商用太陽光発電 EPC がどのようにして急速シャットダウンの設置時間を 40% 削減したか

顧客の背景

テキサス州オースティンに拠点を置くこの太陽光発電エンジニアリング、調達、建設 (EPC) 会社は、配送センターや物流倉庫向けの屋上太陽光発電システムを専門としています。同社は、300 kW ～ 800 kW の範囲のシステムを毎年 20 ～ 30 台設置しています。これらの屋上のほとんどは、2020 年改訂の国家電気規定を採用した管轄区域内にあります。つまり、すべてのシステムには、起動後 30 秒以内にアレイ内の電圧を 80 V 以下に下げる急速シャットダウン ソリューションがリストに記載されている必要があります。

フルタイムの現場作業員が 14 名、平均プロジェクト サイクルが 2 か月であるこのチームは、コードに準拠し、複数の作業現場にまたがって設置を継続できるほど簡単な、迅速なシャットダウン アプローチを必要としていました。以前のソリューションは機能しましたが、スケジュールの後半になるまで部品表に表示されなかった隠れたコストが伴いました。

以前の急速シャットダウン レイアウトの課題

同社は、迅速なシャットダウンのためのモジュールレベルの電力最適化システムを指定しました。各ボックスには中央ゲートウェイへの独自の通信リンクが必要で、ゲートウェイには別個のイーサネット ケーブルとインバータ領域に戻る 24 V DC 制御線が必要でした。 900 個を超えるモジュールを備えた 400 kW の屋上では、すべてのモジュール列に沿って特別な低電圧配線を引き、3 つの別々のゲートウェイ位置で終端する必要がありました。

現場技術者は、DC ストリングの配線よりも、これらの通信リンクの設置とトラブルシューティングに多くの時間を費やしました。配線が長いと信号がドロップされ、インバータのシャットダウン コントローラが障害を報告することがあります。アレイが安全であったとしても、断続的な通信障害が誤報を引き起こし、検査に失敗しました。あるプロジェクトでは、地元の AHJ がシャットダウン タイミング テストを受け入れるまでに 4 回の現場訪問が必要でした。余分な労力、再作業、検査の遅れにより、同社の設置コストは 1 ワットあたり 0.045 ドル増加しました。

なぜ Soutya 24V DC 電力線制御急速シャットダウン装置なのか?

EPC チームは代替案を評価する際に、次の 3 つの選択肢を比較しました。

• 統合された高速シャットダウンを備えたマイクロインバータに切り替えると、インバータ プラットフォーム全体を交換する必要があり、コンポーネントのコストが大幅に上昇しました。
• 電力最適化装置を維持しても、より多くの電気スタッフを雇用しても、根本的な通信線の信頼性の問題は解決されませんでした。
• Soutya 24 V DC 電力線制御急速シャットダウン デバイスを使用すると、別個の通信バスが完全に不要になります。

Soutya デバイスは、モジュール レベルのトランスミッタと通信するために 24 V DC 電力線信号を使用して、既存の DC 電源ケーブル経由でシャットダウン コマンドを送信します。追加のイーサネットの実行や、別個の低電圧センサー ラインは必要ありません。エンクロージャはすべてのストリング コンバイナ ポイントに取り付けられ、標準のストリング インバータに接続されます。 1 つのコントローラーで複数のストリングを処理できるため、屋上ごとに必要なコントロール ボックスの数が減ります。

もう一つの決め手は互換性でした。 EPC はすでに 1 つのブランドのストリング インバーターで標準化されており、Soutya デバイスは高速シャットダウンが組み込まれていないインバーターで動作します。これにより、同社は既存のインバータの在庫と変圧器の設計を維持し、すべてのプロジェクトでコストのかかる再配線を回避することができました。

実装と展開

最初の導入は、ダラスの 410 kW の商用平屋根で行われました。展開は 3 週間にわたる 2 つのフェーズに及びました。

• フェーズ 1: 3 つのオプティマイザー スタイルのゲートウェイ システムを、メイン DC コンバイナー パネルにある 2 つの Soutya コントロール ボックスに置き換えました。
• フェーズ 2: 適合する Soutya モジュール レベルの送信機を設置し、新しい通信回線を引くことなく既存の DC ケーブル ラグで終端します。
• 次に、チームは AC 切断インターロックを配線しました。これは、インバーターの AC 側の電源が遮断されるたびにシャットダウンをトリガーします。

最初のシャットダウンテスト中に 1 つの障害が発生しました。アース接続が弱いため、長いストリングの終わり近くで DC 電力線制御信号の強度が失われます。 Soutya のアプリケーション エンジニアは、そのストリングの終端に 10 m の統合信号フィルターを取り付けるようアドバイスしました。これにより、1 時間以内に問題が解決されました。調整後、シャットダウン テストでは 22 秒以内にモジュールのメイン コネクタで 8 V が測定され、80 V 制限を快適に下回りました。

定量化された結果

同社は、Soutya 高速シャットダウン装置を使用してから 1 年後に、完成した 18 台の屋上システムを追跡しました。測定された結果と以前のアプローチの比較:

• インストール時間を 43% 短縮- 急速停止設置の平均労働時間は、400 kW プロジェクトあたり 21 時間から 12 時間に増加し、予定より丸 1 日短縮されました。
• やり直しや検査の失敗をゼロに- 以前は通信エラーが原因でシステムごとに 1.4 件失敗していた検査が、18 のシステムすべてでゼロになりました。
• 設置コストが 35% 削減- 急速停止コンプライアンスに必要な部品と人件費の合計は、1 ワットあたり 0.048 ドルから 0.031 ドルに減少しました。 400 kW プロジェクトでは、実質 6,800 ドルの節約につながりました。

これらの利益により、EPC は入札価格を変更することなくその後の材料価格の上昇を吸収することができ、建設スケジュールの短縮により屋根の稼働を必要とする倉庫テナントへの納期厳守が向上しました。

お客様の声

「モジュールレベルの迅速なシャットダウンは、かつては当社の最大の汚い作業領域でした」と同社の運用担当副社長は述べています。 「Soutya 24 V DC 電力線制御デバイスは、システム全体から複雑さを 1 層取り除きました。もう余分なデータ ワイヤを引く必要はなく、切り替え以来、シャットダウン通信障害は 1 度も発生していません。」

教訓と推奨事項

このプロジェクトから得られた 3 つの教訓は、他の設置者にとって際立っています。

• 既存の配線を再利用するソリューションを探してください。電力線制御により専用の通信ケーブルが不要になるため、改修プロジェクトや長い屋根スパンに役立ちます。
• 特定のインバーター ブランドとの互換性を早期に確認してください。完全な購入を決定する前の最初のパイロット テストにより、チームは数か月後のトラブルシューティングを節約できました。
• 部品価格ではなく、コンプライアンスの総コストを測定します。プロジェクトごとに人件費と再作業が 6,800 ドル削減され、コンポーネントのコストの差全体を上回りました。

もしチームがプロジェクトを再開できれば、最初から300メートルを超えるストリングに対して信号強度フィルターを設計図に組み込むことになるだろう。それでも、18 台のインストールすべてで発生した問題は、わずかな調整だけでした。

参考文献

• NEC 690.12 (NFPA 70)、建物上の太陽光発電システムの急速停止、2020 年版。https://www.nfpa.org/70
• IEC 60947-1、低電圧開閉装置および制御装置 - パート 1: 一般規則。https://webstore.iec.ch/publication/6123