太阳能项目中电压从 1.5 kV 升至 2 kV 的原理基于电气原理，特别是电功率 (P)、电流 (I) 和电压 (V) 之间的关系 - 表示为 P=IV。通过增加电压同时保持电流不变，可以增加功率输出而不会产生额外损耗。预计这一转变将使光伏站点的能源产量增加 0.5% 至 0.8%。
更高的电压可容纳更长的模块串。1.5 kV 系统可容纳 33 个额定直流电压为 45 V 的模块，而 2 kV 系统可容纳 44 个模块，这意味着电力容量增加了 33%。串长越长，串数越少。这有助于将系统支出的电气平衡(包括汇流箱、连接器和电缆的成本)降低 10% 至 15%。所需的逆变器数量也应该会减少，因为更高的电压可以容纳更多功率密集型电子设备。
虽然 2 kV 逆变器由于某些组件的制造规模较小且测试要求增加而成本更高，但长期前景仍然乐观。切换到 2 kV 将使逆变器的功率密度更高，从而节省外壳、保险丝和其他组件。更少的太阳能项目组件应该会降低劳动力成本，并意味着更低的运营和维护 (O&M) 费用。这可能意味着最终资本成本降低 1% 到 2%，同时能源产量更高。
主要挑战
在广泛采用之前，必须解决几个挑战。主要瓶颈是 2 kV 逆变器的可用性，因为必须解决许多技术挑战。目前，能够处理 2 kV 的组件有限，逆变器制造商必须应对与汇流箱、外部绝缘、保险丝和开关相关的问题。必须完成大量的硬件和软件测试，以确保 2 kV 逆变器在电网上的可靠性和安全可操作性。由于前者的功率密度较高，因此与集中式逆变器相比，公用事业规模的串式逆变器采用 2 kV 面临的挑战也更大。与集中式设备相比，这可能会稍微推迟 2 kV 串式逆变器的采用。
标准有限是阻碍 2 kV 产品开发和采用的另一个重大障碍。最近，晶科能源控股有限公司成为第一家获得 UL Solutions Inc. 2 kV 模块认证的太阳能模块公司。然而，完善的认证流程需要时间，制造商需要更长的时间才能使其产品符合这些标准。说服开发商投资 2 kV 项目是另一个挑战，因为这些新站点本质上比标准的 1.5 kV 项目风险更大，成本更高，供应商选择更少。
对于组件而言，电压的提高需要电气部件之间更大的爬电距离，这会略微降低组件的效率并增加其每瓦成本。此外，组件制造商目前专注于向 n 型技术转变，再加上面板供应过剩导致利润率下降，这削弱了他们投资新技术的意愿。然而，与逆变器制造商面临的挑战相比，向 2 kV 的过渡对组件来说并不特别困难，因为大多数大型商用和公用事业规模的光伏组件已经采用了玻璃-玻璃结构，为更高的电压提供了足够的绝缘和保护。
技术预测
中国和美国很可能是首批采用 2 kV 技术的地区。中国是全球最大公用事业制造商的试验场，预计将开展大量试点项目，以确保制造商在进军国际市场之前组件的可靠性。中国更快的交货时间也将促进 2 kV 产品更快地进入市场。美国预计将效仿，GE Vernova 最近推出了一款 2 kV 逆变器，标志着该市场迈出了重要一步。
开发商和工程、采购和施工服务公司需要一段时间才能适应 2 kV 产品，而且美国的投资决策时间也更长。从 1 kV 转向 1.5 kV 的历史先例来看，1.5 kV 逆变器的出货量在首批试点项目启动两年后激增，预计 2 kV 技术的广泛采用将需要数年时间。标普全球预测，2 kV 产品将从 2026 年的不到 5 GW 增长到 2030 年的 380 GW，届时将占全球公用事业规模太阳能项目的 77%。
由于场地布局更简单，能量产量略有增加，转向 2 kV 为长期降低系统平衡、逆变器、劳动力和运维成本提供了良好的机会。行业范围内的合作对于克服技术挑战、建立标准和推动采用至关重要。对这一技术飞跃的认识不断提高对于确定系统平衡中的额外成本节约至关重要。虽然技术挑战仍然存在，特别是在 2 kV 逆变器产品的设计方面，但标普预测公用事业规模的太阳能将在 2026 年至 2027 年间开始转向 2 kV，尤其是在美国和中国。
