Jak komerční solární EPC zkrátí dobu instalace rychlého vypnutí o 40 %

Zákazník pozadí

Tato firma se sídlem v Austinu v Texasu se specializuje na střešní fotovoltaické systémy pro distribuční centra a logistické sklady. Společnost každý rok instaluje 20 až 30 systémů v rozsahu od 300 kW do 800 kW. Většina těchto střech se nachází v jurisdikcích, které přijaly revizi National Electrical Code z roku 2020, což znamená, že každý systém musí mít uvedené řešení rychlého vypnutí, které sníží napětí v poli na ≤80 V do 30 sekund od zahájení.

S týmem na plný úvazek v terénu 14 a průměrným projektovým cyklem dva měsíce potřeboval tým rychlý přístup k odstavení, který by byl v souladu s kódem a zároveň byl dostatečně jednoduchý, aby se instalace pohybovala na více pracovištích. Předchozí řešení fungovalo, ale přineslo skryté náklady, které se v kusovníku objevily až pozdě v plánu.

Výzvy s předchozím rozložením rychlého vypnutí

Firma specifikovala systém optimalizace výkonu na úrovni modulu pro rychlé vypnutí. Každý box potřeboval proprietární komunikační spojení s centrální bránou a brána vyžadovala samostatný ethernetový kabel a 24 V DC řídicí vedení zpět do oblasti střídače. Na střeše o výkonu 400 kW s více než 900 moduly to znamenalo vytáhnout extra nízkonapěťovou kabeláž podél každé řady modulů a ukončit ji na třech samostatných místech brány.

Terénní technici strávili více času instalací a odstraňováním problémů s těmito komunikačními spoji než s kabeláží DC stringů. Dlouhé dráty občas vynechávají signály, což způsobuje, že ovladač vypnutí střídače hlásí chybu. I když bylo pole bezpečné, občasné výpadky komunikace spustily falešné poplachy a neúspěšné kontroly. Jeden projekt vyžadoval čtyři návštěvy na místě, než místní AHJ akceptovalo test načasování odstávky. Další práce, přepracování a zpoždění inspekce přidaly 0,045 USD za watt k instalovaným nákladům společnosti.

Proč Soutya 24V DC Power Line Control zařízení pro rychlé vypínání?

Při vyhodnocování alternativ porovnal tým EPC tři možnosti:

• Přechod na mikroinvertory s integrovaným rychlým vypnutím – vyžadoval výměnu celé platformy invertoru a značně zvýšil náklady na komponenty.
• Zachování optimalizátorů napájení, ale najmutí většího elektrického týmu – nevyřešilo zásadní problém spolehlivosti komunikačního drátu.
• Použití zařízení pro rychlé vypínání Soutya 24 V DC pro řízení elektrického vedení - zcela eliminovalo samostatnou komunikační sběrnici.

Zařízení Soutya posílá příkaz k vypnutí přes stávající napájecí kabel stejnosměrného proudu pomocí 24 V stejnosměrného napájecího signálu pro komunikaci s vysílači na úrovni modulu. Neexistuje žádný další ethernetový běh a žádná samostatná linka nízkonapěťových senzorů. Skříň se montuje na každý bod slučovače stringů a připojuje se ke standardnímu invertoru stringů. Jeden ovladač zvládne více řetězců, což snižuje počet potřebných ovládacích boxů na střeše.

Dalším rozhodujícím faktorem byla kompatibilita. EPC již bylo standardizováno na jedné značce stringových střídačů a zařízení Soutya pracuje s měniči, které nemají zabudované rychlé vypínání. To společnosti umožnilo zachovat stávající inventář invertorů a návrh transformátoru a vyhnout se tak nákladnému přepojování každého projektu.

