كيف خفضت مزرعة الطاقة الشمسية التجارية وقت التثبيت بنسبة 25% باستخدام صندوق تجميع 1000 فولت تيار مستمر 3 في 1 من النوع MCB

خلفية العملاء

يدير أحد مشغلي مزرعة الطاقة الشمسية التجارية في كاليفورنيا منشأة مثبتة على الأرض بقدرة 5 ميجاوات مع أكثر من 15000 لوحة كهروضوئية. تتخصص الشركة في مشاريع الطاقة الشمسية على نطاق المرافق وتدير 12 موقعًا في جنوب غرب الولايات المتحدة. لتحقيق أهداف التوسع القوية، سعى الفريق الهندسي إلى إيجاد طرق لتبسيط الأسلاك الميدانية وتقليل تكاليف المكونات دون المساس بموثوقية النظام.

ما هي التحديات التي واجهها العميل أثناء إعداد الموحد الحالي؟

، تم توصيل كل سلسلة مكونة من 20 لوحة (مصنفة عند 1000 فولت تيار مستمر) بصندوق مجمع منفصل قائم على المصهر. يتطلب هذا الأسلوب حاويات متعددة، وكابلات واسعة النطاق، واستبدال الصمامات بشكل متكرر بسبب الرحلات المزعجة. استخدم الإعداد الأصلي 3 صناديق مجمعة فردية لكل مجموعة مكونة من 60 لوحة، مما يشغل مساحة حامل قيمة ويخلق مشكلات معقدة في إدارة الأسلاك. قضت أطقم الصيانة ما متوسطه ساعتين أسبوعيًا في استبدال الصمامات المنفوخة في جميع أنحاء الموقع. وزادت العبوات المنفصلة من خطر حدوث أخطاء في الأسلاك أثناء التثبيت.

لماذا اختاروا صندوق الدمج 1000V DC 3 في 1 من نوع MCB؟

بعد تقييم الخيارات القائمة على الصمامات والقائمة على MCB من ثلاثة موردين، اختار الفريق Soutya 1000V DC Combiner Box 3 In 1 Out MCB Type لثلاثة أسباب رئيسية:

• حماية MCB المتكاملة:يلغي قاطع الدائرة المصغر المدمج الحاجة إلى حاملات منصهرات منفصلة ويقلل من التعثر المزعج.
• تصميم 3 في 1 موفر للمساحة:يؤدي الجمع بين ثلاث سلاسل في حاوية واحدة إلى تقليل عدد صناديق التجميع بنسبة 66%، مما يوفر مساحة حامل للوحات إضافية.
• الأسلاك المبسطة:تسمح مخرجات MCB السلكية مسبقًا باتصال التوصيل والتشغيل بالعاكس، مما يقلل وقت التثبيت ومعدلات الخطأ.

تم اتخاذ القرار بعد أن أظهر تحليل التكلفة جنبًا إلى جنب انخفاضًا في إجمالي تكلفة التركيب بنسبة 15% مقارنةً بالنهج السابق القائم على المصهر، وذلك بسبب انخفاض تكاليف العمالة والتضمين.

كيف تم التنفيذ؟

امتد المشروع لمدة 4 أسابيع، حيث تم تحديث 200 موقع مجمع في جميع أنحاء الموقع. الخطوات الرئيسية شملت:

1. تدقيق الموقع:تم تحديد جميع السلاسل التي تحتاج إلى التحويل من حماية المصهر إلى حماية MCB.
2. التركيب والأسلاك:تمت إزالة العبوات القديمة وتركيب الصناديق الجديدة 3 في 1. يقبل كل صندوق ثلاثة مدخلات إيجابية وثلاثة مدخلات سلبية من الأوتار الشمسية.
3. اتصال العاكس:تم توصيل المخرج الفردي من كل صندوق بلوحة الدمج العاكس باستخدام كبلات منتهية مسبقًا.
4. الاختبار:تم التحقق من الاستمرارية ومقاومة العزل وإعدادات رحلة MCB (المصنفة عند 16 أمبير لكل سلسلة) تحت الحمل.

كان أحد التحديات هو تكييف كابلات السلسلة الموجودة مع أطراف إدخال الصندوق الجديد. قام الفريق بحل هذه المشكلة باستخدام موصلات MC4 القابلة للتثبيت ميدانيًا، وتوحيد جميع الاتصالات في غضون أسبوع.

ما هي النتائج القابلة للقياس التي تم تحقيقها؟

بعد النشر الكامل على مدى 6 أشهر من التشغيل، تم قياس التحسينات التالية:

• تخفيض بنسبة 25% في وقت التثبيت لكل مصفوفة(من 4 ساعات إلى 3 ساعات في المتوسط).
• انخفاض تكاليف المكونات والعمالة بنسبة 15%لكل موقع مجمع، مما يوفر 12000 دولار بشكل عام.
• 50% أقل من وسائل شرح الصيانةبسبب الرحلات المزعجة (من 8 شهريًا إلى 4).
• زيادة بنسبة 10% في وقت تشغيل النظاملأن إعادة تعيين MCB أسرع من استبدال الصمامات.

كما سمح التصميم الانسيابي للمشغل بإضافة ألواح إضافية بنسبة 5% لكل فدان، مما أدى إلى تحسين استخدام الأراضي.

ماذا قال العميل؟

"لقد ساهم صندوق تجميع MCB 3 في 1 في تبسيط أسلاك المصفوفة الخاصة بنا. ونحن الآن نكمل عمليات التركيب في وقت أقل، ويقضي فريق الصيانة لدينا ساعات أقل بكثير في المشكلات المتعلقة بالمنصهرات. إنها ترقية قوية لأي مشروع طاقة شمسية متوسط ​​إلى كبير." — مدير المشروع، مشغل مزرعة الطاقة الشمسية

ما هي الدروس التي كشفها هذا المشروع؟

يمكن لمركبي الطاقة الشمسية الآخرين الاستفادة من هذه الأفكار:

• توحيد معايير حماية MCB:توفر MCBs حماية من التيار الزائد يمكن إعادة ضبطها، كما أنها أكثر موثوقية من الصمامات الموجودة في البيئات عالية الاهتزاز.
• تقليل عدد الضميمة:تعمل صناديق التجميع متعددة السلاسل على خفض تكاليف المواد والعمالة مع تبسيط التوسعات المستقبلية.
• خطة توافق الموصل:تأكد من توفر الموصلات القابلة للتثبيت ميدانيًا لتجنب التأخير عند تعديل الأنظمة الحالية.

في حالة البدء من جديد، كان الفريق قد حدد صندوق MCB 3 في 1 من مرحلة التصميم الأولية لتجنب تكاليف التعديل التحديثي.

مراجع الصناعة

• IEC 62548:2016 المصفوفات الكهروضوئية – متطلبات التصميم. (مصدر:https://webstore.iec.ch/publication/62548)
• Chen G، Mou X. دراسة عن التنسيق بين MCB و RCBO في أنظمة توزيع الطاقة ذات الجهد المنخفض.الهندسة الكهربائية, 2022, 104(3): 1823-1835.