กล่องพลังงานแสงอาทิตย์: โซลูชัน PV แบบกำหนดเอง

กล่องพลังงานแสงอาทิตย์ทำอะไรในระบบ PV และเหตุใดข้อกำหนดจึงมีความสำคัญ

กล่องพลังงานแสงอาทิตย์ เป็นเปลือกหุ้มระบบไฟฟ้าที่รวบรวม ป้องกัน และกระจายพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงระหว่างแผงเซลล์แสงอาทิตย์และอินเวอร์เตอร์หรือแบตเตอรีแบตเตอรี ในการติดตั้งในที่พักอาศัยขนาดเล็ก บทบาทของกล่องไฟอาจถูกจำกัดให้รวมสายสองหรือสามสายเข้าด้วยกัน และจัดให้มีจุดตัดการเชื่อมต่อ DC จุดเดียว ในระบบติดตั้งภาคพื้นดินบนชั้นดาดฟ้าเชิงพาณิชย์หรือระดับสาธารณูปโภค อุปกรณ์ประเภทเดียวกันจะต้องรองรับอินพุตสตริงหลายสิบรายการ ส่งกระแสไฟฟ้ากระแสตรงต่อเนื่องเกิน 600 แอมแปร์ ทนต่ออุณหภูมิแวดล้อมที่สูงกว่า 60°C ภายในตู้ และรายงานข้อมูลประสิทธิภาพระดับสตริงแบบเรียลไทม์ไปยังแพลตฟอร์มการตรวจสอบระยะไกล ความแตกต่างระหว่างสองสถานการณ์นี้ไม่ได้เป็นเพียงขนาดเท่านั้น แต่ยังเป็นความแตกต่างในข้อกำหนดทางวิศวกรรมไฟฟ้าที่ต้องสะท้อนให้เห็นในการเลือกส่วนประกอบทุกชิ้นภายในกล่อง

กล่องพลังงานแสงอาทิตย์ที่ระบุอย่างถูกต้องทำหน้าที่ที่แตกต่างกันสี่อย่างพร้อมกัน: โดยจะรวมกระแสจากสาย PV หลายเส้นเข้ากับบัสบาร์ DC ทั่วไป; ให้การป้องกันกระแสเกินสำหรับแต่ละสายผ่านฟิวส์หรือเบรกเกอร์วงจรไฟฟ้ากระแสตรง ประกอบด้วยอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) เพื่อเปลี่ยนทิศทางฟ้าผ่าและเปลี่ยนกระแสไฟชั่วขณะออกจากอินเวอร์เตอร์ และในการกำหนดค่าอัจฉริยะ จะตรวจสอบกระแสและแรงดันไฟแต่ละสายแบบเรียลไทม์ ความล้มเหลวที่ฟังก์ชันใดฟังก์ชันหนึ่งเหล่านี้ทำให้เกิดความผิดปกติซึ่งอาจมีตั้งแต่เอาต์พุตที่ลดลง ผ่านฟิวส์สายขาดที่ตรวจไม่พบ ไปจนถึงความเสี่ยงจากไฟไหม้จากข้อผิดพลาดส่วนโค้งที่ไม่มีการป้องกันในวงจรไฟฟ้ากระแสตรงแรงดันสูง การเลือกและการปรับแต่ง กล่องพลังงานแสงอาทิตย์ เพื่อให้ตรงกับความต้องการที่ชัดเจนของแต่ละโครงการจึงเป็นการตัดสินใจด้านความปลอดภัยของระบบ ไม่ใช่พิธีการในการจัดซื้อจัดจ้าง

กล่องจ่ายพลังงานแสงอาทิตย์: สถาปัตยกรรม ส่วนประกอบ และตัวเลือกการกำหนดค่า

ระยะ กล่องกระจายพลังงานแสงอาทิตย์ อธิบายประเภทที่กว้างขึ้นของกล่องหุ้มที่จัดการการไหลของพลังงาน DC ภายในระบบ PV รวมถึงกล่อง Combiner ที่รวมอินพุตสตริง กล่องรวมใหม่ซึ่งรวมเอาต์พุตของ Combiner หลายตัวไว้ด้วยกันก่อนอินเวอร์เตอร์ส่วนกลาง และแผงกระจาย DC ที่ป้อนอินพุตอินเวอร์เตอร์หลายตัวจากส่วนอาร์เรย์เดียว การทำความเข้าใจว่าสถาปัตยกรรมใดที่ใช้กับโครงการที่กำหนดเป็นจุดเริ่มต้นสำหรับข้อกำหนดอุปกรณ์ที่แม่นยำ

