します。


ほとんどのソーラーパネルメーカーは、公益事業規模のプロジェクトで使用されているパネルを1,500 Vに更新し始めました。JinkoSolarの事業開発ディレクターであるJeff Jugerは、ソーラー設置者が1,500の電力量に達するために同じパネル総数が必要になると説明しました-Vシステム、パネルのストリング数が少ない。 たとえば、開回路(Voc)でのモジュールの電圧が45 VDCの場合、1,000 Vシステムではストリングで22モジュール(1,000 / 45)が許可されますが、1,500-Vシステムでは33モジュール(1,500 / 45)で許可されますストリング。


1,500-Vモジュールのコストは、低電圧パネルと基本的に同じですが、生産で使用される材料はわずかに異なります。 Juger氏は、これらのアップグレードされたパネルの唯一の問題は、潜在的な誘導劣化(PID)の機会の増加であると述べました。


「高電圧はPIDのリスクを引き起こす可能性があります。PIDでは、イオンがセルからモジュールフレームに移動し、電流リークが発生します」とJuger氏は述べています。 「Jinkoはフレーム付きPIDフリーモジュールを提供した最初の企業であり、1,500 VモジュールのPIDに問題はありませんでした。」


現在のドライブ費用



インバーターのような大きなものから配線や切断のような小さなものまで、必要な材料が少ないため、高電圧システムは安価です。 これは、電圧が高くなると、電圧に反比例する電流が小さくなるためです。 電流が少ないため、導体のサイズが小さくなり、導体のサイズに応じてコストが下がります。


「ここでの格言は、現在のドライブコストです」と、Yaskawa – Solectria Solarの製品マネージャーであるEric Every氏は述べています。 「電圧を高くするほど、購入する必要のある実際の商品材料は少なくなります。」


1,000 Vから1,500 Vのシステムに上昇するということは、ワイヤの絶縁を少し大きくすることを意味しますが、電圧と電流を下げると、ワイヤ内に実際の銅材料が必要になります。 マルチメガワットプロジェクトの場合、より多くの銅を使用すると費用がかかるため、大規模なソーラー開発者や設置業者にとっては、1,500 Vシステムで使用する銅の量を減らすことは歓迎すべき選択肢です。


大きなシステム、大きな利益



1,500 Vのコスト削減は、大規模に展開したときに最大になります。 1,500-Vストリングインバーターが小規模なユーティリティプロジェクトに対応するために市場に参入しつつあるのに対して、1,500-Vセントラルインバーターが米国での新しい大規模なユーティリティスケール設置の支配的かつ基本的に排他的な選択肢になった理由です。


「この1,500ボルトへの移行により、より強力なインバーターが得られます」と、ストリングインバーターと中央インバーターの両方を製造するIngeteamのソーラーのマーケティングおよび通信、Carlos Lezana氏は述べています。 「1,500 Vのセントラルインバーターを備えた[100 MW]発電所を開発する場合、1,000 Vのインバーターを使用する場合よりも、必要なユニットの数が少なくなります。」


セントラルインバーターの数が少ないことは、これらの高電圧設備でワイヤを統合するために必要な労力とコンバイナボックスが少ないことを意味します。 また、インバーターが少ないと、試運転後に問題を修正するのに必要な技術者が少なくなります。


「インバーターの数が少なくなると、人件費であるこれらすべてのコストが削減されます」とLezana氏は言います。


1,500ボルトへの移行には多くの利点がありますが、欠点もあります。 より少ない中央インバーターを通過するより多くの電圧は、インバーターが故障した場合により多くの電力損失を意味します。


「明らかに、インバーターが少ない場合、それはそれぞれがより多くの電力を管理しているためです。したがって、1つがダウンすると、より多くの電力が失われます」とLezana氏は言いました。 「すべてのPVインバーターメーカーには故障率があります。 発電所を常にフルパワーで稼働させたいので、サプライヤ、または運用と保守を担当する会社が非常に迅速に対応できるようにする必要があります。可能な限り時間。」


1,500 Vストリングインバーターを入力してください



1,500 Vのストリングインバーターは、約1年前に公益事業規模の市場に参入しましたが、小規模のコミュニティソーラープロジェクトにはより意味があります。


たとえば、20 MWの発電所では、EPCは5つまたは6つの1,500 V中央インバーターまたは数百の1,500 Vストリングインバーターを使用できます。 選択は全体的なコストと保守性に帰着しますが、大規模なユーティリティ規模のプロジェクトが依然として中央インバーターに固執する可能性があることは明らかです。


「100 MWを使用している場合、ストリングインバーターを使用するのが理にかなっているとは確信が持てません」とEvery氏は言います。 「プロジェクトに入札しますが、顧客はその粒度を持つことができるため、おそらくセントラルを選択します。」


