Інструкція з вибору ФЕС (фотоелектричної станції)

Головна Огляди Інструкція з вибору ФЕС (фотоелектричної станції)

26.10.2017

На основі обладнання Schneider Electric CONEXT XW+ з контролерами сонячного масиву MPPT 60-150/80-600.

Зниження вартості ФЕС з 2009 по 2017 рік майже в 9 разів зробило ідею приватної генерації дуже популярною і доступною. Порівняно з 2016-м, сьогодні вже можна говорити про те, що в Україні ринок збільшився практично в 5 разів. У стільки ж збільшився інтерес до обладнання і способів реалізації рішень. Для заповнення інформаційного вакууму представляємо вашій увазі матеріал про вибір і конфігурації гібридної ФЕС.

Модельний ряд Schneider Electric CONEXT XW+

Код товару	Найменування	Номінальна потужність, ВА/Вт	Напруга DC-шини, В
865-7048-61	ІНВЕРТОР CONEXT XW+ 7048 230В (гібридний)	7000/5500	48
865-8548-61	ІНВЕРТОР CONEXT XW+ 8548 230В (гібридний)	8500/6800	48

Модельний ряд Schneider Electric – компоненти інфраструктури CONEXT XW+

Код товару	Найменування	Додаткова інформація
865-1030-1	CONEXT контролер заряду XW-MPPT60-150	До 3500 Вт потужності із сонячного масиву, шина від 12 В до 60 В
865-1032	CONEXT контролер заряду XW-MPPT80-600	До 4800 Вт потужності із сонячного масиву, шина від 24 В до 48 В
865-1050-01	Панель управління для XW+ SW	Пристрій локального управління інфраструктурою CONEXT XW+
865-1060-01	Контролер запуску генератора для XW+ SW	Пристрій автоматичного запуску генератора
865-1080-01	Контролер батарей CONEXT BATTERY MONITOR 24/48V	Контролер стану батарейних груп
865-1058	Модуль COMBOX для XW	Пристрій віддаленого управління інфраструктурою CONEXT XW+

Особливістю систем сонячних станцій на базі сімейства інверторів Schneider Electric CONEXT XW+ є їхня модульна конструкція. Можна почати експлуатацію системи з одного інвертора і наростити їх до 12, поступово додаючи інвертори, батарейні групи і сонячні масиви. Пікова потужність гібридної сонячної системи Schneider Electric CONEXT XW+ може скласти 102 кВт.

Згідно з базовою комплектацією у кожен інвертор Schneider Electric CONEXT XW+ включено такий функціонал:

підтримка однофазної одно- і мультиінверторної конфігурації;
підтримка трифазної мультиінверторної конфігурації;
підтримка мультибанкових батарейних груп;
два входи змінного струму — фіксована мережа, генератор з можливістю автоматичного введення генератора в роботу;
вбудований АВР;
підтримка режиму feed-to-grid, тобто скидання в мережу або «зелений тариф»;
підтримка «закритого» стандарту — XANBUS — об’єднання всіх компонентів системи єдиною шиною; їх контроль, управління, статистика;
підтримка можливості індивідуального тонкого налаштування кожного компонента системи.

Вибір сонячного масиву

Контролер заряду CONEXT XW-MPPT60-150.

Максимальна потужність сонячного масиву, яку може обробити контролер заряду CONEXT XW-MPPT60-150, становить 3500 Вт.

Допустимі конфігурації сонячного масиву

Код товару	Найменування	Кількість у стрингах/стрингів, шт.	Вихідні напруга і струм у режимі максимальної потужності	Номінальна потужність
JAP6-60-265W	Фотоелектрична панель JA Solar JAP6-60-265W 4BB, Poly	3/1	92,49 В/8,58 А	795 Вт
JAP6-60-265W	Фотоелектрична панель JA Solar JAP6-60-265W 4BB, Poly	3/2	92,49 В/17,16 А	1590 Вт
JAP6-60-265W	Фотоелектрична панель JA Solar JAP6-60-265W 4BB, Poly	3/3	92,49 В/25,74 А	2385 Вт
JAP6-60-265W	Фотоелектрична панель JA Solar JAP6-60-265W 4BB, Poly	3/4	92,49 В/34,32 А	3180 Вт
JAP6-60-265W	Фотоелектрична панель JA Solar JAP6-60-265W 4BB, Poly	3/5	92,49 В / 42,90 А	3975 Вт

Кратність трьом сонячним панелям обумовлена необхідністю враховувати вікно роботи МРРТ контролера, а також максимально допустиме напруження відкритого ланцюга сонячного масиву.

