Päikesepaneelide EPC-inseneridele mõeldud väliandmete spetsifikatsiooni juhend: kuidas 4200 keemilise maanduse elektroodi, mis saadeti 150 MW Saudi Araabia päikeseelektrijaama, hoidsid viie aasta jooksul 1800 Ω·cm pinnase korral 3,1 Ω maandustakistust – ning hanke-, paigaldus- ja auditietapid, mis meid sinna viisid.

Selle artikli väliandmed pärinevad 150 MW Saudi Araabia päikeseelektrijaamast, mis jõudis meieni 2020. aasta augustis rutiinse päringu raames. Madridis asuv EPC liikus teises e-kirjas tükihinnalt spetsifikatsioonile – nende juhtivinsener oli 2018. aastal läbi elanud 50 MW projekti, kus jootatud varraste varud olid kolmandal aastal üle puutepinge piiri triivinud. Järgneb hanke-, paigaldus- ja auditijärjestus, mis andis tulemuseks 3,1 Ω keskmise / 4,7 Ω halvima / viieaastase hooldusvaba töömudeli – ja ühe tarnija partii, mis selle peaaegu katki tegi.

1. Hooldusvaba spetsifikatsioon, mis sai alguse ebaõnnestunud kastmisvardaga tehasest

Võrdlusrike oli 50 MW Tšiili päikeseelektrijaam, mis võeti kasutusele 2018. aastal tavapäraste vaskkattega varraste ja kuuekuulise kastmistsükliga. Kolmandaks aastaks oli kuue inverteripadja puutepinge aken triivinud üle kavandatud piiri, kuna kaks 2020. aasta planeeritud kastmisvisiiti jäeti vahele (COVID-i reisipiirangud). Vardad ei olnud füüsiliselt rikki läinud – need olid ära kuivanud. Padja takistus ületas 5 Ω läve kolmel kuuest padjast.

See on tööpilu, mille keemilise maanduse elektrood täidab. Meie toode on vasega kaetud terasest südamik (17,2 mm kuni 25,4 mm) 100 mm kuni 150 mm läbimõõduga puuritud rõnga sees, mis on täidetud hügroskoopse ühendiga – bentoniitsaviga, mis on segatud magneesiumsulfaadi ja niiskust säilitava lisandiga. Ühend imab ümbritsevat niiskust ja hoiab seda varda pinna vastas; magneesiumsulfaat hoiab vahetu mullamahu juhtivana. Tehase tasandil on tagajärg see, et puutepinge aken jääb 25–30-aastase kavandatud eluea jooksul kavandatud piiridesse ning kastmistsükkel langeb käitamise ja hoolduse plaanist välja.

Saudi Araabia projekti puhul oli niisutatud varda ja keemilise elektroodi erinevuseks viieaastane käitamise ja hoolduse kohustus, mille EPC varale esimesel päeval kirjutas. Kui raam on paigas, saab tükipõhisest lisatasust põhjendatud rida.

2. Pinnase takistuse kaart, mis otsustas 4200 elektroodi järele

Aus vastus küsimuseleMillal keemiline elektrood lakkab olemast valikulineon pinnase takistuse kaart. Saudi Araabia tehase jaoks viisime läbi Wenneri neljatüügase mõõdistusmeetodi 1,8 km² suurusel antenniplaadil, kus tihvtid paigutati kavandatud elektroodide sügavusele (1,5 m ja 3,0 m sondid). Allolevat jaotust kasutan siis, kui energiaplaneerija esitab sama küsimuse uue projekti kohta.

Oluline on kavandatud elektroodi sügavusel mõõdetud takistus, mitte pinna näit.Saudi Araabia objektil oli neljaharulise mõõdistuspinge pinnamõõturi näit 380 Ω·cm (see oleks viidanud sellele, et piisab sissepritsega vardast); 1,5 m näit oli 1400 Ω·cm ja 3,0 m näit 1800 Ω·cm. Ilma kihilise mõõdistuseta oleks EPC määranud niisutatud sissepritsega varda inventuuri.

3. Mida „hooldusvaba” meie tüübikatsetuse aruandes tegelikult tähendab

See fraas on küll tööstusstandard, aga lohakas, seega paneme selle iga saadetise jaoks kirja. Meie saatmiskai hooldusvabal keemilisel maanduselektroodil on neli tehnilist omadust, mis kajastuvad tüübikatsetuse aruandes, ja just seda aruannet peaks energiahaldur enne ostutellimuse allkirjastamist küsima.

