EN
إرشادات أساسية لتحديد حجم خزانة الجمع الشمسية في التطبيقات على نطاق المرافق
يُعتمد نجاح مزرعة شمسية بقدرة 1.5 ميجاواط على نطاق المرافق بشكل كبير على تحديد الأحجام المناسبة لـ خزانات الجمع الشمسية . تُعد هذه المكونات الحرجة نقاط التجميع المركزية لسلسلة الألواح الكهروضوئية المتعددة، مما يجعل تحديد مواصفاتها بشكل دقيق أمرًا بالغ الأهمية لأداء النظام وسلامته. عند تحديد حجم خزانة الجمع الشمسي، يجب على المهندسين مراعاة العديد من المعايير الفنية بعناية، بما في ذلك أقصى جهد للنظام، وتصنيفات تيار الدائرة القصيرة، والعوامل البيئية التي تؤثر على التركيب.
إن خزانة الجمع الشمسية المصممة بشكل جيد لا تضمن فقط جمع الطاقة بشكل مثالي، بل توفر أيضًا ميزات حماية أساسية تحفظ استثمارك. سيقودك هذا الدليل الشامل خلال الجوانب الحاسمة لتحديد أحجام وحدات الجمع في التثبيتات على نطاق المرافق، ويساعدك على تجنب الأخطاء الشائعة مع تحقيق أقصى كفاءة ممكنة للنظام.
فهم مكونات خزانة الجمع الشمسية والمواصفات الخاصة بها
المكونات الأساسية لخزانة الجمع الشمسية
تحتوي خزانة دمج الطاقة الشمسية على العديد من المكونات الأساسية التي تعمل معًا لجمع دوائر سلسلة الألواح الكهروضوئية وحمايتها بكفاءة. وتُعد الحافلة الرئيسية نقطة جمع الطاقة، في حين توفر الفيوزات حماية من زيادة التيار لكل سلسلة على حدة. وتشمل المكونات الإضافية أجهزة حماية من الصواعق، وأجهزة فصل الدوائر، ومعدات مراقبة عند التحديد.
يجب أن تتوافق تصنيفات غلاف الخزانة مع بيئة التركيب، وعادةً ما تتطلب تصنيف NEMA 4X أو أفضل للتركيبات الخارجية. ويجب أن يتيح التصميم الداخلي تبديد الحرارة بشكل مناسب، ويوفر مساحة كافية للعاملين في الصيانة.
المواصفات الفنية ومتطلبات التصنيف
عند اختيار خزانة دمج الطاقة الشمسية، يجب تقييم عدة تصنيفات حرجة. يجب أن يكون تصنيف الجهد الأقصى للنظام أعلى من جهد الدائرة المفتوحة الأقصى الممكن في النظام، بما في ذلك زيادات الجهد المرتبطة بدرجة الحرارة. ويجب أن تكون تصنيفات التيار للحافلات الطرفية قادرة على استيعاب 125٪ من أقصى تيار مستمر وفقًا لمتطلبات NEC.
يجب إجراء حسابات هبوط الجهد عبر مكونات خزانة الدمج لضمان كفاءة النظام. بشكل عام، لا ينبغي أن يتجاوز إجمالي هبوط الجهد من مدخلات السلسلة إلى مخرج الدمج 1٪ في ظل ظروف الحمل الكامل.
حساب تصنيفات الفيوز ومتطلبات الحماية
منهجية تحديد حجم فيوز السلسلة
يبدأ تحديد حجم الفيوز المناسب بحساب تصنيف أقصى فيوز متسلسل (MSFR) للوحدات الشمسية المستخدمة. يجب أن يحمي الفيوز المختار من التيار العكسي مع السماح بمرور التيار التشغيلي الطبيعي دون عوائق. عادةً ما يتم تحديد حجم الفيوزات بـ 1.56 ضعف تيار قصر الدائرة للوحدة (Isc) لمراعاة العوامل البيئية.
