2024-12-03
Надежная и экономичная эксплуатация солнечных электростанций
По данным Немецкой ассоциации энергетической и водной промышленности (BDEW), более половины электроэнергии в Португалии вырабатывается за счет возобновляемых источников энергии. Анализ установленных мощностей показывает, что в первую очередь важную роль играют гидроэнергетика и ветроэнергетика, в то время как фотоэлектрические системы (PV) практически не используются. В настоящее время ситуация существенно меняется. К концу 2021 года в Португалии будут построены наземные системы общей мощностью 1,7 ГВтп. Прогнозы до 2030 года предусматривают строительство дополнительных 9 ГВтп и более. Решения для мониторинга от Phoenix Contact уже установлены в шести португальских фотоэлектрических парках.
Профиль клиента
Wirtgen Invest Holding GmbH, базирующаяся в Нойштадте (Вид), Германия, инвестирует в расширение возобновляемой энергетики в Португалии. В 2020 и 2021 годах Wirtgen Invest установила шесть фотоэлектрических установок совместно со своими партнерами.
В число этих партнеров входит WiNRG GmbH из Гамбурга, которая работает в сфере возобновляемых источников энергии с 2005 года. Ее сотрудники управляют крупными проектами и транзакциями, связанными с ветровыми и фотоэлектрическими системами по всему миру для своих клиентов. В проектную группу также входят менеджер проекта EPC Conecon GmbH, Zebotec GmbH в качестве системного интегратора для управления и мониторинга фотоэлектрических систем и поставщик аналитического программного обеспечения QOS Energy совместно с Phoenix Contact.
Солнечный парк в Моуре включает в себя более 130 000 фотоэлектрических панелей, генерирующих номинальную мощность 49,4 МВт.
Приложение
В Моуре пятый парк был успешно подключен к сети в середине 2021 года. Он расположен на юго-востоке Португалии недалеко от границы с Испанией и включает в себя более 130 000 фотоэлектрических панелей, генерирующих номинальную мощность 49,4 МВт. Фотоэлектрическая система напрямую подает электроэнергию в электросеть на уровне высокого напряжения через недавно построенную подстанцию на территории. Затем электроэнергия продается по Соглашению о покупке электроэнергии (PPA).
Вместе с соседними фотоэлектрическими системами, Amareleja и Ferreira do Alentejo, парками Cartaxo и Santaren к северу от Лиссабона и заводом Lagos в Алгарви, Moura производит более 325 миллионов МВт·ч зеленой энергии каждый год. Эта энергия снабжает более 80 000 домохозяйств из четырех человек и экономит 140 000 метрических тонн выбросов углерода.
В общей сложности 525 блоков объединения строк собирают данные, защищают приложение и выпускают их по мере необходимости.
Комплексные и бесперебойные решения для мониторинга
Поскольку отдельные фотоэлектрические парки имеют схожую структуру, концепцию можно объяснить на примере завода в Моуре. Всего 525 компактных коробок-комбинаторов строк (SCB) собирают токи от 7350 фотоэлектрических цепочек и передают их на такое же количество инверторов SHP75 от SMA. В SCB кабели постоянного тока защищены и защищены от перенапряжений. Это важно, поскольку наземные системы особенно подвержены риску токов молнии и перенапряжений из-за их размера и открытого расположения. Молниеотводы и разрядники от Phoenix Contact значительно повышают доступность солнечного парка. Устройства соответствуют стандартам EN 50539-11 и UL 1449 3-й редакции для защиты от перенапряжений в фотоэлектрических установках и сертифицированы KEMA. SCB можно отключать, если требуется техническое обслуживание, чтобы можно было безопасно выполнять сервисные работы.
Постоянное напряжение преобразуется с 0,4 кВ до 30 кВ на 20 трансформаторных подстанциях.
Надежная работа системы и простота подключения к сети
Переменное напряжение, преобразованное инверторами, передается на 20 трансформаторных станций, установленных на месте, где оно преобразуется из 0,4 кВ в 30 кВ. Перед тем, как солнечная энергия может быть подана в местную электросеть, трансформаторы преобразуют собранное переменное напряжение из 30 кВ в 60 кВ в точке подключения к сети. Измерительные приборы здесь регистрируют параметры сети и передают их на центральный контроллер подачи. Децентрализованные электростанции должны играть свою роль в обеспечении более высокой стабильности сети. Для этого ответственные операторы сетей указывают диапазоны, которые должны поддерживаться для частоты и напряжения сети, а также реактивной мощности в условиях подключения к сети для фотоэлектрических систем. Регуляторы для систем генерации электроэнергии (блоки управления мощностью) регистрируют напряжение и реактивную мощность, присутствующие в точках подключения к сети, для проверки этих значений. Затем устройства Phoenix Contact определяют соответствующие контрольные значения на этой основе и передают их на инверторы, которые могут регулироваться при необходимости.
