מדריך למפרט נתוני שטח עבור מהנדסי EPC סולאריים: כיצד 4,200 אלקטרודות הארקה כימיות שנשלחו למפעל פוטו-וולטאי סעודי בהספק 150 מגה-וואט החזיקו בהתנגדות פד של 3.1 אוהם במשך חמש שנים בעובי אדמה של 1,800 אוהם·ס"מ - ושלבי הרכש, ההתקנה והביקורת שהביאו אותנו לשם.

נתוני השטח של מאמר זה מגיעים מתחנת פוטו-וולטאית סעודי בהספק 150 מגה-וואט שהגיעה אלינו באוגוסט 2020 כשאלה שגרתית. ה-EPC שבסיסה במדריד עברה ממחיר ליחידה למפרט במייל השני - המהנדס הראשי שלהם עבר פרויקט של 50 מגה-וואט בשנת 2018, שבו מלאי של מוטות מים חרג מגבולות מתח המגע בשנה השלישית. להלן רצף הרכש, ההתקנה והביקורת שהניב את מודל ההפעלה הממוצע של 3.1 אוהם / 4.7 אוהם הגרוע ביותר / ללא תחזוקה במשך חמש שנים - ואת סדרת הספקים היחידה שכמעט שברה אותו.

1. המפרט נטול התחזוקה שהתחיל עם מפעל מוטות השקיה כושל

כשל הייחוס היה תחנת פוטו-וולטאית צ'יליאנית בהספק 50 מגה-וואט שהופעלה בשנת 2018 עם מוטות מצופים נחושת מונעים קונבנציונליים ומחזור השקיה של שישה חודשים. עד השנה השלישית, חלון מתח המגע בשישה פדי ממיר עלה מעל לשולי התכנון מכיוון ששני ביקורי השקיה מתוכננים בשנת 2020 דילגו (הגבלות נסיעה עקב COVID). המוטות לא כשלו פיזית - הם התייבשו. התנגדות הפדים חצתה את סף 5 Ω בשלושה מתוך ששת הפדים.

זהו הפער התפעולי שאלקטרודת הארקה כימית סוגרת. המוצר שלנו הוא ליבת פלדה מצופה נחושת (17.2 מ"מ עד 25.4 מ"מ) בתוך טבעת מקדח בקוטר 100 מ"מ עד 150 מ"מ, הממולאת בחזרה על ידי תרכובת היגרוסקופית - חרסית בנטוניט מעורבבת עם מגנזיום סולפט ותוסף לשמירת לחות. התרכובת סופגת לחות סביבתית ומחזיקה אותה כנגד פני המוט; המגנזיום סולפט שומר על נפח האדמה המיידי מוליך. התוצאה ברמת הצמח היא שחלון מתח המגע נשאר בתוך שולי התכנון למשך אורך חיים של 25 עד 30 שנה, ומחזור ההשקיה נופל מתוכנית התפעול והתחזוקה.

עבור הפרויקט הסעודי, ההבדל בין מוט מושקה לאלקטרודה כימית היה התחייבות לתפעול ותחזוקה של חמש שנים ש-EPC רשם לנכס ביום הראשון. ברגע שהמסגרת הזו קיימת, הפרמיה ליחידה הופכת לסעיף בר הגנה.

2. מפת התנגדות הקרקע שקבעה 4,200 אלקטרודות

התשובה הכנה למתי אלקטרודה כימית מפסיקה להיות אופציונליתהיא מפת התנגדות הקרקע. עבור המפעל הסעודי ביצענו סקר Wenner עם ארבעה פינים על פני שטח המערך בשטח של 1.8 קמ"ר עם פינים בעומק האלקטרודות המתוכנן (גששים של 1.5 מ' ו-3.0 מ'). הפירוט שלהלן הוא מה שאני משתמש בו כאשר EPC שואל את אותה שאלה בפרויקט חדש.

