Португальські фотоелектричні установки покладаються на рішення для моніторингу Надійна й економічна експлуатація фотоелектричного парку

Компанія Wirtgen Invest Holding GmbH, розташована у місті Нойштадт (Від), Німеччина, інвестує в розвиток відновлюваної енергії у Португалії. У 2020 і 2021 роках компанія Wirtgen Invest спільно з партнерами збудувала шість фотоелектричних установок.

До партнерів належить компанія WiNRG GmbH з Гамбурга, яка займається відновлюваною енергією з 2005 року. Співробітники компанії керують великими проєктами й укладають угоди щодо будівництва вітроенергетичних і фотоелектричних установок для своїх клієнтів у всьому світі. Команду проєкту доповнюють керівник проєкту — компанія EPC Conecon GmbH, компанія Zebotec GmbH як системний інтегратор керування та моніторингу фотоелектричних установок, постачальник програмного забезпечення для аналізу — компанія QOS Energy, а також компанія Phoenix Contact.

За даними Німецької асоціації енергетичного та водного господарства (BDEW), більш ніж половина португальського струму походить із джерел відновлюваної енергії. Аналіз наявних потужностей показує, що найважливішу роль грають гідро- та вітроенергетика, тоді як фотоелектрична продукція майже не використовується. Наразі ситуація суттєво змінюється. Станом на кінець 2021 р. у Португалії встановлено установки на відкритому просторі із загальною піковою потужністю 1,7 ГВт. Прогнози до 2030 року передбачають подальше розширення більше ніж на 9 ГВт. Рішення Phoenix Contact для моніторингу вже встановлені в шести португальських фотоелектричних парках.

В середині 2021 року в містечку Мора до мережі було успішно підключено п’ятий парк. Він розташований на південному сході Португалії поблизу іспанського кордону та включає близько 130 000 фотоелектричних модулів, які генерують номінальну потужність 49,4 МВт. Через трансформаторну підстанцію, нещодавно збудовану на ділянці, фотоелектрична установка подає струм в електромережу одразу на високовольтний рівень. Продаж струму здійснюється в рамках Угоди про постачання електроенергії (PPA).

Разом із сусідніми фотоелектричними установками в містечках Амарележа та Ферре́йра-ду-Алентежу, а також парками міст Картаху та Сантарен на північ від Лісабона та установкою в Лагуші в Алгарве, установка в містечку Мора буде виробляти понад 325 млн МВт·год екологічно чистої електроенергії на рік. Це дасть змогу забезпечити електроенергією понад 80 000 домогосподарств із чотирьох осіб і заощадить 140 000 т CO₂.

Оскільки окремі фотоелектричні парки мають однакову будову, концепція пояснюється на прикладі установки в містечку Мора. 525 компактних розподільних коробок для фотоелектричних установок збирають струм з 7350 фотоелектричних батарей і спрямовують його на таку ж кількість інверторів SHP75 виробництва компанії SMA. У розподільній коробці для фотоелектричних установок кабелі постійного струму захищені від перенапруг і оснащені запобіжником. Це важливо, оскільки установки на відкритому просторі мають велику площу і знаходяться під впливом факторів навколишнього середовища, тому їм особливо загрожують блискавки та перенапруги. Блискавкозахисні розрядники та пристрої захисту від перенапруг компанії Phoenix Contact суттєво підвищують експлуатаційну готовність фотоелектричних парків. Пристрої відповідають стандартам EN 50539-11 і UL 1449 (видання 3) щодо захисту фотоелектричних установок від перенапруг і сертифіковані випробувальною лабораторією KEMA. У разі технічного обслуговування розподільні коробки для фотоелектричних установок можна вимкнути для безпечного виконання сервісних робіт.

