Гибридная солнечная электростанция, п.Горячий Ключ

На данный момент система уникальна — это самая мощная гибридная солнечная электростанция, построенная на базе оборудования крупнейшего российского производителя оборудования для альтернативной энергетики — компании Микроарт (самая мощная гибридно-сетевая солнечная электростанция на базе оборудования Микроарт построена так же нами).

Тип:

Гибридная солнечная электростанция

Задачи:

обеспечение бесперебойного электроснабжения объекта, экономия за счет выработки электроэнергии от солнца

Состав:

Солнечные модули микроморфные Pramac (Швейцария) – 125 Вт (360 шт.)

Солнечные контроллеры KES DOMINATOR MPPT 200/100 – 200В 100А (1 шт.)

Инвертор MAП DOMINATOR (3-х фазная система по 2 МАП на фазу) – 20 кВт (6 шт.)

Панцирная сборка аккумуляторов 8PzS960 960Ач 48В с пробками рекомбинации водорода - 6 шт.

Дизельный генератор JCB G115QS 90кВт с автоматическим управлением — 1 шт.

Система мониторинга и управления - ПАК Малина

В проекте применено большое количество уникальных разработок для умного управления различными системами и компонентами — прочитайте краткое описание, расположенное ниже.

Система функционирует как единое целое, все компоненты управляются по шине I2C

 

Техническая сторона проекта

Данная гибридная солнечная электростанция решает 2 основные задачи:

бесперебойное электроснабжение (с пиковой нагрузкой до 120 кВт)

экономия потребления сетевой электроэнергии за счет выработки от солнца.

Солнечные панели

В проекте использованы высоковольтные микроморфные панели Pramac 125 Вт х 360 шт общей мощностью 45 кВт. Они отличаются меньшей зависимостью выработки от угла падения солнца и температуры окружающей среды. За счет отсутствия рамки, панели имеют эстетичный внешний вид и очень органично вписываются в окружающий пейзаж. Общая длина солнечного парка – 200 м.

Особенностью несущей конструкции под панели является ее расположение на основании плотины, которое подвержено постоянным подвижкам. Поэтому была разработана уникальная конструкция, которая поглощает различные типы деформаций, не вызывая изменений геометрии плоскости солнечных панелей. Еще одной задачей была минимизация потерь из-за значительной удаленности солнечного парка от ядра системы (самый дальний сегмент на расстоянии 278 м). Поэтому панели сгруппированы в сегменты по 2,5 кВт (по 20 панелей, всего 18 сегментов общей мощностью 45 кВт), каждый из которых имеет собственную магистраль сечением 50 кв.мм. Это позволило сократить потери мощности на данном участке до приемлемых 2%.

Ядро системы находится в специально спроектированном боксе, в котором установлено усиленное заземление и 3-х уровневая управляемая система вентиляции и охлаждения.

Инверторы

Основу ядра составляют самые мощные инверторы московской компании Микроарт — МАП DOMINATOR 20кВт (по 2 инвертора на фазу, т.е. по 40 кВт на фазу, всего 120 кВт на 3 фазы). Данный тип инверторов позволяет легко масштабировать систему, наращивая мощность на каждой фазе до 200 кВт, имеет встроенную систему мониторинга и управления ПАК Малина, а так же по 2 реле, которые можно настроить на выполнения различных условных действий. Инвертор имеет большое количество настроек, которые позволяют оптимально сконфигурировать систему под любую задачу и сценарий работы.

АКБ

В качестве аккумуляторных батарей использованы панцирные АКБ глубокого разряда 8PzS960 960 Ач 48 В (производство – Тюменский аккумуляторный завод) емкостью 960 Ач и напряжением 2В. АКБ объединены в сборки по 24 шт. суммарным номинальным напряжением 48 В. Всего в проекте использовано 6 сборок общей емкостью 5 760 Ач, 276 кВт*ч.

Данный тип АКБ выдерживает более 1 500 циклов разряда в 80%, что позволяет эксплуатировать их в буферном режиме не менее 10 лет. На каждом АКБ установлена пробка рекомбинации водорода, которая делает его практически герметичным и увеличивает период обслуживания (проверка уровня электролита выполняется раз в 2 года).

Солнечные контроллеры

Солнечные контроллеры заряда использованы так же производства компании Микроарт — КЭС DOMINATOR MPPT 200/100 200В 100А. Это мощный контроллер, поддерживающий ток до 100 А, что при 48 В позволяет подключать солнечные панели суммарной мощностью 5 кВт. Всего установлено 9 контроллеров общей мощностью 45 кВт. Ввод на каждый контроллер имеет грозозащиту и автоматический выключатель, на всех установлено дополнительное управляемое охлаждение и заземление. Все контроллеры объединены с инверторами в единую систему с помощью шины I2C. Единое управление осуществляется ведущим МАП 1-ой фазы.

