1500V電壓等級(jí)新標(biāo)準(zhǔn)給光伏組件、逆變器、直流開(kāi)關(guān)選型帶來(lái)了什么？

長(zhǎng)久以來(lái)，高額的光伏發(fā)電成本始終是制約光伏產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的障礙之一。如何有效降低光伏系統(tǒng)的成本、提高發(fā)電效率仍將是未來(lái)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心課題。目前，主流的光伏組件及配套部件均是基于直流端1000V的電壓要求設(shè)計(jì)和制造的，其發(fā)電成本和發(fā)電效率還難以滿(mǎn)足大型光伏電站和大容量發(fā)電設(shè)備的需求, 因此開(kāi)發(fā)1500V相關(guān)光伏產(chǎn)品已經(jīng)是一種趨勢(shì)。

1500V電壓標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢(shì)

1500V耐高壓組件和配套電氣設(shè)備意味著更低的系統(tǒng)成本，更高的發(fā)電效率，即將成為光伏行業(yè)的新寵。

直流側(cè)輸入電壓提高后，每串可連接更多組件，可增加50%的組串長(zhǎng)度，接到逆變器的直流纜線(xiàn)使用量減少，匯流箱逆變器的數(shù)量也可相應(yīng)減少，同時(shí), 匯流箱、逆變器、變壓器等電氣設(shè)備功率密度提升，體積減小，運(yùn)輸、維護(hù)等方面工作量也減少，有利于光伏系統(tǒng)成本的降低。

從系統(tǒng)的角度來(lái)看，更高的輸入、輸出電壓等級(jí)，可以降低交直流側(cè)線(xiàn)損及變壓器低壓側(cè)繞組損耗，電站的系統(tǒng)效率預(yù)期可以提升1.5-2%。

1500V電壓標(biāo)準(zhǔn)的挑戰(zhàn)

1500V系統(tǒng)電壓會(huì)降低電氣的安全性和可靠性，同時(shí)增大PID等風(fēng)險(xiǎn)。因此制作1500V光伏組件主要考慮背板局放、電連接器和電絕緣等影響組件可靠性和安全性的因素，其難點(diǎn)主要在材料選取上，例如企業(yè)要選擇質(zhì)量更佳、要求更為嚴(yán)格和苛刻的接線(xiàn)盒、背板、連接器等。

1500V系統(tǒng)電壓對(duì)逆變器要求更高，主要考慮絕緣，電氣間隙以及電壓升高后可能帶來(lái)?yè)舸┓烹姷葐?wèn)題，因此逆變器需要采用更復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和更高電壓等級(jí)的功率器件以及直流開(kāi)關(guān)設(shè)備。

電壓等級(jí)升至1500V后，對(duì)系統(tǒng)的安全性能要求也更高了，直流電和交流電不同，沒(méi)有過(guò)零點(diǎn)，一旦出現(xiàn)漏電，將會(huì)造成大的事故。因此選擇一款合適的1500V直流開(kāi)關(guān)對(duì)提升整個(gè)系統(tǒng)的安全性至關(guān)重要。

1500V電壓標(biāo)準(zhǔn)前景

自2013年開(kāi)始，各大光伏組件廠商紛紛將重點(diǎn)轉(zhuǎn)至1500V光伏組件的研發(fā)，目前阿特斯、天合、晶澳等均已開(kāi)發(fā)1500V組件，華為、陽(yáng)光、追日均在研發(fā)針對(duì)1500V系統(tǒng)的逆變器。據(jù)悉，國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）推出的1500V組件試行標(biāo)準(zhǔn)在不久的將來(lái)必將過(guò)渡為強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)。各方消息表明，未來(lái)1500V必將成為一個(gè)新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，1500V相對(duì)于1000V的系統(tǒng)電壓有了質(zhì)的飛躍，意味著光伏組件及零部件必須滿(mǎn)足比現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)高得多的技術(shù)要求和質(zhì)量要求。

直流開(kāi)關(guān)在光伏系統(tǒng)應(yīng)用中的重要性及如何選型？

光伏直流開(kāi)關(guān)是光伏系統(tǒng)應(yīng)用中的重要保護(hù)器件, 直接影響到光伏系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。從而影響整個(gè)光伏系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)電和收益，尤其是在直流1500V光伏系統(tǒng)中，保障光伏系統(tǒng)能夠安全，穩(wěn)定，可靠運(yùn)行，以及在安全維修 系統(tǒng)運(yùn)維 安裝調(diào)試過(guò)程中, 選擇一款合適的直流開(kāi)關(guān)的重要性將不言而喻。