Максимальна потужність сонячного масиву, яку може обробити контролер заряду CONEXT XW-MPPT80-600, становить 4800 Вт.

Допустимі конфігурації сонячного масиву

Код товару	Найменування	Кількість у стрингах/стрингів, шт.	Вихідні напруга і струм у режимі максимальної потужності	Номінальна потужність
JAP6-60-265W	Фотоелектрична панель JA Solar JAP6-60-265W 4BB, Poly	10/1*	308,30 В/8,58 А	2650 Вт
JAP6-60-265W	Фотоелектрична панель JA Solar JAP6-60-265W 4BB, Poly	10/2*	308,30 В/17,16 А	5300 Вт

*Допустимі й довші стринги, цей варіант вживається частіше за інші

Контролер заряду CONEXT XW-MPPT80-600 розрахований на високу робочу напругу, що дозволяє зручно поєднувати багато панелей і отримувати максимальну віддачу від сонячного масиву з мінімальними втратами в ланцюзі постійного струму.

Деяке перевищення потужності (овер-панелінг) сонячного масиву — штатне явище, припустиме при побудові сонячної електростанції. Така конфігурація дозволяє максимізувати пікове вироблення енергії і врахувати природну деградацію панелей протягом терміну експлуатації. Це штатний режим роботи контролера, і турбуватися з цього приводу не варто.

Вибір батарейної групи

Номінальна напруга шини постійного струму — 48 В, що обумовлює кратність складання батарейної групи — 4 батареї. Рекомендовано до застосування і запропоновано свинцево-кислотні батареї типу VRLA AGM.

Допустимі конфігурації батарейних груп

Код товару	Найменування	Кількість у групі, шт.	Номінальна напруга і ємність АКБ	Час автономної роботи для споживання 1 кВт, годин, хвилин**
6FM100P-X	Акумулятор Vision 12V 100Ah	4	48 В, 100 А*год	4,00
6FM120E-X	Акумулятор Vision 12V 120Ah	4	48 В, 120 А*год	4,45
6FM150E-X	Акумулятор Vision 12V 150Ah	4	48 В, 150 А*год	6,50
6FM200P-X	Акумулятор Vision 12V 200Ah	4	48 В, 200 А*год	8,15
LC-XB12100P	Акумулятор Panasonic 12V 100Ah	4	48 В, 100 А*год	4,00
LC-P12200BP	Акумулятор Panasonic 12V 200Ah	4	48 В, 200 А*год	8,15

**Розрахунок наведено для 100% розряду батарейної групи

Кількість батарейних груп, підключених паралельно, яку можна рекомендувати при розробці гібридної або автономної ФЕС — п’ять. Мінімальна кількість — дві.

Ця рекомендація «знизу» ґрунтується на показниках можливої потужності інверторів і розрядних параметрах батарейних груп. Від двох груп забезпечується найбільш оптимальна розрядна крива і, відповідно, максимально ефективно утилізується накопичена енергія.

Обмеження «зверху» засноване на оцінці максимально розумної кількості батарей, що обслуговуються в одному банку одним інвертором або групою інверторів.

Під час побудови трьох фазних систем гібридного типу великої потужності доцільно формувати окремі батарейні банки для різних груп інверторів. Цей режим роботи в повній мірі підтримується інверторами Schneider Electric CONEXT XW+.

Для автономного режиму роботи, коли підключення до мережі змінного струму немає взагалі, рекомендовано обмежити глибину розряду батарейних груп у 30 % від ємності. Це обмеження максимізує термін служби батарей.

Захист ФЕС при постійному і змінному струмах

Що захищається?

По шині постійного струму (DC):

сонячний масив у точці встановлення панелей;
контролер і шина постійного струму у точці підключення до МРРТ контролера;
контролер у точці підключення до шини постійного струму;
батарейна група у точці підключення до шини постійного струму.

По шині змінного струму (АC):

інвертор і лінія у точці підключення мережі змінного струму і/або генератора;
інвертор у точці підключення навантаження змінного струму.

