降本增效一直是光伏人努力前進的方向。而在這其中，技術創新作用關鍵。2019年，隨著中國去補貼加速，1500Vdc被寄予厚望。

據調研與分析機構IHS數據顯示，2012年1500Vdc系統首次提出，2014年FirstSolar在全球投資了第一個1500Vdc光伏電站。2016年1月，國內首個1500Vdc示范項目——格爾木陽光啟恒新能源格爾木市30MW光伏發電項目正式并網發電，標志著國內1500Vdc光伏系統真正進入大規模實際示范應用階段。兩年后，2018年，1500Vdc技術在國際、國內上已經有了大規模的應用。2018年開工建設并網的國內第三批領跑者項目中，中標價格最低（0.31元/kWh）的格爾木項目，以及協鑫德令哈、正泰白城項目等均采用了1500Vdc的技術。相對于傳統的1000Vdc的光伏系統，1500Vdc光伏系統近期應用越來越廣泛。那我們很容易會產生這樣一些疑問：

為什么要把電壓從1000Vdc升高到1500Vdc？

除了逆變器，其他的電氣設備都能耐1500Vdc的高壓嗎？

1500Vdc系統使用后效果如何？

一、1500Vdc光伏系統的技術優劣勢分析

優勢分析

1）減少匯流箱、直流電纜用量

在《光伏發電站設計規范(GB 50797-2012)》，光伏組件與逆變器的匹配，應符合如下公式：


根據上述公式和組件的相關參數，1000Vdc系統的每個組串一般為22個組件，而1500Vdc系統的每個組串可允許32個組件。

以285W組件2.5MW的發電單元、采用組串式逆變器為例，1000Vdc系統：408個光伏組串，816對樁基礎，34臺75kW組串式逆變器；1500Vdc系統：280個光伏組串，700對樁基礎，14臺75kW組串式逆變器；由于組串數量減少，組件之間連接的直流電纜、組串到逆變器的交流電纜用量都會減少。

2）減少直流線損

∵ P = I R I=P/U

∴ U提高1.5倍→I變為（1/1.5）→P 變為1/2.25

又∵ R =ρL/S 直流電纜的L變為原來的0.67、0.5倍

∴ R （1500Vdc）＜0.67 R （1000Vdc）

綜上所述，直流部分的1500VdcP 約為1000Vdc P 的0.3倍。

3）減少一定的工程量和故障率

由于直流電纜和匯流箱數量減少，施工過程中安裝的電纜接頭、匯流箱接線就會減少，而這兩處是故障易發點。因此，1500Vdc可能會減少一定的故障率。

4）減少投資
相對于1000Vdc系統22串方案，1500Vdc系統32串方案大約可以節約電纜、樁基礎的費用為3.2分/W，如下表所示。

劣勢分析

1）設備要求提高

與1000Vdc系統相比，電壓提高到1500Vdc對斷路器、熔斷器、防雷器及開關電源等器件有重大影響，提出了更高的耐壓、可靠性要求，設備單價相對會提高。

2）安全要求更高

電壓提高到1500Vdc后，電氣被擊穿放電的危險提高，從而要提高絕緣保護和電氣間隙；另外，直流側一旦發生事故，將面臨更為嚴重的直流滅弧問題。因此，1500Vdc系統使系統在安全防護方面的要求提高。

3）增加PID效應的可能

光伏組件串聯之后，高壓組件的電池片和地面之間形成的漏電流是造成PID效應的重要原因。電壓從1000Vdc提高到1500Vdc后，顯然電池片與地面間的壓差增大，會增加PID效應的可能性。

4）增加匹配損失

光伏組串間存在一定的匹配損失，主要由下述幾個原因造成：

不同光伏組件出廠功率會有0~3%的偏差，運輸、安裝過程形成的隱裂會造成功率偏差。

安裝后的不均勻衰減、不均勻遮擋，也會造成功率偏差。

鑒于上述因素，將每個組串由22個組件提高到32個組件，顯然會增加匹配損失。

針對1500V的上述問題，經過近兩年的研究和探索，設備企業也做了一些改進。

二、1500Vdc的光伏系統核心設備情況

1.光伏組件

First Solar、阿特斯、天合、英利等企業率先推出了1500Vdc的光伏組件。

自2014年全球首個1500Vdc光伏電站建成，隨后1500V系統的應用量不斷擴大。在此情況的推動下，IEC標準開始將1500V相關規范納入新標準實施。2016年，IEC 61215（對于C-Si）、IEC 61646（用于薄膜）和IEC61730是1500V以下組件安全標準。這三個標準補齊了關于1500V組件系統的性能檢測、安全試驗要求，打破1500V要求的最后一個障礙，這大大推動了1500V電站的標準遵從性。

