Hộp năng lượng mặt trời: Giải pháp PV tùy chỉnh

Hộp năng lượng mặt trời làm gì trong hệ thống PV và tại sao thông số kỹ thuật lại quan trọng

Hộp năng lượng mặt trời là các vỏ điện giúp củng cố, bảo vệ và phân phối nguồn DC giữa mảng quang điện và bộ biến tần hoặc bộ pin. Trong lắp đặt khu dân cư nhỏ, vai trò của hộp nguồn có thể bị giới hạn ở việc kết hợp hai hoặc ba dây và cung cấp một điểm ngắt kết nối DC duy nhất. Trong hệ thống gắn trên mặt đất hoặc trên mái nhà thương mại ở quy mô tiện ích, cùng một loại thiết bị phải xử lý hàng chục đầu vào chuỗi, mang dòng điện một chiều liên tục vượt quá 600 ampe, chịu được nhiệt độ môi trường trên 60°C bên trong vỏ và báo cáo dữ liệu hiệu suất cấp chuỗi trực tiếp tới nền tảng giám sát từ xa. Sự khác biệt giữa hai tình huống này không chỉ ở quy mô — mà là sự khác biệt về yêu cầu kỹ thuật điện phải được phản ánh trong mọi lựa chọn thành phần bên trong hộp.

Một hộp năng lượng mặt trời được chỉ định chính xác sẽ thực hiện đồng thời bốn chức năng riêng biệt: nó kết hợp dòng điện từ nhiều chuỗi quang điện vào một thanh cái DC chung; nó cung cấp khả năng bảo vệ quá dòng cho từng chuỗi thông qua cầu chì hoặc bộ ngắt mạch DC; nó kết hợp các thiết bị bảo vệ đột biến (SPD) để chuyển hướng sét và chuyển các tín hiệu quá độ ra khỏi biến tần; và, trong các cấu hình thông minh, nó giám sát dòng điện và điện áp của từng chuỗi theo thời gian thực. Lỗi ở bất kỳ chức năng nào trong số này sẽ tạo ra lỗi có phạm vi từ giảm công suất phát — thông qua đứt dây cầu chì không được phát hiện — đến nguy cơ hỏa hoạn do lỗi hồ quang không được bảo vệ trong mạch DC điện áp cao. Lựa chọn và tùy chỉnh Hộp năng lượng mặt trời do đó, để đáp ứng các yêu cầu chính xác của từng dự án là một quyết định về an toàn hệ thống chứ không phải là một hình thức mua sắm.

Hộp phân phối năng lượng mặt trời: Tùy chọn kiến trúc, thành phần và cấu hình

Thuật ngữ hộp phân phối năng lượng mặt trời mô tả danh mục vỏ rộng hơn giúp quản lý dòng điện DC trong hệ thống PV - bao gồm các hộp tổ hợp tổng hợp chuỗi đầu vào, hộp kết hợp lại hợp nhất nhiều đầu ra của bộ kết hợp trước bộ biến tần trung tâm và bảng phân phối DC cung cấp nhiều đầu vào biến tần từ một phần mảng duy nhất. Hiểu kiến ​​trúc nào áp dụng cho một dự án nhất định là điểm khởi đầu cho bất kỳ thông số kỹ thuật thiết bị chính xác nào.

Thành phần cốt lõi bên trong

Bất kể loại cấu hình nào, mỗi hộp phân phối năng lượng mặt trời được thiết kế tốt đều có chung một bộ các bộ phận bên trong, mỗi bộ phận có các yêu cầu về hiệu suất được xác định:

