View
216
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
JAMK, 05.10.2017
MegaWattikoon aurinkosähköjärjestelmät15.30–16.00
Jukka Mäkinen, Product Manager, ABB Oy
1. Megawattiluokan aurinkosähköjärjestelmät tekniikan kertaus
2. PV-voimalan mitoitus
3. 4 MWP PV-voimala - References
4. Yhteenveto
October 6, 2017 Slide 2
Agenda
October 6, 2017 Slide 3
ABB on
Power Generation
Power Grid solutions
Substations
Microgrid solutions
Energy storages
Industry solutions
Smart living
Electric traffic
Service
SCADARobotics
Motion
Kattava valikoima ratkaisuja PV-paneelien kytkentäkoteloista invertterien kautta sähköasemiin
October 6, 2017 Slide 4
ABB ja aurinkosähkö
Centralized vs Distributed topology
October 6, 2017 Slide 5
DistributedBenefits:• High number of MPPTs• Modular & redundant• Easy for O&M
Challenges:• AC cabling, cable losses• Controlling large PV plants• High number of commissioning
Note:Depending on grid owner - typically demandsstep-up 0,4/20 kV, Up to 2 – 5 MWpeak max.
CentralizedBenefits:• Long track record on HW & SW• Reactive power compensation• Easy to administrate• Fast and easy commissioning
Challenges:• More DC cabling• Indoor design
Note:- Long term track record
October 6, 2017 Slide 6
Central topology1000 V DCMAX 400 V ACMAX 20 kV AC 110 kV AC
1500 V DCMAX660 V ACMAX20 kV AC110 kV AC
Single Line Diagram
October 6, 2017 Slide 11
Aurinkosähköjärjestelmät – keskitetty topologia
400 V AC
Direct20 kV AC
1000 V DC
VSN800 VSN700 2 x PVS800-57-1000 SWGTrafoRETA-01/RMBA-01
Arraybox2 x 8 x 24 ch
1+1
240 V AC
Modbus
String monitoring
Aurinkosähköjärjestelmät – keskitetty topologia – SLD
October 6, 2017 Slide 12
VSN800 VSN700 PVS800 SWGTrafo MVSWGRETA-01Arraybox
Aurinkosähköjärjestelmät – keskitetty topologia – SLD - data
October 6, 2017 Slide 13
VSN800 VSN700 PVS800 SWGTrafo MVSWGRETA-01Arraybox
PT100, RE..
Application program in PVS800 required
October 6, 2017 Slide 15
ABB PVS800 central inverter - Overview
• Designed for large scale grid-connected photovoltaic(PV) solar energy production
• Based on ABB’s highly successful technology platformused in frequency converters and wind turbineconverters
• Power ratings from 100 to 1000 kW• Transformless IGBT type design with 1000 Vdc max
input voltage, 1100VDC with 875kW and 1000kWunits.
• IP42 cabinet design with flexible DC input cabinetsection
October 6, 2017 Slide 16
ABB PVS800 central inverter 1000 kW
DC input section (customer specific)8 busbar inputs fusesOvervoltage protectionFusesEMC filterDC grounding (optional)
Inverter sectionInverter modules 3 pcsOutput filter module (LCL) 3 pcs
AC output sectionContactorEMC filterDisconnectorFusesOutput connections
Auxiliary controls sectionAC output DC input
Overview
October 6, 2017 Slide 17
ABB inverter station, PVS800-IS
All-in-one solution in 1,75 and 2 MW sizes:§ Corrosion protected standard 20 foot HC sea container based
structure
§ Air cooled flow through system with thermally insulated envelope
§ 2 x PVS800 central inverters, 875 or 1000 kW
§ 6 x R8i power and LCL filter module pairs – modularity, reliabilityand serviceability
§ Local power supply AC panel included with container interior wiring
§ Walk-in service friendly container interior with adequate space foradditional accessories
§ Floor structure optimized for easiness of cabling
§ Integrated double stage air pre-filtering
§ Transportation and lifting with normal truck crane
§ Design optimised for sea transport
Layout
October 6, 2017 Slide 18
ABB inverter station, PVS800-IS
Fast on site addedweather protection hoods
Standard 20’ HC formfactor suitable forstandard trailer
Easy cabling
Air intakes double stage G4 filtering systemF7 as an option for heavy-duty usage
C4 class surface coatingC5 as an option for nearcoastal usage
Sand removal doors
Animal protectionAuxiliary power supply system to support both MV and IS stations• Over voltage / current protetions• 3~ 6A feeding terminal to MV substation• 6kVA embedded transformer as an option• Embedded MV substation alarm/trip load control
Layout
October 6, 2017 Slide 19
ABB inverter station, PVS800-IS
Safety exit door
800 x1000 ( w x h) free spacereservation for postinstallations (e.g.monitoring).
600 x 1300 (w x h) free spacefor additional postinstallations (e.g. for UPS)Power supply and earthingpoints ready installed.
Proper workinginterior
Cabling tunnel forpost assembledcables
Optional air cooler forextreme hot temperatures(project specific option)
2 x PVS800 centralinverters
Layout
October 6, 2017 Slide 20
ABB inverter station, PVS800-IS
2
1
3
3 3
3
4
4
5
7
68
2
1. Exit door
2. Inverters
3. Air inlets with filtering systems
4. Air outlets with weather protection hoods
5. Local power enclosure
6. Optional AUX transformer
7. Installation base for add-on components eg. monitoringcabinet.
8. Main earthing bar (in cabling tunnel)
Overview
October 6, 2017 Slide 21
ABB medium voltage housing, PVS800-MVH
All-in-one solution 1.9 - 2.4 MVA§ Hot dip galvanized light weight steel frame with concrete
foundation
§ Separate compartments for transformer and mediumvoltage switch
§ ABB dry type or oil immersed transformer
§ ABB SafeRing MV switchgear
§ Accessories
Features:§ Targeted for medium temperature and cold climates
§ Specially suitable for road transportations
§ For sea transport on special cases
Overview, with dry type transformer
October 6, 2017 Slide 22
ABB medium voltage housing, PVS800-MVH
ABB SaferingSwitchgear
ABB dry typetransformer
§ ABB dry type cast resin transformer
§ 6-24 kV
§ Designed for IGBT inverter use
§ Natural convection cooling
§ Transformer temperature monitoring§ Temperature alarm signal to inverter to limit power
§ Temperature trip signal to stop inverter
PVS800-MVH and PVS800-IS site layout
October 6, 2017 Slide 23
ABB medium voltage housing, PVS800-MVH
2-3 m 2-3 m2-3 m
Service door
PVS800-IS PVS800-MVH
Free area Free area
Overview
VSN700 Data Logger
October 6, 2017 Slide 24
General Specifications• 2x RS-485 ports
• 2x RS-232 ports
• 2x Ethernet Ports
• 1x USB port
• 256MB Flash
• Linux kernel
• -40C to +85C
Overview
VSN800 Weather Station
October 6, 2017 Slide 25
General Specifications• VSN800-12
• Ambient temperature
• Global horizontal irradiance
• Back of module temperature
• VSN800-14
• Ambient temperature
• Global horizontal irradiance
• Plane of array irradiance
• Back of module temperature
• Wind speed & wind direction
Connecting DC array boxes to automation systems
October 6, 2017 Slide 26
Wired Local control system
Modbus RT RS-485
Ethernet
VSN700
WiredLocal control system
Modbus RT RS-485
Modbus adapter/ AC500
Ethernet router
Rocof (rate of change of frequency) suojaus:
• Jos taajuuden muutosnopeus on suurempi kuin 2 Hz/svähintään 0,15 sekunnin ajan, suoritetaan laitoksen irrotusverkosta, tämä valvonta on osana anti-island-toiminnallisuutta
• Voi olla osana keskusinvertterin toiminnallisuutta tailiityntäpisteessä erillisellä suojareleellä
REG615 Generator and Interconnection Protection Relay
October 6, 2017 Slide 27
Hybrid Power Generation – Utility scale
October 6, 2017 Slide 28
Fossil PG
Fossil PG
SOLAR
SOLAR
SOLAR
Fossil PG
PV 20-30%
PV 20-50%
PV >50%BESS
Stabilizing
PV 0%
Stabilizing
No RE penetration
Low RE penetration, PVS800
Medium RE penetration, PVS800, PCS100, MCG600
High RE penetration, PVS800, PCS100, MCG600, BESS
Mitoitusesimerkki:
• Geneeerisellä 270 Poly aurinkopaneelilla, paneeliketjunpituus 21, rinnakkaisten paneeliketjujen määrä 185 / centralinvertteri, kun käytetään 24 ch DC-kytkentäkoteloa ->185/24 -> 8 koteloa / central invertteri. PV-voimalankokonaisteho on kahdella PVS-IS kontilla 4195,8 kWp.
PV-voimalan mitoitus
October 6, 2017 Slide 29
PV-voimalan mitoitus – PV size
October 6, 2017 Slide 30
1. Valitse kaupunki2. Valitse asennusteline3. Valitse orientaatiojatka
PV-voimalan mitoitus – PV size
October 6, 2017 Slide 31
4. Valitse paneeli5. Valitse invertteri6. Aseta lämpötilajatka
Keskeisiä yksityiskohtia:
• Mahdollisimman varhaisessa vaiheessa yhteyssähköverkkoyhtiöön
• String monitoroinnilla voidaan tarkemmin seuratatuotantoa – PV- paneeleiden toimintaa, edellyttää AC jaModbus kaapelointia
• Pyörivän generaattoritehon suhde tulee olla 1,5 kertainenPV tehoon nähden
• Isommissa > 100 kWp PV-voimaloissa voi verkkoyhtiöedellyttää esimerkiksi ROCOF–suojausta ja nopeampaaAnti-islanding toimintoa (*
• yli 5 MWp voimaloiden kytkeminen 20 kVkeskijänniteverkkoon tuo mukanaan joitain tarkennuksialiityntäehtoihin
(* valvotaan verkkotaajuuden muutosnopeutta (rocof, rate ofchange of frequency)
4. MegaWattikoon aurinkosähköjärjestelmät - yhteenveto
October 6, 2017 Slide 38
Keskeisiä yksityiskohtia:
• Kiinteissä asennuksissa PV-paneelien mitoituksessasuositellaan optimi tai ylimitoitusta kertoimella 1.2 – 1.4 xinvertterin AC teho
• Mitoituksen arviointiin voidaan käyttää PVsize ohjelmaa,asennuksen yhteydessä tulee asentaa Matlab-tiedostoohjeen mukaan
• Keskusinverttereillä voidaan tuottaa loistehonkompensointia 24/7
• Pääkomponenttien toimitusajat voi olla 10-16 viikkoa
• Tyypillisesti 2 MWp blokkeina
• Keskitetty topologia kustannustehokkaampaatelineasennuksissa >1 MWp PV-voimaloissa
4. MegaWattikoon aurinkosähköjärjestelmät - yhteenveto
October 6, 2017 Slide 39
Recommended