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摘 要：对CIGS光伏组件、直流线缆、直流汇流箱、逆变器等部件的耐压等级从1000V提高到1500V的技术可行性进行分析，对1500V光伏系统的经济可行性进行分析测算。1500V光伏系统具有降本增效的领跑作用，能有效缓冲补贴下降的冲击，开启光伏平价上网新引擎。
关键词：铜铟镓硒（CIGS）薄膜光伏组件;光伏建筑一体化;1500V光伏系统
引言
近年来，我国的光伏技术有了明显的发展与进步，太阳能光伏发电技术也越来越多地运用到民用建筑工程中，尤其以铜铟镓硒薄膜组件为代表的建筑光伏一体项目备受国内外关注，为绿色建筑或零能耗建筑的发展创造了有利条件。建筑光伏发电可自发自用、就地消纳、不必长距离输送、没有污染等优点得到了业界广泛的关注，有着广阔的发展前景。
1 CIGS光伏组件的发电技术特性
根据德国Manz公司提供的产品资料，不同型号的CIGS光伏组件参数不同，型号为M-GES105的CIGS组件技术。与晶硅组件相比，CIGS组件电压高，开路电压97.8V，电流低，短路电流1.45A。根据《光伏发电站设计规范（GB 50797-2012）》中的规定，要同时满足两个条件。当光伏系统电压不超过1000V时，组串串联的组件数不能超过8块，需要多组串并联后先接入直流汇流箱，再接入逆变器，组串和直流汇流箱数量相对较多，电缆也相应增多，这势必导致整个光伏系统的造价增高，同时会增加施工及运维的工作量。 同时，CIGS组串多、汇流接点相应增多，在较高的直流电压条件下工作，直流故障电弧的几率将有所增加，进而增加了光伏建筑的火灾风险性。
2 1500V智能光伏系统的优点
1500V智能光伏系统，即将CIGS光伏建筑一体化系统中用到的CIGS光伏组件、直流线缆、直流汇流箱、逆变器等部件的耐压等级从1000V提高到1500V，对应的就是1500V系统。
2018年全球（中国以外）主要光伏市场的大型并网项目，几乎全部采用或者明确要求采用1500V系统技术方案;以西班牙、土耳其、葡萄牙为代表的欧洲新兴市场1500V光伏系统装机容量超过5GW;沙特、阿曼等中东地区装机及计划装机容量超过6GW，阿根廷、巴西等装机及计划装机容量超过6GW，再加上美国、印度等传统光伏大国的地面电站项目也已大量采用1500V系统，可以看到全球光伏行业已经进入了1500V系统时代[3]。
1500V系统对于降本增效有明显作用，包括初始投资成本和后期运维成本。作为技术革新，1500V前行裹挟着争议，系统安全性有待进一步考验，行业标准须逐渐完善。但与此同时，配套设备层出不穷，示范电站相继落成。正如从600V系统过渡至1000V系统一样，1500V光伏时代正在来临。
传统的1000V系统单串CIGS组件数量不能超过8块（见公式1-1、1-2），而1500V系统根据计算可以将数量扩充至13块。子串数量减少，逆变器、汇流箱以及直流侧线缆的用量也随之减少。同时，直流侧电压由1000V升为1500V，根据电力学公式P（电功率）=U（电压）*I（电流），当功率一定的情况下，电压提升1.5倍，电流将下降到1/1.5。而电力线缆损耗P损=I?R，线缆长度和线径确定，电阻R一定，电流下降1.5倍，线损变为1/2.25，直流侧设备损耗和设备损耗减少，发电效率提高。
综上可以看出，1500V系统兼具降本增效作用。
3 1500V CIGS光伏组件
2004年IEC61730-1（组件安全规范标准）已经有了1500V系统组件的认证规范，2016年，IEC 61215和IEC61730对1500V系统组件的性能检测、安全试验等规范进行了补齐和完善，为1500V组件的测试及认证提供了标准依据，这大大推动了1500V电站的标准遵从性。
