نظام الكهروضوئية المثبت على السطح في الولايات المتحدة
يحتوي منتجع وكازينو ماندالاي باي في لاس فيجاس على أكبر مجموعة من الألواح الشمسية الكهروضوئية المثبتة على السقف (اعتبارًا من يوليو 2016) في الولايات المتحدة ، مع نظام تصنيفه بقوة 6.4 ميجاوات على سطح واحد (انظر الشكل 5) . كما أنه ثاني أكبر نظام شمسي مثبت على السقف في العالم . تلتزم الشركة الأم التي تمتلك خليج ماندالاي ومجموعة الإدارة التشغيلية للمنتجع بأن تكون رائدة في الاستدامة وإدارة البيئة. تقوم المنشأة حاليًا بتوسيع المجموعة الحالية ، مما سيزيد من تصنيف النظام إلى 8.3 ميجاوات ، مما يجعلها أكبر مجموعة شمسية على السطح في العالم. بعد الانتهاء ، سيقوم النظام الكهروضوئي المثبت على السقف بتوليد الطاقة لتشغيل حوالي 20 ٪ إلى 25 ٪ من استهلاك الكهرباء السنوي للممتلكات المنتجع. تنتج مجموعة الطاقة الكهروضوئية طاقة كافية لتشغيل أكثر من 1300 منزل. يُقدر أن المشروع سيؤدي إلى إزاحة حوالي 6300 طن متري من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون سنويًا ، وهو ما يعادل الانبعاثات الناتجة عن التخلص من 1،326 سيارة.
قام ماندالاي باي و NRG Energy ومقرهما نيوجيرسي بتثبيت نظام تثبيت السقف على مرحلتين. تم تصميم المرحلة الأولى من البناء بواسطة طاقة nrg وفريق المرحلة الأولى. تعاون مهندسوناستشاريون في jba ، وقصف الطاقة المتجددة ، و nrg في تصميم وبناء توسيع المرحلة الثانية للنظام. المرحلة الأولى: تشتمل المرحلة الأولى على تركيب السقف للوحدات الكهروضوئية 21324 ومعاكسات السلسلة المرتبطة بها وألواح الموحد DC ولوحات الموحد ثلاثية الطور 480 فولت. في الطابق السفلي ، هناك أربعة لوحات مفاتيح لإعادة تركيب التيار المتردد مثبتة لتزويد الطاقة بأربعة محولات تصاعدية. تعمل المحولات على زيادة الجهد لتتوافق مع الجهد الكهربائي لتوزيع المرافق العامة (NV Energy) الذي يبلغ 127070 فولت ، ثلاثي الطور. هناك ثلاثة محولات 1-MVA ومحول 1.5-MVA. توفر مجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط التي تبلغ 12.47 كيلو فولت ، والتي تقع خارج مركز المؤتمرات الحالي ، الطاقة المولدة من الطاقة الكهروضوئية إلى مجموعة المفاتيح الكهربائية الجديدة التي تصل إلى 12.47 كيلو فولت. نظرة عامة على المرحلة الأولى:
- تصنيف العاصمة: 6.4 ميجاوات
- تصنيف التيار المتردد: 4.87 ميجاوات
- كمية وحدة الكهروضوئية: 21324
- مصنعي الوحدات الكهروضوئية: JA Solar و Hanwha QCells
- الشركة المصنعة العاكس: SMA أمريكا.