一般にストリングインバーターの保守性により、1,500 Vストリングインバーターは、小規模なユーティリティスケールシステムにとって魅力的なオプションになります。


障害が発生した場合、影響を受けるのは1つのストリングのみであり、大きな遅延なしで簡単に新しいユニットに交換できます。 セントラルインバーターは、大規模な公共事業規模のプロジェクトで、ワットあたりのセント単位でストリングよりも安価ですが、特に電圧が高くなると利回りが上がる場合、ストリングはより簡単な保守性で勝ちます。



「文字列の回復ははるかに高速です。 現場にある可能性のあるスペアユニットと簡単に交換するだけです。 CPS AmericaのゼネラルマネージャーであるEd Heacox氏は、次のように述べています。


Solectriaは、この事実から、ストリングインバーターのみで1,500 V市場にアプローチすることを選択しました。 同社は現在、1,000 Vのセントラルインバーターをレガシー製品と見なしています。新しい設計には推奨していません。


「1,500 Vの製品を製造することに決めたとき、「ねえ、私たちが中央のインバーターを使うと、このO&Mの問題に本当に苦労するでしょう。 すべてのお客様は、そのストリングインバーターの保守性を本当に気に入っています。それをやってみましょう」


Wood Mackenzie Power&Renewablesの「Global PV Inverter and MLPE Landscape:H1 2018」は、3相ストリングインバーターの出荷が前年比59%増加し、2015年から2017年までに中央インバーターの出荷をほぼ7 GW上回ることを発見しました。は、新しい1,500 Vストリングインバーターモデルにより、米国でのストリングインバーターの採用増加の始まりでした。


「お客様が行っているプロジェクトの大部分が、中央インバーターではなくストリングインバータートポロジで実装されていることがわかりました。 そして、毎年その割合は上昇しているようです」と全員が言いました。


ソレクトリアは従来、100 kW〜20 MWのC&Iプロジェクトに重点を置いてきましたが、そのほとんどは1〜5 MWの商業用屋上または小規模な地上設置プロジェクトです。 2018年12月に出荷を開始する新しい1,500 Vストリングインバーターは、C&Iの「I」部分(工業用、流通接続型、コミュニティソーラー、企業調達型プロジェクト)を対象としています。


「1,500-Vと1,000-V [ストリングインバーター]の比較であれば、1,500ボルトのコスト削減は現実的です」とEvery氏は言います。 現場での労働力の減少、結線の削減、ワイヤーの削減から生じるビルドコストの削減は、インストーラーがより多くの入札を獲得するのに役立ちます。


「モジュールのワットあたりのコストが向上します。システムのパイプとワイヤを見ると、ワットあたりのコストが向上します」と、全員が言いました。


危険:高電圧



電圧の上昇は、何か問題が発生した場合の労働者の安全性への影響の増大を意味します。 しかし、Heacoxは業界のコードと標準を信頼しています。


「標準と規制はより高い電圧を考慮しているため、理論的にはこれに関連する安全性リスクの増加はないはずです」とHeacoxは述べました。 「実際、それを信じています。 より多くのエネルギーがより危険であることを人々は知っています。」


CPS Americaのアプリケーションエンジニアであるジョンドラモンドは、電線の絶縁から電圧計に至るまで、あらゆる場所で1,500 V定格の機器を使用する必要があることを付け加えています。 設置者は、1,500 Vのプロジェクトでは作業スペースのクリアランスが異なることも覚えておく必要があります。


「600ボルトと1,000ボルトの一般的な作業スペースのクリアランスは、1,500ボルトには適用されません。 より高いフェンスを使用し、物事をさらに間隔を空けて、余分な照明を追加する必要があります。


DrummondとHeacoxは1,500-Vテクノロジーは安全であると考えていますが、それでもまだ地面に縛られています。 ドラモンド氏は、1,500 Vシステムも屋上に設置できる未来を予測しているが、業界の承認が必要だと語った。


「本当に早い段階で...これらのタイプのアプリケーションは「フェンスの向こう側」にありました。600ボルトから1,000ボルトにシフトしたのと同じように、すべてのアプリケーションで1,500ボルトにシフトするのは同じようなsだと思います。」


安全上の懸念から住宅の屋上で1,500ボルトが許可されることはありませんが、彼は1,500 Vの商業用屋上ソーラーが将来の可能性があると述べました。 ただし、ルーフトップアレイ構成を設計する場合、1,500ボルトの長いストリングは制限されます。 26〜28枚のパネルを一直線に並べるのは必ずしも簡単ではありません。


「1,000 V [ルーフトップシステム]では、ストリングが短いため、ルーフトップのレイアウトに柔軟性が少し加わります。 あと2、3本のワイヤーを敷設する必要がありますが、少なくとも屋根をもう少しうまく梱包することができます。


高電圧ソーラーシステムは、太陽光発電の設置者に柔軟性とコスト削減をもたらし、より革新的な1,500 Vソーラー機器が市場に投入されるにつれて、オプションは拡大し続けます。