Komercyjny i przemysłowy system fotowoltaiczny przyjmuje rozwiązania umożliwiające uzyskanie dużej mocy i napięcia 1500 V. Jakiego rzędu są oszczędności?

Przez długi czas rozproszone elektrownie fotowoltaiczne były ważną częścią czystych źródeł energii w koszyku energetycznym. Większość projektów słonecznych jest zaprojektowana na napięcie 1100 V i 1000 V, ale z chwilą, gdy kraje na całym świecie ujednoliciły własną politykę energetyczną, parytet sieci, redukcja kosztów i wzrost wydajności stały się priorytetem dla projektantów rozproszonych elektrowni. W ramach tej nowej ekologii opierającej się na zielonej energii system 1500-woltowy stopniowo staje się głównym trendem w projektach na dużą skalę takich jak elektrownie naziemne. Dzięki wysokonapięciowym panelom słonecznym, niskim stratom na linii przesyłowej, wysokiej wydajności, dużej gęstości mocy oraz łatwej instalacji i konserwacji system 1500 V stał się wyborem ze wszech miar logicznym.

Czy zatem komercyjne i przemysłowe projekty wykorzystujące zasilanie z dachów domów, które zajmują ważną pozycję w elektrowniach rozproszonych, mogą również wykorzystywać systemy 1500 V? Podczas tego seminarium przyjrzymy się wyzwaniom związanym z zastosowaniem systemu 1500 V w komercyjnych i przemysłowych (C&I) projektach generowania prawdziwie zielonej energii w sieci po konkurencyjnej cenie.

Omówienie projektu

Aby aktywnie zareagować na krajową strategię oszczędzania energii i redukcji emisji oraz zmniejszyć wydatki firmy na energię elektryczną, chińska firma Hai Dexin Automotive Appliances zdecydowała się na zainstalowanie w zakładzie firmy i na dachach biurowców fotowoltaicznego system solarnego Solis.

Projekt komercyjno-przemysłowy na dachu Hai Dexin

Na podstawie przeprowadzonych przez projektantów wstępnych badań terenu ustalono, że całkowita moc może sięgać 1,5 MW. Zgodnie z kompleksową analizą mocy projektu oraz obecnego zasilania i zużycia energii przez firmę, Biuro ds. Energetyki zaleciło przyjęcie w instalacji solarnej podłączonego do sieci systemu wysokiego napięcia 10 kV oraz zaklasyfikowanie go jako systemu samodzielnie wytwarzającego i wykorzystującego nadmiar generowanej energii elektrycznej, jak również opublikowanie raportu z przyłączenia projektu do sieci.

Porównanie planu i projektu

System jest podłączony do sieci wysokiego napięcia, przestrzeń dachów spełnia odpowiednie wymagania, jest wystarczająco dużo miejsca, zaś ustawienie jest jednolite. Oczekuje się, że moc systemu osiągnie 1,5 MW. Reasumując, wszystkie warunki są odpowiednie dla falowników Solis o dużej mocy. Dlatego też w celu pomyślnej realizacji zadania zespół projektowy Solis przygotował dwa zestawy rozwiązań.

Opcja pierwsza
Rozwiązanie o dużej mocy, Solis 1500 V 230K

Opcja druga
Rozwiązanie konwencjonalne Solis 1100 V 100K

Poniżej zamieszczono porównanie i analizę dwóch powyższych rozwiązań w celu określenia, które z nich jest bardziej odpowiednie dla tego projektu.

Koszt transformatora

Jest to system podłączony do sieci wysokiego napięcia 10 kV o tej samej wydajności. Różnica w koszcie transformatora związana z wartościami 0,8 kV i 0,4 kV po stronie niskonapięciowej nie jest zbyt duża.

Koszt falownika

W przypadku takiej samej wydajności elektrowni, wynoszącej 1,5 MW, oraz takiego samego zastosowania falowników Solis rozwiązanie pierwsze - 230K wymaga 5 jednostek, natomiast rozwiązanie drugie - 100K wymaga użycia 12 jednostek.

Porównanie liczby falowników

Obliczyliśmy całkowity koszt falowników: w przypadku redukcji całkowitej liczby falowników o 58% oszczędność kosztów w przypadku Opcji 1 może wynieść nawet 15%.

Koszt kabla DC

Jak wskazuje powyższy rysunek, pierwsza opcja wymaga 132 ciągów, a druga – 198 ciągów.

Uwzględniając optymalizację okablowania dla obu schematów oraz różnicę w cenach kabli: Opcja pierwsza – gdy liczba ciągów jest zmniejszona o 33% – pozwala oszacować, że koszt kabla DC w projekcie może być o 11% niższy.

AC cable cost

Porównanie od strony sieci prądu zmiennego

Obie opcje mogą wykorzystywać kable wykonane ze stopu aluminium. Optymalizacja okablowania dla obu opcji wraz z różnicą w cenach kabli przy wyborze opcji pierwszej pozwala zmniejszyć średnicę kabla AC, jak również zmniejszyć pobór prądu. Obliczono, że koszt kabla AC w przypadku realizacji tego projektu można zmniejszyć o ponad 50%.

Podsumowanie: Opcja 1 jest lepszym rozwiązaniem niż Opcja 2

Reasumując, konstruktorzy zdecydowali się na zastosowanie do tego projektu rozwiązania dużej mocy 1500 V, składającego się z falowników Solis 230 kW, co pozwala zaoszczędzić 2,5% na koszcie sprzętu.

Działanie elektrowni

Od momentu podłączenia elektrowni do sieci w sierpniu 2020 r. skumulowana produkcja energii wyniosła 481,828 MWh w ciągu zaledwie trzech miesięcy. Jest to równoważne ze zmniejszeniem o 192,73 ton standardowego zużycia węgla i o 480,38 ton emisji CO2.

Podsumowanie

Na powyższym zrzucie ekranu z platformy monitorującej Solis Cloud widać, że należy rozważyć rozwiązanie o dużej mocy 1500 V, jeśli projekt zasilania ma następujące cechy:

1) Projekt ma dobre warunki dotyczące zasobów, dużą przestrzeń i spójne ustawienie
2) Projekt wymaga podłączenia do sieci wysokiego napięcia
3) Jest to projekt o dużej wydajności
4) Profesjonalne zespoły projektowe, konstrukcyjne, eksploatacyjne i konserwacyjne mogą zapewnić kompletny zestaw niezawodnych i bezpiecznych systemów i usług

Oczywiście, konwencjonalne rozwiązanie 1100 V jest nadal pierwszym wyborem dla ponad 90% komercyjnych i przemysłowych projektów fotowoltaicznych, a jego istotna pozycja rynkowa pozostanie niezachwiana. W przyszłości rynki komercyjne i przemysłowe będą dysponowały rozwiązaniami o dużej mocy 1500 V, zaś konwencjonalne rozwiązania 1100 V będą wciąż istnieć i równolegle się rozwijać.

Krótko mówiąc, instalacje fotowoltaiczne powinny być projektowane i rozwijane w celu zaspokojenia wymagań lokalnych warunków i konkretnych projektów na bazie dostarczanych scenariuszy zastosowań. Następnie musimy wybrać najbardziej odpowiednie rozwiązanie, aby móc lepiej wykorzystać potencjał zasobów elektrowni.

Jako wiodący producent pełnej gamy falowników fotowoltaicznych, globalny dostawca usług w zakresie inteligentnych rozwiązań fotowoltaicznych, nagrodzony wyróżnieniem dla „dziesięciu najlepszych dostawców rozproszonych falowników”, firma Solis będzie ściśle współpracować ze swoimi klientami, aby zapewnić im jak najlepsze rozwiązanie. Oprócz rozwiązań o dużej mocy 1500 V oferujemy szereg konwencjonalnych rozwiązań 1100 V, aby sprostać potrzebom różnych klientów w przypadku różnych scenariuszy i zapewnić im najbardziej wartościowe usługi.