المرحلة الثانية: تم الانتهاء من تركيب مجموعة الطاقة الشمسية الكهروضوئية على مراحل بسبب التوسع تحت الإنشاء في مركز مؤتمرات الملكية. لم تكن مساحة السقف الموسعة متوفرة حتى اكتمل توسيع مركز المؤتمرات في أغسطس 2015. بعد اكتمال التوسع ، بدأ العمل في المرحلة الثانية من الطاقة الشمسية الكهروضوئية ويتوقع الانتهاء منه في يوليو 2016. ستعمل المرحلة الثانية على ترسيخ ما هو بالفعل أحد أكبر صفائف الطاقة الشمسية المثبتة في السقف في العالم من خلال توسيع صفيف PV على السقف الجديد الذي تبلغ مساحته 8 فدان. عند الانتهاء ، سوف يولد الجزء الإضافي من الصفيف حوالي 1.49 ميجاوات ، مع إنتاج سنوي تقريبي قدره 3.4 مليون كيلووات في الساعة. تغطي أكثر من 28 فدانًا على سطح واحد ، ستنتج مجموعة المرحلة الأولى والمرحلة الثانية مجتمعة ما يكفي من الكهرباء لتشغيل أكثر من 1300 منزل. المرحلة الثانية تشمل تركيب السقف من الوحدات الكهروضوئية 4532. ومع ذلك ، لم تكن سلكية وحدات في طوبولوجيا سلسلة التقليدية. بدلاً من ذلك ، فإنه يستخدم نظامًا مصممًا باستخدام الطاقة الشمسية من طراز Ten-K مع خلايا وحدة سلكية في اتصالات متسلسلة ومتوازية مع محولات / محولات من العاصمة إلى العاصمة ومحولات متناهية الصغر زائدة عن الحاجة. تتمثل ميزة هذا النظام في زيادة موثوقية النظام واعتماده وسلامته. يتم زيادة السلامة إلى حد كبير عن طريق الحد من الجهد حافلة العاصمة إلى أقل من 60 فولت العاصمة. في المقابل ، تقوم كل لوحة من لوحات Eaton بتوفير الطاقة إلى لوحة إعادة التركيب المؤلفة من 2500 أمبير ، و 480 فولت ، و 3 مراحل ، بأربعة أسلاك ، والتي توفر الطاقة لمحول wye-wye 1.5-MVA. بالإضافة إلى ذلك ، كان لا بد من إعادة تشكيل مجموعة المفاتيح الكهربائية الحالية ذات الجهد المتوسط من المرحلة الأولى 12.47 كيلو فولت لقبول النظام الكهروضوئي الجديد إلى جانب نظام التحكم والمراقبة المرتبط به. نظرة عامة على المرحلة الثانية:
- تصنيف العاصمة: 1.86 ميجا واط
- تصنيف التيار المتردد: 1.5 ميجاوات
- كمية وحدة الكهروضوئية: 4،532
- الشركة المصنعة للوحدة الكهروضوئية: Ten-K (410 W)
- الصانع العاكس: solaracks 700S العاكس الصغير في تكوين حافلة العاكس زائدة عن الحاجة
إجمالي سعة العاصمة مجتمعة هي 8.3 ميجاوات. إجمالي سعة التيار المتردد مجتمعة هي 6.37 ميجاوات. تحديات تصميم النظام – تكامل المنفعة يتمثل أحد جوانب التحدي في تصميم هذا المشروع في عدم وجود اتفاقية شراء طاقة مع الأداة المحلية. تعاقديًا ، يجب توصيل واستهلاك جميع الطاقة المولدة بالطاقة الشمسية إلى المنشأة. نقطة فائدة التوصيل البيني للنظام الكهروضوئي هي وحدة تغذية بقدرة 15 كيلو فولت من محطة التقديم. تطلبت الأداة المساعدة ترحيل طاقة عكسية (الجهاز رقم 32) ، والجهد الزائد (الجهاز رقم 59) ، والجهد المنخفض (الجهاز رقم 27) ، وتكرار / الإفراط في التردد (الجهاز رقم 81) لاستشعار ومنع أي ردم لل PV توليد الطاقة في نظام المرافق. إذا