为了满足1500V组件的标准规范要求，组件厂家通过优化组件版型设计、升级背板材料、更换接线盒等措施增强绝缘性，保障组件安全性。在上述优化措施基础上，经TUV等权威认证机构测试，1500V系统组件的抗PID性能与1000V系统组件无差异，均满足IEC62804标准规范要求。
目前国内主流晶硅组件厂家全部提供了全系列的1500V组件产品，包括单面组件、双面组件、双玻组件，并且获取了相关的认证信息。
1500V组件与1000V组件几乎无差异，如下表2，而且随着1500V组件发货量越来越多，与1000V组件成本几乎持平。
2019年主流的晶硅类组件厂商的产品将都以1500V产品为主，1500V组件的技术和产能均能满足市场的需求。
对于CIGS光伏组件，1000V组件与1500V组件的主要差异点在封装材料和接线盒不同，只要把CIGS光伏组件的背板及封装材料和接线盒（线缆、连接器、电器间隙以及爬电距离）的耐压等级提高到1500V，满足IEC61730产品标准与认证，即可将CIGS光伏组件应用于1500V光伏系统。
4 1500V光伏系统的相关规范
国内GB /T 18216和全球IEC 61557中电气设备低压标准均已定义为AC 1000V和DC1500V，能支持到1500V。
北京鉴衡认证中心于2015 年 11 月组织发布《1500V 光伏电站关键设备认证实施规则》，CQC、TUV等其他权威第三方认证机构厂家也都有成熟的1500V相关的认证准入和产品试验设计。通过2014到2018近四年的发展，光伏领域，从零部件到整个系统，1500V的标准体系，已经完全成熟。
5 1500V光伏系统的经济性
结合CIGS光伏建筑特点，要降本增效，升高电压到1500V是有效措施。从系统的角度来看，更高的输入、输出电压等级，可以降低交直流侧线损及变压器低压侧绕组损耗，电站的系统效率预期可以提升1.5-2%。同时，设备（逆变器、变压器）的功率密度提升，体积减小，运输、维护等方面工作量也减少，有利于光伏系统成本的降低。除降低输送过程中的电量损耗之外，直流侧电压提升到1500V，还可以串联更多CIGS组件，减少逆变器的直流线缆用量和汇流箱数量。同时线缆和汇流箱数量的减少还可以节省更多的建筑空间，解决了线缆和电气设备在建筑内占用空间的问题。
1500V電压等级下，串联CIGS组件数量从原来1000V等级下的8块/串CIGS组件提升到13块/串CIGS组件。下面以1万平方米CIGS光电幕墙在1000V电压等级和1500V电压等级下的设备组成及造价举例，可直观的看出1500V光伏系统的优越性。
1万平方米CIGS光电幕墙共采用97.5Wp组件13888片，装机量1354.08kW。以下数据不含CIGS组件价格及光电幕墙结构材料价格：
1万平方米光电幕墙在由1000V电压等级提高到1500V电压等级后，光伏组串由1740个减少到1068个，共减少组串672个;直流汇流箱减少56个。1500V光伏系统1平方米造价可降低54元。
6 结语
综上所述，1500V系统相关的标准法规已经非常完善，产业链在近几年的发展过程中已经渡过了小批量供应阶段，在国内外都得到了海量的应用。
目前国内光伏组件、逆变器等关键设备技术已发展成熟，与设备层面降本相比，未来系统优化将成为降本增效的主要方向。CIGS光伏建筑一体化的1500V光伏系统可有效的降低系统造价，减少电气设备及电缆的数量，更加节约建筑空间，使整个光伏发电系统更加优化，为CIGS光伏建筑一体化推广普及提供了有力的技术支撑。
参考文献：
[1].《光伏发电站设计规范》（GB50797-2012）
[2].《AI加持， 最佳LCOE的1500V智能光伏解决方案》-华为投资控股有限公司
[3].《深度盘点丨1500V光伏系统产业链各环节发展情况及领军企业》-华为智能光伏.
