Hvordan en kommerciel solcelle-EPC reducerede hurtig nedlukningsinstallationstid med 40 %

Kundens baggrund

Baseret i Austin, Texas, er dette solenergi-, indkøbs- og konstruktionsfirma (EPC) specialiseret i solcelleanlæg på taget til distributionscentre og logistiklagre. Virksomheden installerer 20 til 30 anlæg hvert år, fra 300 kW til 800 kW. De fleste af disse hustage er i jurisdiktioner, der har vedtaget 2020-revisionen af ​​National Electrical Code, hvilket betyder, at hvert system skal have en listet hurtig nedlukningsløsning, der reducerer spændingen i arrayet til ≤80 V inden for 30 sekunder efter initiering.

Med et fuldtidsbesætningspersonale på 14 og en gennemsnitlig projektcyklus på to måneder, havde teamet brug for en hurtig nedlukningstilgang, der både var kodekompatibel og enkel nok til at holde installationen i gang på tværs af flere arbejdspladser. Den tidligere løsning virkede, men den kom med skjulte omkostninger, som først dukkede op i styklisten sent i tidsplanen.

Udfordringer med det tidligere hurtige nedlukningslayout

Firmaet specificerede et strømoptimeringssystem på modulniveau til hurtig nedlukning. Hver boks havde brug for en proprietær kommunikationsforbindelse til en central gateway, og gatewayen krævede et separat Ethernet-kabel og en 24 V DC kontrollinje tilbage til inverterområdet. På en 400 kW rooftop med mere end 900 moduler betød det, at man skulle trække ekstra lavspændingsledninger langs hver modulrække og afslutte den på tre separate gateway-steder.

Feltteknikere brugte mere tid på at installere og fejlfinde disse kommunikationsforbindelser, end de gjorde på DC-strengledningerne. Lange ledninger falder lejlighedsvis signaler, hvilket får inverterens shutdown controller til at rapportere en fejl. Selv når arrayet var sikkert, udløste intermitterende kommunikationsfejl falske alarmer og mislykkede inspektioner. Et projekt krævede fire besøg på stedet, før det lokale AHJ accepterede nedlukningstidspunktet. De ekstra arbejds-, omarbejdnings- og inspektionsforsinkelser tilføjede 0,045 USD pr. watt til virksomhedens installerede omkostninger.

Hvorfor Soutya 24V DC Power Line Control Rapid Shutdown Device?

Mens EPC-teamet vurderede alternativer, sammenlignede tre muligheder:

• Skift til mikroinvertere med integreret hurtig nedlukning - krævede udskiftning af hele inverterplatformen og øgede komponentomkostningerne med en stor margin.
• At beholde strømoptimere, men at ansætte en større elektrisk besætning - løste ikke det grundlæggende problem med pålidelighed af kommunikationsledninger.
• Brug af Soutya 24 V DC strømledningsstyring til hurtig nedlukning - eliminerede den separate kommunikationsbus fuldstændigt.

Soutya-enheden sender nedlukningskommandoen over det eksisterende jævnstrømskabel ved hjælp af et 24 V DC strømledningssignal til at kommunikere med sendere på modulniveau. Der er ingen ekstra Ethernet-kørsel og ingen separat lavspændingssensorlinje. Kabinettet monteres ved hvert strengkombineringspunkt og forbindes til en standard strenginverter. En enkelt controller kan håndtere flere strenge, hvilket reducerer antallet af nødvendige kontrolbokse pr. tagterrasse.

En anden afgørende faktor var kompatibilitet. EPC'en var allerede standardiseret på ét mærke af strenginvertere, og Soutya-enheden fungerer med invertere, der ikke har indbygget hurtig nedlukning. Det lader virksomheden beholde sit eksisterende inverterlager og transformerdesign og undgår en dyr omledning af hvert projekt.