המספר שחשוב הוא קריאת ההתנגדות בעומק האלקטרודה המתוכנן, לא קריאת פני השטח.באתר הסעודי, קריאת ארבעת הפינים על פני השטח הייתה 380 Ω·cm (מה שהיה מרמז שמוט מונעים מספיק); קריאת 1.5 מטר הייתה 1,400 Ω·cm וקריאת 3.0 מטר הייתה 1,800 Ω·cm. ללא הסקר השכבתי, ה-EPC היה מציין מלאי מוטות מונעים מושקים.

3. מה המשמעות של "ללא תחזוקה" בפועל בדוח בדיקת הסוג שלנו

הביטוי הוא סטנדרטי בתעשייה אך רשלני, ולכן אנו מקבעים אותו בכתב עבור כל משלוח. לאלקטרודת הארקה כימית ללא תחזוקה ברציף המשלוחים שלנו יש ארבע תכונות הנדסיות המופיעות בדוח בדיקת הסוג, והדוח הוא מה ש-EPC צריך לבקש לראות לפני חתימה על הזמנת הרכש.

1. מילוי היגרוסקופי (לכלחברת החשמל 62561-7).בנטוניט מעורבב עם מגנזיום גופרתי (לא נתרן כלורי, שתוקף ליבות מצופות נחושת). מבחן היציבות היונית בטמפרטורה של 60 מעלות צלזיוס / 30 יום מזהה קיצורי דרך אצל הספק: תרכובות תואמות מחזיקות בירידה של ≥80% בהתנגדות; אצווה של הספקים משנת 2022 ירדה ל-65%, מה שהוביל למעבר להרכבה פנימית.
2. ליבת פלדה מצופה נחושת לNEMA GR-1, חיפוי מינימלי של 254 מיקרומטר.מבקר קורוזיה גלוונית. דחינו ספק משנת 2021 שהציפוי שלו היה 180 מיקרון - מפרט פנימי להארקת אותות זרם נמוך אך דק מדי לעומס זרם הדחף שסיום ESE נושא במהלך אירוע שביתה.
3. בור בדיקה קבוע עם חלון מדידה להרכבה.פולימר 300 מ"מ × 300 מ"מ × 300 מ"מ (לא בטון; סדקי בטון במחזוריות תרמית-יבשה). קריאת ההידוק מאפשרת לצוות התפעול והתחזוקה לבדוק את הבדיקה החוזרת של שנת חמש תוך 30 שניות לכל משטח.
4. אין השקיה חוזרת מתוכננת בתוכנית התחזוקה והתחזוקה.המדריך הסעודי דורש התקנת אלקטרודה בשנה הראשונה, השלישית והחמישית - שום דבר בין לבין. מחזור השקיה של שישה או שנים עשר חודשים פירושו שהאלקטרודה צוינה בצורה שגויה.

ההבחנה בין אאלקטרודת הארקה כימיתו-מוט הארקה של יונים אלקטרוליטייםבקו שלנו הוא גיאומטרי, לא פונקציונלי - צינור נחושת לעומת ליבת פלדה מצופה נחושת, אותו מילוי חוזר. שניהם סיפקו את אותו ממוצע של 3.1 אוהם כנגד יעד 5 אוהם במפעל הסעודי.

4. ארבעת הסטנדרטים המצולמים במפרט הסעודי

המפרט הסעודי השווה בין ארבעה תקנים. איזה תקן קבע איזו החלטה הוא החלק שתעודות האנרגיה החשמלית (EPC) לרוב משאירות מרומזות - הנה מפת העבודה.

עבור רדי MV ותחנת המשנה POI,IEEE 80וIEEE 665היו אילוץ הקישור, לא התנגדות הפד הגולמי. שני המוליכים היו צריכים להסכים על תקן IEEE 837 לפני ששניהם אושרו.