1. Hügroskoopne tagasitäide (üheIEC 62561-7).Bentoniit, mis on segatud magneesiumsulfaadiga (mitte naatriumkloriidiga, mis ründab vasega kaetud südamikke). 60 °C / 30-päevane ioonstabiilsuse test tabab tarnijate otseteid: nõuetele vastavad segud vähendavad takistust ≥80%; 2022. aasta tarnija partii langes 65%-ni, mis käivitas ettevõttesisese segude tootmise ümberlülituse.
2. Vasega kaetud terasest südamikNEMA GR-1, minimaalne kate 254 µm.Kontrollib galvaanilist korrosiooni. 2021. aastal lükkasime tagasi tarnija, kelle kate oli 180 µm paksune – see vastas nõrkvoolu signaalimaanduse spetsifikatsioonile, kuid oli liiga õhuke impulssvoolu koormuse jaoks, mida ESE-otsmik streigi ajal kannab.
3. Püsiv kontrollšaht klambriga kinnitatava mõõteaknaga.300 mm × 300 mm × 300 mm polümeer (mitte betoon; betoon praguneb kuiva-termilise tsükli ajal). Klambriga näit võimaldab O&M meeskonnal kontrollida viienda aasta korduskatset 30 sekundiga padja kohta.
4. Kasutus- ja hoolduskavas ei ole planeeritud uuesti kastmist.Saudi Araabia käsiraamat nõuab klambri paigaldamist esimesel, kolmandal ja viiendal aastal – mitte midagi vahepealset. Kuue- või kaheteistkuuline niisutustsükkel tähendab, et elektrood on valesti valitud.

Erinevus akeemilise maanduse elektroodjaelektrolüütilise ioonjahvatusvarrasMeie tootesarjas on tegemist geomeetrilise, mitte funktsionaalse lahendusega – vasktoru vs vasega kaetud terassüdamik, sama tagasitäide. Mõlemad andsid sama keskmise 3,1 Ω, võrreldes Saudi Araabia tehase 5 Ω eesmärgiga.

4. Neli standardit, millele on ristviidatud Saudi Araabia spetsifikatsioonis

Saudi Araabia spetsifikatsioon viitas neljale standardile. See, milline standard millist otsust reguleeris, on see osa, mille energiamärgised enamasti vaikimisi jätavad – siin on tööplaan.

Keskpingepadjade ja POI alajaama jaoksIEEE 80jaIEEE 665olid sidumispiiranguks, mitte tooreks padja takistuseks. Mõlemad juhid pidid enne allkirjastamist IEEE 837 standardi osas kokku leppima.

5. Kuhu elektroodid tegelikult massiivil paigutati

Saudi Araabia tehases vastati küsimusele „kuhu ma need panen” ühejoonelise diagrammi abil, mida energiatõhususe programm (EPC) oli enne esimese konteineri saatmist kolm korda läbi vaadanud. Keemilised elektroodid maandusid viide erinevasse asukohta – ja hankedokumendis pidi olema välja toodud, milline standard millist asukohta reguleerib, sest sama elektroodi geomeetria oli iga asukoha jaoks erinev.

Joonis 2 — Elektrolüütilise ioonmaandusvarda tüüpi keemiline elektrood Saudi Araabia tehase inverteriplatsi valmis kontrollšahtis. Vasega kaetud südamik on eksotermiliselt keevitatud seadme maandusjuhi külge kontrollšahti tasandil.

1. Inverteri padjad.Alustati ühe elektroodiga padja kohta; lisati teine ​​14 padjale, kus 1,5 m uuring oli üle 1800 Ω·cm (1316 elektroodi, keskmine 3,1 Ω).
2. Keskpinge trafo padjad.Kaks elektroodi padja kohta pluss pinna kruusakiht, mis on konstrueeritud IEEE 80 puute- ja astmepinge akna (84 padja, 168 elektroodi) järgi.
3. Kombineeritud karbid.Üks elektrood karbis (1890 elektroodi).
4. Peamise alalisvoolu seadme maandusjuhtme mõlemad otsad.Kaks elektroodi (1,4 km pagasiruumi).
5. ESE välguvoolukaitse otsmuhvid.24 ESE õhuklemmid massiivi perimeetril ja keskpinge jaotusseadme korpuses, igaühel elektrolüütilise ioonmaandusvarda ots (impulssvoolu mahtuvus oli siduv piirang).