ส่วนประกอบภายในหลัก

ไม่ว่าการกำหนดค่าจะเป็นประเภทใด กล่องจ่ายพลังงานแสงอาทิตย์ที่ได้รับการออกแบบมาอย่างดีทุกกล่องจะใช้ชุดส่วนประกอบภายในร่วมกัน โดยแต่ละกล่องมีข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพที่กำหนดไว้:

• ฟิวส์สายไฟ DC หรือเบรกเกอร์วงจรขนาดเล็ก (MCB): อุปกรณ์ป้องกันหนึ่งชิ้นต่ออินพุตสตริง พิกัดที่ 1.25 เท่าของกระแสลัดวงจรสตริง (Isc) ต่อ IEC 60269-6 หรือเทียบเท่า ฟิวส์แบบสายป้องกันกระแสย้อนกลับจากสายแบบขนานระหว่างสภาวะความผิดปกติ MCB พิกัด DC ที่มีตัวบ่งชี้การตัดการทำงานที่ชัดเจนเป็นที่ต้องการในการติดตั้งที่เข้าถึงได้ โดยดำเนินการแยกสายเดี่ยวระหว่างการบำรุงรักษา
• การประกอบบัสบาร์ทองแดง: บัสบาร์บวกและลบมีขนาดสำหรับกระแสรวมทั้งหมดโดยมีระยะขอบการลดพิกัดขั้นต่ำ 25% สำหรับบริการ DC ต่อเนื่องที่อุณหภูมิสูง ทองแดงชุบดีบุกเป็นมาตรฐาน บัสบาร์เคลือบเงินได้รับการระบุไว้สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมที่มีกระแสไฟสูงซึ่งจำเป็นต้องมีความเสถียรของความต้านทานต่อการสัมผัสตลอดอายุการใช้งาน 25 ปี
• สวิตช์ตัดการเชื่อมต่อ DC หลัก: ตัวแยกกระแสไฟตรงที่มีอัตราการตัดโหลดที่ด้านเอาต์พุต ช่วยให้สามารถตัดพลังงานทั้งกล่องได้อย่างปลอดภัยสำหรับการบำรุงรักษาโดยไม่ต้องบังอาเรย์ พิกัดสำหรับกระแสเอาต์พุตรวมสูงสุดและแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด (Voc) ของระบบที่อุณหภูมิไซต์ต่ำสุด
• อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD): พิมพ์ 2 DC SPD บนเทอร์มินัลอินพุตและเอาต์พุตเป็นขั้นต่ำ หน่วยรวมประเภท 1 2 ซึ่งการติดตั้งมีความเสี่ยงต่อฟ้าผ่าสูงหรือสัมผัสกับโครงสร้างกรอบโลหะสูง การเลือก SPD จะต้องตรงกับแรงดันไฟฟ้าในการทำงานต่อเนื่องสูงสุด (MCOV) ของระบบ และพิกัดกระแสคายประจุสูงสุดสำหรับระดับการป้องกันฟ้าผ่าที่ไซต์งาน
• แถบสายดินและขั้วต่อพันธะให้ศักย์เท่ากัน: แถบสายดินทองแดงเฉพาะที่เชื่อมต่อกับตัวเครื่อง ขั้วต่อสายดิน SPD และเครือข่ายพันธะที่เท่ากันของระบบ ความต่อเนื่องของโลกเป็นหนึ่งในรายการที่ล้มเหลวบ่อยที่สุดในการตรวจสอบภาคสนาม กล่องจ่ายพลังงานแสงอาทิตย์ที่ออกแบบอย่างเหมาะสมทำให้การเชื่อมต่อนี้ชัดเจนและสามารถทดสอบได้

การเลือกการกำหนดค่าตามขนาดระบบ

การป้องกัน OV ของกล่องพลังงานแสงอาทิตย์: ทำความเข้าใจความเสี่ยงจากแรงดันไฟฟ้าเกินและวิธีจัดการ

