صناديق الطاقة الشمسية: حلول الطاقة الكهروضوئية المخصصة

ما الذي تفعله صناديق الطاقة الشمسية في النظام الكهروضوئي ولماذا تعتبر المواصفات مهمة

صناديق الطاقة الشمسية هي العبوات الكهربائية التي تعمل على دمج وحماية وتوزيع طاقة التيار المستمر بين المصفوفة الكهروضوئية والعاكس أو بنك البطارية. في التركيبات السكنية الصغيرة، قد يقتصر دور صندوق الطاقة على الجمع بين سلسلتين أو ثلاثة وتوفير نقطة فصل واحدة للتيار المستمر. في النظام التجاري المثبت على السطح أو على نطاق المرافق، يجب على نفس فئة المعدات التعامل مع العشرات من مدخلات السلسلة، وتحمل تيارات مستمرة مستمرة تتجاوز 600 أمبير، وتحمل درجات الحرارة المحيطة التي تزيد عن 60 درجة مئوية داخل العلبة، والإبلاغ عن بيانات الأداء المباشرة على مستوى السلسلة إلى منصة مراقبة عن بعد. الفرق بين هذين السيناريوهين لا يقتصر على الحجم فحسب، بل إنه اختلاف في متطلبات الهندسة الكهربائية التي يجب أن تنعكس في كل اختيار مكون داخل الصندوق.

يؤدي صندوق الطاقة الشمسية المحدد بشكل صحيح أربع وظائف متميزة في وقت واحد: فهو يجمع التيار من سلاسل كهروضوئية متعددة على شريط توصيل مشترك للتيار المستمر؛ يوفر حماية من التيار الزائد لكل سلسلة من خلال الصمامات أو قواطع دوائر التيار المستمر؛ يشتمل على أجهزة حماية من زيادة التيار (SPD) لتحويل البرق وتحويل العابرين بعيدًا عن العاكس؛ وفي التكوينات الذكية، يقوم بمراقبة تيار السلسلة الفردية والجهد في الوقت الفعلي. يؤدي الفشل في أي من هذه الوظائف إلى حدوث خطأ يمكن أن يتراوح من انخفاض مخرجات التوليد - من خلال فتيل سلسلة منتفخ لم يتم اكتشافه - إلى خطر الحريق من خطأ قوس غير محمي في دائرة تيار مستمر عالية الجهد. الاختيار والتخصيص صناديق الطاقة الشمسية وبالتالي فإن مطابقة المتطلبات الدقيقة لكل مشروع يعد قرارًا يتعلق بسلامة النظام، وليس إجراءً شكليًا للشراء.

صندوق توزيع الطاقة الشمسية: الهندسة المعمارية والمكونات وخيارات التكوين

المصطلح صندوق توزيع الطاقة الشمسية يصف الفئة الأوسع من العبوات التي تدير تدفق طاقة التيار المستمر داخل النظام الكهروضوئي - بما في ذلك صناديق التجميع التي تجمع مدخلات السلسلة، وصناديق إعادة التجميع التي تدمج مخرجات مجمعة متعددة قبل عاكس مركزي، ولوحات توزيع التيار المستمر التي تغذي مدخلات عاكس متعددة من قسم صفيف واحد. إن فهم البنية التي تنطبق على مشروع معين هو نقطة البداية لأي مواصفات دقيقة للمعدات.

المكونات الداخلية الأساسية

بغض النظر عن نوع التكوين، فإن كل صندوق توزيع الطاقة الشمسية المصمم جيدًا يشترك في مجموعة مشتركة من المكونات الداخلية، ولكل منها متطلبات أداء محددة:

