كيف خفضت شركة EPC التجارية للطاقة الشمسية وقت التثبيت السريع للإيقاف بنسبة 40٪

خلفية العملاء

مقرها في أوستن، تكساس، تتخصص شركة هندسة الطاقة الشمسية والمشتريات والبناء (EPC) في الأنظمة الكهروضوئية على الأسطح لمراكز التوزيع والمستودعات اللوجستية. وتقوم الشركة بتركيب 20 إلى 30 نظامًا كل عام، تتراوح قدرتها من 300 كيلووات إلى 800 كيلووات. تقع معظم هذه الأسطح في ولايات قضائية اعتمدت مراجعة قانون الكهرباء الوطني لعام 2020، مما يعني أن كل نظام يجب أن يكون لديه حل إيقاف سريع مدرج يقلل الجهد داخل المصفوفة إلى 80 فولت خلال 30 ثانية من البدء.

مع وجود طاقم ميداني بدوام كامل مكون من 14 شخصًا ومتوسط ​​دورة المشروع لمدة شهرين، كان الفريق بحاجة إلى نهج إيقاف سريع يكون متوافقًا مع التعليمات البرمجية وبسيطًا بما يكفي لمواصلة عملية التثبيت عبر مواقع عمل متعددة. نجح الحل السابق، ولكنه جاء مصحوبًا بتكاليف مخفية لم تظهر في فاتورة المواد إلا في وقت متأخر من الجدول الزمني.

التحديات مع تخطيط الإغلاق السريع السابق

حددت الشركة نظامًا مُحسِّنًا للطاقة على مستوى الوحدة من أجل الإغلاق السريع. يحتاج كل صندوق إلى رابط اتصال خاص ببوابة مركزية، وتتطلب البوابة كابل إيثرنت منفصل وخط تحكم تيار مستمر 24 فولت يعود إلى منطقة العاكس. على سطح بقدرة 400 كيلووات يضم أكثر من 900 وحدة، كان هذا يعني سحب أسلاك إضافية ذات جهد منخفض على طول كل صف وحدة وإنهائها في ثلاثة مواقع بوابات منفصلة.

قضى الفنيون الميدانيون وقتًا أطول في تثبيت روابط الاتصال هذه واستكشاف الأخطاء وإصلاحها مقارنةً بما فعلوه في أسلاك سلسلة التيار المستمر. أحيانًا ما تؤدي الأسلاك الطويلة إلى إسقاط الإشارات، مما يتسبب في قيام وحدة التحكم في إيقاف تشغيل العاكس بالإبلاغ عن خطأ. وحتى عندما كانت المصفوفة آمنة، أدت حالات فشل الاتصال المتقطعة إلى إطلاق إنذارات كاذبة وفشل عمليات التفتيش. تطلب أحد المشاريع أربع زيارات للموقع قبل أن يقبل AHJ المحلي اختبار توقيت إيقاف التشغيل. أضافت التأخيرات في العمالة وإعادة العمل والفحص 0.045 دولارًا أمريكيًا لكل واط إلى تكلفة تركيب الشركة.

لماذا جهاز الإغلاق السريع للتحكم في خط الطاقة Soutya 24V DC؟

أثناء تقييم البدائل، قام فريق EPC بمقارنة ثلاثة خيارات:

• التحول إلى محولات دقيقة مع إيقاف تشغيل سريع متكامل - يتطلب استبدال منصة العاكس بالكامل وزيادة تكلفة المكونات بهامش كبير.
• إن الاحتفاظ بمُحسِّنات الطاقة مع توظيف طاقم كهربائي أكبر - لم يحل مشكلة موثوقية سلك الاتصال الأساسية.
• باستخدام جهاز الإغلاق السريع للتحكم في خط الطاقة Soutya 24 V DC - تم التخلص من ناقل الاتصال المنفصل تمامًا.

يرسل جهاز Soutya أمر إيقاف التشغيل عبر كابل طاقة التيار المستمر الموجود، باستخدام إشارة خط طاقة تيار مستمر 24 فولت للتواصل مع أجهزة الإرسال على مستوى الوحدة. لا يوجد تشغيل إيثرنت إضافي ولا يوجد خط استشعار منفصل للجهد المنخفض. يتم تركيب العلبة عند كل نقطة تجميع للسلسلة وتتصل بعاكس سلسلة قياسي. يمكن لوحدة تحكم واحدة التعامل مع سلاسل متعددة، مما يقلل من عدد صناديق التحكم اللازمة لكل سطح.

وكان العامل الحاسم الآخر هو التوافق. تم توحيد EPC بالفعل على علامة تجارية واحدة من محولات السلسلة، ويعمل جهاز Soutya مع محولات لا تحتوي على إيقاف تشغيل سريع مدمج. يتيح ذلك للشركة الاحتفاظ بمخزونها الحالي من العاكسات وتصميم المحولات، مما يؤدي إلى تجنب إعادة الأسلاك المكلفة لكل مشروع.