5. היכן האלקטרודות נמצאות בפועל על המערך

במפעל הסעודי, השאלה "איפה אני שם אותם" נענתה על סמך תרשים חד-קויפי שה-EPC תיקן שלוש פעמים לפני משלוח המכולה הראשונה. אלקטרודות כימיות נחתו בחמישה סוגי מיקומים שונים - ומסמך הרכש היה צריך לציין איזה תקן חל על איזה מיקום, מכיוון שאותה גיאומטריית אלקטרודה צוינה בצורה שונה עבור כל אחד מהם.

איור 2 - אלקטרודה כימית מסוג מוט הארקה יונית אלקטרוליטי בבור בדיקה גמור במשטח ממיר של מפעל סעודי. הליבה המצופה נחושת מרותכת באופן אקסותרמי למוליך הארקת הציוד ברמת בור הבדיקה.

1. רפידות אינוורטר.התחלנו עם אלקטרודה אחת לכל משטח; נוסף אלקטרודה שנייה על 14 משטחים שבהם הסקר של 1.5 מטר היה מעל 1,800 Ω·cm (1,316 אלקטרודות, ממוצע 3.1 Ω).
2. פדי שנאי MV.שתי אלקטרודות לכל משטח בתוספת שכבת חצץ על פני השטח, שתוכננו כנגד חלון מתח מגע ומדידה של IEEE 80 (84 משטחים, 168 אלקטרודות).
3. קופסאות קומבינציה.אלקטרודה אחת לכל קופסה (1,890 אלקטרודות).
4. שני קצוות גזע הארקה הראשי של ציוד DC.שתי אלקטרודות (גזע של 1.4 ק"מ).
5. סיומות מוליך כלפי מטה של ​​​​ברקים ESE.24 מסופי אוויר ESE על היקף המערך ומארז מיתוג MV, כל אחד עם סיום מוט הארקה של יונים אלקטרוליטיים (קיבולת זרם הדחף הייתה אילוץ הקישור).

סה"כ: 4,200 אלקטרודות כימיות, התואמות את לוח הזמנים של הרכש של ה-EPC ואת המכולות שעזבו את שינצ'אנג בין ספטמבר 2020 למרץ 2022. הטעות שאני רואה לרוב בגרסה הראשונה היא התייחסות לכל חמשת סוגי המיקומים כאל זהים - הם לא. מסמך הרכש צריך לציין איזה תקן קובע איזה מיקום.

6. מפרט כימיית המילוי החוזר שבאמת בידול ספק

בפרויקט הסעודי, מפרט המילוי החוזר הפריד בין שני המועמדים הסופיים ברשימת ההצעות. אחד שלח קטלוג בן 14 עמודים עם סימוכין יחידה של IEC 62561-7 על הכריכה האחורית. השני שלח דוח בדיקת סוג בן 38 עמודים המכסה את מקדם הפחתת ההתנגדות בארבעה תנאי לחות ייחוס, תוצאת יציבות יונית של 60°C / 30 יום, עקומת שמירת לחות של 90 יום, והצהרת תאימות סביבתית בשלב ESIA. השני הוא הספק ש-EPC רושם בתוכנית תפעול ותחזוקה ל-25 שנה.

שפת הרכש שכתבנו בסופו של דבר עבור המפרט הסעודי קראה לארבע מאפיינים - אותם ארבע שאנו בודקים באופן פנימי עבור כל משלוח, ואותן ארבע שחוזרים בדוח בדיקת הסוג שלנו.

• מקדם הפחתת התנגדות (לפי IEC 62561-7).תקן: 12:1 ב-20% לחות ייחוס.
• יציבות יונית ארוכת טווח (60°C / בדיקה חוזרת של 30 יום).מגנזיום גופרתי מעל נתרן כלורי (כלוריד תוקף ליבות מצופות נחושת); סף שמירה של ≥80%. אצווה הספקים של 2022 חזרה ל-65% - הגורם הטריגר להרכבה פנימית.
• שמירת לחות לאורך מחזור ייבוש של 90 יום.שמירה על 73% לאחר 90 יום ב-35°C / 30% לחות יחסית - נקודת הנתונים בה השתמש ה-EPC לקביעת הבדיקה החוזרת כל חמש שנים.
• תאימות סביבתית ב-ESIA.עובר את לוח התשטיפים הסטנדרטי מתחת ל-1 מ"ג/ליטר עבור מתכות מוסדרות.