Kokku: 4200 keemilist elektroodi, mis vastavad EPC hankegraafikule ja konteineritele, mis lahkusid Xinchangist septembri 2020 ja märtsi 2022 vahel. Esimeses redaktsioonis näen kõige sagedamini viga, et kõiki viit asukohatüüpi käsitletakse identsetena – need ei ole. Hankedokumendis tuleb välja tuua, milline standard millist asukohta reguleerib.

6. Täitematerjali keemiline spetsifikatsioon, mis eristas tarnijat teistest

Saudi Araabia projekti puhul eristas täitematerjali spetsifikatsioon pakkumisnimekirjas kahte finalisti. Üks saatis 14-leheküljelise kataloogi, mille tagakaanel oli üksainus viide standardile IEC 62561-7. Teine saatis 38-leheküljelise tüübikatsetuse aruande, mis hõlmas takistuse vähenemise tegurit neljas võrdlusniiskustingimuses, 60 °C / 30-päevase ioonstabiilsuse tulemust, 90-päevase niiskusepeetuse kõverat ja ESIA-etapi keskkonnanõuetele vastavuse avaldust. Teine saatis tarnija, kelle EPC lisab 25-aastasesse käitamise ja hooldamise plaani.

Saudi Araabia spetsifikatsiooni hanketekstis, mille me lõpuks kirjutasime, toodi välja neli omadust – samad neli, mida me iga saadetise puhul ettevõttesiseselt testime, ja samad neli, mis kajastuvad meie tüübikatsetuse aruandes.

• Takistuse vähendustegur (vastavalt standardile IEC 62561-7).Standard: 12:1 20% võrdlusniiskuse juures.
• Pikaajaline ioonstabiilsus (60 °C / 30-päevane korduskatse).Magneesiumsulfaat naatriumkloriidi kohal (kloriid ründab vaskkattega südamikke); retentsiooni lävi ≥80%. 2022. aasta tarnija partii retentsiooni lävi oli 65% – see ongi sisemise segamise käivitaja.
• Niiskuse säilivus 90-päevase kuivamistsükli jooksul.73% retentsioon pärast 90 päeva temperatuuril 35 °C / 30% suhtelise õhuniiskuse juures – see on andmepunkt, mida EPC kasutas viienda aasta kordustesti määramiseks.
• Keskkonnaalane vastavus ESIA-s.Läbib reguleeritud metallide puhul standardse leostuspaneeli 1 mg/l sisalduse korral.

Tehas, mis esitab nelja omaduse tüübikatsetuse aruande, on see, mille energiamärgis (EPC) kirjutab 25-aastasesse käitamise ja hoolduse plaani; see, millel on ainult varraste mõõtude leht, ilmub teisel aastal koos e-kirjaga „uus täiustatud segu”.

7. Kuidas me Saudi Araabia EPC kuueastmelise protseduuri täpsustasime

Kuueastmeline spetsifikatsiooniprotseduur, mille me EPC-l läbisime, on sama, mida me kasutame iga suure võimsusega päikesepaneelide projekti puhul. See ei ole üldine loend – iga sammuga kaasneb otsus, mille EPC-insener peab oma konkreetse projekti puhul tegema.

