Как коммерческая солнечная EPC сокращает время установки при быстром останове на 40 %

Информация о клиенте

Эта фирма по проектированию, закупкам и строительству солнечной энергии (EPC), базирующаяся в Остине, штат Техас, специализируется на фотоэлектрических системах на крышах распределительных центров и логистических складов. Ежегодно компания устанавливает от 20 до 30 систем мощностью от 300 до 800 кВт. Большинство этих крыш находятся в юрисдикциях, которые приняли версию Национального электротехнического кодекса 2020 года, а это означает, что каждая система должна иметь указанное в списке решение для быстрого отключения, которое снижает напряжение внутри массива до ≤80 В в течение 30 секунд после запуска.

Имея штатную бригаду из 14 человек и средний цикл проекта в два месяца, команде требовался подход к быстрому отключению, который был бы одновременно совместимым с нормами и достаточно простым, чтобы обеспечить возможность перемещения установки на несколько рабочих площадок. Предыдущее решение работало, но оно сопровождалось скрытыми затратами, которые не отображались в спецификации до самого конца графика.

Проблемы с предыдущей схемой быстрого отключения

Фирма заказала систему оптимизации мощности на уровне модуля для быстрого отключения. Каждому блоку требовался собственный канал связи с центральным шлюзом, а для шлюза требовался отдельный кабель Ethernet и линия управления 24 В постоянного тока, ведущая обратно в зону инвертора. На крыше мощностью 400 кВт с более чем 900 модулями это означало протягивание дополнительной низковольтной проводки вдоль каждого ряда модулей и подключение ее к трем отдельным точкам шлюза.

Выездные специалисты потратили больше времени на установку и устранение неисправностей этих каналов связи, чем на проводку цепей постоянного тока. На длинных проводах иногда пропадали сигналы, в результате чего контроллер отключения инвертора сообщал о неисправности. Даже когда массив был в безопасности, периодические сбои связи приводили к ложным тревогам и провалам проверок. Для одного проекта потребовалось четыре посещения объекта, прежде чем местный AHJ принял тест на время остановки. Дополнительные трудозатраты, переделки и задержки при проверке увеличили стоимость установки компании на 0,045 доллара за ватт.

Почему устройство быстрого отключения управления линией электропередачи Soutya 24 В постоянного тока?

Оценивая альтернативы, команда EPC сравнила три варианта:

• Переход на микроинверторы со встроенным быстрым отключением потребовал замены всей инверторной платформы и значительно увеличил стоимость компонентов.
• Сохранение оптимизаторов мощности, но наем более крупной электротехнической бригады не решило фундаментальную проблему надежности проводов связи.
• Использование устройства быстрого отключения управления линией электропередачи Soutya 24 В постоянного тока позволяет полностью исключить отдельную коммуникационную шину.

Устройство Soutya отправляет команду на выключение по имеющемуся кабелю питания постоянного тока, используя сигнал линии электропередачи 24 В постоянного тока для связи с передатчиками на уровне модуля. Дополнительный канал Ethernet и отдельная линия низковольтного датчика отсутствуют. Корпус монтируется в каждой точке сумматора струн и подключается к стандартному инвертору струн. Один контроллер может обрабатывать несколько цепочек, что уменьшает количество блоков управления, необходимых на одну крышу.

Еще одним решающим фактором была совместимость. EPC уже стандартизирован для одной марки струнных инверторов, а устройство Soutya работает с инверторами, не имеющими встроенной функции быстрого отключения. Это позволило компании сохранить имеющиеся запасы инверторов и конструкцию трансформаторов, избегая дорогостоящей замены проводки в каждом проекте.

Реализация и развертывание

Первое внедрение произошло на плоской коммерческой крыше мощностью 410 кВт в Далласе. Внедрение проходило в два этапа в течение трех недель:

• Первый этап: заменены три шлюзовые системы оптимизатора на два блока управления Soutya на главных панелях сумматора постоянного тока.
• Второй этап: установка соответствующих передатчиков на уровне модулей Soutya и подключение их к существующим кабельным наконечникам постоянного тока без прокладки новой линии связи.
• Затем команда подключила блокировку отключения переменного тока, которая вызывает отключение всякий раз, когда сторона переменного тока инвертора обесточивается.

Во время первоначального испытания на останов появилось одно препятствие. Из-за слабого заземления сигнал управления линией электропередачи постоянного тока потерял силу ближе к концу одной длинной нити. Инженер по применению Сотьи посоветовал установить на конце этой цепочки встроенный фильтр сигнала длиной 10 м. Это решило проблему менее чем за час. После регулировки в ходе теста выключения на главном разъеме модуля в течение 22 секунд было измерено напряжение 8 В, что комфортно ниже предела в 80 В.

Количественные результаты

Компания отследила 18 завершенных систем на крыше после первого года использования устройства быстрого отключения Soutya. Измеренные результаты по сравнению с предыдущим подходом:

• Время установки сокращено на 43%- среднее время работы на установку быстрого останова увеличилось с 21 часа на проект мощностью 400 кВт до 12 часов, что сократило график на целый день.
• Количество доработок и ошибок при проверке сведено к нулю- предыдущие 1,4 неудачных проверок на систему, связанные с ошибками связи, упали до нуля во всех 18 системах.
• Стоимость установки снижена на 35 %- Общее количество деталей и труда, необходимых для быстрого отключения, снизилось с 0,048 доллара США за ватт до 0,031 доллара США за ватт. На проекте мощностью 400 кВт это привело к существенной экономии в размере 6800 долларов США.

Эти выгоды позволили EPC компенсировать последующее повышение цен на материалы, не меняя цену предложения, а сокращенный график строительства позволил обеспечить своевременную доставку для арендаторов складов, которым требовалась эксплуатация крыш.

Отзывы клиентов

«Раньше быстрое отключение на уровне модулей было нашей самой грязной работой», — сказал вице-президент по операциям компании. «Устройство управления линией электропередачи Soutya 24 В постоянного тока упростило всю систему на один уровень сложности. Мы больше не протягиваем лишние провода передачи данных, и с тех пор, как мы переключились, у нас не было ни одного сбоя связи».

Уроки и рекомендации

Другие монтажники могут извлечь из этого проекта три урока:

• Ищите решение, которое повторно использует существующую проводку.Управление линией электропередачи позволяет избежать использования специального кабеля связи, что ценно для проектов модернизации и длинных пролетов крыш.
• Заранее подтвердите совместимость с вашей конкретной маркой инвертора.Первое пилотное тестирование перед полной покупкой сэкономило команде месяцы устранения неполадок.
• Измеряйте общую стоимость соблюдения требований, а не цену детали.Экономия в размере 6800 долларов США на рабочей силе и доработках в каждом проекте превысила всю разницу в стоимости компонентов.

Если бы команда могла перезапустить проект, они бы с самого начала включили фильтр уровня сигнала в проектный чертеж для любой струны длиной более 300 м. Тем не менее, незначительная корректировка оказалась единственной проблемой, возникшей во всех 18 установках.

Ссылки

• NEC 690.12 (NFPA 70), Быстрое отключение фотоэлектрических систем в зданиях, издание 2020 г.https://www.nfpa.org/70
• МЭК 60947-1, Аппаратура коммутационная и управляющая низковольтная. Часть 1. Общие правила.https://webstore.iec.ch/publication/6123