Sumber: solarpowerworldonline
Sejak sistem 1.500-V ground-mount disebutkan dalam National Electrical Code 2017, produsen telah bekerja keras pada panel surya 1.500-V-rated, inverter dan segala sesuatu di antaranya. Peralatan surya bertegangan tinggi memungkinkan installer untuk menyingkat sistem sambil mencapai output daya yang sama.
Bagian 690.7 dalam NEC 2017 yang didirikan untuk pertama kalinya bahwa sistem ground-mount dapat memiliki tegangan maksimum 1.500 V. Sistem skala utilitas besar sudah mulai bergeser ke 1.500 volt pada tahun-tahun sebelum kode ini karena persyaratan standar yang berbeda, tetapi kode yang diperbarui membuka kemungkinan 1.500 volt untuk proyek skala utilitas yang lebih kecil dan inverter string tegangan tinggi yang sesuai dengan pasar tersebut.
"Roadmap Teknologi Internasional 2017 untuk Fotovoltaik (ITRPV)" menyoroti tren peningkatan tegangan sistem dari 1.000 volt menjadi 1.500 volt. Studi ini menemukan bahwa mulai tahun 2020 dan seterusnya, pasar 1.500-V akan lebih besar dari 30%, dan tegangan akan mencapai pangsa pasar lebih besar dari 50% mulai tahun 2025.
Apa itu 1.500 volt tata surya
Peningkatan 500 volt memungkinkan kontraktor memadatkan sistem karena setiap inverter dapat memproses lebih banyak energi. Lebih banyak panel dapat dihubungkan secara seri untuk membuat string lebih panjang. Lebih sedikit kabel dibutuhkan. Inverter lebih sedikit diperlukan karena mereka dapat menerima lebih banyak daya. Tetapi sistem 1.500-V hanya dapat bekerja jika semua komponen dinilai bekerja di 1.500 V.
Sebagian besar produsen panel surya telah mulai memperbarui panel mereka yang digunakan dalam proyek skala utilitas menjadi 1.500 V. Jeff Juger, direktur pengembangan bisnis untuk JinkoSolar, menjelaskan bahwa pemasang tenaga surya masih akan membutuhkan jumlah total panel yang sama untuk mencapai watt yang diinginkan dalam 1.500 Sistem -V, hanya lebih sedikit string panel. Misalnya, jika tegangan modul pada rangkaian terbuka (Voc) adalah 45 VDC, maka sistem 1.000-V memungkinkan 22 modul (1.000 / 45) dalam sebuah string sedangkan sistem 1.500-V memungkinkan 33 modul (1.500 / 45) dalam tali.
Biaya modul 1.500-V pada dasarnya sama dengan panel tegangan rendah, meskipun bahan yang sedikit berbeda digunakan dalam produksi. Juger mengatakan satu-satunya masalah dengan panel yang ditingkatkan ini adalah peningkatan kesempatan untuk potensi degradasi, atau PID.
"Tegangan tinggi dapat menciptakan risiko PID, di mana ion bermigrasi dari sel ke bingkai modul, yang mengakibatkan kebocoran saat ini," kata Juger. "Jinko adalah yang pertama menawarkan modul bebas PID berbingkai dan tidak memiliki masalah dengan PID dalam modul 1.500-V-nya."
Biaya penggerak saat ini
Sistem tegangan tinggi lebih murah karena lebih sedikit bahan yang dibutuhkan, dari hal-hal besar seperti inverter ke hal-hal kecil seperti kabel dan terputus. Ini karena arus, yang berbanding terbalik dengan tegangan, akan turun ketika voltase naik. Ukuran konduktor dapat berkurang karena arus lebih sedikit, dan biaya turun dengan ukuran konduktor.
"Pepatah yang kita miliki di sini adalah biaya drive saat ini," kata Eric Every, manajer produk di Yaskawa - Solectria Solar. "Semakin tinggi voltase yang kamu buat, semakin sedikit bahan komoditas aktual yang perlu kamu beli."
Setiap kata naik dari sistem 1.000-V ke 1.500-V hanya berarti membuat isolasi kawat sedikit lebih besar, sementara turun dalam tegangan dan arus membutuhkan lebih banyak bahan tembaga yang sebenarnya di dalam kabel. Menggunakan lebih banyak tembaga adalah mahal dalam hal proyek multi-megawatt, jadi menggunakan lebih sedikit tembaga dengan sistem 1.500-V adalah pilihan yang disambut baik untuk pengembang dan installer surya skala besar.