המפעל שמציג את דוח בדיקת הסוג הכולל ארבע נכסים הוא זה ש-EPC רושם לתוכנית תפעול ותחזוקה ל-25 שנה; זה עם גיליון מידות של מוט בלבד מופיע בשנה השנייה עם דוא"ל של "תרכובת משופרת חדשה".

7. כיצד קבענו את הליך ששת השלבים עבור ה-EPC הסעודי

הליך המפרט בן ששת השלבים שסקרנו את ה-EPC הוא זהה לזה שאנו מבצעים בכל פרויקט פוטו-וולטאי בקנה מידה של שירות. זוהי אינה רשימה כללית - לכל שלב מצורפת החלטה שמהנדס EPC צריך לקבל בפרויקט הספציפי שלו.

1. בצע סקר התנגדות קרקע מסוג Wenner בעל ארבעה פינים על פני השטח המתוכנן.רישום בעומקי בדיקה של 1.5 מטר ו-3.0 מטר. הפער בין פני השטח לעומק באתר הסעודי היה 4× (380 Ω·cm לעומת 1,800 Ω·cm).
2. הגדר התנגדות יעד לכל פדים מדיאגרמת הקו החד-קוית של הפרויקט.ה-EPC הסעודי קבע 5 אוהם לכל משטח ממיר ו-1 אוהם עבור רשת הפוטנציאל האקוויוולנטי הכוללת; שניהם נשמרו עד לבדיקה החוזרת של חמש השנים האחרונות.
3. ציין את הכימיה של המילוי החוזר בכתב, בצירוף דוח בדיקת סוג הכולל ארבע מאפיינים.אצוות הספקים של 2022 הייתה מקרה המבחן - הדו"ח תפס את שיעור השימור של 65% לפני המשלוח.
4. נעל את גיאומטריית המוט ואת תקן המחבר.מצופה נחושת בקוטר 17.2 מ"מ × 2.4 מטר עבור פדי ממיר; גיאומטריית יונים אלקטרוליטיים בקוטר 25.4 מ"מ × 2.4 מטר עבור פדי MV וסיום חיבורי ברק. מחברים מרותכים אקסותרמית לIEEE 837, ללא מלחציים מכניים.
5. התקנה באדמה לא מופרעת באמצעות מקדחה אנכית של 100 מ"מ.אותה מקדחת לכל אורך המערך - ללא צורך בכלים מיוחדים. יש למלא את הטבעת לפני איטום בור הבדיקה; יש להימנע מהתקנה דרך מים עומדים (כלל האצבע באתר זה הוא תקופת יובש של 14 יום לפני ההתקנה).
6. יש לאמת באמצעות בדיקת נפילת פוטנציאל בעת ההפעלה ובשנה החמישית.לפי משפחת שיטות IEEE 81; התנגדות לוגריתמית, טמפרטורת קרקע ולחות. בדיקה חוזרת של המפעל הסעודי בחמש השנים האחרונות החזרה בממוצע של 3.1 Ω עם משטח גרוע של 4.7 Ω.

