Gleichstrom-Sammelsystem für Solarpark

Projektübersicht

Eine 50MW-Solaranlage im Versorgungsmaßstab in der Wüste Nevada erforderte eine sorgfältige DC-Sammlungssystem-Planung zur Minimierung von Spannungsabfallverlusten in der extrem hochtemperierten Umgebung. Die in der Mojave-Wüste in Kalifornien gelegene Anlage erstreckt sich über mehr als 300 Acres mit über 125.000 Solarpanelen, die in etwa 4.200 Solarsträngen organisiert sind und 200 zentrale Wechselrichter versorgen.

Anders als bei der Wechselstromverteilung, wo Spannungsabfall eine Empfehlung ist, reduziert der DC-Spannungsabfall in Solaranlagen direkt die Energieproduktion und die Projekteinnahmen. Jeder Prozentpunkt Spannungsabfall stellt Energie dar, die von den Solarpanelen erzeugt wird, aber als Wärme in der Verkabelung verloren geht, bevor sie in Wechselstrom umgewandelt und ans Netz verkauft wird. Für ein 50MW-Projekt, das über 25 Jahre läuft, übersetzen sich selbst kleine Verbesserungen der DC-Sammlungseffizienz in Millionen von Dollar zusätzlicher Einnahmen.

Die technische Herausforderung dieses Projekts war die Optimierung der Leitergrößen für Tausende von String-Homerun-Läufen unter Berücksichtigung der Installationskosten und der lebenslangen Energieverluste. Diese Fallstudie demonstriert einen systematischen Ansatz zur Entwicklung eines wirtschaftlich optimalen DC-Sammlungsdesigns.

Systemkonfiguration und technische Spezifikationen

Das DC-Sammlungssystem spielt eine kritische Rolle in der Wirtschaftlichkeit des Solarparks. Jeder String benötigt ein separates Leiterpaar bis zum nächsten Combiner, mit Entfernungen von 50 Fuß bis über 500 Fuß. In der Wüstenumgebung übersteigen Umgebungstemperaturen 45°C (113°F) und Leitertemperaturen können 75°C (167°F) erreichen, was den Leiterwiderstand erheblich erhöht und die Herausforderungen des Spannungsabfalls verschärft.

Spannungsabfall-Herausforderungen und Umweltfaktoren

Das Finanzmodell des Projekts erforderte die Begrenzung der gesamten DC-Sammlungsverluste auf 2,0% oder weniger. Diese Beschränkung stammte aus den Leistungsgarantien der Investoren, die erforderlich waren, um die garantierten Energieproduktionsniveaus zu erfüllen. Die Verwendung einer einzigen Leitergröße für alle Strings würde zu verschwendetem Material bei kurzen Läufen oder übermäßigen Energieverlusten bei langen Läufen führen.

Spannungsabfall-Optimierungsstrategie

Anstatt eine einzige Leitergröße für alle Strings zu verwenden (was Kupfer bei kurzen Läufen verschwenden oder Energie bei langen Läufen verlieren würde), entwickelte das Engineering-Team eine entfernungsbasierte Leiterauswahlmatrix. Dieser Ansatz optimiert sowohl die Materialkosten als auch die Energieverluste.

Diese gestaffelte Leiterauswahl ermöglichte es dem Team, einen gewichteten durchschnittlichen DC-Sammlungsverlust von 1,8% zu erreichen, weit unter dem Ziel von 2,0%. Spannungsabfallberechnungen unter Verwendung eines Temperaturkorrekturfaktors von 75°C gewährleisteten die Leistung selbst unter den strengsten Betriebsbedingungen.

Detaillierte Spannungsabfallberechnungen

Wirtschaftliche Analyse und Kapitalrendite

Die finanzielle Auswirkung des optimierten DC-Sammlungsdesigns ist erheblich. Jede Reduzierung des Spannungsabfalls um einen Prozentpunkt führt zu direkten Erhöhungen der Energieeinnahmen während der Projektlebensdauer.

Die inkrementellen Kosten der optimierten Leiterauswahl betrugen $95.000, die in 18 Monaten durch zusätzliche jährliche Energieeinnahmen zurückgewonnen wurden. Während der 25-jährigen Projektlebensdauer übertraf dieses Design die Leistungsgarantien und übertraf die Erwartungen der Investoren.

Implementierung und Leistungsvalidierung

Tatsächliche Leistungsmessungen während der Inbetriebnahme validierten die Designberechnungen. Selbst bei extremen Sommerbedingungen (Umgebungstemperatur 47°C) blieb das System innerhalb der 2,0%-Spannungsabfallgrenze und erfüllte die Leistungskriterien der Investoren.

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Planen Sie eine Solaranlage? Unser DC-Spannungsabfallrechner hilft bei der Optimierung von String-Größe und Leiterauswahl zur Maximierung der Energiegewinnung. Das richtige Design des DC-Sammlungssystems kann Millionen von Dollar zusätzlicher Einnahmen während der Projektlebensdauer generieren.