关键词：铜铟镓硒（CIGS）薄膜光伏组件;光伏建筑一体化;1500V光伏系统
引言
近年来，我国的光伏技术有了明显的发展与进步，太阳能光伏发电技术也越来越多地运用到民用建筑工程中，尤其以铜铟镓硒薄膜组件为代表的建筑光伏一体项目备受国内外关注，为绿色建筑或零能耗建筑的发展创造了有利条件。建筑光伏发电可自发自用、就地消纳、不必长距离输送、没有污染等优点得到了业界广泛的关注，有着广阔的发展前景。
1 CIGS光伏组件的发电技术特性
根据德国Manz公司提供的产品资料，不同型号的CIGS光伏组件参数不同，型号为M-GES105的CIGS组件技术。与晶硅组件相比，CIGS组件电压高，开路电压97.8V，电流低，短路电流1.45A。根据《光伏发电站设计规范（GB 50797-2012）》中的规定，要同时满足两个条件。当光伏系统电压不超过1000V时，组串串联的组件数不能超过8块，需要多组串并联后先接入直流汇流箱，再接入逆变器，组串和直流汇流箱数量相对较多，电缆也相应增多，这势必导致整个光伏系统的造价增高，同时会增加施工及运维的工作量。 同时，CIGS组串多、汇流接点相应增多，在较高的直流电压条件下工作，直流故障电弧的几率将有所增加，进而增加了光伏建筑的火灾风险性。
2 1500V智能光伏系统的优点
1500V智能光伏系统，即将CIGS光伏建筑一体化系统中用到的CIGS光伏组件、直流线缆、直流汇流箱、逆变器等部件的耐压等级从1000V提高到1500V，对应的就是1500V系统。
2018年全球（中国以外）主要光伏市场的大型并网项目，几乎全部采用或者明确要求采用1500V系统技术方案;以西班牙、土耳其、葡萄牙为代表的欧洲新兴市场1500V光伏系统装机容量超过5GW;沙特、阿曼等中东地区装机及计划装机容量超过6GW，阿根廷、巴西等装机及计划装机容量超过6GW，再加上美国、印度等传统光伏大国的地面电站项目也已大量采用1500V系统，可以看到全球光伏行业已经进入了1500V系统时代[3]。
1500V系统对于降本增效有明显作用，包括初始投资成本和后期运维成本。作为技术革新，1500V前行裹挟着争议，系统安全性有待进一步考验，行业标准须逐渐完善。但与此同时，配套设备层出不穷，示范电站相继落成。正如从600V系统过渡至1000V系统一样，1500V光伏时代正在来临。
传统的1000V系统单串CIGS组件数量不能超过8块（见公式1-1、1-2），而1500V系统根据计算可以将数量扩充至13块。子串数量减少，逆变器、汇流箱以及直流侧线缆的用量也随之减少。同时，直流侧电压由1000V升为1500V，根据电力学公式P（电功率）=U（电压）*I（电流），当功率一定的情况下，电压提升1.5倍，电流将下降到1/1.5。而电力线缆损耗P损=I?R，线缆长度和线径确定，电阻R一定，电流下降1.5倍，线损变为1/2.25，直流侧设备损耗和设备损耗减少，发电效率提高。
综上可以看出，1500V系统兼具降本增效作用。
3 1500V CIGS光伏组件
2004年IEC61730-1（组件安全规范标准）已经有了1500V系统组件的认证规范，2016年，IEC 61215和IEC61730对1500V系统组件的性能检测、安全试验等规范进行了补齐和完善，为1500V组件的测试及认证提供了标准依据，这大大推动了1500V电站的标准遵从性。
为了满足1500V组件的标准规范要求，组件厂家通过优化组件版型设计、升级背板材料、更换接线盒等措施增强绝缘性，保障组件安全性。在上述优化措施基础上，经TUV等权威认证机构测试，1500V系统组件的抗PID性能与1000V系统组件无差异，均满足IEC62804标准规范要求。