德國(guó)、荷蘭等強(qiáng)制要求逆變器制造商標(biāo)配內(nèi)置直流開(kāi)關(guān)，英國(guó) 印度 澳洲等更強(qiáng)制規(guī)定光伏系統(tǒng)一定要安裝外置直流開(kāi)關(guān)，隨著國(guó)內(nèi)光伏政策的明晰，光伏電站新增安裝的逐年增加，尤其是目前分布式光伏系統(tǒng)的啟動(dòng)，個(gè)人住戶(hù)屋頂光伏系統(tǒng)的安裝將越來(lái)越流行。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)所謂的光伏直流開(kāi)關(guān)多是一些交流開(kāi)關(guān)或其改進(jìn)產(chǎn)品，不是真正應(yīng)用在光伏系統(tǒng)中的具有安全滅弧、高功率切斷的直流開(kāi)關(guān)。這些交流開(kāi)關(guān)的滅弧能力、額定帶載切斷功率都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，容易導(dǎo)致過(guò)熱、漏電和火花，嚴(yán)重時(shí)甚至燒毀掉整個(gè)光伏電站。所以選擇合格的光伏直流開(kāi)關(guān)將至關(guān)重要。

直流側(cè)1500V系統(tǒng)電壓作為全新的技術(shù)理念，需要逆變器、線(xiàn)纜等部件廠家的共同參與和配合。其中，直流開(kāi)關(guān)是光伏系統(tǒng)安全性保障的最重要部件，其工作電流電壓也將對(duì)系統(tǒng)選型產(chǎn)生影響。直流開(kāi)關(guān)的電壓和電流由需要斷開(kāi)的光伏陣列的串電壓和并電流決定，因此，在系統(tǒng)選型中，需要先確認(rèn)系統(tǒng)電流電壓，然后選擇合適的光伏直流開(kāi)關(guān)。一般光伏系統(tǒng)的電壓可能達(dá)到1000V，未來(lái)或?qū)⑦_(dá)到1500V，需要斷開(kāi)的電流根據(jù)組件的品牌和功率、光伏系統(tǒng)連接方式是多串并聯(lián)還是多串獨(dú)立連接（多路MPPT）而不同。

由于1500V系統(tǒng)電壓設(shè)計(jì)將成為主流趨勢(shì)，未來(lái)在系統(tǒng)選型中需要關(guān)注直流開(kāi)關(guān)電壓設(shè)計(jì)。而目前市面上一般品牌的直流開(kāi)關(guān)都可以斷開(kāi)1000V的系統(tǒng)直流電壓，但是很少有可以斷開(kāi)1500V的直流輸入。從各大直流開(kāi)關(guān)了解到的最新數(shù)據(jù)顯示，國(guó)外能提供1500V最大直流電壓的開(kāi)關(guān)制造商只有IMO等少數(shù)品牌，國(guó)內(nèi)目前僅PROJOY（蘇州普兆）一家。

據(jù)悉，普兆最新的PEDS系列及IMO SI系列光伏專(zhuān)用直流開(kāi)關(guān)最大直流電壓可達(dá)1500V，歐洲某直流開(kāi)關(guān)X100系列最大直流電壓為1000V，X60系類(lèi)最大直流電壓僅為600V。

更高的系統(tǒng)電壓除了對(duì)直流開(kāi)關(guān)電壓電流作出新的要求，同時(shí)也對(duì)開(kāi)關(guān)的工作溫度，IP等級(jí)都有了更高要求。普兆PEDS系列開(kāi)關(guān)可在-25℃~+70℃環(huán)境溫度下滿(mǎn)載工作，IMO SI系列開(kāi)關(guān)工可在-40°C ~ + 65°C環(huán)境下工作。而歐洲某廠家系列開(kāi)關(guān)僅在-20°C ~ + 70°C下工作。同時(shí)，防護(hù)等級(jí)看，普兆PEDS開(kāi)關(guān)可達(dá)IP66等級(jí)，國(guó)內(nèi)暫時(shí)還沒(méi)有其他開(kāi)關(guān)廠家能夠做到這樣的防護(hù)等級(jí)。

光伏直流開(kāi)關(guān)作為一個(gè)光伏行業(yè)很小的分支，也許并沒(méi)有得到足夠的重視，但直流開(kāi)關(guān)在整個(gè)光伏系統(tǒng)中的地位不言而喻。只有不斷洞悉行業(yè)新標(biāo)準(zhǔn)，才能更好的為整個(gè)系統(tǒng)服務(wù)。

由于1500V直流接入的優(yōu)勢(shì)明顯，1500V直流系統(tǒng)在地鐵和風(fēng)電直流母線(xiàn)中已經(jīng)有成熟的應(yīng)用，未來(lái)1500V的光伏系統(tǒng)一定會(huì)得到光伏電站投資者的青睞。另外隨著酒泉湖南±800千伏特高壓直流輸電工程開(kāi)工，標(biāo)志著我國(guó)特高壓電網(wǎng)進(jìn)入全面提速、大規(guī)模建設(shè)的新階段。光伏發(fā)電本身的直流輸出特性必將是未來(lái)光伏高壓直流接入到特高壓或高壓直流輸電系統(tǒng)、以及低壓直流組網(wǎng)或柔性直流配電課題中的熱門(mén)研究和研討方向。高壓產(chǎn)品必將會(huì)成為今后的技術(shù)趨勢(shì)，這對(duì)組件廠商、逆變器制造商、乃至直流開(kāi)關(guān)制造商都將是新的技術(shù)挑戰(zhàn)。