Это позволяет очень эффективно использовать солнечную энергию – ведущий инвертор всегда знает, столько могут докачать в сеть солнечные контроллеры и непрерывно ими балансирует, сводя потребления от сети к минимуму(из сети берется только недостающая часть электроэнергии), но при этом не допуская обратного перетока в сеть (пока это еще не разрешено — но как будет принят соответствующий закон, системе будет дана команда разблокировки отдачи в сети и весь избыток вырабатываемой энергии потечет в промышленную сеть, что позволит дополнительно зарабатывать деньги и до предела поднимет эффективность системы.

Дизель-генератор

Дизель-генератор JCB G115QS мощностью 90кВт автоматически управляется системой: когда нет промышленной сети на всех 3-х фазах (если сеть есть хоть на одной из них – инверторы на ней переходят в режим заряда АКБ максимальным током – остальные фазы используют эту энергию через АКБ и находятся в режиме генерации), солнечной энергии не хватает для полного покрытия нагрузки и АКБ в результате разрядились, система выдает дизель-генератору команду на запуск, отрабатывает разогрев и переключается на него, используя 2-ой сетевой вход МАП DOMINATOR. После этого от дизель-генератора питается вся нагрузка и выполняется заряд АКБ. Как только АКБ полностью зарядятся система выдает команду дизель-генератору на остановку и переходит на работу от АКБ и солнечной энергии. При необходимости этот цикл повторяется. Как только промышленная сеть восстанавливается и ее параметры соответствуют установленным в настройках, инверторы переключаются на нее и переходя в стандартный режим работы.

Умное управление

Важными компонентами системы являются системы умного управления. Слаботочная часть управляет дизель-генератором, многоуровневой вентиляцией-охлаждением, световой сигнализацией, связью, мониторингом, дополнительными нагрузками по избытку мощности. Силовая часть имеет много компонентов, ключевым из которых является система защиты потребителей, выполненная на основе ограничителя мощности ОМ-310 разработанного российской компанией Новатек-Электро. Он контролирует все основные параметры 3-х фазной сети и если они выходят за установленные диапазоны отключает нагрузку (что является вторым дополнительным уровнем защиты, т.к. все эти параметры контролируются так же инверторами и другими устройствами). ОМ-310 с подключенным компьютером так же позволяет в реальном времени мониторить качество выходной сети и ведет постоянную запись всех параметров.

Мониторинг

Еще один ключевой компонент — система мониторинга и управления ПАК Малина-2, встроенная в инверторы. Она позволяет выполнять удаленное управлять всеми инверторами МАП DOMINATOR, оповещает о возникновении запрограммированных отслеживаемых событий, ведет статистику по многим параметрам. Так же система имеет облачный компонент – он в удобном виде позволяет наблюдать за всеми параметрами системы, строить графики и делать глубокий анализ.

Грозозащита

Отдельно можно отметить грозозащиту. На входе, сразу после трансформаторной подстанции установлена грозозащита классов I и II, позволяющая защитить систему и потребителей от удара молнии и сильных наводок, с ним связанных. Далее, установлена различная грозозащита классов II и III, защищающая отдельные компоненты системы.

 

В заключении стоит отметить, что данная система полностью выполняет возложенные на нее заказчиком задачи – какие бы аварии и отклонения не происходили в промышленной сети, она всегда осуществляет стабильное качественное электроснабжение, а когда все стабильно – экономит до 50% суточного потребления сетевой электроэнергии за счет выработки от солнца.

Потребительская сторона проекта

 

Резервное электроснабжение

При пропадании сетевого электричества система мгновенно переходит на работу от аккумуляторов и электроснабжение не прерывается. В солнечный день выработка от солнца покрывает до 100% потребления, поэтому система будет продолжать работу, практически не используя аккумуляторы. В пасмурный день или в ночное время, когда солнечной энергии мало или нет совсем, электроснабжение осуществляется от аккумуляторов, емкость которых составляет 276 кВт*часов. Ниже приведена таблица времени работы на АКБ до запуска дизель-генератора по разряду в 80% в зависимости от нагрузки:

 

 

После разряда АКБ, не прерывая энергоснабжение, автоматически запустится дизель-генератор, который начнет питать нагрузку и заряжать АКБ. Когда АКБ будут полностью заряжены, он так же автоматически выключится и цикл продолжится.

Экономия за счет выработки электроэнергии от солнца

Выработанная от солнца электроэнергия направляется на питание потребителей. Если ее нехватает – недостаток добирается из промышленной сети. Ниже приведена таблица общего потребления нагрузкой и его структура – сколько из него берется от сети, а сколько вырабатывается от солнца:

 

 

Из таблицы видно, что солнечная энергия покрывает почти половину потребления, таким образом вдвое уменьшая оплату за сетевую электроэнергию.