1. Tehke planeeritud jalajälje ulatuses Wenneri neljatihvtiline pinnase takistuse uuring.Salvestus 1,5 m ja 3,0 m sügavusel sondimisel. Saudi Araabia leiukohas oli pinna ja sügavuse erinevus 4× (380 Ω·cm vs 1800 Ω·cm).
2. Määrake projekti ühejoonelise diagrammi abil iga kontakti kohta sihttakistus.Saudi Araabia energiakomisjon määras iga inverteriploki kohta 5 Ω ja kogu potentsiaaliühtlustusvõrgu jaoks 1 Ω; mõlemad jäid kehtima kogu viienda kordustesti vältel.
3. Täpsustage kirjalikult täitematerjali keemiline koostis koos nelja omaduse tüübikatsetuse aruandega.Testjuhtumiks oli 2022. aasta tarnijate partii – aruanne näitas 65% säilitamise määra enne saatmist.
4. Lukusta varda geomeetria ja ühendusstandard.17,2 mm × 2,4 m vaskkattega inverteripatjade jaoks; 25,4 mm × 2,4 m elektrolüütilise ioongeomeetriaga MV-patjade ja välguühendusete jaoks. Eksotermiliselt keevitatud pistikudIEEE 837, mehaanilisi klambreid pole.
5. Paigaldage häirimata pinnasesse 100 mm vertikaalse puuriga.Sama puur kogu massiivi ulatuses – spetsiaalseid tööriistu pole vaja. Täitke rõngas enne kontrollšahti sulgemist; vältige paigaldamist seisva vee alla (selle objekti puhul on rusikareegel 14-päevane kuivperiood enne paigaldamist).
6. Kontrollige potentsiaali languse testiga kasutuselevõtul ja viiendal aastal.IEEE 81 meetodite perekonna järgi; palgi takistus, mulla temperatuur ja niiskus. Saudi tehase viiendal aastal tehtud korduskatse keskmine tulemus oli 3,1 Ω ja halvim padi 4,7 Ω.

8. Suuruseplokk, millega me esimesel korral õigesti hakkama ei saanud

Saudi Araabia tehase esimesed 200 elektroodi tarniti 75 mm puuriga (EPC kohapealne insener oli seda varem kasutanud ajamiga varraste projektis) ja välitööde näidud olid keskmiselt 5,8 Ω, sihtmärgi suhtes aga 5 Ω – ühendil polnud ruumi hüdreerumiseks. Ülejäänud 4000 elektroodi puhul liikusime 100 mm peale ja keskmine langes 3,1 Ω-ni. 200 alamõõdulist auku ei puuritud uuesti; need on 6% padjadest „üle 2000 Ω·cm” vahemikus, mis said topeltelektroodide töötluse.

0,4 Ω erinevus 75 mm ja 100 mm puuri vahel on suurim paigalduspoolel esinev muutuja, mida oleme mõõtnud – ja see on muutuja, mida kontrollib EPC kohapealne insener, mitte tehas ega täitekeemia. Seguühendust saab spetsifikatsioonilaualt pingutada; puuri mitte.

9. Kuidas see on seotud ülemaailmse päikeseenergia arendusega – ja miks see on oluline energiatõhususe lepingute (EPC) hanke jaoks 2026. aastal

Saudi Araabia tehase 3,1 Ω ei ole erand. Meie 2020.–2025. aasta tarnete põhjal Lähis-Ida, Põhja-Aafrika, USA edelaosa ja Austraalia sisemaa tarbeelektroonikaettevõtetele on õigesti paigaldatud paigaldiste keskmine padja takistus olnud vahemikus 2,8–3,6 Ω, sihtväärtus aga 5 Ω. 0,8 Ω hajuvust põhjustavad pinnasetihedus ja puuraugu läbimõõdu kriteeriumid paigalduse poolel. Täitematerjali keemia järjepidevus on vähem oluline kui puuraugu läbimõõdu kriteeriumid – see leid üllatas meie kvaliteedikontrolli meeskonda, kui auditeerisime viienda aasta korduskatsete andmeid paigaldusandmetega võrreldes.

See väliandmete muster sobib kokku praegu paigaldatava ehitusegaIEA-PVPS jälgimine, tublisti üle 400 GW uut päikesepaneelide võimsust aastas.IEA-PVPSi hetktõmmis 2024kinnitab, et kumulatiivne PV on ületanud 2 TW;IEA taastuvenergia 2024Aruande kohaselt jäävad kommunaalteenuste mastaabis päikesepaneelid 2030. aastani uute taastuvenergia tootmisvõimsuste suurimaks panustajaks. Hankemeeskondade jaoks on maandamine liikunud üldisest varraste ja klambritega maandamisest tunnustatud kommunaalteenuste mastaabis spetsifikatsioonikategooriaks – ja päringu võidavad tarnijad, kes suudavad esitada nelja omaduse tüübikatsetuse aruande.

10. Energiatõhususe lepingute hankemeeskondade korduma kippuvad küsimused

Mis on päikesepaneelide keemiline maanduselektrood?

