A tecnologia de tensão dos sistemas de geração de energia fotovoltaica é dividida principalmente em vários níveis diferentes de tensão, e a seleção desses níveis de tensão geralmente depende da escala do sistema, localização geográfica e requisitos para acesso à rede.
Aqui estão vários níveis de tensão comuns e suas tendências de desenvolvimento:
Níveis de tensão comuns
1. Conexão da grade de baixa tensão (220V/380V)
Adequado para pequenos sistemas fotovoltaicos distribuídos, como o telhado instalado sistemas fotovoltaicos em edifícios residenciais ou pequenas empresas. Esse tipo de sistema normalmente possui menor potência e uma capacidade instalada geralmente não excede 400kW.
2. Conexão de grade de tensão média (10kV)
Quando a capacidade instalada da geração de energia fotovoltaica é maior que 400kW, a tensão de 10kV é geralmente selecionada para ser conectada à grade. Este sistema requer a instalação de um transformador de intensificação para corresponder à tensão da grade.
3. Conexão de grade de alta tensão (como 35kV, 110kV, etc.)
As usinas fotovoltaicas em grande escala geralmente usam níveis mais altos de tensão para se conectar à grade, o que reduz as perdas de transmissão e é adequado para a transmissão de longa distância.
4. Aumente a tensão do lado da CC para 1500V:
Atualmente, este é um dos níveis de tensão mais avançados para sistemas fotovoltaicos. Ao aumentar a tensão CC das tradicionais 1000V para 1500V, as perdas de cabo podem ser reduzidas, o comprimento da cadeia do componente pode ser aumentado e os custos do sistema podem ser reduzidos.
5. Aumente a tensão CA para 1000V:
Aumentar a tensão CA também ajuda a reduzir as perdas de transmissão, especialmente na transmissão de energia de longa distância. Além disso, também permite o uso de menos inversores e transformadores, simplificando o design do sistema e reduzindo os custos.
6. Tecnologia de conversor de alto impulso:
Os conversores de alto impulso são usados para aumentar a saída de tensão sem aumentar significativamente a corrente, o que é crucial para otimizar a eficiência dos sistemas de geração distribuída. Por exemplo, a estrutura de impulso do circuito de acoplamento adicionou uma nova unidade de ajuste de ganho, que permite que o sistema fotovoltaico emite uma tensão CC mais alta.
7. Design de inversor de vários níveis:
O design do inversor de vários estágios adota vários estágios de conversão de energia para obter maior ganho de tensão, reduzindo a pressão nos componentes individuais. Por exemplo, um conversor de impulso de três níveis não apenas aumenta o ganho de tensão, mas também reduz a condução, as perdas de comutação e as perdas de recuperação reversa.
Tendência de desenvolvimento
A tendência de desenvolvimento da tecnologia de tensão em sistemas de geração de energia fotovoltaica é refletida principalmente nos seguintes aspectos:
A tensão do sistema continua a aumentar
A tensão lateral de CC dos sistemas de geração de energia fotovoltaica aumentou gradualmente do início de 600V para 1000V e agora para 1500V, e se desenvolverá ainda mais para tensões mais altas no futuro. Por exemplo, a Huawei prevê que, até 2030, a tensão lateral de CC dos sistemas fotovoltaicos excederá 1500V e até atingirá 2000V. O principal objetivo dessa tendência é melhorar a eficiência da geração de energia e reduzir o custo do sistema por quilowatt hora (LCOE), reduzindo as perdas de linha, a quantidade de equipamentos e os custos de material.
Coexistência de alta tensão e alta confiabilidade
Com o aumento da tensão, o sistema possui requisitos mais altos de confiabilidade. Por exemplo, embora o sistema de 1500V tenha vantagens significativas na redução de custos e na melhoria da eficiência, ele também traz problemas como riscos de choques elétricos, riscos de incêndio e riscos de PID (potencial induzido de decaimento). Portanto, o desenvolvimento futuro requer fortalecer a segurança e a estabilidade do sistema, promovendo a alta tensão, por exemplo, adotando uma arquitetura bipolar de alta tensão e recursos de proteção de segurança no nível do sistema.
A inovação tecnológica impulsiona o aumento de tensão
O progresso tecnológico é uma força motriz importante para aumentar a tensão.
Por exemplo, a aplicação de materiais de semicondutores de terceira geração, como carboneto de silício e nitreto de gálio, bem como o desenvolvimento da tecnologia de dissipação de calor e topologia de chips, melhorou significativamente a densidade e a eficiência dos inversores, apoiando assim a realização de teções mais altas. Além disso, a aplicação de design modular e tecnologia digital também fornece garantias para a operação estável de sistemas de alta tensão.
Integração e aplicação de sistemas de armazenamento de energia
Com o desenvolvimento da tecnologia de armazenamento de energia, a integração de sistemas fotovoltaicos e equipamentos de armazenamento de energia se tornou uma tendência.
Por exemplo, a configuração de tensão de 1500V CC se tornou gradualmente a principal escolha para sistemas de armazenamento de energia, o que não apenas reduz os custos do sistema, mas também melhora a densidade volumétrica de energia e a eficiência operacional do equipamento. No futuro, com a maturidade adicional da tecnologia de armazenamento de energia, a tensão de sistemas fotovoltaicos pode ser aumentada ainda mais para 2000V.
Design inteligente e com eficiência energética
A inteligência é uma importante direção de desenvolvimento para futuros sistemas fotovoltaicos. Ao integrar componentes inteligentes, como sensores e controladores, os sistemas fotovoltaicos podem monitorar o status operacional em tempo real, diagnosticar falhas e ajustar automaticamente os parâmetros operacionais, melhorando assim a confiabilidade e a eficiência operacional do sistema. Ao mesmo tempo, o conceito de design de alta eficiência e conservação de energia também será integrado à pesquisa e desenvolvimento de equipamentos -chave, como transformadores e inversores.
Equilíbrio entre segurança e economia
Embora os sistemas de alta tensão tenham vantagens significativas na redução de custos e na melhoria da eficiência, seus problemas de segurança ainda precisam ser abordados. Por exemplo, sistemas de alta tensão aumentam o risco de PID e exacerbam problemas de incompatibilidade da série. Portanto, o desenvolvimento tecnológico futuro requer fortalecer as medidas de proteção à segurança do sistema e melhorar os padrões técnicos enquanto aumentam a tensão.
