Kesäkuun 11. päivänä 2021 Suzhoun puistossa Bausch & Lomb Machinery (China) Co., Ltd.:n aurinkokenno syttyi tuleen ja moduulit jatkoivat palamista 4-5 tuntia; samana päivänä tapahtui myös Amazonissa, Yhdysvalloissa, katolla olevan aurinkokennovoimalaitoksen aiheuttama tulipalo-onnettomuus, josta aiheutui noin 500 000 Yhdysvaltain dollarin tappiot. Tulipalojen yleisyys aurinkosähkövoimaloissa on aiheuttanut suuremman uhan omistajien hengelle ja omaisuudelle. Tässä yhteydessä aurinkosähkömoduulin nopea sammutus ymmärretään ja sitä arvostetaan yhä laajemmin .......
Mikä on PV-moduulin nopea sammutus?
Nimensä mukaisesti aurinkosähköjärjestelmien nopea sammuttaminen tarkoittaa jokaisen aurinkosähkömoduulin nopeaa irrottamista toisistaan, ja tämä käsite on otettu käyttöön kansallisessa sähkölainsäädännössä (NEC). Vuonna 2014 julkaistiin standardi NEC 2014 690.12 "Module Level Self-Disconnection Solutions", jossa vaadittiin PV-järjestelmien nopeaa irtikytkentää. Vuoden 2017 versiossa NEC 690.12 on tiukat vaatimukset nopealle irtikytkennälle - 305 mm:n etäisyydellä PV-matriisista. 30 sekunnin kuluessa nopean poiskytkentälaitteen aktivoinnista rajan ulkopuolinen jännite pienenee alle 30 V:iin ja rajan sisäpuolella oleva jännite pienenee alle 80 V:iin, eli vaaditaan "moduulitason poiskytkentä". Standardin viimeisimmässä, vuoden 2020 versiossa termiä "nopea sammutus" on muutettu ja laajennettu kattamaan myös "PV-vaaranhallintajärjestelmät". Uudessa standardissa edellytetään, että aurinkosähköjärjestelmät on varustettava "aurinkosähköjärjestelmän vaaranhallintajärjestelmällä", jotta aurinkosähköjärjestelmä on kriittisen tilanteen sattuessa valvotussa tilassa, eli "aurinkosähköjärjestelmän vaaranhallintajärjestelmän" avulla voidaan saavuttaa moduulitason sammutus, joka 30 sekunnin kuluessa nopean sammutuksen aktivoinnista aiheuttaa sen, että 30S:n kuluessa jännite rajan sisällä laskee alle 80V:iin.
Elokuun 1. päivästä 2021 alkaen NEC:n vuoden 2020 versio on voimassa 13 Yhdysvaltain osavaltiossa, vuoden 2017 versio on voimassa 24 osavaltiossa, vuoden 2014 versio on voimassa 7 osavaltiossa ja vuoden 2008 versio on voimassa 2 osavaltiossa.
Miksi nopea PV-moduulitason sammutus on niin tärkeää?
Tulipalojen syttymiselle aurinkosähkövoimaloissa on useita syitä. Suuren tulipaloriskin omaavia laitteita ovat invertterit, muuntimet, kaapelit ja moduulit, ja niin kauan kuin kyseessä on sähköjärjestelmä, tulipalon vaara on olemassa virran vuoksi. Lisäksi aurinkosähkötekniikan kehittyessä aurinkosähkötuotteiden tehotaso ja virtajännite ovat kasvaneet. Aurinkosähköjärjestelmiä on parannettu alkuperäisestä 600 voltin rakenteesta 1000 volttiin ja viime aikoina vähitellen 1500 volttiin, ja korkeammat jännitteet aiheuttavat todennäköisemmin tulipaloja. Aurinkosähkövoimaloiden tulipalot ovat merkittävä haaste palokunnalle. Järjestelmän tulipalo voi silti tuottaa satojen tai jopa tuhansien volttien suurjännitteitä, jotka voivat vaarantaa palomiesten hengen, jos he käyttävät apua hätiköidysti. Komponenttitason pikasulkutoiminnon avulla palomiehet voivat nopeasti irrottaa komponentit toisistaan ja suorittaa voimalaitoksen pelastustoimet.