8. בלוק המידות שלא הצלחנו בפעם הראשונה

200 האלקטרודות הראשונות במפעל הסעודי הגיעו עם מקדחת בקוטר 75 מ"מ (מהנדס האתר של ה-EPC השתמש בה בפרויקט קודם של מוט מונע) וקריאות השדה חזרו לממוצע של 5.8 אוהם כנגד מטרה של 5 אוהם - לתרכובת לא היה מקום לחות. עברנו ל-100 מ"מ עבור 4,000 האלקטרודות הנותרות והממוצע ירד ל-3.1 אוהם. 200 החורים הקטנים בגודלם לא עברו מקדחה מחדש; הם 6% מהפדים בתחום "מעל 2,000 אוהם·ס"מ" שקיבלו טיפול באלקטרודה כפולה.

ההפרש של 0.4 אוהם בין מקדחת 75 מ"מ ל-100 מ"מ הוא המשתנה הגדול ביותר בצד ההתקנה שמדדנו - וזהו המשתנה שמהנדס האתר של EPC שולט בו, לא המפעל או הכימיה של המילוי החוזר. ניתן להדק את קו ההרכבה משולחן המפרט; לא את המקדחת.

9. כיצד זה קשור לבניית אנרגיה סולארית עולמית - ומדוע זה חשוב לרכש EPC בשנת 2026

התנגדות ההתנגדות הממוצעת של 3.1 אוהם במפעל הסעודי אינה חריגה. במשלוחים שלנו בין השנים 2020-2025 לתחנות פוטו-וולטאיות בקנה מידה גדול במזרח התיכון, צפון אפריקה, דרום-מערב ארה"ב ואוסטרליה היבשתית, התנגדות הרפידות הממוצעת במתקנים שצוינו כהלכה נחתה בטווח של 2.8 עד 3.6 אוהם לעומת יעד של 5 אוהם. פיזור ההתנגדות של 0.8 אוהם מושפע מפס הקרקע וקוטר חור המקדח בצד ההתקנה. עקביות הכימיה של המילוי החוזר חשובה פחות מקוטר חור המקדח - ממצא שהפתיע את צוות האבטחה שלנו כאשר ביצענו ביקורת על נתוני הבדיקה החוזרת של השנה החמש אל מול רישומי ההתקנה.

תבנית נתוני השדה הזו יושבת מול מבנה שמתקין כעת, על ידימעקב IEA-PVPS, הרבה מעל 400 ג'יגה-וואט של קיבולת פוטו-וולטאית חדשה בשנה.תמונת מצב של IEA-PVPS 2024מאשר שה-PV המצטבר חצה את 2 TW;אנרגיה מתחדשת של ה-IEA 2024הדו"ח צופה כי פוטו-וולטאית בקנה מידה רב-תכליתי תישאר התורמת הגדולה ביותר ליכולת אנרגיה מתחדשת חדשה עד 2030. עבור צוותי רכש, הארקה עברה מקו גנרי של מוט ומהדק לקטגוריית מפרט מוכרת בקנה מידה רב-תכליתי - והספקים שיכולים להפיק את דוח בדיקת הסוג של ארבעת המאפיינים הם אלה שיזכו בבירור.

10. שאלות נפוצות מצוותי רכש EPC

מהי אלקטרודת הארקה כימית לחווה סולארית?

מוט פלדה מצופה נחושת המותקן אנכית ומוקף בתרכובת מילוי היגרוסקופית הסופגת לחות סביבתית, ומייצבת את התנגדות האלקטרודה לאורך שנים ללא השקיה ידנית. במפעל הסעודי, 4,200 יחידות נשלחו בין השנים 2020-2022 עם ממוצע של 3.1 אוהם בשנה החמישית.

מדוע הארקה ללא תחזוקה חשובה עבור PV בקנה מידה גדול?

צמחים משתרעים על פני עשרות עד מאות דונם עם אלפי מיקומי אלקטרודות. אלקטרודה מסורתית במחזור השקיה של שישה או שנים עשר חודשים משאירה את הנכס ללא הגנה אם לוח הזמנים משתבש. הארקה ללא תחזוקה מבטלת את המחזור.

איזו התנגדות קרקע גבוהה מדי עבור מוט מונע בלבד?