Всего на объекте установлено 20 регистраторов данных.
Быстрый ввод в эксплуатацию регистраторов данных и датчиков окружающей среды
Помимо генерации электроэнергии, крупные солнечные парки, такие как Moura, производят большие объемы данных, которые необходимо собирать, обрабатывать и анализировать, чтобы затем оценить, насколько экономично работает фотоэлектрическая система. По этой причине на каждой из 20 трансформаторных подстанций имеется регистратор данных. Устройства работают в автоматическом режиме обнаружения, поэтому все системы, установленные в фотоэлектрическом парке, можно легко подключить с помощью Plug and Play. Поскольку это устраняет необходимость в настройке, время запуска значительно сокращается. Менеджер инвертора, интегрированный в регистратор данных, получает данные от инвертора через Ethernet и передает их на малогабаритный контроллер AXC 1050 из семейства продуктов Axiocontrol, который также установлен там. Кроме того, AXC 1050 собирает данные с подключенных датчиков погоды.
Низкие затраты на ввод в эксплуатацию и настройку
Передача данных о погоде
Всего в солнечном парке Moura установлено шесть метеостанций с 14 модульными датчиками температуры, восемью пиранометрами, двенадцатью контрольными ячейками, двумя датчиками направления ветра, двумя датчиками скорости ветра и двумя комбинированными датчиками температуры, влажности и давления воздуха. Датчики окружающей среды от Phoenix Contact напрямую подключены к системе управления через протокол Modbus. Поскольку устройства предварительно настроены, они сразу же готовы к передаче данных о погоде. Вместо того чтобы подключать каждый датчик по отдельности, датчики просто подключаются последовательно с помощью соединений M12 с Y-распределителями. Это значительно сокращает количество проводов, необходимых на месте, и упрощает интеграцию датчиков в общую систему. В отличие от компактных метеостанций датчики, доступные от Phoenix Contact, представляют собой отдельные модули. Поэтому в случае выхода из строя одного устройства необходимо заменить только этот датчик.
Сенсорная технология для непрерывной записи ключевых данных
Простая пересылка всех данных в центральный пункт управления парком
Использование погодных датчиков позволяет оператору делать выводы относительно мощности солнечной системы – так называемого коэффициента производительности (PR). Это значение рассчитывается с использованием соотношения фактической и целевой выработки, тогда как фактическая выработка определяется по установленным приборам измерения энергии. Пиранометр и контрольные ячейки, установленные на уровне модуля как горизонтально, так и под углом 25 градусов, предоставляют информацию о целевой выработке. Если расчетный коэффициент производительности слишком низок, оператор может соответствующим образом скорректировать регулирование. Регистраторы данных также получают цифровые сигналы, которые содержат информацию о температуре трансформатора и состоянии коммутационного устройства.
Платформа управления эффективностью активов анализирует данные из солнечного парка и визуализирует их для конкретного клиента.
Анализ и визуализация для конкретного клиента
Все данные от инверторов, датчиков погоды, трансформаторов и коммутационного устройства передаются через избыточную кольцевую структуру по оптоволоконным кабелям в центральный пульт управления парком, расположенный в диспетчерской. С открытой и гибкой платформой управления Phoenix Contact пересылка на портал управления производительностью активов QOS Energy проста. Конкретные анализы, предупреждения и отчеты, полученные из данных, затем рационализируют рабочие процессы поставщика услуг OEM.
Технология интеллектуальной автоматизации от Phoenix Contact непрерывно записывает все данные с шести солнечных парков, которые затем анализируются решением Asset Performance Management от QOS Energy. От регистрации данных на уровне поля до управления подачей и визуализации Phoenix Contact предоставляет WiNRG GmbH комплексное и бесшовное решение для мониторинга управления солнечными парками. Это обеспечивает надежную и экономичную эксплуатацию солнечных парков.