Sistem besar, keuntungan besar
Penghematan biaya 1.500-V paling besar bila digunakan dalam skala besar. Itu sebabnya inverter pusat 1.500-V telah menjadi pilihan dominan, dan pada dasarnya eksklusif, untuk instalasi skala utilitas besar baru di Amerika Serikat, sementara inverter string 1.500-V baru saja memasuki pasar untuk melayani proyek-proyek utilitas yang lebih kecil.
"Dengan pergeseran ini menjadi 1.500 volt, Anda mendapatkan inverter yang lebih kuat," kata Carlos Lezana, pemasaran dan komunikasi untuk solar untuk Ingeteam, yang memproduksi baik string maupun inverter sentral. “Jika Anda mengembangkan [100 MW] pembangkit dengan inverter sentral 1.500-V, Anda akan membutuhkan lebih sedikit unit [dan] lebih sedikit inverter daripada jika Anda melakukannya dengan 1.000-V inverter.”
Inverter sentral yang lebih sedikit berarti lebih sedikit tenaga kerja dan lebih sedikit kotak kombiner yang diperlukan untuk mengkonsolidasikan kabel pada instalasi tegangan tinggi ini. Lebih sedikit inverter juga berarti lebih sedikit teknisi yang diperlukan untuk memperbaiki masalah setelah commissioning.
"Ketika Anda memiliki lebih sedikit inverter, maka semua biaya itu, biaya tenaga kerja itu berkurang," kata Lezana.
Meskipun pindah ke 1.500 volt hadir dengan banyak manfaat, ada kelemahan juga. Semakin banyak tegangan yang melewati lebih sedikit inverter pusat berarti lebih banyak daya yang hilang jika inverter gagal.
"Jelas jika Anda memiliki lebih sedikit inverter, itu karena masing-masing dari mereka mengelola lebih banyak kekuatan, jadi jika seseorang turun, maka Anda kehilangan lebih banyak daya," kata Lezana. “Semua produsen inverter PV memiliki tingkat kegagalan. Anda harus memastikan bahwa pemasok Anda, atau perusahaan yang bertanggung jawab atas operasi dan pemeliharaan, akan menjadi sangat cepat dalam menanggapi, karena Anda ingin agar pembangkit listrik Anda beroperasi dengan daya penuh sepanjang waktu, karena banyak jam mungkin. "
Masukkan inverter string 1.500-V
Inverter string 1.500-V memasuki pasar skala utilitas sekitar setahun yang lalu tetapi lebih masuk akal untuk proyek-proyek solar komunitas yang lebih kecil.
Sebagai contoh, dengan pembangkit listrik 20-MW, EPC dapat menggunakan lima atau enam 1.500-V inverter pusat atau ratusan 1.500-V string inverter. Pilihannya akan turun ke keseluruhan biaya dan kemudahan servis, tetapi jelas bahwa proyek skala utilitas besar mungkin masih bertahan dengan inverter sentral.
"Jika Anda melakukan 100 MW, saya tidak benar-benar yakin untuk menggunakan string inverter," kata Every. "Kami akan menawar proyek di atasnya, tetapi kemungkinan pelanggan akan memilih pusat karena mereka akan dapat memiliki rincian itu."
Kemudahan servis dari inverter string secara umum menjadikan inverter string 1.500-V menjadi pilihan yang menarik untuk sistem skala utilitas yang lebih kecil.
Jika salah satu gagal, hanya satu string yang terpengaruh dan dapat dengan mudah ditukar dengan unit baru tanpa banyak penundaan. Inverter sentral masih lebih murah daripada string dalam hal sen per watt pada proyek skala utilitas besar, tetapi string mungkin menang untuk kemudahan servis yang lebih sederhana, terutama ketika tegangan yang lebih tinggi meningkatkan taruhannya.
“Pemulihan lebih cepat pada string. Anda cukup melakukan penggantian sederhana dengan unit cadangan yang mungkin ada di lokasi. Penggantian dapat dilakukan dalam waktu setengah jam, jadi ini adalah pemulihan yang cepat, ”kata Ed Heacox, general manager CPS America.
Solectria telah memilih untuk mendekati pasar 1.500-V dengan hanya string inverter karena fakta ini. Perusahaan sedang mempertimbangkan inverter pusat 1.000 V sebagai produk warisan sekarang — tidak merekomendasikannya untuk desain baru.
“Ketika kami memutuskan untuk memproduksi produk 1.500-V, kami berkata, 'Hei, kita akan mengalami kesulitan besar dengan masalah O&M ini jika kita menggunakan inverter pusat. Semua pelanggan kami benar-benar menyukai servis dari inverter string itu, ayo lakukan saja, '”kata Every.