Сонячний масив у точці встановлення панелей

Для захисту та можливості локального обслуговування ми рекомендуємо захищати сонячний масив у точці встановлення так: у з’єднувальній коробці класу захисту IP65 зводяться 1-5 стрингів. На вихід йде один кабель.

Усередині з’єднувальної коробки на «+» і «-» полюсі кожного стринга монтується тримач запобіжника 10х38 із запобіжником, що виконують функцію розриву ланцюга, якщо необхідно локально обслужити частину панелей або масив цілком. Для конфігурації сонячного масиву, коли кількість стрингів стає три та більше, виконується також функція захисту сонячних панелей від зворотних струмів.

Рекомендуємо при монтажі також використовувати обмежувач перенапруги, необхідний для формування контуру захисту від ураження блискавками.

Пропонований варіант захисту

Код товару	Найменування	Примітка
1101061	Пластиковий щит ECH 8G (8 мод. нар. ісп. IP65)	Достатньо для 1 чи 2 стрингів панелей
1101062	Пластиковий щит ECH 12PT (12 мод.нар.ісп.IP65)	Достатньо для 3-5 стрингів панелей
2550201	Роз’єднувач PCF DC 1P 25A 1000V	2 шт. на 1 стринг (на «+» і «–»)
2625107	Запобіжник CH 10x38 gPV 16A 1000V (10kA)	2 шт. на 1 стринг (на «+» і «–»)
2440429	Обмежувач перенапруги ETITEC C T2 PV 550/20 (для PV-систем)	1 шт. на сонячний масив
2445202*	Обмежувач перенапруги ETITEC B-PV 550/12,5 (для сон. батарей)	1 шт. на сонячний масив

Усі пристрої захисту виконано у форм-факторі установки на DIN-рейку і зручні для монтажу

*У разі, якщо будівлю або конструкцію, на якій встановлюється ФЕС, обладнано захистом від блискавки, то застосовується обмежувач перенапруги з характеристикою класу В

Контролер і шина постійного струму у точці підключення до МРРТ контролера

Для можливості відключення сонячного масиву в точці монтажу інверторного обладнання рекомендуємо оснащувати ФЕС автоматами відключення, призначеними для роботи в ланцюгах постійного струму.

Пропонований варіант захисту

Код товару	Найменування	Примітка
2138719	Автоматичний вимикач ETIMAT 10 DC 2p C 32A (6 kA)	Достатньо для 1-3 стрингів панелей
2138721	Автоматичний вимикач ETIMAT 10 DC 2p C 50A (6 kA)	Для 4-5 стрингів панелей

Усі пристрої захисту виконано у форм-факторі установки на DIN-рейку і зручні для монтажу.

Застосування стандартних автоматів відключення для шини постійної напруги понад 60 В не припустимо.

Батарейні групи у точці підключення до шини постійного струму

Захист груп акумуляторних батарей є вкрай важливою складовою безпечної експлуатації ФЕС. Наявність елементів захисту дозволить зберегти обладнання при зовнішньому впливі у вигляді ураження високою напругою і струмом ззовні, або КЗ всередині обладнання чи самої батарейної групи.

Врахувавши характеристики споживання Schneider Electric CONEXT XW+, ми рекомендуємо захистити батарейні групи так

Код товару	Найменування	Номінальна потужність, ВА/Вт	1 група АКБ**	2 групи АКБ**	3 групи АКБ і більше**
865-7048-61	Інвертор CONEXT XW+ 7048 230В (гібридний)	7000/5500	Запобіжник 224 А	Автомат 125 А	Автомат 80 А
865-8548-61	Інвертор CONEXT XW+ 8548 230В (гібридний)	8500/6800	Запобіжник 250 А	Запобіжник 160 А	Автомат 100 А

Захисне устаткування встановлюється на «+» клеми кожного масиву АКБ

**Під час розрахунку враховується пікова потужність, яку може взяти інвертор з комплекту елементів для живлення підключеного навантаження