מעל בערך 1,000 Ω·cm, מוט יחיד מצופה נחושת לא יכול להגיע באופן אמין מתחת ל-5 Ω במשטח ללא מספר בלתי סביר של מוטות או התקנות עמוקות מאוד. במפעל הסעודי, 73% מהמערך היה בתחום 1,000-2,000 Ω·cm; 6% מעל 2,000 Ω·cm קיבלו אלקטרודות בדוגמת דלתא.

אילו תקנים חלים על הארקה כימית במפעלי פוטו-וולטאיים?

IEEE 837עבור מחברים,IEEE 80 / IEEE 665עבור תכנון בסגנון תחנה משנה,חברת החשמל 62561-7עבור תרכובות הארקה, וסעיף 690 לחוק NFPA 70 (NEC)עבור הארקת מערכת PV.NEMA GR-1מכסה את המוט עצמו.

כמה זמן מחזיקה אלקטרודה כימית מעמד בשירות?

אלקטרודה שצוינה כראוי מספקת חלון התנגדות יציב למשך אורך חיים מלא של 25 עד 30 שנה. ציפוי נחושת מונע קורוזיה גלוונית; המילוי החוזר נשאר פעיל מכיוון שהוא היגרוסקופי. 4,200 האלקטרודות של המפעל הסעודי לא הושקו מחדש מאז ההתקנה.

האם אלקטרודות כימיות עומדות בדרישות NEC 690?

כֵּן.סעיף 690 לחוק NFPA 70 (NEC)מכסה הארקת מערכת פוטו-וולטאית; אלקטרודה כימית עם ליבה מצופה נחושת וIEEE 837אביזרים עומדים בדרישה.

במה שונה הכימיה של המילוי החוזר מבנטוניט בלבד?

בנטוניט טהור הוא היגרוסקופי אך מדלדל את תכולת היונים בעונות יבשות. מילוי חוזר שאינו דורש תחזוקה מוסיף חבילת מלח אלקטרוליטים (בדרך כלל מגנזיום גופרתי) בתוספת תוסף לשמירת לחות.

היכן יש למקם אלקטרודות כימיות על גבי מערך PV?

במפעל הסעודי: 1,316 בפדי ממיר, 168 בפדי MV, 1,890 בתיבות קומבינציה, 2 בשני קצוות של שקע DC באורך 1.4 ק"מ, 24 בסופי ברקים ESE - 4,200 בסך הכל. הגיאומטריה משתנה בהתאם למיקום.

מה ההבדל בין אלקטרודה כימית למוט הארקה של יונים אלקטרוליטיים?

משמש לסירוגין בגיליונות נתונים רבים.הקו שלנו, האלקטרודה הכימית משתמשת בצינור נחושת;מוט הארקה של יונים אלקטרוליטייםמשתמש בליבה מצופה נחושת.

11. סיכום - מה שביקשנו מהוועדה הסעודית האירופית לשלוח לנו ביום הראשון

אם אתה מהנדס פרויקט ה-EPC עם מסמך הרכש פתוח, המינימום שמאפשר לנו להציע הצעת מחיר ללא לולאת הבהרה של שישה שבועות הוא אותם שישה פריטים שצוות מדריד שלח באוגוסט 2020: דיאגרמת הקו החד-קוי עם מיקומי האלקטרודות, סקר ונר שכבתי בעומק המתוכנן, יעדי ההתנגדות לכל משטח ולכל רשת, תקן המחבר (בדרך כללIEEE 837), תקן תרכובת המילוי החוזר (חברת החשמל 62561-7), ואת אילוצי ה-ESIA.

עבור פרויקט חי, הנתיב המהיר ביותר הואדף מוצר של אלקטרודת הארקה כימית, ה-מוט הארקה של יונים אלקטרוליטייםומודול קרקעדפים, או ה-5 המוביליםבלוג.צרו קשר עם דלפק הייצוא שלנולשיחה ישירה.