แรงดันไฟฟ้าเกิน - โดยทั่วไปเรียกโดยย่อว่า OV ในข้อกำหนดของอุปกรณ์และเอกสารประสานงานการป้องกัน เป็นหนึ่งในสองกลไกความเครียดทางไฟฟ้าหลักที่ทำให้เกิดความล้มเหลวก่อนเวลาอันควรในกล่องพลังงานแสงอาทิตย์และอินเวอร์เตอร์ที่ป้อน ก กล่องพลังงานแสงอาทิตย์ OV ระบบป้องกันต้องระบุแหล่งที่มาของแรงดันไฟฟ้าเกินที่แตกต่างกันสองแหล่ง: การเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ ที่คาดการณ์ได้ในแรงดันไฟฟ้าสตริงของวงจรเปิดที่เกิดขึ้นเมื่ออุณหภูมิโดยรอบลดลงต่ำกว่าเงื่อนไขการทดสอบมาตรฐานที่ 25°C และแรงดันไฟฟ้าชั่วคราวที่มีแอมพลิจูดสูงที่รวดเร็วซึ่งเกิดจากฟ้าผ่าโดยตรงหรือโดยอ้อม และโดยการสลับการทำงานในโครงข่ายหรืออินเวอร์เตอร์เอง

แรงดันไฟฟ้าเกินจากความร้อน: การคำนวณ Voc ของระบบปลอดภัย

แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดของโมดูล PV จะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิของโมดูลลดลง ในอัตราที่กำหนดโดยสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของ Voc (โดยทั่วไปคือ −0.27% ถึง −0.35%/°C สำหรับโมดูลผลึกซิลิคอน) ในเช้าฤดูหนาวที่หนาวเย็นที่อุณหภูมิ −10°C ในสภาพอากาศที่อุณหภูมิทดสอบมาตรฐานคือ 25°C ค่าสตริง Voc อาจสูงกว่าค่าป้ายชื่อ 12–14% สำหรับระบบ 1,500V DC ที่ออกแบบด้วยสตริงที่ 1,350V Voc ที่ STC การคำนวณนี้จะทำให้เกิด Voc กรณีแย่ที่สุดประมาณ 1,540V ซึ่งเกินแรงดันไฟฟ้าของระบบที่กำหนดของทุกส่วนประกอบในวงจร กล่องพลังงานแสงอาทิตย์ OV การป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินเนื่องจากความร้อนจึงเริ่มต้นที่ขั้นตอนการออกแบบ ไม่ใช่ขั้นตอนการเลือกส่วนประกอบ โดยการนำอุณหภูมิไซต์ขั้นต่ำไปใช้กับการคำนวณขนาดสตริง และยืนยันว่าค่า Voc สูงสุดที่คำนวณได้ยังคงต่ำกว่าระดับแรงดันไฟฟ้าของฟิวส์ เบรกเกอร์ สวิตช์ตัดการเชื่อมต่อ SPD และสายเคเบิลทุกตัวในระบบ

แรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราว: การเลือก SPD และการประสานงาน

แรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราวที่เกิดจากฟ้าผ่ามีลักษณะเฉพาะคือเวลาที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วมาก — โดยทั่วไปคือ 1.2 ไมโครวินาทีถึงจุดสูงสุด — และแอมพลิจูดที่สามารถเข้าถึงหลายกิโลโวลต์บนวงจร DC ที่ไม่มีการป้องกัน ที่มีประสิทธิภาพ กล่องพลังงานแสงอาทิตย์ OV รูปแบบการป้องกันชั่วคราวจำเป็นต้องเลือกและการติดตั้ง SPD ที่ถูกต้อง โดยมีพารามิเตอร์ต่อไปนี้ได้รับการยืนยันสำหรับแต่ละแอปพลิเคชัน:

