EPC โซลาร์เชิงพาณิชย์ลดเวลาปิดระบบ PV บนหลังคา 85% ได้อย่างไร

ภูมิหลังลูกค้า

บริษัทรับเหมาวิศวกรรม จัดหา และก่อสร้าง (EPC) ด้านพลังงานแสงอาทิตย์ระดับภูมิภาคแห่งหนึ่งซึ่งตั้งอยู่ในรัฐเท็กซัส ให้บริการลูกค้าทั้งภาคธุรกิจและอุตสาหกรรมทั่วภาคใต้ของสหรัฐอเมริกา บริษัทเชี่ยวชาญระบบโฟโตโวลตาอิก (PV) บนหลังคาสำหรับคลังสินค้า ศูนย์กระจายสินค้า และโรงงานผลิต ในช่วงสามปีที่ผ่านมา บริษัทได้ดำเนินโครงการสำเร็จมากกว่า 40 โครงการ รวมกำลังการผลิต 18 MW ลูกค้าทั่วไปของบริษัทดำเนินกิจการสถานที่ขนาดใหญ่ที่มีพื้นที่หลังคาหลายโซน และคาดหวังให้การติดตั้งรบกวนการดำเนินงานประจำวันน้อยที่สุด

เช่นเดียวกับบริษัท EPC หลายแห่งในภูมิภาค บริษัทอยู่ภายใต้แรงกดดันที่เพิ่มขึ้นในการลดต้นทุนโครงการและย่นระยะเวลาการขอใบอนุญาต เจ้าหน้าที่ดับเพลิงท้องถิ่นเริ่มบังคับใช้ข้อกำหนดการตัดไฟอย่างรวดเร็ว (rapid shutdown) อย่างเข้มงวดมากขึ้น และการทบทวนการเชื่อมต่อกับระบบสาธารณูปโภคไฟฟ้าตรวจพบการออกแบบความปลอดภัยของโฟโตโวลตาอิกที่ไม่เป็นไปตามข้อกำหนด บริษัทต้องการวิธีที่เชื่อถือได้ในการปฏิบัติตามข้อกำหนด NFPA 70 (NEC) 690.12 โดยไม่เพิ่มชั่วโมงแรงงานหรือต้นทุนชิ้นส่วนมากเกินไป

ความท้าทายและจุดที่เป็นปัญหา

ก่อนเปลี่ยนมาใช้สวิตช์ความปลอดภัยสำหรับนักดับเพลิง PV (PV Firefighter Safety Switch) บริษัท EPC ใช้อุปกรณ์ตัดไฟอย่างรวดเร็วระดับสตริงที่ต้องเดินสายควบคุมแยกกลับไปยังอินเวอร์เตอร์ ในโครงการบนหลังคาขนาด 500 kW ทั่วไป ทีมติดตั้งต้องเดินสายไฟเพิ่มมากกว่า 3,000 ฟุต และต่ออุปกรณ์ตัดไฟแบบแยกหน่วยหลายสิบตัว วิธีนี้ก่อให้เกิดปัญหาต่อเนื่องสามประการ

ประการแรก สายไฟที่แยกออกมาเพิ่มเวลาทำงานด้านไฟฟ้าขึ้นประมาณ 30% ทำให้กำหนดการติดตั้งโดยรวมยาวนานขึ้นจาก 12 วันเป็น 16 วันต่อโครงการ ประการที่สอง การเชื่อมต่อที่เพิ่มขึ้นทำให้เกิดจุดที่อาจล้มเหลวได้ — แรงดันตกคร่อมและการต่อขั้วที่หลวมทำให้เกิดการตัดไฟผิดพลาดซึ่งทำให้การทดสอบเดินระบบล่าช้า โครงการหนึ่งโดยเฉพาะไม่ผ่านการตรวจสอบครั้งสุดท้ายถึงสองครั้ง เนื่องจากอุปกรณ์ตัดไฟอย่างรวดเร็วตัวหนึ่งไม่สื่อสารกับอินเวอร์เตอร์ ทำให้ทีมต้องตรวจวินิจฉัยทั้งสตริง ประการที่สาม วัสดุและแรงงานที่เพิ่มขึ้นทำให้ต้นทุนรวมของการติดตั้งแต่ละครั้งเพิ่มขึ้น 12,000 ดอลลาร์ ซึ่งกัดกร่อนกำไรของ EPC's ในสัญญาราคาคงที่

ทำไมต้องเลือกสวิตช์นิรภัยสำหรับนักดับเพลิงโฟโตโวลตาอิก (PV) ของ SINGI

บริษัท EPC ประเมินทางเลือกสามทาง ได้แก่ อิเล็กทรอนิกส์กำลังระดับโมดูล (MLPE) คอนโทรลเลอร์ระดับสตริงจากผู้จำหน่ายอินเวอร์เตอร์รายอื่น และสวิตช์ความปลอดภัยสำหรับนักดับเพลิง PV ของ SINGI MLPE ให้การควบคุมละเอียดแต่ต้องเปลี่ยนอินเวอร์เตอร์ที่มีอยู่ทั้งหมดและเพิ่มต้นทุนต่อโมดูล ส่วนคอนโทรลเลอร์ระดับสตริงของคู่แข่งยังพึ่งพาการสื่อสารแบบเฉพาะตัวของผู้ผลิต ซึ่งทีมพบว่าตอบสนองช้าในการทดสอบภาคสนาม