Vasega kaetud terasvarras, mis on vertikaalselt paigaldatud ja ümbritsetud hügroskoopse tagasitäitemassiga, mis imab ümbritsevat niiskust, stabiliseerides elektroodi takistust aastateks ilma käsitsi kastmiseta. Saudi Araabia tehases tarniti aastatel 2020–2022 4200 varda, mille keskmine takistus oli viiendal aastal 3,1 Ω.

Miks on hooldusvaba maandus oluline kommunaalteenuste mastaabis päikesepaneelide puhul?

Taimed katavad kümneid kuni sadu hektareid ja tuhandeid elektroodide asukohti. Traditsiooniline elektrood kuue- või kaheteistkuulise kastmistsükliga jätab vara kaitsmata, kui graafikust peaks kõrvale kalduma. Hooldusvaba maandus kõrvaldab tsükli.

Milline mulla eritakistus on ainuüksi juhitava varda jaoks liiga kõrge?

Üle umbes 1000 Ω·cm ei suuda üksik veeretav vasega kaetud varras padjas usaldusväärselt alla 5 Ω tõmmata ilma ebamõistliku varraste arvu või väga sügavale paigaldamiseta. Saudi Araabia tehases oli 73% massiivist 1000–2000 Ω·cm vahemikus; 6% üle 2000 Ω·cm said delta-mustriga elektroodid.

Millised standardid kehtivad päikesepaneelide elektrijaamade keemilisele maandusele?

IEEE 837pistikute jaoks,IEEE 80 / IEEE 665alajaama stiilis disaini jaoks,IEC 62561-7maandusühendite jaoks jaNFPA 70 (NEC) artikkel 690PV-süsteemi maandamiseks.NEMA GR-1katab varda ennast.

Kui kaua keemiline elektrood kasutuses vastu peab?

Õigesti valitud elektrood tagab stabiilse takistusakna kogu 25–30-aastase kavandatud eluea jooksul. Vaskkate kontrollib galvaanilist korrosiooni; tagasitäide jääb aktiivseks tänu hügroskoopsusele. Saudi Araabia tehase 4200 elektroodi pole pärast paigaldamist uuesti veega täidetud.

Kas keemilised elektroodid vastavad NEC 690 nõuetele?

Jah.NFPA 70 (NEC) artikkel 690hõlmab PV-süsteemi maandust; vasega kaetud südamikuga keemiline elektrood jaIEEE 837liitmikud vastavad nõuetele.

Mille poolest erineb täitematerjali keemiline koostis ainult bentoniidist?

Puhas bentoniit on hügroskoopne, kuid kuivadel aastaaegadel vähendab selle ioonide sisaldust. Hooldusvaba tagasitäide lisab elektrolüüdisoola paketi (tavaliselt magneesiumsulfaat) ja niiskust säilitava lisandi.

Kuhu tuleks keemilised elektroodid PV-paneelidel paigutada?

Saudi Araabia tehases: 1316 inverteriplatsidel, 168 keskpingeplatsidel, 1890 kombinaatorkarbis, 2 1,4 km pikkuse alalisvooluvõrgu magistraali mõlemas otsas, 24 ESE välguühendustes – kokku 4200. Geomeetria erineb asukohast olenevalt.

Mis vahe on keemilisel elektroodil ja elektrolüütilisel ioonmandusvardal?

Kasutatakse paljudes andmelehtedes vaheldumisi.meie liin, keemiline elektrood kasutab vasktoru;elektrolüütilise ioonjahvatusvarraskasutab vasega kaetud südamikku.

11. Lõppkokkuvõte – mida me Saudi Araabia EPC-lt esimesel päeval palusime

Kui olete EPC projektiinsener ja teil on hankedokument avatud, siis miinimum, mis võimaldab meil esitada pakkumise ilma kuue nädala pikkuse selgitustsüklita, on samad kuus punkti, mille Madridi meeskond saatis 2020. aasta augustis: ühejooneline diagramm elektroodide asukohtadega, kihiline Wenneri uuring planeeritud sügavusel, takistuse sihtväärtused kontaktide ja võrkude kohta, pistiku standard (tavaliseltIEEE 837), tagasitäite segu standard (IEC 62561-7) ja ESIA piirangud.

Aktiivse projekti puhul on kiireim teekeemilise maanduselektroodi tooteleht, seeelektrolüütilise ioonjahvatusvarrasjamaandusmoodullehekülgi või5 parimatblogi.Võtke ühendust meie ekspordiosakonnagaotsekoheseks vestluseks.