Ako komerčný solárny EPC skrátil čas inštalácie rýchleho vypnutia o 40 %

Zázemie zákazníka

Táto firma so sídlom v Austine v Texase sa špecializuje na strešné fotovoltaické systémy pre distribučné centrá a logistické sklady. Spoločnosť každý rok inštaluje 20 až 30 systémov s výkonom od 300 kW do 800 kW. Väčšina z týchto striech sa nachádza v jurisdikciách, ktoré prijali revíziu National Electrical Code z roku 2020, čo znamená, že každý systém musí mať uvedené riešenie rýchleho vypnutia, ktoré zníži napätie v poli na ≤ 80 V do 30 sekúnd od spustenia.

So 14-členným tímom v teréne na plný úväzok a priemerným projektovým cyklom dva mesiace potreboval tím rýchly prístup k odstaveniu, ktorý by bol v súlade s kódom a bol dostatočne jednoduchý na to, aby sa inštalácia pohybovala na viacerých pracoviskách. Predchádzajúce riešenie fungovalo, ale prinášalo so skrytými nákladmi, ktoré sa v kusovníku prejavili až neskoro v harmonograme.

Výzvy s predchádzajúcim rozložením rýchleho vypnutia

Firma špecifikovala systém na optimalizáciu výkonu na úrovni modulu na rýchle vypnutie. Každá skrinka potrebovala vlastné komunikačné spojenie s centrálnou bránou a brána vyžadovala samostatný ethernetový kábel a 24 V jednosmerné riadiace vedenie späť do oblasti meniča. Na streche s výkonom 400 kW s viac ako 900 modulmi to znamenalo natiahnuť extra nízkonapäťové vedenie pozdĺž každého radu modulov a ukončiť ho na troch samostatných miestach brány.

Technici v teréne strávili viac času inštaláciou a odstraňovaním problémov s týmito komunikačnými prepojeniami ako pri vedení DC reťazca. Dlhý vodič vedie občas výpadky signálov, čo spôsobí, že ovládač vypnutia meniča hlási poruchu. Aj keď bolo pole bezpečné, občasné zlyhania komunikácie spustili falošné poplachy a zlyhali inšpekcie. Jeden projekt si vyžadoval štyri návštevy na mieste, kým miestna AHJ akceptovala test načasovania odstávky. Dodatočná práca, prepracovanie a oneskorenie inšpekcií pridalo 0,045 USD za watt k nákladom spoločnosti na inštaláciu.

Prečo zariadenie na rýchle vypínanie Soutya 24V DC Power Line Control?

Pri hodnotení alternatív porovnával tím EPC tri možnosti:

• Prechod na mikroinvertory s integrovaným rýchlym vypnutím – vyžadoval výmenu celej platformy meniča a výrazne zvýšil náklady na komponenty.
• Ponechanie optimalizátorov napájania, ale najatie väčšieho elektrického personálu - nevyriešilo základný problém spoľahlivosti komunikačného kábla.
• Použitie zariadenia na rýchle vypnutie elektrického vedenia Soutya 24 V DC - úplne eliminovalo samostatnú komunikačnú zbernicu.

Zariadenie Soutya odošle príkaz na vypnutie cez existujúci napájací kábel jednosmerného prúdu pomocou signálu napájacieho vedenia 24 V jednosmerného prúdu na komunikáciu s vysielačmi na úrovni modulu. Neexistuje žiadna ďalšia prevádzka Ethernet a žiadna samostatná linka nízkonapäťových snímačov. Kryt sa montuje na každý bod zlučovača reťazcov a pripája sa k štandardnému invertoru reťazcov. Jeden ovládač dokáže spracovať viacero reťazcov, čo znižuje počet ovládacích boxov potrebných na strechu.

Ďalším rozhodujúcim faktorom bola kompatibilita. EPC už bolo štandardizované na jednu značku stringových invertorov a zariadenie Soutya pracuje s invertormi, ktoré nemajú zabudované rýchle vypnutie. To umožnilo spoločnosti zachovať existujúci inventár invertorov a návrh transformátora, čím sa vyhla nákladnému prepájaniu každého projektu.

