Огляд проєкту

Девелопер сонячної енергетики замовив будівництво фотоелектричної станції потужністю 50 МВт у степовій зоні Херсонської області. Проєкт займає площу 120 гектарів із понад 125 000 сонячних панелей, організованих у приблизно 4 200 стрінгів, що живлять 200 центральних інверторів. Оскільки довжини кабельних ліній стрінгів варіюються від 15 до понад 150 метрів, проєктування системи збору постійного струму має значний вплив на економіку проєкту та вироблення енергії.

На відміну від розподілу змінного струму, де падіння напруги є рекомендацією, у сонячних установках падіння напруги постійного струму безпосередньо зменшує вироблення енергії та дохід проєкту. Кожен відсоток падіння напруги означає потужність, вироблену панелями, але втрачену у вигляді тепла в кабелях до перетворення в змінний струм. Для проєкту потужністю 50 МВт, що працює понад 25 років, навіть незначне покращення ефективності збору DC перетворюється на мільйони гривень додаткового доходу.

Конфігурація системи

Характеристики DC-системи

Конфігурація стрінгів

• Модулів у стрінзі: 30
• Напруга холостого ходу стрінга: 1 200 В DC
• Напруга МПП стрінга: 1 020 В DC
• Струм короткого замикання: 12,5 А
• Струм МПП: 11,8 А

Конфігурація з'єднувальних коробок

• Стрінгів на коробку: 24
• Вихідний струм коробки: 283 А
• Коробок на інвертор: ~21
• Загальна кількість коробок: 175

Виклики та кліматичні фактори

Проєктні обмеження та кліматичні умови

• Температурні умови: максимальна температура довкілля 42°C, температура провідника до 75°C
• Довжини стрінгів: від 15 до понад 150 метрів
• Бюджет падіння напруги: суворий ліміт 2% для виконання гарантій продуктивності
• Вибір провідників: компроміс між вартістю та продуктивністю міді та алюмінію
• Монтажні обмеження: степовий рельєф та обмеження існуючої компоновки

Фінансова модель проєкту вимагала обмежити загальні втрати збору DC до рівня нижче 2,0%. Ця вимога походить від гарантій продуктивності інвесторів. Використання єдиного перерізу провідника для всіх стрінгів призведе до марнування матеріалу на коротких лініях або надмірних втрат енергії на довгих.

Стратегія оптимізації падіння напруги

Інженерна група замість використання єдиного перерізу для всіх стрінгів розробила матрицю вибору провідників залежно від довжини лінії. Цей підхід оптимізує як вартість матеріалів, так і втрати енергії.

Матриця вибору перерізу за довжиною

0–45 м4 мм² мідьмакс. 1,1% падіння35% стрінгів

45–90 м6 мм² мідьмакс. 1,3% падіння40% стрінгів

90–150 м10 мм² мідьмакс. 1,5% падіння25% стрінгів

Економічний аналіз

1 050

МВт·год/рік додатково

Збережена додаткова енергія

4,5 млн

Річний дохід (грн)

За тарифом зеленого тарифу

100 млн

Вигода за 25 років (грн)

Додатковий дохід за строк експлуатації

Система збору постійного струму сонячної електростанції

Challenge

Solution