Напруга змінного струму, перетворена інверторами, передається до 20 трансформаторних станцій, встановлених у полі, а там перетворюється з 0,4 кВ на 30 кВ. Перш ніж подавати сонячну енергію до місцевої електромережі, трансформатори перетворюють зібрану напругу змінного струму в точці підключення до мережі з 30 кВ на 60 кВ. Тут вимірювальні прилади реєструють параметри мережі й передають їх на центральний регулятор подачі живлення. Децентралізовані генератори енергії мають робити свій внесок у забезпечення високого рівня стабільності мережі. Тому відповідальні оператори мережі задають у технічних умовах підключення фотоелектричних установок обов’язкові діапазони частоти й напруги в мережі, а також допустиму реактивну потужність. Для контролю регулятори генераторів енергії реєструють фактичну напругу та реактивну потужність у місцях підключення до мережі. На основі цих параметрів пристрої Phoenix Contact визначають відповідні значення регулювання та передають їх інверторам, які за потреби можна скоригувати.

Крім виробництва електроенергії, великі фотоелектричні парки, як-от парк у місті Мора, генерують велику кількість даних, які необхідно збирати, обробляти й оцінювати, щоб згодом визначити, наскільки економічно працює фотоелектрична установка. Тому на кожній із 20 трансформаторних станцій встановлено реєстратор даних. Пристрої працюють з автоматичним режимом розпізнавання, тому всі системи, встановлені у фотоелектричному парку, можна просто підключати за допомогою функції Plug-and-Play. Оскільки немає потреби виконувати конфігурування, суттєво скорочується тривалість введення в експлуатацію. Пристрій керування інвертором, вбудований у реєстратор даних, отримує дані інверторів через Ethernet і передає їх до так само вбудованого малого ПЛК AXC 1050 з лінійки продукції Axiocontrol. Крім того, AXC 1050 записує дані підключених метеорологічних датчиків.

У фотоелектричному парку в місті Мора встановлено загалом шість метеорологічних станцій із 14 модульними температурними датчиками, вісім піранометрів, дванадцять контрольних фотоелементів, два датчики напрямку вітру, два датчики швидкості вітру, а також два комбіновані датчики температури, вологості повітря та атмосферного тиску. Датчики довкілля Phoenix Contact підключають безпосередньо до системи керування через протокол Modbus. Оскільки параметри пристроїв уже налаштовані, пристрої одразу готові до передачі даних про погоду. Замість підключення окремо кожного датчика їх можна легко з’єднати послідовно за допомогою роз’ємів M12 з трійниками. Це суттєво скорочує витрати на електромонтаж на об’єкті та спрощує інтеграцію датчиків у загальну систему. Порівняно з компактними погодними станціями датчики, які пропонує Phoenix Contact, є окремими модулями. У разі відмови пристрою потрібно замінити лише цей датчик.

Завдяки використанню метеорологічних датчиків оператор може визначити продуктивність фотоелектричної установки — так званий показник ефективності (англ. Performance Ratio). Значення розраховують зі співвідношення фактичної та цільової продуктивності, при чому фактичну продуктивність визначають на основі даних встановлених приладів вимірювання енергії. Піранометр і контрольні фотоелементи, встановлені як горизонтально, так і під кутом 25° на рівні модуля, надають інформацію про цільову продуктивність. Якщо розрахований показник ефективності занадто низький, оператор має можливість вжити відповідних заходів. Реєстратори даних також отримують цифрові сигнали, що містять інформацію про температуру трансформатора та стан пристрою розподілу.

Усі дані інверторів, метеорологічних датчиків, трансформаторів та пристрою розподілу передаються через кільцеву структуру з резервуванням за допомогою оптоволоконного кабелю в центральну систему керування парком, розташовану у диспетчерській. Передача на портал керування продуктивністю установки QOSEnergy здійснюється дуже просто завдяки відкритій і гнучкій платформі керування Phoenix Contact. Спеціальні аналізи, попередження та звіти, отримані на основі цих даних, згодом оптимізують робочі процеси постачальника послуг з експлуатації та технічного обслуговування.

Інтелектуальні технології автоматизації Phoenix Contact постійно збирають всі дані із шести фотоелектричних парків, які потім оцінює рішення QOS Energy для керування продуктивністю установки. Компанія Phoenix Contact постачає компанії WiNRG GmbH комплексні й цілісні рішення з моніторингу для керування сонячним парком — від збирання даних на польовому рівні до регулювання подачі живлення та візуалізації. Це забезпечує надійну й економічну експлуатацію фотоелектричного парку.

Просто зверніться до нас. Ми проконсультуємо вас і разом знайдемо оптимальне рішення.