目前國內一線廠家均推出了成熟的1500V產品，包括單面組件、雙面組件、雙玻組件產品，并且獲取了IEC相關認證。

針對1500V 產品PID問題，目前主流廠家采取下述兩項措施，確保1500V組件與常規1000V組件PID性能保持同一水平。

1）通過提升接線盒、優化組件版型設計以符合1500V的爬電距離和電氣間隙要求；

2）通過背板材料增厚 40%，增強絕緣性，保障組件安全性；

針對PID效果，各個廠家均保證在1500V系統下組件仍然保證PID衰減小于5%，確保與常規組件PID性能保持同一水平。

2.逆變器

海外廠家SMA/GE/PE/INGETEAM/TEMIC等廠家普遍在2015年前后推出1500V逆變器解決方案。 國內多個一線廠家都推出了基于1500V系列的逆變器產品，如陽光電源SG3125、華為的SUN2000HA系列等，并率先在美國市場發布。

NB/T 32004：2013是國內逆變器產品上市時都要滿足的標準。改標準定義適用范圍是：連接到PV源電路電壓不超過直流1500V，交流輸出電壓不超過1000V的光伏并網逆變器。標準本身已包含了直流1500V范圍，并給出了針對PV電路過電壓、電氣間隙、爬電距離、工頻耐壓等試驗要求。

3.匯流箱

匯流箱和各關鍵器件的標準已準備就緒，1500Vdc已經進入匯流箱認證標準CGC/GF 037:2014《光伏匯流設備技術規范》中。

4.線纜

目前，光伏電纜的1500V標準也已經出臺。


5.開關及防雷

光伏產業在1100Vdc時代時，逆變器輸出電壓最高為500Vac，可以借用690Vac的配電開關標準體系及配套產品；從380Vac電壓上升到500Vac電壓沒有開關配套問題。但是在2015年前期，整個光伏及配電行業沒有800Vac/1000Vac的配電開關等規格產品，導致整個產品配套困難、配套成本高。

經過2016-2018年的發展及海外1500V的普及，目前國內主流的開關、熔絲廠家均開發了800Vac配套產品，獲取CCC及CE認證，并且供應充足。

綜合說明

1500Vdc光伏系統在海外已經得到了廣泛的應用，在全球范圍內，已經是一個成熟的應用技術。

因此，光伏系統的主要設備已經實現大規模的量產，價格相對于2016年的示范性階段，已經出現了大幅下降。

三、1500Vdc光伏系統的應用情況
如前文所述，1500Vdc光伏系統由于具備綜合造價低、發電量高等特點，早在2014年的時候，在國外就有所應用。

全球1500Vdc應用的探索案例

First solar 2014年5月宣布，在 Deming, New Mexico建成的第一個1500Vdc電站投入使用。電站總容量52MW，34個陣列采用1000Vdc結構，其余陣列采用1500Vdc結構。

SMA 2014年7月宣布，其在德國北部卡塞爾Niestetal的工業園區Sandershauser Berg industrial park建設的3.2MW光伏電站已投入使用，該電站采用了1500Vdc的系統。

1500Vdc已經廣泛應用于低價項目

目前，已經被廣泛的應用于國內外中標電價最低的光伏項目中。下表統計了目前國內外中標電價低的項目，幾乎無一例外都應用了1500Vdc光伏系統。

表：近期1500Vdc光伏系統在最低中標電價項目中的應用


根據權威研究機構IHS Markit發布的1500V年全球光伏市場分析報告，指出未來兩年內全球1500V光伏電站規模突破100GW。

“去補貼”是全球光伏產業的大趨勢，在這種趨勢下，能夠降低成本、提高發電量的技術將得到更加廣闊的市場。