يجب مراعاة تخفيض السعة بحسب درجة الحرارة عند اختيار الفيوزات، حيث تنخفض القدرة على حمل التيار عند ارتفاع درجات الحرارة. بالنسبة للمنشآت الكبيرة، يجب أن يأخذ اختيار الفيوز في الاعتبار أعلى درجة حرارة محيطة متوقعة بالإضافة إلى ارتفاع درجة الحرارة داخل الخزانة.
تنسيق حماية من زيادة التيار
يضمن تنسيق الحماية عمل الفيوزات بالترتيب الصحيح أثناء حدوث الأعطال. يجب أن يكون حماية الدائرة الرئيسية منسقة بشكل صحيح مع فيوزات السلسلة للحفاظ على الانتقائية. ويمنع هذا الانقطاع غير الضروري ويساعد على عزل العطل لأصغر جزء ممكن من المصفوفة.
غالبًا ما تتضمن خزائن المجمّعات الشمسية الحديثة ميزات متقدمة للرصد يمكنها تنبيه المشغلين إلى ظروف الزيادة في التيار قبل أن يصبح تشغيل الفيوز ضروريًا. تساعد هذه القدرة التنبؤية في الحفاظ على استمرارية تشغيل النظام وتقليل تكاليف الصيانة.
إرشادات سعة الحافلة (Bus Ampacity) وتحديد أحجام الموصلات
متطلبات سعة الحافلة الرئيسية
يجب تحديد حجم الحافلة الرئيسية بحيث تكون قادرة على تحمل التيار الكلي الناتج عن جميع السلاسل المتصلة مع هوامش الأمان المناسبة. تنص متطلبات NEC على ألا يتجاوز التيار المستمر 80٪ من تصنيف الحافلة. بالنسبة لتركيب بقدرة 1.5 ميجاواط، يجب إيلاء اهتمام دقيق لتوزيع التيار والتبدد الحراري داخل الخزانة.
إن اختيار مادة الحافلة يؤثر على القدرة على نقل التيار وعلى التكلفة. فبينما توفر النحاسية توصيلية متفوقة، يمكن أن تمثل الحافلات الألومنيومية مع الطلاء المناسب حلاً اقتصاديًا عندما يتم تحديد مقاسها بشكل مناسب للتطبيق.
اعتبارات الطرفيات والموصلات
يجب أن يأخذ اختيار الطرفية في الاعتبار المتطلبات الكهربائية والميكانيكية على حد سواء. يجب أن تكون الطرفية مصنفة للجهد الأقصى للنظام، ويجب تحديد حجمها بما يتناسب مع حجم الموصل المختار. تُعد القوة الميكانيكية مهمة بوجه خاص في التركيبات الخارجية حيث يمكن للتغيرات الحرارية أن تُحدث إجهادًا على التوصيلات.
يجب أن يراعي تحديد مقاس الموصلات داخل خزانة دمج الطاقة الشمسية تخفيض السعة التيارية بسبب درجة حرارة البيئة المحيطة وملء القناة. يجب اختيار جميع الموصلات بناءً على 125٪ من أقصى تيار مستمر ستتولى نقله.
تحليل هبوط الجهد وكفاءة النظام
حساب إجمالي هبوط الجهد
يؤثر هبوط الجهد خلال خزانة الدمج الشمسية على كفاءة النظام بشكل عام، ويجب التحكم فيه بعناية. يجب حساب إجمالي هبوط الجهد من مدخلات السلسلة إلى مخرج الدمج مع أخذ جميع نقاط التوصيل والموصلات في الاعتبار. عادةً ما تسهم كل نقطة توصيل بـ 0.1 إلى 0.2 فولت من الهبوط تحت الحمل الكامل.
يمكن أن تساعد برامج النمذجة المتقدمة في التنبؤ بانخفاض الجهد تحت ظروف تشغيل مختلفة، مما يسمح للمصممين بتحسين اختيار المكونات والتخطيط لتحقيق أقصى كفاءة.