Пропонований варіант обладнання

Код товару	Найменування	Примітка
1692700	Роз’єднувач HVL 00-3/9 160A 3Р	на «+» клему групи АКБ
1692705	Роз’єднувач HVL 1-3/9 250A 3Р	на «+» клему групи АКБ
4182216	Запобіжник NH-00/gG 160A 500V KOMBI	на «+» клему групи АКБ
4184219	Запобіжник NH-1/gG 250A 500V KOMBI	на «+» клему групи АКБ
4184218	Запобіжник NH-1/gG 224A 500V KOMBI	на «+» клему групи АКБ
4184217	Запобіжник NH-1/gG 200A 500V KOMBI	на «+» клему групи АКБ
4184216	Запобіжник NH-1C/gG 160A 500V KOMBI	на «+» клему групи АКБ
2131733	Автоматичний вимикач ETIMAT 10 1p C 125А (15 kA)	на «+» клему групи АКБ
2131732	Автоматичний вимикач ETIMAT 10 1p C 100А (20 kA)	на «+» клему групи АКБ
2131731	Автоматичний вимикач ETIMAT 10 1p C 80А (20 kA)	на «+» клему групи АКБ

Усі пристрої захисту, окрім пристроїв HVL, виконано у форм-факторі установки на DIN-рейку і зручні для монтажу

Просимо звернути увагу, що в цій системі захисту допускається застосування автоматів відключення стандартного типу «АС», які можуть виконувати функцію відключення при напрузі постійного струму до 60 В.

Інвертор і лінія у точці підключення мережі змінного струму або генератора, а також у точці підключення навантаження змінного струму.

Захист входу і виходу змінного струму інвертора здійснюється стандартними автоматами змінного струму.

Код товару	Найменування	Номінальна потужність, ВА/Вт	Вхід і вихід змінного струму
865-7048-61	Інвертор CONEXT XW+ 7048 230В (гібридний)	7000/5500	Автомат 40 А
865-8548-61	Інвертор CONEXT XW+ 8548 230В (гібридний)	8500/6800	Автомат 50 А

*Під час розрахунку враховується пікова потужність, яку може віддати інвертор для живлення підключеного навантаження

Пропонований варіант обладнання

Код товару	Найменування	Примітка	Вхід і вихід змінного струму
2131721	Автоматичний вимикач ETIMAT 10 1p C 50А (6 kA)	Захист по фазі	Автомат 40 А
2131720	Автоматичний вимикач ETIMAT 10 1p C 40А (10 kA)	Захист по фазі	Автомат 50 А

Усі пристрої захисту виконано у форм-факторі установки на DIN-рейку і зручні для монтажу

Трьохфазні конфігурації та віддалене управління

Інвертори Schneider Electric CONEXT XW + можливо об’єднувати у групи.

Можлива реалізація одно- й трифазних систем потужністю до 27,2 кВт і 81,6 кВт номінальної потужності відповідно. При цьому, з огляду на закладену конструктивом перевантажувальну здатність інверторів, користувач може отримати потужність системи до 102 кВт протягом 30 хвилин і до 144 кВт протягом 60 секунд.

Технічна реалізація рішення надається за окремим запитом.

За віддалене управління і моніторинг відповідає пристрій:

865-1058

Модуль COMBOX для XW

Пристрій віддаленого управління інфраструктурою CONEXT XW+

Можливості пристрою дозволяють:

організувати віддалений доступ до моніторингу та управління системою;
отримувати в режимі реального часу інформацію:
- стан компонентів системи,
- стан вхідної мережі,
- стан вихідної мережі,
- рівень заряду і стан батарейних блоків,
- продуктивність сонячного масиву,
- рівень і обсяг скидання енергії в мережу (якщо є),
- рівень і обсяг внутрішнього споживання;
настроювати параметри роботи як групи однотипних пристроїв (контролери, інвертори), так й індивідуально;
оновлювати прошивки внутрішнього ПЗ компонентів інфраструктури Schneider Electric CONEXT XW+ (інвертори, контролери МРРТ, АГС, БМ, ПУ);
формувати статистику за будь-який період часу, якщо цю інформацію зібрано пристроєм;
на основі зібраної інформації проводити порівняння результатів роботи тощо.

Насамкінець зазначимо, що вказаний функціонал доступний з будь-якої точки на поверхні планети, де є доступ в інтернет. Активний розвиток технологій вносить корективи і відкриває нові можливості, про які ми зможемо розповісти наступного разу.

Приклад кластера ФЕС: