فناوری ولتاژ سیستم های تولید برق فتوولتائیک عمدتاً به چندین سطح ولتاژ مختلف تقسیم می شود و انتخاب این سطح ولتاژ معمولاً به مقیاس سیستم ، موقعیت جغرافیایی و الزامات دسترسی به شبکه بستگی دارد.
در اینجا چندین سطح ولتاژ مشترک و روند توسعه آنها وجود دارد:
سطح ولتاژ مشترک
1. اتصال شبکه ولتاژ کم (220 ولت/380 ولت)
مناسب برای سیستم های فتوولتائیک توزیع شده کوچک ، مانند سیستم های فتوولتائیک نصب شده در پشت بام در ساختمانهای مسکونی یا مشاغل کوچک. این نوع سیستم به طور معمول دارای قدرت کمتری و ظرفیت نصب شده به طور کلی بیش از 400 کیلو وات نیست.
2. اتصال شبکه ولتاژ متوسط (10 کیلو ولت)
هنگامی که ظرفیت نصب شده تولید انرژی فتوولتائیک بیشتر از 400 کیلو وات باشد ، ولتاژ 10 کیلو ولت معمولاً برای اتصال به شبکه انتخاب می شود. این سیستم نیاز به نصب ترانسفورماتور پله ای دارد تا با ولتاژ شبکه مطابقت داشته باشد.
اتصال شبکه ولتاژ بالا (مانند 35kV ، 110KV و غیره)
نیروگاه های فتوولتائیک در مقیاس بزرگ معمولاً از سطح ولتاژ بالاتری برای اتصال به شبکه استفاده می کنند ، که باعث کاهش تلفات انتقال می شود و برای انتقال مسافت طولانی مناسب است.
4. ولتاژ جانبی DC را به 1500 ولت افزایش دهید:
این در حال حاضر یکی از پیشرفته ترین سطح ولتاژ برای سیستم های فتوولتائیک است. با افزایش ولتاژ DC از 1000 ولت سنتی به 1500 ولت ، می توان تلفات کابل را کاهش داد ، طول رشته قطعات را می توان افزایش داد و هزینه های سیستم نیز می تواند کاهش یابد.
5. ولتاژ AC را به 1000 ولت افزایش دهید:
افزایش ولتاژ AC همچنین به کاهش تلفات انتقال ، به ویژه در انتقال قدرت از راه دور کمک می کند. علاوه بر این ، همچنین امکان استفاده از اینورتر و ترانسفورماتور کمتری ، ساده سازی طراحی سیستم و کاهش هزینه ها را فراهم می کند.
6. فناوری مبدل بالا:
مبدل های تقویت کننده بالا برای افزایش خروجی ولتاژ بدون افزایش قابل توجهی جریان استفاده می شوند ، که برای بهینه سازی کارآیی سیستم های تولید توزیع شده بسیار مهم است. به عنوان مثال ، ساختار تقویت کننده مدار اتصال یک واحد تنظیم جدید افزایش را اضافه کرده است که سیستم فتوولتائیک را قادر می سازد ولتاژ DC بالاتر را به طور پایدار تولید کند.
7. طراحی اینورتر چند سطح:
طراحی اینورتر چند مرحله ای مراحل مختلف تبدیل نیرو را برای دستیابی به افزایش ولتاژ بالاتر در حالی که فشار بر روی اجزای فردی را کاهش می دهد ، اتخاذ می کند. به عنوان مثال ، یک مبدل تقویت کننده سه سطح نه تنها افزایش ولتاژ را افزایش می دهد ، بلکه باعث کاهش هدایت ، تعویض تلفات و تلفات بازیابی معکوس می شود.
روند توسعه
روند توسعه فناوری ولتاژ در سیستم های تولید برق فتوولتائیک عمدتاً در جنبه های زیر منعکس می شود:
ولتاژ سیستم همچنان در حال افزایش است
ولتاژ جانبی DC سیستم های تولید انرژی فتوولتائیک به تدریج از اوایل 600 ولت به 1000 ولت و اکنون به 1500 ولت افزایش یافته است و در آینده به سمت ولتاژهای بالاتر توسعه می یابد. به عنوان مثال ، هواوی پیش بینی می کند که تا سال 2030 ، ولتاژ جانبی DC سیستم های فتوولتائیک از 1500 ولت تجاوز می کند و حتی به 2000 ولت نیز می رسد. هدف اصلی این روند بهبود بهره وری تولید برق و کاهش هزینه سیستم در هر کیلووات ساعت (LCOE) با کاهش تلفات خط ، کمیت تجهیزات و هزینه های مواد است.
همزیستی ولتاژ بالا و قابلیت اطمینان بالا
با افزایش ولتاژ ، سیستم نیازهای بالاتری برای قابلیت اطمینان دارد. به عنوان مثال ، اگرچه سیستم 1500 ولت در کاهش هزینه ها و بهبود کارآیی دارای مزایای قابل توجهی است ، اما همچنین مشکلاتی مانند خطرات شوک الکتریکی ، خطرات آتش سوزی و PID (پوسیدگی ناشی از بالقوه) را به وجود می آورد. بنابراین ، توسعه آینده مستلزم تقویت ایمنی و ثبات سیستم است در حالی که به عنوان مثال ولتاژ بالا را ارتقا می بخشد ، به اتخاذ یک معماری با ولتاژ دو قطبی و قابلیت های محافظت از ایمنی سطح سیستم.
نوآوری فن آوری افزایش ولتاژ را افزایش می دهد
پیشرفت فن آوری یک نیروی محرک مهم برای افزایش ولتاژ است.
به عنوان مثال ، استفاده از مواد نیمه هادی نسل سوم مانند کاربید سیلیکون و نیترید گالیم و همچنین توسعه فن آوری اتلاف گرما تراشه و فناوری معماری توپولوژی ، چگالی قدرت و کارآیی اینورترها را به طور قابل توجهی بهبود بخشیده است ، در نتیجه از تحقق ولتاژهای بالاتر پشتیبانی می کند. علاوه بر این ، استفاده از طراحی مدولار و فناوری دیجیتال همچنین تضمین هایی را برای عملکرد پایدار سیستم های ولتاژ بالا فراهم می کند.
ادغام و استفاده از سیستم های ذخیره انرژی
با توسعه فناوری ذخیره سازی انرژی ، ادغام سیستم های فتوولتائیک و تجهیزات ذخیره انرژی به یک روند تبدیل شده است.
به عنوان مثال ، پیکربندی ولتاژ DC 1500 ولت به تدریج به انتخاب اصلی سیستم های ذخیره انرژی تبدیل شده است ، که نه تنها هزینه های سیستم را کاهش می دهد بلکه چگالی قدرت حجمی و راندمان عملیاتی تجهیزات را نیز بهبود می بخشد. در آینده ، با بلوغ بیشتر فناوری ذخیره انرژی ، ولتاژ سیستم های فتوولتائیک ممکن است بیشتر به 2000 ولت افزایش یابد.
طراحی هوشمندانه و کارآمد
هوش یک جهت توسعه مهم برای سیستم های فتوولتائیک آینده است. با ادغام اجزای هوشمند مانند سنسورها و کنترل کننده ها ، سیستم های فتوولتائیک می توانند وضعیت عملیاتی را در زمان واقعی ، تشخیص گسل ها و تنظیم خودکار پارامترهای عملیاتی کنترل کنند ، از این طریق قابلیت اطمینان و راندمان عملیاتی سیستم را بهبود می بخشند. در عین حال ، مفهوم طراحی با راندمان بالا و حفظ انرژی نیز در تحقیق و توسعه تجهیزات کلیدی مانند ترانسفورماتورها و اینورترها ادغام می شود.
تعادل بین ایمنی و اقتصاد
اگرچه سیستم های ولتاژ بالا از مزایای قابل توجهی در کاهش هزینه ها و بهبود کارایی برخوردار هستند ، اما هنوز هم به مسائل ایمنی آنها رسیدگی می شود. به عنوان مثال ، سیستم های ولتاژ بالا خطر PID را افزایش می دهد و مسائل عدم تطابق سری را تشدید می کند. بنابراین ، توسعه تکنولوژیکی آینده نیاز به تقویت اقدامات محافظت از ایمنی سیستم و بهبود استانداردهای فنی و در عین حال افزایش ولتاژ دارد.