التنفيذ والنشر

حدث النشر الأول على سطح تجاري مسطح بقدرة 410 كيلووات في دالاس. امتدت عملية الطرح على مرحلتين على مدار ثلاثة أسابيع:

• المرحلة الأولى: تم استبدال أنظمة البوابة الثلاثة ذات النمط المحسن بصندوقي تحكم Soutya في لوحات تجميع التيار المستمر الرئيسية.
• المرحلة الثانية: تثبيت أجهزة إرسال متطابقة على مستوى وحدة Soutya وإنهائها على عروات كبل التيار المستمر الحالية دون سحب خط اتصال جديد.
• بعد ذلك، قام الفريق بتوصيل سلك تعشيقي لفصل التيار المتردد، مما يؤدي إلى إيقاف التشغيل عندما يتم إلغاء تنشيط جانب التيار المتردد للعاكس.

ظهرت إحدى العوائق أثناء اختبار إيقاف التشغيل الأولي. تسبب الاتصال الأرضي الضعيف في فقدان إشارة التحكم في خط طاقة التيار المستمر لقوتها بالقرب من نهاية سلسلة طويلة واحدة. نصح مهندس تطبيق Soutya بتركيب مرشح إشارة متكامل بطول 10 أمتار في نهاية تلك السلسلة. وبذلك تم حل المشكلة في أقل من ساعة. بعد الضبط، تم قياس اختبار إيقاف التشغيل 8 فولت عند الموصل الرئيسي للوحدة خلال 22 ثانية، وهو ما يقل بشكل مريح عن حد 80 فولت.

النتائج الكمية

قامت الشركة بتتبع 18 نظامًا مكتملًا على الأسطح بعد السنة الأولى من استخدام جهاز Soutya للإغلاق السريع. النتائج المقاسة مقابل النهج السابق:

• وقت التثبيت انخفض 43٪- ارتفع متوسط ​​ساعات العمل لتركيبات الإغلاق السريع من 21 ساعة لكل مشروع بقدرة 400 كيلوواط إلى 12 ساعة، مما يعني خفض يوم كامل من الجدول الزمني.
• فشل إعادة العمل والتفتيش وصولاً إلى الصفر- انخفضت عمليات التفتيش الفاشلة السابقة البالغة 1.4 لكل نظام والتي تعزى إلى أخطاء الاتصال إلى الصفر في جميع الأنظمة الثمانية عشر.
• انخفاض تكلفة التركيب 35%- انخفض إجمالي الأجزاء والعمالة اللازمة للامتثال للإغلاق السريع من 0.048 دولارًا أمريكيًا لكل واط إلى 0.031 دولارًا أمريكيًا لكل واط. في مشروع بقدرة 400 كيلوواط تُرجم إلى توفير كبير قدره 6800 دولار.

سمحت هذه المكاسب لشركة EPC باستيعاب زيادة لاحقة في أسعار المواد دون تغيير سعر العطاء الخاص بها، كما أدى جدول البناء المختصر إلى تحسين التسليم في الوقت المحدد لمستأجري المستودعات الذين يحتاجون إلى تشغيل أسطحهم.

شهادة العميل

قال نائب الرئيس للعمليات في الشركة: "كان الإغلاق السريع على مستوى الوحدة هو أكبر منطقة عمل قذرة لدينا". "لقد أخذ جهاز التحكم في خط الطاقة Soutya 24 V DC طبقة واحدة من التعقيد خارج النظام بأكمله. لم نعد نسحب أسلاك بيانات إضافية، ولم نواجه فشلًا واحدًا في الاتصال بالإغلاق منذ أن قمنا بالتبديل."

الدروس والتوصيات

تبرز ثلاثة دروس من هذا المشروع بالنسبة للقائمين على التثبيت الآخرين:

• ابحث عن حل يعيد استخدام الأسلاك الموجودة.يتجنب التحكم في خط الطاقة استخدام كابل اتصال مخصص، وهو أمر مفيد للمشروعات التحديثية وامتدادات السقف الطويلة.
• قم بتأكيد التوافق مبكرًا مع العلامة التجارية الخاصة بالعاكس الخاص بك.أدى الاختبار التجريبي الأول قبل الالتزام بالشراء الكامل إلى توفير الفريق لعدة أشهر من استكشاف الأخطاء وإصلاحها لاحقًا.
• قياس التكلفة الإجمالية للامتثال، وليس سعر الجزء.وكان التوفير البالغ 6800 دولار في العمالة وإعادة العمل لكل مشروع أكثر من الفرق الكامل في تكلفة المكونات.

إذا تمكن الفريق من إعادة تشغيل المشروع، فسيضعون مرشح قوة الإشارة على الرسم التصميمي من البداية لأي سلسلة أطول من 300 متر. ومع ذلك، كان التعديل الطفيف هو المشكلة الوحيدة التي تمت مواجهتها في جميع التثبيتات الثمانية عشر.

مراجع

• NEC 690.12 (NFPA 70)، الإغلاق السريع للأنظمة الكهروضوئية في المباني، إصدار 2020.https://www.nfpa.org/70
• IEC 60947-1، المفاتيح الكهربائية وأجهزة التحكم ذات الجهد المنخفض - الجزء 1: القواعد العامة.https://webstore.iec.ch/publication/6123