• صمامات سلسلة التيار المستمر أو قواطع الدائرة المصغرة (MCBs): جهاز حماية واحد لكل إدخال سلسلة، مُقدر بـ 1.25 مرة من تيار الدائرة القصيرة للسلسلة (Isc) وفقًا للمواصفة IEC 60269-6 أو ما يعادلها. تحمي الصمامات الخيطية من التيار العكسي من السلاسل المتوازية أثناء حالة الخطأ. يُفضل استخدام MCBs ذات تصنيف DC مع مؤشرات الرحلة الواضحة في التركيبات التي يمكن الوصول إليها حيث يتم إجراء عزل السلسلة الفردية أثناء الصيانة.
• تجميع بسبار النحاس: حجم قضبان التوصيل الموجبة والسالبة لإجمالي التيار المدمج مع هامش تخفيض بنسبة 25% على الأقل لخدمة التيار المستمر المستمرة في درجات حرارة مرتفعة. النحاس المطلي بالقصدير هو المعيار. تم تحديد قضبان التوصيل المطلية بالفضة للتطبيقات الصناعية ذات التيار العالي حيث يلزم استقرار مقاومة التلامس على مدى عمر خدمة يبلغ 25 عامًا.
• مفتاح فصل التيار المستمر الرئيسي: عازل تيار مباشر مُصنف لكسر التحميل على جانب الإخراج، مما يسمح بإلغاء تنشيط الصندوق بأكمله بأمان للصيانة دون الحاجة إلى تظليل المصفوفة. تم تصنيفه للحد الأقصى لتيار الإخراج المشترك وجهد الدائرة المفتوحة للنظام (Voc) عند أدنى درجة حرارة للموقع.
• أجهزة الحماية من زيادة التيار (SPD): اكتب 2 DC SPDs على أطراف الإدخال والإخراج كحد أدنى؛ الوحدات المدمجة من النوع 1 2 حيث يكون التركيب معرضًا لخطر الصواعق المرتفع أو مكشوفًا على هياكل طويلة ذات إطار معدني. يجب أن يتطابق اختيار SPD مع الحد الأقصى لجهد التشغيل المستمر للنظام (MCOV) والحد الأقصى لتصنيف تيار التفريغ لمستوى الحماية من الصواعق في الموقع.
• شريط التأريض ومحطات الربط متساوية الجهد: قضيب أرضي نحاسي مخصص متصل بجسم العلبة وأطراف SPD الأرضية وشبكة الربط متساوية الجهد للنظام. تعد استمرارية الأرض أحد العناصر الأكثر فشلًا في التفتيش الميداني؛ إن صندوق توزيع الطاقة الشمسية المصمم بشكل صحيح يجعل هذا الاتصال واضحًا وقابلاً للاختبار.

اختيار التكوين حسب حجم النظام

حماية صندوق الطاقة الشمسية من OV: فهم مخاطر الجهد الزائد وكيفية إدارتها

يعد الجهد الزائد - والذي يتم اختصاره عادة بـ OV في مواصفات المعدات ووثائق تنسيق الحماية - إحدى آليتي الضغط الكهربائي الأساسيتين اللتين تسببان فشلًا مبكرًا في صناديق الطاقة الشمسية والمحولات التي تغذيها. أ صندوق الطاقة الشمسية OV يجب أن يعالج نظام الحماية مصدرين متميزين للجهد الزائد: الارتفاع البطيء والمتوقع في جهد سلسلة الدائرة المفتوحة الذي يحدث عندما تنخفض درجة الحرارة المحيطة إلى ما دون حالة الاختبار القياسية البالغة 25 درجة مئوية، والجهد الكهربي العابر السريع عالي السعة الناتج عن ضربات البرق المباشرة أو غير المباشرة وعن طريق تبديل العمليات في الشبكة أو العاكس نفسه.

الجهد الحراري الزائد: حساب النظام الآمن Voc

يزداد جهد الدائرة المفتوحة للوحدة الكهروضوئية مع انخفاض درجة حرارة الوحدة، بمعدل يحدده معامل درجة الحرارة للمركبات العضوية المتطايرة (عادةً من -0.27% إلى -0.35%/درجة مئوية لوحدات السيليكون البلورية). في صباح شتوي بارد عند -10 درجة مئوية في مناخ تكون فيه درجة حرارة الاختبار القياسية 25 درجة مئوية، يمكن أن تكون سلسلة Voc أعلى بنسبة 12-14% من قيمة لوحة الاسم. بالنسبة لنظام تيار مستمر بجهد 1500 فولت مصمم بسلاسل عند 1350 فولت من المركبات العضوية المتطايرة في شركة STC، ينتج عن هذا الحساب أسوأ حالة للمركبات العضوية المتطايرة تبلغ حوالي 1540 فولت - وهو ما يتجاوز جهد النظام المقدر لكل مكون في الدائرة. صندوق الطاقة الشمسية OV لذلك تبدأ الحماية ضد الجهد الحراري الزائد في مرحلة التصميم، وليس في مرحلة اختيار المكونات، من خلال تطبيق الحد الأدنى لدرجة حرارة الموقع على حساب حجم السلسلة والتأكد من أن الحد الأقصى المحسوب للمركبات العضوية المتطايرة يظل أقل من معدل الجهد لكل مصهر وقاطع ومفتاح فصل وSPD وكابل في النظام.

الجهد الزائد العابر: اختيار وتنسيق SPD

تتميز الفولتية الزائدة العابرة الناجمة عن البرق بأوقات صعود سريعة للغاية - عادة 1.2 ميكروثانية إلى الذروة - وسعة يمكن أن تصل إلى عدة كيلو فولت على دائرة تيار مستمر غير محمية. فعالة صندوق الطاقة الشمسية OV يتطلب نظام الحماية العابرة اختيار SPD وتثبيته بشكل صحيح، مع تأكيد المعلمات التالية لكل تطبيق:

• الحد الأقصى لجهد التشغيل المستمر (UC): يجب أن يتجاوز تصنيف SPD Uc الحد الأقصى لجهد التيار المستمر للنظام بما في ذلك حساب المركبات العضوية المتطايرة الحرارية أعلاه. بالنسبة لنظام تيار مستمر بقوة 1500 فولت، يتم تحديد أجهزة SPD ذات Uc ≥ 1500 فولت. يؤدي استخدام SPD مع Uc غير كافية إلى إجهاد حراري مستمر على عنصر المكثف، مما يؤدي إلى تسريع التدهور وتقليل عمر خدمة SPD إلى جزء صغير من قيمته المقدرة.
• مستوى حماية الجهد (أعلى): تحدد قيمة Up جهد التثبيت الذي يبدأ عنده SPD في توصيل التيار المفاجئ. يجب أن يكون الجهد العلوي أقل من جهد تحمل النبض لمدخل العاكس - عادةً 4 كيلو فولت لمحولات التيار المستمر بقدرة 1500 فولت وفقًا للمعيار IEC 62109. توفر قيمة Up المنخفضة حماية أكبر ولكنها تتطلب أن يكون SPD قادرًا على امتصاص طاقة أعلى في كل حدث تفريغ.
• تيار التفريغ الاسمي (In) والحد الأقصى لتيار التفريغ (Imax): في التيار يمكن لـ SPD التفريغ بشكل متكرر دون تدهور؛ Imax هو الحد الأقصى لتصريف الحدث الفردي. بالنسبة لمعظم التطبيقات الموجودة على الأسطح، تعد وحدات SPD من النوع 2 = In = 20 كيلو أمبير وImax = 40 كيلو أمبير من النوع 2 قياسية. يجب أن تستخدم المواقع شديدة الخطورة للصواعق في المناطق الاستوائية أو الجبلية، أو المنشآت التي تتعرض بشكل مباشر على أرض مرتفعة، أجهزة الحماية من الصواعق من النوع 1 مع Iimp ≥ 12.5 كيلو أمبير وفقًا للمواصفة IEC 61643-31.
• طول الرصاص الأرضي: يتدهور أداء SPD بسرعة مع طول الرصاص الأرضي. يضيف كل متر واحد من التوصيل الأرضي ما يقرب من 1 ميكروساعة من الحث، مما ينتج عنه إضافة جهد يصل إلى 1 كيلو فولت بمعدلات وقت ارتفاع خاطفة. يجب أن يظل الاتصال الأرضي من محطة SPD إلى الشريط الأرضي داخل صندوق توزيع الطاقة الشمسية أقل من 0.5 متر حيثما أمكن ذلك ويتم توجيهه بدون حلقات.