Implementering og implementering

Den første indsættelse skete på et 410 kW fladt kommercielt tag i Dallas. Udrulningen strakte sig over to faser over tre uger:

• Fase et: Udskiftede de tre gateway-systemer i optimizer-stil med to Soutya-kontrolbokse ved DC-kombinerens hovedpaneler.
• Fase to: Installerede matchende Soutya modul-niveau transmittere og terminerede dem på de eksisterende DC kabelsko uden at trække en ny kommunikationslinje.
• Derefter tilsluttede teamet AC-frakoblingsspærren, som udløser nedlukning, når inverterens AC-side er afbrudt.

En forhindring dukkede op under den indledende nedlukningstest. En svag jordforbindelse fik DC-strømledningskontrolsignalet til at miste styrke nær enden af ​​en lang streng. Soutyas applikationsingeniør anbefalede at installere et 10 m integreret signalfilter for enden af ​​denne streng. Det løste problemet på mindre end en time. Efter justeringen målte nedlukningstesten 8 V ved modulets hovedstik inden for 22 sekunder, komfortabelt under 80 V-grænsen.

Kvantificerede resultater

Virksomheden sporede 18 færdiggjorte tagsystemer efter det første års brug af Soutya-enheden til hurtig nedlukning. Målte resultater versus den tidligere tilgang:

• Installationstid ned 43 %- Den gennemsnitlige arbejdstid for installation med hurtig nedlukning gik fra 21 timer pr. 400 kW-projekt til 12 timer, hvilket skærer en hel dag fra tidsplanen.
• Omarbejdnings- og inspektionsfejl ned til nul- de tidligere 1,4 fejlbehæftede inspektioner pr. system, som kan tilskrives kommunikationsfejl, faldt til nul på tværs af alle 18 systemer.
• Installationsomkostninger faldt med 35 %- det samlede antal dele og arbejdskraft for hurtig nedlukning faldt fra $0,048 pr. watt til $0,031 pr. watt. På et 400 kW projekt, der blev oversat til $6.800 i hårde besparelser.

Disse gevinster gjorde det muligt for EPC at absorbere en senere materialeprisstigning uden at ændre dens budpris, og den forkortede byggeplan forbedrede levering til tiden for lagerlejere, der havde brug for, at deres tage var i drift.

Kundeudtalelse

"Hurtig nedlukning på modulniveau plejede at være vores største beskidte arbejdsområde," sagde virksomhedens VP of Operations. "Soutya 24 V DC strømledningskontrolenhed tog ét lag af kompleksitet ud af hele systemet. Vi trækker ikke ekstra dataledning længere, og vi har ikke haft en eneste nedlukningskommunikationsfejl, siden vi skiftede."

Lektioner og anbefalinger

Tre lektioner fra dette projekt skiller sig ud for andre installatører:

• Se efter en løsning, der genbruger eksisterende ledninger.Strømledningsstyring undgår dedikeret kommunikationskabel, som er værdifuldt til eftermonteringsprojekter og lange tagspænd.
• Bekræft tidligt kompatibilitet med dit specifikke invertermærke.Den første pilottest, før de forpligtede sig til et fuldt køb, reddede holdet for måneders fejlfinding senere.
• Mål de samlede omkostninger ved overholdelse, ikke delprisen.Besparelsen på $6.800 på arbejdskraft og omarbejdning pr. projekt var mere end hele forskellen i komponentomkostninger.

Hvis teamet kunne genstarte projektet, ville de sætte signalstyrkefilteret på designtegningen fra begyndelsen for enhver streng længere end 300 m. Alligevel var den mindre justering det eneste problem, man stødte på i alle 18 installationer.

Referencer

• NEC 690.12 (NFPA 70), Hurtig nedlukning af PV-systemer på bygninger, 2020-udgave.https://www.nfpa.org/70
• IEC 60947-1, Lavspændingskoblings- og kontroludstyr - Del 1: Generelle regler.https://webstore.iec.ch/publication/6123