• แรงดันไฟฟ้าใช้งานต่อเนื่องสูงสุด (Uc): อัตรา SPD Uc ต้องเกินแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงของระบบสูงสุด รวมถึงการคำนวณ Voc ความร้อนข้างต้น สำหรับระบบ 1,500V DC จะมีการระบุ SPD ที่มี Uc ≥ 1,500V การใช้ SPD ที่มี Uc ไม่เพียงพอทำให้เกิดความเครียดจากความร้อนอย่างต่อเนื่องบนองค์ประกอบวาริสเตอร์ ซึ่งเร่งการย่อยสลายและลดอายุการใช้งานของ SPD ให้เหลือเพียงเศษเสี้ยวของค่าพิกัด
• ระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้า (ขึ้น): ค่าขึ้นจะกำหนดแรงดันแคลมป์ที่ SPD เริ่มนำกระแสไฟกระชาก ค่าสูงสุดต้องต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าทนอิมพัลส์ของอินพุตอินเวอร์เตอร์ — โดยทั่วไปคือ 4 kV สำหรับอินเวอร์เตอร์ DC 1,500V ตาม IEC 62109 ค่าค่าขึ้นที่ต่ำกว่าจะให้การป้องกันที่มากกว่า แต่ต้องใช้ SPD เพื่อให้สามารถดูดซับพลังงานที่สูงขึ้นในแต่ละเหตุการณ์การคายประจุ
• กระแสคายประจุที่กำหนด (In) และกระแสคายประจุสูงสุด (Imax): In คือกระแสที่ SPD สามารถคายประจุซ้ำๆ ได้โดยไม่มีการย่อยสลาย Imax คือการปล่อยเหตุการณ์เดียวสูงสุด สำหรับการใช้งานบนชั้นดาดฟ้าส่วนใหญ่ In = 20 kA และ Imax = 40 kA Type 2 SPD เป็นมาตรฐาน พื้นที่เสี่ยงต่อฟ้าผ่าสูงในพื้นที่เขตร้อนหรือภูเขา หรือสถานที่ติดตั้งที่มีการสัมผัสโดยตรงบนพื้นที่ยกระดับ ควรใช้ SPD ประเภท 1 ที่มี Iimp ≥ 12.5 kA ต่อ IEC 61643-31
• ความยาวสายดิน: ประสิทธิภาพของ SPD ลดลงอย่างรวดเร็วตามความยาวของสายดิน การต่อสายดินทุกๆ 1 เมตรจะเพิ่มค่าความเหนี่ยวนำประมาณ 1 µH ซึ่งสร้างแรงดันไฟฟ้าเพิ่มได้สูงสุดถึง 1 kV ที่อัตราเวลาที่เพิ่มขึ้นของฟ้าผ่า การเชื่อมต่อสายดินจากเทอร์มินัล SPD ไปยังแถบสายดินภายในกล่องจ่ายพลังงานแสงอาทิตย์จะต้องเก็บไว้ต่ำกว่า 0.5 เมตร หากเป็นไปได้ และจัดเส้นทางโดยไม่มีการวนซ้ำ

กล่องพลังงานแสงอาทิตย์แบบกำหนดเองจาก Senta Energy: กระบวนการข้อมูลจำเพาะและการกำหนดค่าที่มีอยู่

ในฐานะผู้อุทิศตน กล่องพลังงานแสงอาทิตย์ Senta Energy Co., Ltd. เป็นซัพพลายเออร์และผู้ผลิตซึ่งตั้งอยู่ในประเทศจีน ให้บริการกล่องพลังงานแสงอาทิตย์ที่ออกแบบตามสั่งสำหรับโครงการ PV ระดับที่อยู่อาศัย อาคารพาณิชย์ อุตสาหกรรม และสาธารณูปโภคทั่วโลก กระบวนการปรับแต่งเริ่มต้นด้วยพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าของโปรเจ็กต์ — คลาสแรงดันไฟฟ้าของระบบ, จำนวนอินพุตสตริง, Isc สตริงสูงสุด, กระแสเอาต์พุตทั้งหมด, ข้อกำหนดประเภท SPD, โปรโตคอลการตรวจสอบ และระดับสภาพแวดล้อมของตู้ — และสร้างชุดประกอบสำเร็จรูปที่ผ่านการทดสอบจากโรงงานก่อนจัดส่ง

ตัวเลือกการปรับแต่งมาตรฐานที่มีอยู่ใน Senta Energy กล่องพลังงานแสงอาทิตย์ กลุ่มผลิตภัณฑ์ประกอบด้วย:

