太陽光発電システムの電圧技術は、主にいくつかの異なる電圧レベルに分割されており、これらの電圧レベルの選択は通常、システムのスケール、地理的位置、およびグリッドアクセスの要件に依存します。
いくつかの一般的な電圧レベルとその開発動向は次のとおりです。
一般的な電圧レベル
1。低電圧グリッド接続（220V/380V）
屋上が住宅の建物や中小企業に太陽光発電システムを設置するなど、分散型太陽光発電システムに適しています。このタイプのシステムは通常、電力が低く、通常は400kWを超えない設置容量があります。
2。中電圧グリッド接続（10kv）
太陽光発電の設置容量が400kWを超える場合、通常、グリッドに接続するために10kVの電圧が選択されます。このシステムでは、グリッド電圧に合わせてステップアップトランスを設置する必要があります。
3.高電圧グリッド接続（35kV、110kVなど）
大規模な地上太陽光発電所の発電所は通常、より高い電圧レベルを使用してグリッドに接続します。これにより、伝送損失が減少し、長距離伝送に適しています。
4。DCサイド電圧を1500Vに増やします。
これは現在、太陽光発電システムのより高度な電圧レベルの1つです。 DC電圧を従来の1000Vから1500Vに増加させることにより、ケーブル損失を減らし、コンポーネントの文字列の長さを増やし、システムコストを削減できます。
5。AC電圧を1000Vに増やします。
AC電圧を上げると、特に長距離の送電において、トランスミッションの損失を減らすこともできます。さらに、より少ないインバーターと変圧器を使用することもでき、システムの設計を簡素化し、コストを削減できます。
6.高ブーストコンバーターテクノロジー：
高ブーストコンバーターは、電流を大幅に増加させることなく電圧出力を増加させるために使用されます。これは、分散生成システムの効率を最適化するために重要です。たとえば、結合回路のブースト構造により、新しいゲイン調整ユニットが追加されました。これにより、太陽光発電システムがより高いDC電圧を安定に出力できるようになります。
7。マルチレベルインバーター設計：
マルチステージインバーター設計では、複数の電力変換段階を採用して、個々のコンポーネントへの圧力を減らしながら、電圧ゲインが高くなります。たとえば、3レベルのブーストコンバーターは電圧ゲインを増加させるだけでなく、伝導、スイッチング損失、および逆回復損失を減らします。
開発動向
太陽光発電システムにおける電圧技術の開発動向は、主に次の側面に反映されています。
システム電圧は増加し続けます
太陽光発電システムのDCサイド電圧は、600Vの初期から1000Vに徐々に増加し、現在は1500Vに増加し、将来的にはさらに高い電圧に向かってさらに発達します。たとえば、Huaweiは、2030年までに、太陽系システムのDCサイド電圧が1500Vを超え、さらには2000Vに達すると予測しています。この傾向の主な目的は、発電効率を改善し、ラインの損失、機器の量、および材料コストを削減することにより、キロワット時間あたりのシステムコストを削減することです。
高電圧と高信頼性の共存
電圧の増加に伴い、システムには信頼性のための要件が高くなります。たとえば、1500Vシステムはコストを削減し、効率を改善する上で大きな利点を持っていますが、電気ショックの危険、火災の危険、PID（潜在的な誘発性崩壊）リスクなどの問題ももたらします。したがって、将来の開発には、システムの安全性と安定性を強化しながら、たとえば双極高電圧アーキテクチャとシステムレベルの安全保護機能を採用するなど、高電圧を促進する必要があります。
技術革新は電圧の増加を促進します
技術の進歩は、電圧の増加の重要な推進力です。
たとえば、炭化シリコンや窒化ガリウムなどの第3世代の半導体材料の適用、およびチップ熱散逸およびトポロジーアーキテクチャテクノロジーの開発により、インバーターの電力密度と効率が大幅に改善され、それによってより高い電圧の実現をサポートしています。さらに、モジュラー設計とデジタルテクノロジーの適用は、高電圧システムの安定した動作の保証も提供します。
エネルギー貯蔵システムの統合と適用
エネルギー貯蔵技術の開発に伴い、太陽光発電システムとエネルギー貯蔵装置の統合が傾向になりました。
たとえば、1500V DC電圧構成は、エネルギー貯蔵システムの主要な選択肢となり、システムコストを削減するだけでなく、機器の体積密度と運用効率を向上させます。将来的には、エネルギー貯蔵技術のさらなる成熟により、太陽光発電システムの電圧がさらに2000Vに増加する可能性があります。
インテリジェントでエネルギー効率の高いデザイン
インテリジェンスは、将来の太陽光発電システムにとって重要な開発方向です。センサーやコントローラーなどのインテリジェントコンポーネントを統合することにより、太陽光発電システムは、リアルタイムで動作ステータスを監視し、障害を診断し、動作パラメーターを自動的に調整することで、システムの信頼性と運用効率が向上します。同時に、高効率と省エネの設計概念も、変圧器やインバーターなどの主要な機器の研究開発に統合されます。
安全性と経済のバランス
高電圧システムには、コストの削減と効率の向上に大きな利点がありますが、安全性に対処する必要があります。たとえば、高電圧システムは、PIDリスクと悪化シリーズの不一致の問題を増加させます。したがって、将来の技術開発には、システムの安全保護対策を強化し、電圧を増やしながら技術基準を改善する必要があります。
