ケーススタディ: 1000V DC コンバイナボックス 6 入力 2 出力により、太陽電池アレイのコストを 15% 削減

顧客の背景

スペイン南部にある中規模の太陽光発電エンジニアリング、調達、建設 (EPC) 会社は、イベリア半島全域で実用規模の地上設置施設を管理しています。従業員 200 名、年間 80 MW のパイプラインを擁する同社は、土地、ケーブルルート、インバータが狭い地理に配置されているプロジェクトに日常的に取り組んでいます。

この企業は、既存の 1.6 MW 太陽光発電所に 0.8 MW の新しい容量を追加して再電力供給および拡張する契約を獲得しました。このプラントは、今日の DC 機器のより厳しい安全性と性能のニーズを満たさなくなったため、古いアレイ ボックスとケーブルを交換する必要がありました。エンジニアリング チームは、設置を安全に保ち、停止を最小限に抑えながら、システムのバランスコストを削減するソリューションを探しました。

課題と問題点

元の太陽光発電所では、380 V インバータ ラインと組み合わせた 600 V 定格のコンバイナ ボックスを使用していました。 4 つのストリング回路ごとに 1 つのフィーダに結合されるため、長い低電圧ケーブルの配線が必要でした。新しいセクションでは、チームは 1000 V の太陽電池モジュールと 1000 V 対応のセントラル インバーターを使用して、ケーブル断面積を減らし、インバーターの効率を向上させることを計画しました。

問題は、標準の 600 V 結合ボックスがより高いストリング電圧を受け入れることができないことでした。したがって、プロジェクト管理者は、2 つの独立したインバータ入力に電力を供給しながら、1000 V DC を処理できるコンバイナ ボックスを必要としていました。既存のケーブル トレイとトレンチには大幅な新しいパスを設ける余裕がなかったため、プロジェクトでは 6 つのストリングを入力し、2 つのグループ出力を出力して、新しいケーブルの引き込みを制限し、フィーダーの長さを短縮できるコンパクトなボックスが必要でした。

もう一つの頭痛の種はメンテナンスにありました。古い設備では、短絡やストリングの故障は遅い機械式ヒューズで分離されていました。そのため、障害追跡に時間がかかり、数か月ごとに計画外の発電損失が発生していました。発電所の再出力に伴い、EPC はこれらの損失を回避しようとしていました。

Soutya 1000V DC コンバイナボックス 6 入力 2 出力 MCB タイプが選ばれる理由

エンジニアリング チームは、ヒューズ ホルダー付きの標準的な国産ジャンクション ボックス、モジュール パートナーが提供する輸入高電圧コンバイナー ボックス、および Soutya 1000V DC コンバイナー ボックスの 3 つの代替案を評価しました。最初の解決策は、現場で組み立てられるボックスには適切な IP 定格のエンクロージャと DC 定格の回路ブレーカーが不足しているため、除外されました。 2 番目のオプションはより高価で、納期が 10 週間以上かかりました。

Soutya 1000V DC コンバイナー ボックスは、プロジェクトの要件に正確に一致する 3 つの製品機能により際立っています。

• 6 つの DC 入力と 2 つの出力により、サブパネルを追加せずに 2 つの独立したインバータ MPPT 入力を供給できる設計が可能になります。
• ヒューズホルダーの代わりにMCBタイプの保護。これにより、予備のヒューズを必要とせずに簡単にリセットおよびトラブルシューティングが可能になりました。
• プロジェクトのストリング電圧レイアウトに従って 1000 V DC の定格があるため、ボックスをアレイの近くに配置しても、プラントの安全な電圧しきい値に準拠できます。

さらに、この箱は地元のサプライヤーから納品され、納期は 2 週間と短かったです。購入管理者は、配線と労力の節約を考慮する前に、Soutya ユニットのコストを競合製品と比較し、エンクロージャあたり 22% の節約を計算しました。

実装と申請のプロセス

このプロジェクトでは、3 か月の建設期間中に完全な電力供給と拡張が行われ、10 台の新規および交換用アレイにわたる 1000 V DC 結合器ボックスの設置には 6 日間かかりました。