Onko kaikissa taajuusmuuttajissa komponenttitason nopea sammutustoiminto?
Inverttereitä on kolmea päätyyppiä: keskusvaihtosuuntaajat, ketjuvaihtosuuntaajat ja mikroinvertterit. Näistä kolmesta invertterityypistä vain mikroinvertterissä on tämä toiminto, kahdessa muussa tyypissä ei ole komponenttitason nopeaa sammutustoimintoa. Mikroinvertterijärjestelmä on suunniteltu täysin rinnakkaisella virtapiirillä, joka invertoi kunkin moduulin tasavirran vaihtovirraksi ja liittää sen sitten verkkoon. Koska tasavirtajännite on vain noin 60 voltin suuruinen, sen etuna on, että se on luonnollisesti vapaa korkeasta tasavirtajännitteestä, mikä ratkaisee kokonaan korkeajännitteisten tasavirtavetokaarien aiheuttaman tulipalon vaaran ja myös ongelman, joka aiheutuu siitä, että aurinkosähkövoimalan aiheuttaman tulipalon sattuessa taloa ei pystytä pelastamaan. Mikroinvertterit edustavat kuitenkin vain pientä osaa aurinkosähkötaajuusmuuttajamarkkinoista, sillä useimmissa järjestelmissä käytetään edelleen perinteisiä keskitettyjä tai ketjumuuttajia, joihin on asennettava erityisiä laitteita moduulitason nopean sammutustoiminnon toteuttamiseksi. Moduulitason nopeiden sammutuslaitteiden käyttö on tällä hetkellä yksinkertaisin ja todistetuin tapa saavuttaa tämä vaatimus.
Mikä on komponenttitason sammutuslaite?
Komponenttitason sammutuslaite on laite, joka mahdollistaa nopean sammutuksen komponenttitasolla. Kriittisissä tilanteissa laitetta voidaan käyttää kunkin aurinkosähkömoduulin välisen yhteyden nopeaan katkaisemiseen joko etänä tai manuaalisesti, jolloin korkea tasajännite poistuu aurinkosähköjärjestelmästä, sähköiskun vaara pienenee ja pelastautumisriski vähenee. ReneSolan moduulitason sammutuslaitteella on monia etuja, kuten turvallisuus ja luotettavuus, asennuksen joustavuus, korkea hyötysuhde ja alhainen melutaso. Kaksikanavainen DC-tulo, joka vähentää merkittävästi asennuskustannuksia; noudattaa Yhdysvaltain NEC 2017&2020 (690.12) vaatimuksia, Yhdysvaltain SunSpec-sertifiointivaatimusten mukaisesti; pieni koko ja kevyt paino, voidaan kiinnittää suoraan moduulin kehykseen tai liimata moduulin taustalevyyn; ReneSolan itse kehittämän ASIC-sirun käyttö, tehokkaampi, integroidumpi, vähemmän komponentteja; pienempi teho. RSD-tuotteen kohina on paljon alhaisempi kuin valokaaren kohina, eikä se laukaise vahingossa valokaaren tunnistusta (AFCI).
Yhteenveto
Moduulitason nopeiden poiskytkentöjen täysimittainen asentaminen on vielä vaikeaa, mutta on todettava, että moduulitason nopeat poiskytkennät ovat erittäin tärkeä ominaisuus aurinkosähkövoimalan turvallisuuden kannalta. Uskotaan, että tekniikan jatkuvan kehittymisen, turvallisuusmääräysten yleisen täytäntöönpanon ja turvallisuustietoisuuden asteittaisen vahvistumisen myötä tätä tekniikkaa käytetään yhä useammin yhä useampien voimalaitosten suojaamiseen.