• Cầu chì chuỗi DC hoặc bộ ngắt mạch thu nhỏ (MCB): Một thiết bị bảo vệ cho mỗi đầu vào chuỗi, được định mức ở mức 1,25 lần dòng ngắn mạch chuỗi (Isc) theo IEC 60269-6 hoặc tương đương. Cầu chì chuỗi bảo vệ chống lại dòng điện ngược từ các chuỗi song song trong tình trạng lỗi. Ưu tiên sử dụng MCB định mức DC có chỉ báo ngắt rõ ràng trên các hệ thống lắp đặt dễ tiếp cận, nơi thực hiện cách ly chuỗi riêng lẻ trong quá trình bảo trì.
• Lắp ráp thanh cái đồng: Các thanh cái dương và âm có kích thước phù hợp với tổng dòng điện kết hợp với biên độ giảm định mức tối thiểu 25% cho dịch vụ DC liên tục ở nhiệt độ cao. Đồng mạ thiếc là tiêu chuẩn; thanh cái mạ bạc được chỉ định cho các ứng dụng công nghiệp có dòng điện cao, trong đó yêu cầu độ ổn định điện trở tiếp xúc trong thời gian sử dụng 25 năm.
• Công tắc ngắt DC chính: Bộ cách ly DC được xếp hạng khi ngắt tải ở phía đầu ra, cho phép ngắt điện toàn bộ hộp một cách an toàn để bảo trì mà không cần che bóng mảng. Được định mức cho dòng điện đầu ra kết hợp tối đa và điện áp mạch hở của hệ thống (Voc) ở nhiệt độ địa điểm tối thiểu.
• Thiết bị chống sét lan truyền (SPD): Loại tối thiểu 2 SPD DC trên đầu vào và đầu ra; Các khối kết hợp Loại 1 2 trong đó việc lắp đặt có nguy cơ sét cao hoặc lộ ra trên các cấu trúc khung kim loại cao. Việc lựa chọn SPD phải phù hợp với điện áp hoạt động liên tục tối đa của hệ thống (MCOV) và định mức dòng phóng điện tối đa đối với mức độ chống sét của địa điểm.
• Thanh nối đất và thiết bị đầu cuối liên kết đẳng thế: Một thanh nối đất bằng đồng chuyên dụng được kết nối với thân vỏ, đầu nối đất SPD và mạng liên kết đẳng thế của hệ thống. Tính liên tục của nối đất là một trong những hạng mục thường xuyên bị hư hỏng nhất khi kiểm tra hiện trường; hộp phân phối năng lượng mặt trời được thiết kế phù hợp giúp kết nối này trở nên rõ ràng và có thể kiểm tra được.

Lựa chọn cấu hình theo kích thước hệ thống

Hộp năng lượng mặt trời Bảo vệ OV: Hiểu rủi ro quá áp và cách quản lý nó

Quá điện áp - thường được viết tắt là OV trong thông số kỹ thuật của thiết bị và tài liệu phối hợp bảo vệ - là một trong hai cơ chế ứng suất điện chính gây ra hỏng hóc sớm trong hộp năng lượng mặt trời và bộ biến tần mà chúng cấp nguồn. A Hộp năng lượng mặt trời OV Hệ thống bảo vệ phải giải quyết hai nguồn quá điện áp riêng biệt: sự tăng chậm, có thể dự đoán được của điện áp chuỗi hở xảy ra khi nhiệt độ môi trường xung quanh giảm xuống dưới điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn là 25°C và điện áp chuyển tiếp nhanh, biên độ cao gây ra bởi sét đánh trực tiếp hoặc gián tiếp và do các hoạt động chuyển mạch trong lưới điện hoặc chính bộ biến tần.

Quá áp nhiệt: Tính toán Voc hệ thống an toàn

Điện áp mạch hở của mô-đun PV tăng khi nhiệt độ mô-đun giảm, với tốc độ được xác định bởi hệ số nhiệt độ Voc (thường từ −0,27% đến −0,35%/°C đối với mô-đun silicon tinh thể). Vào một buổi sáng mùa đông lạnh giá ở −10°C trong khí hậu có nhiệt độ thử nghiệm tiêu chuẩn là 25°C, chuỗi Voc có thể cao hơn giá trị trên bảng tên từ 12–14%. Đối với hệ thống DC 1.500V được thiết kế với các chuỗi ở mức 1.350V Voc tại STC, phép tính này tạo ra Voc trong trường hợp xấu nhất là khoảng 1.540V — vượt quá điện áp hệ thống định mức của mọi thành phần trong mạch. Hộp năng lượng mặt trời OV do đó, việc bảo vệ chống quá điện áp nhiệt bắt đầu ở giai đoạn thiết kế chứ không phải ở giai đoạn lựa chọn thành phần, bằng cách áp dụng nhiệt độ tại chỗ tối thiểu để tính toán kích thước dây và xác nhận rằng Voc tối đa được tính toán vẫn thấp hơn định mức điện áp của mọi cầu chì, cầu dao, công tắc ngắt kết nối, SPD và cáp trong hệ thống.