チームは明確な順序に従いました。

1. 取り付けラックを固定した後、技術者は DC ストリング ラインをコンバイナ ボックスの位置に設置し、DC 1000 V で電圧テストを行いました。
2. 各 Soutya 1000V DC コンバイナー ボックスは、中性点と導管の入り口が下を向くようにラックに取り付けられ、MCB コンパートメントを雨の侵入から保護しました。
3. 6 本のストリング導体が各ボックス内で終端され、ラベルの値に従ってトルクがチェックされました。
4. 2 つの出力フィードはインバーターの MPPT 入力セクションに配線され、DC ブレーカーはすべての接続が確認された後にのみオンになりました。

スチールでトリムされた屋根では、エンクロージャの接地プレートをボルトで固定できないという重要な問題が発生しました。メーカーのプリセールス エンジニアは、1 穴圧縮端子を備えたアース ラグ キットを使用することを提案しました。現場スタッフは推奨された圧着工具を適用し、導通テストに合格しました。これにより、2 日の遅延の可能性がなくなりました。

定量化された結果

試運転と夏の全稼働期間の後、EPC は、リパワーされたプラントのパフォーマンスを、同じインバータ クラスで稼働している古いセクションと比較しました。

• 1000 V ストリングは同じ電圧降下制限を維持しながら、より高い電圧とより低い電流で動作したため、ストリング フィーダーあたりのケーブル銅重量は 35% 減少しました。
• 追加された 0.8 MW 部分のシステムバランス全体の材料コストは、Soutya 1000V DC 結合器ボックスの実効価格を含め、ベースラインの 600 V 設計と比較して 15% 削減されました。
• MCB タイプのブレーカーとアクセスしやすい 6-in-2-out の配置のおかげで、障害リセット時間は平均 55 分から 8 分に短縮されました。
• 世代の可用性は、ヒューズベースの保護を備えた古いアレイ ボックスの過去のパフォーマンスと比較して、最初の 3 か月間で 3.4% 向上しました。

必要なサブフィーダーの数が減ったので、溝の長さも 18% 短縮されました。これにより、1 週間の掘削時間が節約され、インバーターを取り付ける前の締め固め作業が軽減されました。

顧客の視点

EPC の電気工学責任者は次のように述べています。

「1000V DC コンバイナー ボックスのおかげで、特別な製作をすることなく、必要なデュアル出力レイアウトが実現しました。材料コストも削減でき、さらに、弦が切れた場合でも、ヒューズが切れているのを探すのに何時間も費やすことなく、作業員が数分で修復できるようになりました。」

工場所有者もその見解に同調し、新しい構成により、元の DC インフラストラクチャを交換することなく将来の拡張が可能になったと指摘しました。

教訓と推奨事項

同様の高電圧直流太陽光発電工事を計画している他の EPC 企業にとって、次の 3 つの点が際立っています。

• レイアウトを開始する前に、インバータ トポロジに適切な数の入力と出力を備えたコンバイナ ボックスを選択してください。 6-in-2out ユニットは、フィーダの数と二次配電パネルを大幅に削減できます。
• ビジネスケースでは運用上のダウンタイムが過小評価されるため、MCB ベースの保護には初期コストが若干高くなります。半日の停止を 1 回回避すれば、追加料金を支払うことができます。
• 出荷前に、接地および IP 保護の要件をサプライヤーに確認してください。高屋根サイトでは、接地キットなどの小さな詳細が設置速度と信頼性に影響を与える可能性があります。

プロジェクトをやり直す場合、チームは箱と同時に、事前に穴を開けたグランド キットとラベル付きの導体マーカー チューブを注文することになります。この単純な変更により、工場全体の閉鎖検査時間がさらに 2 日短縮されます。

業界標準のリファレンス

1000V DC 結合器ボックスの適用される設置と選択は、関連する IEC 要件に従います。PV アレイの設計と構造要件については IEC 62548:2016、DC 側でのサージ保護調整については IEC 61643-11:2011 です。

• IEC 62548:2016 — 太陽光発電 (PV) アレイ — 設計要件。https://webstore.iec.ch/publication/62548
• IEC 61643-11:2011 — 低電圧サージ保護装置 — 低電圧電力システムに接続された SPD。https://webstore.iec.ch/publication/61643-11