صناديق الطاقة الشمسية المخصصة من شركة Senta Energy: عملية المواصفات والتكوينات المتاحة

باعتبارها مخصصة صناديق الطاقة الشمسية توفر شركة Senta Energy Co., Ltd.، المورد والشركة المصنعة ومقرها في الصين، صناديق طاقة شمسية مصممة حسب الطلب للمشاريع الكهروضوئية السكنية والتجارية والصناعية والمشاريع الكهروضوئية على نطاق المرافق في جميع أنحاء العالم. تبدأ عملية التخصيص بالمعلمات الكهربائية للمشروع - فئة جهد النظام، وعدد مدخلات السلسلة، والحد الأقصى لسلسلة Isc، وإجمالي تيار الإخراج، ومتطلبات نوع SPD، وبروتوكول المراقبة، والتصنيف البيئي للحاوية - وتنتج مجموعة نهائية يتم اختبارها في المصنع قبل الشحن.

تتوفر خيارات التخصيص القياسية عبر شركة Senta Energy صناديق الطاقة الشمسية مجموعة المنتجات تشمل:

• فئة الجهد: تكوينات 600 فولت تيار مستمر، و1000 فولت تيار مستمر، و1500 فولت تيار مستمر، مع جميع المكونات الداخلية - الصمامات والقواطع ومفاتيح الفصل وSPDs وأشرطة التوصيل - المطابقة لفئة الجهد المحددة ومعتمدة وفقًا لمعايير IEC أو UL كما هو مطلوب من قبل سوق الوجهة.
• عدد مدخلات السلسلة: تكوينات من 4 سلاسل إلى 32 سلسلة في أحجام العلبة القياسية؛ حلول متعددة الضميمات للمشاريع التي تتطلب أكثر من 32 مدخل سلسلة لكل قسم.
• تصنيف الضميمة: IP54 للتركيب الداخلي والخارجي المحمي؛ IP65 للتركيب الخارجي المكشوف بالكامل؛ IP66 ومرفقات الفولاذ المقاوم للصدأ للبيئات الساحلية أو الصحراوية أو العدوانية كيميائيًا.
• تكامل المراقبة: مخرج RS-485 Modbus RTU للتكامل مع منصات مراقبة عاكس السلسلة؛ اتصال Ethernet أو 4G اختياري لاتصال SCADA المستقل؛ مستشعرات تيار تأثير هول لكل سلسلة بدقة ±0.5% لحساب نسبة الأداء.
• مواصفات حماية OV: النوع 2 DC SPD كمعيار قياسي؛ مجموعة SPD من النوع 1 2 متاحة للمشاريع شديدة الخطورة؛ إشارة حالة SPD عن بعد مع مخرج إنذار للتلامس الجاف للتكامل مع أنظمة إدارة أخطاء الموقع.

كل عرف صندوق توزيع الطاقة الشمسية تخضع منتجات Senta Energy لاختبار قبول المصنع الذي يتضمن قياس مقاومة العزل بمقدار 1.5 مرة من جهد النظام المقنن، والتحقق من استمرارية جميع الروابط الأرضية، وتأكيد القطبية على جميع مدخلات السلسلة والمخرجات الرئيسية، والاختبار الوظيفي لمؤشرات حالة SPD ومراقبة الاتصالات حيثما كانت مناسبة. يتم توفير سجلات الاختبار مع كل شحنة كجزء من حزمة الوثائق القياسية، ودعم تشغيل الموقع ومتطلبات تدقيق التشغيل والصيانة المستمرة.

لمهندسي المشروع وفرق المشتريات التي تقوم بالتقييم صناديق الطاقة الشمسية بالنسبة للتركيبات القادمة، توفر Senta Energy الدعم الفني لما قبل البيع بما في ذلك مراجعة حجم السلسلة، وتحليل تنسيق حماية OV، والحساب الحراري للمرفق للتأكد من أن التكوين المحدد سيعمل ضمن حدود درجة الحرارة في أقصى ظروف محيطة للمشروع. يعد إرسال الرسم التخطيطي ذو السطر الواحد للمشروع وبيانات موقع الموقع كافيًا لبدء اقتراح فني مفصل مع المهلة الزمنية والتسعير للتكوين المحدد المطلوب.