كان نظام الطاقة الكهروضوئية يغذي الطاقة أو يشوه أنظمة توزيع المرافق ، فعندئذٍ يجب أن تنتقل مجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط للملكية دون اتصال. هناك العديد من الإجراءات الوقائية لضمان عدم إعادة تغذية النظام الكهروضوئي في نظام المرافق PV system . يشتمل الحل على نظام مفتاح كيرك الموجود في كل من المفاتيح المعينة لمحطة الطاقة الشمسية ونقطة ربط المرافق الرئيسية بالمنشأة ، مما يضمن أنه لا يمكن لأحد فتح مفتاح الأداة الرئيسية دون فتح مفاتيح النظام الكهروضوئي أولاً. هذا يمنع وحدة التغذية للخدمة بقدرة 15 كيلوفولت من التوازي مع نظام PV الكهربي في أي وقت. بالإضافة إلى ذلك ، يقيس نظام الترحيل والاتصال حمل المنشأة وإخراج الطاقة الشمسية. إذا وصل خرج نظام PV إلى 92٪ من إجمالي الحمل ، فإن ميزة تقليص في نظام الترحيل تفرض انخفاضًا تلقائيًا في خرج الطاقة. ستؤدي أي مشكلات تحدث إلى حدوث إنذارات ، والتي تكون الأداة المساعدة لها ، وتثبيت المقاول ، وعمليات الممتلكات قادرة على الحد من إنتاج المصنع من محولات المرحلة الأولى SMA. يتميز برنامج العاكس SMA أيضًا بوظيفة تقليص يمكن لمدير النظام استخدامها عن بُعد إذا كانت الطاقة المولدة تصل إلى مستويات استخدام الطاقة. اعتبارًا من مايو 2016 ، يستهلك العقار كل الطاقة المولدة الكهروضوئية ولم يكن هناك أي تقليص للطاقة الكهروضوئية. استنادًا إلى ملف التحميل التاريخي للمنتجع والإخراج المتوقع لصفيفات PV ، لا ينبغي أن يكون من الضروري تقليص أي طاقة كهروضوئية خلال حياة النظام. تحديات تصميم النظام – تعديل الترس الحالي – يجب تعديل المفاتيح الكهربائية الحالية لوصلة التوصيل الكهروضوئية 12.47 كيلو فولت للاستفادة من دائرة المرحلة الثانية الجديدة. التعديلات المدرجة:
- تم إعادة بناء المحول الموجود لاستيعاب إدخال كبل Phase II.
- توفير حماية التيار الزائد للدارة لدائرة المرحلة الأولى. كان لا بد من استبدال آلية غير تنصهر مع وحدة تنصهر.
- أخيرًا ، يجب تعديل نظام Kirk Key الحالي ليتوافق مع متطلبات المرافق.
تتطلب جميع التعديلات تخطيطًا موسعًا وتم تنظيمها حتى لا تقطع إنتاج الطاقة الشمسية من المرحلة الأولى. تم تحديد أن المكونات الرئيسية لهذا العمل ستحدث أثناء الليل ، وتحت غطاء الظلام وتحت نوبة ليلية واحدة. تحديات تصميم النظام – تعديل التحكم يمكن أن يكون ترقية نظام المراقبة والتحكم في الطاقة الشمسية الكهروضوئية في أحد مصانع الطاقة الكهروضوئية الكبيرة أمرًا شاقًا. كان لابد من تحديث برنامج التحكم واختباره. كانت هناك حاجة إلى شاشات تبديل بقدرة 12.47 كيلوفولت جديدة وبدء تشغيل عن بُعد ، إلى جانب عدادات جديدة ، ومراقبة عن بُعد لمصنع PV ، ومعدات مراقبة الطقس ، وخزائن إدخال / إخراج جديدة ، وما إلى ذلك. كل هذه النقاط كان لا بد من اختبارها بدقة والتحقق من صحتها. كنقطة أخيرة ، يجب أيضًا دمج نقاط مراقبة المرافق ومتطلبات التعثر عن بُعد واختبارها بواسطة الأداة.
