葡萄牙光伏發電系統採用監控解決方案 確保太陽能發電廠可靠、經濟地運作

Wirtgen Invest Holding GmbH 總部位於德國諾伊施塔特（維德），目前大力投資擴建葡萄牙的再生能源規模。2020 年和 2021 年，該公司及其合作夥伴建立了六個光伏發電系統。

其中一家合作夥伴是來自漢堡的 WiNRG GmbH，該公司於 2005 年進入再生能源領域。它在全球為各大客戶提供風能和光伏發電系統大型專案及交易管理服務。另外四家是專案管理公司 EPC Conecon GmbH、提供光伏發電系統監控服務的系統整合商 Zebotec GmbH、分析軟體供應商 QOS Energy 以及菲尼克斯電氣。

根據聯邦能源與水資源管理協會 (BDEW) 的資料，葡萄牙一半以上的電力來自再生能源。從裝置容量來看，主要是水力和風能發揮著重要作用，而光伏 (PV) 所佔比例非常低。這種情況正在發生明顯的變化。截至 2021 年底，葡萄牙已建成總容量達 1.7 GWp 的地面光伏發電系統。預計到 2030 年，將新建 9 GWp 的發電廠。菲尼克斯電氣開發的監控解決方案已在葡萄牙的六個光伏發電廠中得以應用。

2021 年中，葡萄牙莫拉市的第五個太陽能發電廠成功併網。它位於葡萄牙東南部，臨近西班牙邊境，由超過 130,000 個光伏發電模組組成，標稱功率為 49.4 MWp。光伏發電系統透過現場新建的變電站，直接饋入高壓電網。然後根據購電協議 (PPA) 銷售電力。

連同鄰近的光伏發電系統 Amareleja 和 Ferreira do Alentejo，以及里斯本北部的太陽能發電廠 Cartaxo 和 Santarem 和阿爾加維拉古什的光伏發電系統，莫拉市每年將生產超過 3.25 億兆瓦時的綠色電能。這些電可供超過 80,000 個四口之家使用，並減少 140,000 t 二氧化碳排放量。

由於各個光伏發電廠的結構相似，這裡以莫拉市的發電廠為例介紹該方案。由 525 個緊湊型串列匯流箱 (SCB) 收集 7350 個 PV 串的電流，並將其傳導至相同數量的 SMA SHP75 逆變器。在串列匯流箱中，直流線纜受到突波保護。這一點很重要，因為光伏發電地面安裝系統由於面積大且暴露在戶外環境下，極易遭受雷擊和突波電壓。使用菲尼克斯電氣的突波保護裝置即可有效預防，並顯著提升太陽能發電廠的可用性。這些設備符合 EN 50539-11 和 UL 1449（第 3 版）有關光伏裝置突波保護的相關要求，並獲得了 KEMA 認證。在維護時，串列匯流箱可以斷開，以便安全地進行維修工作。

逆變器轉換的交流電壓傳輸至安裝在現場的 20 個變電站，並在該處從 0.4 kV 轉換為 30 kV。在將太陽能饋入當地電網之前，變壓器將在電網連接點收集的交流電壓從 30 kV 轉換為 60 kV。量測設備在此採集電網參數，並將其傳輸至中央饋電控制器。分散式發電設備用於確保高度的電網穩定性。為此，光伏電網營運商負責根據光伏發電系統的併網條件，規定電網需要維持的頻率、電壓及無效功率範圍。發電設備控制器記錄電網連接點的當前電壓和無效功率，以便檢查這些數值。在此基礎上，菲尼克斯電氣設備隨後確定相應的控制值，並將其轉發給逆變器，必要時可以對該逆變器進行調節。

除了發電之外，莫拉等地的大型太陽能發電廠還會產生大量資料，必須收集、轉發並評估這些資料，以判斷光伏發電系統運作的經濟性。因此，這 20 個變電站中的每個都配有資料記錄儀。這些設備採用自動偵測模式，因此安裝在光伏發電廠中的全部系統都可以透過隨插即用的方式輕鬆相連。無需配置，可顯著縮短試運轉所需的時間。整合在資料記錄儀中的逆變器管理器經由乙太網路接收來自逆變器的資料，並將其傳輸至 Axiocontrol 產品範圍的 AXC 1050 內建式小型控制器。此外，AXC 1050 還會接收來自所連接的氣象感測器的資料。

莫拉市的太陽能發電廠共安裝了六個氣象站，配備 14 個模組溫度感測器、八個全天太陽輻射計、十二個參考電池、兩個風向感測器、兩個風速感測器以及兩個溫度、空氣溼度和氣壓組合感測器。菲尼克斯電氣的環境感測器透過 Modbus 協定直接連線至控制系統。感測器已完成參數設定，可立即傳輸氣象資料。利用配備 Y 型分配器的 M12 連接，可輕鬆進行串聯，不需為每個感測器單獨接線。藉此，大幅減少現場接線步驟，輕鬆將感測器整合至整體系統中。與緊湊型氣象站不同，菲尼克斯電氣的感測器是單個獨立的模組。如果有一個感測器失靈，就只需更換失靈設備。

藉由氣象感測器，營運商可推導出太陽能系統的性能狀況，即所謂的性能比 (PR)。該值根據實際發電量與目標發電量的比率計算得出，其中實際發電量透過所安裝的能量量測設備確定。全天太陽輻射計以及參考電池，可水平或傾斜 25° 安裝在模組中，它們可提供關於目標發電量的資訊。如果計算出的性能比過低，營運商可以相應地進行干預。資料記錄儀還可接收包含變壓器溫度和開關狀態資訊的數位訊號。

來自逆變器、氣象感測器、變壓器和開關的所有資料，都經由光纖透過備援環形結構傳送到位於控制室的中央發電廠控制系統。由於採用了菲尼克斯電氣開放且靈活的控制平台，可以輕鬆將資料從 QOS Energy 發送至資產性能管理入口網站。然後，根據資料得出具體的分析、警告和報告，由此簡化操作與維護服務提供商的工作流程。

菲尼克斯電氣的智慧自動化技術持續採集六個太陽能發電廠的所有資料，然後由 QOS Energy 的資產性能管理解決方案進行評估。菲尼克斯電氣為 WiNRG GmbH 的太陽能發電廠管理提供全面的監控解決方案，從現場級別的資料獲取，一直涵蓋到饋電控制和視覺化顯示。從而確保太陽能發電廠可靠、經濟地運作。

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