Wood Mackenzie Power & Renewables “Global PV Inverter dan MLPE Landscape: H1 2018” menemukan pengiriman inverter tiga fase tumbuh 59% tahun-ke-tahun dan melebihi pengiriman inverter sentral hampir 7 GW dari 2015 hingga 2017. Ditemukan bahwa 2018 adalah awal dari peningkatan adopsi inverter string di Amerika Serikat karena model inverter string 1.500-V yang baru.
“Kami menemukan bahwa persentase yang lebih besar dari proyek yang dilakukan pelanggan kami menerapkannya dengan topologi inverter string yang bertentangan dengan inverter sentral. Dan setiap tahun persentase itu tampaknya naik, ”kata Every.
Solectria secara tradisional berfokus pada proyek-proyek K&I antara 100 kW dan 20 MW, dengan sebagian besar dari mereka adalah atap komersial 1 hingga 5 MW atau proyek-proyek kecil yang dipasang di tanah. Inverter string 1.500-V yang baru, yang akan mulai dikirim pada bulan Desember 2018, akan menargetkan bagian “I” dari C&I — proyek-proyek industri, yang terhubung dengan distribusi, komunitas solar, jenis perusahaan.
"Jika perbandingan antara 1.500-V dan 1.000-V [string inverter], penghematan biaya nyata untuk 1.500 volt," kata Every. Biaya membangun yang lebih rendah yang dihasilkan dari lebih sedikit tenaga kerja di lapangan, lebih sedikit penghentian dan lebih sedikit kawat dapat membantu installer memenangkan lebih banyak tawaran.
"Anda mendapatkan biaya yang lebih baik per watt dalam modul Anda, Anda mendapatkan biaya yang lebih baik per watt ketika Anda melihat pipa dan kabel dalam sistem," kata Every.
Bahaya tegangan tinggi
Peningkatan voltase berarti peningkatan konsekuensi keselamatan bagi pekerja jika terjadi kesalahan. Tetapi Heacox memiliki keyakinan pada kode dan standar industri.
"Standar dan peraturan memperhitungkan voltase yang lebih tinggi, jadi secara teori seharusnya tidak ada peningkatan risiko keselamatan terkait dengan ini," kata Heacox. “Sebenarnya aku percaya itu. Orang-orang tahu lebih banyak energi lebih berisiko. ”
John Drummond, insinyur aplikasi CPS America, menambahkan bahwa pemasang harus yakin untuk menggunakan peralatan yang diberi nilai 1.500, dari isolasi kawat hingga voltmeters dan di mana-mana di antaranya. Pemasang juga harus ingat bahwa jarak ruang kerja berbeda untuk proyek 1.500-V.
“Jarak ruang kerja tipikal untuk 600 dan 1.000 volt tidak berlaku untuk 1.500 volt. Anda harus menggunakan pagar yang lebih tinggi, menjaga jarak lebih jauh, menambahkan pencahayaan ekstra, hal-hal seperti itu, ”kata Every.
Meskipun Drummond dan Heacox percaya bahwa teknologi 1.500-V aman, masih terikat ke tanah. Drummond mengatakan dia meramalkan masa depan di mana sistem 1.500-V juga bisa naik, tetapi itu akan membutuhkan penerimaan industri.
"Benar-benar awal ... jenis aplikasi ini 'di belakang pagar,' dan saya pikir sama seperti kita bergeser dari 600 ke 1.000 volt, itu jenis keraguan yang sama untuk beralih ke 1.500 volt untuk semua aplikasi," kata Drummond.
Setiap orang tidak melihat 1.500 volt diizinkan di atap rumah karena masalah keamanan, tetapi ia mengatakan 1.500-V atap surya komersial bisa menjadi kemungkinan di masa depan. Namun, string panjang yang datang dengan 1.500 volt akan membatasi ketika merancang konfigurasi array atap. Menempatkan 26 hingga 28 panel dalam garis lurus tidak selalu mudah.
“Dalam sistem atap 1.000 V ... Anda mendapatkan sedikit lebih banyak fleksibilitas dengan cara Anda meletakkan atap rumah karena senar Anda lebih pendek. Anda harus menjalankan beberapa kabel lagi, tetapi setidaknya Anda dapat mengepakkan atap sedikit lebih baik, ”kata Every.
Sistem tenaga surya bertegangan tinggi menghadirkan fleksibilitas dan penghematan biaya untuk pemasangan tenaga surya, dan pilihan akan terus berkembang seiring dengan masuknya peralatan surya 1.500-V yang lebih inovatif ke pasar.