Quá điện áp thoáng qua: Lựa chọn và phối hợp SPD

Quá điện áp nhất thời do sét gây ra được đặc trưng bởi thời gian tăng cực nhanh - thường là 1,2 micro giây để đạt cực đại - và biên độ có thể đạt tới vài kilovolt trên mạch DC không được bảo vệ. Một cách hiệu quả Hộp năng lượng mặt trời OV Sơ đồ bảo vệ nhất thời yêu cầu lựa chọn và lắp đặt SPD chính xác, với các thông số sau được xác nhận cho từng ứng dụng:

• Điện áp hoạt động liên tục tối đa (Uc): Định mức SPD Uc phải vượt quá điện áp DC tối đa của hệ thống bao gồm cả tính toán Voc nhiệt ở trên. Đối với hệ thống DC 1.500V, SPD có Uc ≥ 1.500V được chỉ định. Việc sử dụng SPD không đủ Uc sẽ gây ra ứng suất nhiệt liên tục lên phần tử biến trở, làm tăng tốc độ xuống cấp và giảm tuổi thọ sử dụng của SPD xuống một phần giá trị định mức của nó.
• Cấp độ bảo vệ điện áp (Lên): Giá trị Up xác định điện áp kẹp tại đó SPD bắt đầu dẫn dòng điện đột biến. Tăng phải thấp hơn điện áp chịu xung của đầu vào biến tần — thường là 4 kV đối với bộ biến tần DC 1.500V theo IEC 62109. Giá trị Tăng thấp hơn mang lại khả năng bảo vệ tốt hơn nhưng yêu cầu SPD phải có khả năng hấp thụ năng lượng cao hơn trong mỗi lần phóng điện.
• Dòng xả danh định (In) và dòng xả tối đa (Imax): Trong đó là dòng điện SPD có thể phóng điện liên tục mà không bị suy giảm; Imax là lưu lượng tối đa của một sự kiện. Đối với hầu hết các ứng dụng trên mái nhà, SPD loại 2 In = 20 kA và Imax = 40 kA là tiêu chuẩn. Các khu vực có nguy cơ sét cao ở vùng nhiệt đới hoặc miền núi hoặc các công trình lắp đặt tiếp xúc trực tiếp trên mặt đất trên cao nên sử dụng SPD loại 1 có Iimp ≥ 12,5 kA theo IEC 61643-31.
• Chiều dài dây dẫn đất: Hiệu suất SPD suy giảm nhanh chóng theo chiều dài dây nối đất. Cứ 1 mét nối đất sẽ bổ sung thêm khoảng 1 µH điện cảm, tạo ra điện áp bổ sung lên tới 1 kV ở tốc độ tăng thời gian sét. Kết nối đất từ ​​thiết bị đầu cuối SPD đến thanh nối đất bên trong hộp phân phối năng lượng mặt trời phải được giữ ở mức dưới 0,5 mét bất cứ khi nào có thể và được định tuyến không có vòng lặp.