• ระดับแรงดันไฟฟ้า: การกำหนดค่า 600V DC, 1,000V DC และ 1,500V DC พร้อมส่วนประกอบภายในทั้งหมด เช่น ฟิวส์ เบรกเกอร์ สวิตช์ตัดการเชื่อมต่อ SPD และบัสบาร์ ซึ่งเข้าคู่กับระดับแรงดันไฟฟ้าที่เลือก และได้รับการรับรองมาตรฐาน IEC หรือ UL ตามที่ตลาดปลายทางกำหนด
• จำนวนอินพุตสตริง: การกำหนดค่า 4 สายถึง 32 สายในขนาดตู้มาตรฐาน โซลูชันหลายตู้สำหรับโครงการที่ต้องการอินพุตสตริงมากกว่า 32 รายการต่อส่วน
• คะแนนสิ่งที่แนบมา: IP54 สำหรับการติดตั้งในร่มและกลางแจ้งที่มีที่กำบัง IP65 สำหรับการติดตั้งกลางแจ้งแบบเปิดโล่ง IP66 และโครงสเตนเลสสตีลสำหรับสภาพแวดล้อมชายฝั่งทะเล ทะเลทราย หรือสภาพแวดล้อมที่รุนแรงทางเคมี
• บูรณาการการตรวจสอบ: เอาต์พุต RS-485 Modbus RTU สำหรับการใช้งานร่วมกับแพลตฟอร์มตรวจสอบอินเวอร์เตอร์แบบสตริง การสื่อสารอีเธอร์เน็ตหรือ 4G เสริมสำหรับการเชื่อมต่อ SCADA แบบสแตนด์อโลน เซ็นเซอร์กระแสฮอลล์เอฟเฟกต์ต่อสายที่มีความแม่นยำ ±0.5% สำหรับการคำนวณอัตราส่วนประสิทธิภาพ
• ข้อกำหนดการป้องกัน OV: ประเภท 2 DC SPD เป็นมาตรฐาน SPD แบบรวม Type 1 2 มีให้สำหรับโครงการที่มีความเสี่ยงสูงต่อฟ้าผ่า การระบุสถานะ SPD ระยะไกลพร้อมเอาต์พุตแจ้งเตือนหน้าสัมผัสแห้งสำหรับการผสานรวมกับระบบการจัดการข้อผิดพลาดของไซต์

ทุกธรรมเนียม กล่องกระจายพลังงานแสงอาทิตย์ ผลิตโดย Senta Energy ผ่านการทดสอบการยอมรับจากโรงงาน ซึ่งรวมถึงการวัดความต้านทานของฉนวนที่ 1.5 เท่าของแรงดันไฟฟ้าของระบบที่กำหนด การตรวจสอบความต่อเนื่องของพันธะดินทั้งหมด การยืนยันขั้วของอินพุตสตริงทั้งหมดและเอาต์พุตหลัก และการทดสอบการทำงานของตัวบ่งชี้สถานะ SPD และการสื่อสารการตรวจสอบเมื่อติดตั้ง บันทึกการทดสอบจะมาพร้อมกับการจัดส่งแต่ละครั้ง โดยเป็นส่วนหนึ่งของแพ็คเกจเอกสารมาตรฐาน การสนับสนุนการใช้งานไซต์งาน และข้อกำหนดการตรวจสอบ O&M ที่กำลังดำเนินอยู่

สำหรับวิศวกรโครงการและทีมจัดซื้อที่กำลังประเมิน กล่องพลังงานแสงอาทิตย์ สำหรับการติดตั้งที่กำลังจะเกิดขึ้น Senta Energy ให้การสนับสนุนทางเทคนิคก่อนการขาย รวมถึงการตรวจสอบขนาดสตริง การวิเคราะห์การประสานงานการป้องกัน OV และการคำนวณความร้อนของตู้ เพื่อยืนยันว่าการกำหนดค่าที่เลือกจะทำงานภายในขีดจำกัดอุณหภูมิที่สภาวะแวดล้อมสูงสุดของโครงการ การส่งไดอะแกรมบรรทัดเดียวของโครงการและข้อมูลตำแหน่งของไซต์นั้นเพียงพอที่จะเริ่มต้นข้อเสนอทางเทคนิคโดยละเอียดพร้อมระยะเวลารอคอยและราคาสำหรับการกำหนดค่าเฉพาะที่จำเป็น