目前国内主流晶硅组件厂家全部提供了全系列的1500V组件产品，包括单面组件、双面组件、双玻组件，并且获取了相关的认证信息。
1500V组件与1000V组件几乎无差异，如下表2，而且随着1500V组件发货量越来越多，与1000V组件成本几乎持平。
2019年主流的晶硅类组件厂商的产品将都以1500V产品为主，1500V组件的技术和产能均能满足市场的需求。
对于CIGS光伏组件，1000V组件与1500V组件的主要差异点在封装材料和接线盒不同，只要把CIGS光伏组件的背板及封装材料和接线盒（线缆、连接器、电器间隙以及爬电距离）的耐压等级提高到1500V，满足IEC61730产品标准与认证，即可将CIGS光伏组件应用于1500V光伏系统。
4 1500V光伏系统的相关规范
国内GB /T 18216和全球IEC 61557中电气设备低压标准均已定义为AC 1000V和DC1500V，能支持到1500V。
北京鉴衡认证中心于2015 年 11 月组织发布《1500V 光伏电站关键设备认证实施规则》，CQC、TUV等其他权威第三方认证机构厂家也都有成熟的1500V相关的认证准入和产品试验设计。通过2014到2018近四年的发展，光伏领域，从零部件到整个系统，1500V的标准体系，已经完全成熟。
5 1500V光伏系统的经济性
结合CIGS光伏建筑特点，要降本增效，升高电压到1500V是有效措施。从系统的角度来看，更高的输入、输出电压等级，可以降低交直流侧线损及变压器低压侧绕组损耗，电站的系统效率预期可以提升1.5-2%。同时，设备（逆变器、变压器）的功率密度提升，体积减小，运输、维护等方面工作量也减少，有利于光伏系统成本的降低。除降低输送过程中的电量损耗之外，直流侧电压提升到1500V，还可以串联更多CIGS组件，减少逆变器的直流线缆用量和汇流箱数量。同时线缆和汇流箱数量的减少还可以节省更多的建筑空间，解决了线缆和电气设备在建筑内占用空间的问题。
1500V電压等级下，串联CIGS组件数量从原来1000V等级下的8块/串CIGS组件提升到13块/串CIGS组件。下面以1万平方米CIGS光电幕墙在1000V电压等级和1500V电压等级下的设备组成及造价举例，可直观的看出1500V光伏系统的优越性。
1万平方米CIGS光电幕墙共采用97.5Wp组件13888片，装机量1354.08kW。以下数据不含CIGS组件价格及光电幕墙结构材料价格：
1万平方米光电幕墙在由1000V电压等级提高到1500V电压等级后，光伏组串由1740个减少到1068个，共减少组串672个;直流汇流箱减少56个。1500V光伏系统1平方米造价可降低54元。
6 结语
综上所述，1500V系统相关的标准法规已经非常完善，产业链在近几年的发展过程中已经渡过了小批量供应阶段，在国内外都得到了海量的应用。
目前国内光伏组件、逆变器等关键设备技术已发展成熟，与设备层面降本相比，未来系统优化将成为降本增效的主要方向。CIGS光伏建筑一体化的1500V光伏系统可有效的降低系统造价，减少电气设备及电缆的数量，更加节约建筑空间，使整个光伏发电系统更加优化，为CIGS光伏建筑一体化推广普及提供了有力的技术支撑。
参考文献：
[1].《光伏发电站设计规范》（GB50797-2012）
[2].《AI加持， 最佳LCOE的1500V智能光伏解决方案》-华为投资控股有限公司
[3].《深度盘点丨1500V光伏系统产业链各环节发展情况及领军企业》-华为智能光伏.