Hộp năng lượng mặt trời tùy chỉnh từ Senta Energy: Quy trình thông số kỹ thuật và cấu hình có sẵn

Với tư cách là người tận tâm Hộp năng lượng mặt trời nhà cung cấp và nhà sản xuất có trụ sở tại Trung Quốc, Senta Energy Co., Ltd. cung cấp các hộp năng lượng mặt trời được thiết kế theo đơn đặt hàng cho các dự án quang điện dân dụng, thương mại, công nghiệp và quy mô tiện ích trên toàn thế giới. Quá trình tùy chỉnh bắt đầu với các tham số điện của dự án — cấp điện áp hệ thống, số lượng đầu vào chuỗi, Isc chuỗi tối đa, tổng dòng điện đầu ra, yêu cầu loại SPD, giao thức giám sát và định mức môi trường vỏ bọc — và tạo ra một bộ lắp ráp hoàn chỉnh được kiểm tra tại nhà máy trước khi giao hàng.

Các tùy chọn tùy chỉnh tiêu chuẩn có sẵn trên Senta Energy's Hộp năng lượng mặt trời phạm vi sản phẩm bao gồm:

• Lớp điện áp: Cấu hình 600V DC, 1.000V DC và 1.500V DC, với tất cả các bộ phận bên trong — cầu chì, cầu dao, công tắc ngắt kết nối, SPD và thanh cái — phù hợp với loại điện áp đã chọn và được chứng nhận theo tiêu chuẩn IEC hoặc UL theo yêu cầu của thị trường đích.
• Số lượng đầu vào chuỗi: Cấu hình 4 chuỗi đến 32 chuỗi ở kích thước vỏ tiêu chuẩn; giải pháp nhiều lớp cho các dự án yêu cầu nhiều hơn 32 đầu vào chuỗi cho mỗi phần.
• Đánh giá bao vây: IP54 để lắp đặt trong nhà và ngoài trời có mái che; IP65 để lắp đặt ngoài trời hoàn toàn; Vỏ bọc IP66 và thép không gỉ dành cho môi trường ven biển, sa mạc hoặc có tính xâm thực hóa học.
• Giám sát tích hợp: Đầu ra RS-485 Modbus RTU để tích hợp với nền tảng giám sát biến tần chuỗi; giao tiếp Ethernet hoặc 4G tùy chọn để kết nối SCADA độc lập; Cảm biến dòng điện hiệu ứng Hall trên mỗi chuỗi với độ chính xác ±0,5% để tính tỷ lệ hiệu suất.
• Đặc điểm kỹ thuật bảo vệ OV: Loại 2 DC SPD theo tiêu chuẩn; SPD kết hợp loại 1 2 có sẵn cho các dự án có nguy cơ sét cao; chỉ báo trạng thái SPD từ xa với đầu ra cảnh báo tiếp xúc khô để tích hợp với hệ thống quản lý lỗi tại chỗ.

Mỗi phong tục hộp phân phối năng lượng mặt trời do Senta Energy sản xuất đã trải qua quá trình kiểm tra nghiệm thu tại nhà máy bao gồm đo điện trở cách điện ở mức 1,5 lần điện áp hệ thống định mức, xác minh tính liên tục của tất cả các liên kết nối đất, xác nhận phân cực trên tất cả các đầu vào chuỗi và đầu ra chính cũng như kiểm tra chức năng của các chỉ báo trạng thái SPD và giám sát liên lạc nếu được trang bị. Hồ sơ kiểm tra được cung cấp cùng với mỗi lô hàng như một phần của gói tài liệu tiêu chuẩn, hỗ trợ việc vận hành thử tại địa điểm và các yêu cầu kiểm toán O&M đang diễn ra.

Dành cho các kỹ sư dự án và nhóm mua sắm đánh giá Hộp năng lượng mặt trời đối với các hệ thống lắp đặt sắp tới, Senta Energy cung cấp hỗ trợ kỹ thuật trước khi bán bao gồm đánh giá kích thước chuỗi, phân tích phối hợp bảo vệ OV và tính toán nhiệt vỏ để xác nhận rằng cấu hình đã chọn sẽ hoạt động trong giới hạn nhiệt độ ở điều kiện môi trường tối đa của dự án. Việc gửi sơ đồ một đường và dữ liệu vị trí địa điểm của dự án là đủ để bắt đầu đề xuất kỹ thuật chi tiết với thời gian thực hiện và giá cả cho cấu hình cụ thể được yêu cầu.