Implementace a nasazení

K prvnímu nasazení došlo na 410 kW ploché komerční střeše v Dallasu. Zavádění probíhalo ve dvou fázích během tří týdnů:

• Fáze jedna: Nahradila tři systémy brány ve stylu optimalizátoru dvěma ovládacími boxy Soutya na hlavních panelech DC slučovače.
• Fáze dvě: Instalace odpovídajících vysílačů na úrovni modulu Soutya a jejich ukončení na stávajících stejnosměrných kabelových očkách, aniž by bylo nutné táhnout novou komunikační linku.
• Poté tým propojil blokování AC odpojení, které spustí vypnutí vždy, když je AC strana střídače bez napětí.

Při úvodním testu vypnutí se objevila jedna překážka. Slabé zemní spojení způsobilo, že řídicí signál stejnosměrného napájecího vedení ztratil sílu blízko konce jednoho dlouhého řetězce. Aplikační inženýr společnosti Soutya doporučil instalaci 10m integrovaného filtru signálu na konec tohoto řetězce. To problém vyřešilo za méně než hodinu. Po úpravě naměřil vypínací test 8 V na hlavním konektoru modulu během 22 sekund, pohodlně pod limitem 80 V.

Kvantifikované výsledky

Společnost sledovala 18 dokončených střešních systémů po prvním roce používání zařízení pro rychlé vypínání Soutya. Naměřené výsledky oproti předchozímu přístupu:

• Doba instalace kratší o 43 %- Průměrná pracovní doba pro instalaci s rychlým odstavením se zvýšila z 21 hodin na projekt o výkonu 400 kW na 12 hodin, čímž došlo k zkrácení celého dne z plánu.
• Chyby při opravách a kontrolách až na nulu- předchozích 1,4 neúspěšných inspekcí na systém způsobených komunikačními chybami kleslo na nulu ve všech 18 systémech.
• Náklady na instalaci nižší o 35 %- celkový počet dílů a práce pro rychlé odstavení se snížil z 0,048 USD za watt na 0,031 USD za watt. Na projektu o výkonu 400 kW, který se promítl do tvrdých úspor 6 800 USD.

Tyto zisky umožnily EPC absorbovat pozdější zvýšení cen materiálu bez změny nabídkové ceny a zkrácený harmonogram výstavby zlepšil včasné dodávky pro nájemce skladů, kteří potřebovali své střechy v provozu.

Posudek klienta

"Rychlé vypínání na úrovni modulů bývalo naší největší špinavou pracovní oblastí," řekl provozní viceprezident firmy. "Řídicí zařízení elektrického vedení Soutya 24 V DC odstranilo z celého systému jednu vrstvu složitosti. Už netaháme další datové kabely a od té doby, co jsme přešli, nezaznamenali jsme ani jediné selhání komunikace při vypnutí."

Lekce a doporučení

Pro ostatní instalátory vynikají tři lekce z tohoto projektu:

• Hledejte řešení, které znovu využívá stávající kabeláž.Řízení elektrického vedení se vyhýbá vyhrazenému komunikačnímu kabelu, což je cenné pro projekty modernizace a dlouhé rozpětí střech.
• Předčasně ověřte kompatibilitu s vaší konkrétní značkou měniče.První pilotní test před zavázáním se k úplnému nákupu ušetřil týmu měsíce pozdějšího řešení problémů.
• Změřte celkové náklady na dodržování předpisů, nikoli cenu součásti.Úspora 6 800 USD na práci a přepracování na projekt byla více než celý rozdíl v nákladech na komponenty.

Pokud by tým mohl restartovat projekt, umístil by filtr síly signálu na výkres návrhu od začátku pro jakýkoli řetězec delší než 300 m. Přesto byla drobná úprava jediným problémem, který se vyskytl u všech 18 instalací.

Reference

• NEC 690.12 (NFPA 70), Rychlé vypnutí fotovoltaických systémů na budovách, vydání 2020.https://www.nfpa.org/70
• IEC 60947-1, Nízkonapěťové spínací a řídicí přístroje - Část 1: Obecná pravidla.https://webstore.iec.ch/publication/6123