Implementácia a nasadenie

Prvé nasadenie sa udialo na plochej komerčnej streche s výkonom 410 kW v Dallase. Zavádzanie trvalo dve fázy počas troch týždňov:

• Prvá fáza: Nahradenie troch systémov brány v štýle optimalizátora dvoma ovládacími skriňami Soutya na hlavných paneloch DC zlučovača.
• Druhá fáza: Inštalácia zodpovedajúcich vysielačov na úrovni modulu Soutya a ich ukončenie na existujúcich káblových očkách jednosmerného prúdu bez ťahania novej komunikačnej linky.
• Potom tím prepojil blokovanie AC odpojenia, ktoré spustí vypnutie vždy, keď je striedavá strana meniča bez napätia.

Počas počiatočného testu vypnutia sa objavila jedna prekážka. Slabé uzemnenie spôsobilo, že riadiaci signál jednosmerného elektrického vedenia stratil silu blízko konca jedného dlhého reťazca. Aplikačný inžinier Soutya odporučil inštaláciu 10 m integrovaného filtra signálu na koniec tohto reťazca. Tým sa problém vyriešil za menej ako hodinu. Po úprave nameral test vypnutia 8 V na hlavnom konektore modulu do 22 sekúnd, pohodlne pod hranicou 80 V.

Kvantifikované výsledky

Spoločnosť sledovala 18 dokončených strešných systémov po prvom roku používania zariadenia na rýchle vypnutie Soutya. Namerané výsledky oproti predchádzajúcemu prístupu:

• Čas inštalácie skrátený o 43 %- Priemerný pracovný čas pri inštalácii rýchleho odstavenia sa zvýšil z 21 hodín na projekt s výkonom 400 kW na 12 hodín, čím sa celý deň ubral z plánu.
• Poruchy prepracovania a kontroly až na nulu- predchádzajúcich 1,4 neúspešných kontrol na systém, ktoré možno pripísať chybám v komunikácii, kleslo na nulu vo všetkých 18 systémoch.
• Inštalačné náklady nižšie o 35 %- celkový počet dielov a práce pre rýchle vypnutie klesli z 0,048 USD za watt na 0,031 USD za watt. Na projekte s výkonom 400 kW, ktorý sa premietol do 6 800 dolárov v tvrdých úsporách.

Tieto zisky umožnili EPC absorbovať neskoršie zvýšenie ceny materiálu bez zmeny ponukovej ceny a skrátený harmonogram výstavby zlepšil včasnú dodávku pre nájomníkov skladov, ktorí potrebovali prevádzku svojich striech.

Posudok klienta

„Rýchle odstavenie na úrovni modulov bývalo našou najväčšou špinavou pracovnou oblasťou,“ povedal prevádzkový viceprezident firmy. "Zariadenie na ovládanie elektrického vedenia Soutya 24 V DC odstránilo z celého systému jednu vrstvu zložitosti. Už neťaháme ďalšie dátové káble a odkedy sme prešli, nezaznamenali sme jediné zlyhanie komunikácie pri vypnutí."

Poučenia a odporúčania

Tri lekcie z tohto projektu vyniknú pre ostatných inštalatérov:

• Hľadajte riešenie, ktoré opätovne využíva existujúce vedenie.Riadenie elektrického vedenia sa vyhýba špeciálnemu komunikačnému káblu, čo je cenné pre projekty modernizácie a dlhé rozpätia striech.
• Včas potvrďte kompatibilitu s vašou špecifickou značkou meniča.Prvý pilotný test pred zaviazaním sa k úplnému nákupu ušetril tímu mesiace neskoršieho riešenia problémov.
• Merajte celkové náklady na dodržiavanie predpisov, nie cenu dielu.Úspora 6 800 USD na práci a prepracovaní na projekt bola väčšia ako celý rozdiel v nákladoch na komponenty.

Ak by tím mohol reštartovať projekt, umiestnil by filter sily signálu na výkres návrhu od začiatku pre akýkoľvek reťazec dlhší ako 300 m. Napriek tomu bola malá úprava jediným problémom, ktorý sa vyskytol vo všetkých 18 inštaláciách.

Referencie

• NEC 690.12 (NFPA 70), Rýchle vypnutie fotovoltických systémov na budovách, vydanie 2020.https://www.nfpa.org/70
• IEC 60947-1, Nízkonapäťové spínacie a riadiace zariadenia - Časť 1: Všeobecné pravidlá.https://webstore.iec.ch/publication/6123