تقنيات تحسين الكفاءة
يمكن استخدام عدة تقنيات للحد من انخفاض الجهد وتحسين كفاءة النظام. فاستخدام موصلات أكبر من الحد الأدنى المطلوب، وتنفيذ ترتيبات حافلات متوازية، وتحسين توجيه الموصلات يمكن أن يساهم جميعها في تقليل الفاقد. وغالبًا ما تُبرر تكلفة المواد الإضافية من خلال تحسن أداء النظام على مدى عمر التركيب.
تساعد الفحوصات الدورية باستخدام التصوير الحراري وقياس مقاومة التوصيلات في الحفاظ على الكفاءة المثلى من خلال اكتشاف المشكلات الناشئة قبل أن تؤثر تأثيرًا كبيرًا على الأداء.
الاعتبارات البيئية والتركيبية
استراتيجيات إدارة درجة الحرارة
إدارة درجة الحرارة بشكل فعال أمر بالغ الأهمية لضمان عمر طويل وأداء جيد لخزانة الدمج الشمسية. يجب تصميم تهوية الخزانة للحفاظ على درجات الحرارة الداخلية ضمن الحدود المقبولة لجميع المكونات. وقد يتطلب ذلك استخدام فتحات تهوية أو مراوح أو أنظمة تحكم مناخي، حسب موقع التركيب.
يمكن لأنظمة مراقبة درجة الحرارة أن تُصدر تحذيرًا مبكرًا من مشكلات نظام التبريد أو تراكم الحرارة غير المتوقع، مما يتيح إجراء صيانة وقائية قبل حدوث أي تلف في المكونات.
متطلبات التركيب الفعلي
يجب اختيار موقع تركيب الخزانة مع مراعاة سهولة الوصول إليها للصيانة، وحمايتها من الأضرار المادية، وتوفير أفضل مسار لتوصيل الكابلات. ويجب الحفاظ على مسافات عمل كافية حول الخزانة وفقًا لما تطلبه لوائح الكهرباء. كما يجب أن تكون البنية المثبتة قادرة على تحمل وزن الخزانة بالإضافة إلى أي أحمال إضافية ناتجة عن تراكم الجليد أو الثلج في حالات التركيب الخارجي.
يجب أن يشمل تخطيط التركيب التدابير اللازمة للتوسع المستقبلي ووصول الصيانة. قد يؤثر هذا على اختيار حجم الخزانة وموقع التثبيت.
الأسئلة الشائعة
ما العوامل التي تحدد الحجم المطلوب لخزانة دمج الطاقة الشمسية؟
يتم تحديد حجم خزانة دمج الطاقة الشمسية بعدة عوامل رئيسية، منها عدد الدوائر الكهربائية الداخلة، أقصى جهد في النظام، السعة الكلية للتيار المطلوبة، المساحة اللازمة لأجهزة الحماية، والمسافات الآمنة اللازمة للوصول إلى الصيانة. كما تؤثر الظروف البيئية واحتياجات التوسع المستقبلية على اختيار حجم الخزانة.
ما مدى تكرار فحص خزائن دمج الطاقة الشمسية؟
يجب إجراء فحوصات منتظمة لخزائن دمج الطاقة الشمسية مرة واحدة على الأقل سنويًا، مع التوصية بزيادة التكرار في البيئات القاسية. ويجب أن تشمل routine الصيانة التصوير الحراري، واختبار مقاومة التوصيلات، والفحص البصري للمكونات لضمان الأداء الأمثل والسلامة.
ما هي العلامات التي تدل على أن خزانة الجمع الشمسي قد تكون صغيرة الحجم؟
تشمل المؤشرات الشائعة لخزانة الجمع الشمسية الصغيرة الحجم ارتفاع درجات الحرارة الداخلية بشكل مفرط، وتشغيل متكرر لمفتاح الدائرة أو الصمامات، وأضرار مرئية بالحرارة على المكونات، وانخفاض الجهد الذي يتجاوز المواصفات المحددة في التصميم. يمكن للرصد المنتظم أن يساعد في تحديد هذه المشكلات قبل أن تؤدي إلى فشل النظام.