อุปกรณ์ของ SINGI ได้รับเลือกเพราะทำงานได้โดยอิสระจากยี่ห้ออินเวอร์เตอร์ และสื่อสารผ่านสายควบคุมแบบสองสายมาตรฐาน อีกทั้งยังมีไฟแสดงสถานะที่มองเห็นได้ชัดเจนบนหลังคา เพื่อให้นักดับเพลิงและผู้ตรวจสอบยืนยันสถานะการตัดไฟได้ในทันที วิศวกรไฟฟ้าอาวุโสของ EPC's ตั้งข้อสังเกตว่าคู่มือการติดตั้งเข้าใจง่าย และกล่องหุ้มของอุปกรณ์'s แข็งแรงพอสำหรับสภาพหลังคากลางแจ้ง

กระบวนการนำไปใช้และการประยุกต์ใช้

การนำไปใช้เริ่มต้นที่โครงการศูนย์กระจายสินค้าขนาด 400 kW ในเมืองฮูสตัน ทีมวิศวกรรมทำงานร่วมกับการสนับสนุนทางเทคนิคของ SINGI's เพื่อออกแบบระบบตัดไฟระดับโมดูล โดยวางแผนผังสตริงและแผนการเดินสายควบคุม การติดตั้งใช้เวลาหกวัน น้อยกว่าแนวทางทั่วไปสองวัน

ความยากลำบากหนึ่งประการเกิดขึ้นในสัปดาห์แรก: การเดินสายควบคุมยาวกว่าที่การออกแบบเริ่มต้นกำหนดไว้ ทำให้เกิดแรงดันตกคร่อมซึ่งทำให้สวิตช์บางตัวไม่ตัดการทำงาน ผู้ควบคุมงานหน้างานติดต่อสายด่วนสนับสนุนของ SINGI's และทีมแนะนำการปรับวงจรควบคุมอย่างง่าย — ใช้สายขนาดใหญ่ขึ้นสำหรับเส้นทางกลับ หลังการเปลี่ยนแปลงนั้น อุปกรณ์ทั้งหมดทดสอบได้ต่ำกว่าขีดจำกัด 30 วินาทีที่กำหนดไว้มาก โดยส่วนใหญ่ตัดไฟภายในเวลาไม่ถึง 3 วินาที

จากนั้นบริษัท EPC ได้นำการออกแบบเดียวกันไปใช้กับอีกสี่โครงการในไตรมาสถัดไป การติดตั้งแต่ละครั้งเป็นไปในรูปแบบคล้ายกัน: สายควบคุมถูกรวมเข้ากับท่อร้อยสาย DC ที่มีอยู่ และกล่องหุ้มสวิตช์ถูกติดตั้งบนโครงยึดโมดูล ทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้ขายึดแยกต่างหาก

ผลลัพธ์การใช้งานและผลลัพธ์ที่วัดเป็นตัวเลข

• ชั่วโมงแรงงานในการติดตั้งลดลง 35% จากค่าเฉลี่ย 120 ชั่วโมงต่อ MW เหลือ 78 ชั่วโมงต่อ MW
• เวลาในการเปิดใช้งานการตัดไฟอย่างรวดเร็วดียิ่งขึ้นเป็นต่ำกว่า 3 วินาที เมื่อเทียบกับระบบเดิมที่มีค่าเฉลี่ย 12 วินาที
• ต้นทุนการติดตั้งรวมของระบบความปลอดภัย PV ลดลง $0.04 ต่อวัตต์ ประหยัดได้ประมาณ $16,000 ในแต่ละโครงการขนาด 400 kW
• ความล้มเหลวในการทดสอบเดินระบบและการตรวจสอบลดลงจาก 20% ของโครงการเหลือศูนย์ ทุกพื้นที่ผ่านการตรวจสอบของเจ้าหน้าที่ดับเพลิงในครั้งแรก

นอกเหนือจากตัวเลขที่วัดได้แล้ว EPC ยังได้เปรียบในการแข่งขัน เวลาตัดไฟที่เร็วขึ้นและเอกสารที่เรียบร้อยช่วยลดรอบการตรวจสอบใบอนุญาตลงหนึ่งสัปดาห์ ทำให้บริษัทสามารถจัดตารางโครงการได้มากขึ้นต่อปี

เสียงจากลูกค้า

ผู้จัดการโครงการของ EPC ซึ่งดูแลการติดตั้งในฮิวสตัน สรุปประสบการณ์ว่า:

"เราติดตั้งระบบ PV บนหลังคาทุกเดือน และสวิตช์ความปลอดภัยสำหรับนักผจญเพลิง PV ของ SINGI เป็นผลิตภัณฑ์ตัดไฟอย่างรวดเร็วชิ้นแรกที่ไม่สร้างปัญหาให้เราในระหว่างการติดตั้ง เวลาตอบสนองรวดเร็วทันที และทำให้การตรวจสอบขั้นสุดท้ายของเราเป็นเรื่องน่าเบื่อไปเลย"

บทเรียนและคำแนะนำ

สำหรับ EPC และผู้รับเหมาโซลาร์รายอื่น โครงการนี้มอบข้อสรุปสำคัญสามประการ

ประการแรก ประเมินอุปกรณ์ตัดไฟอย่างรวดเร็วจากความซับซ้อนในการติดตั้ง ไม่ใช่จากราคาซื้อ ต้นทุนวัสดุที่สูงขึ้นของสวิตช์ SINGI ได้รับการชดเชยเกินคุ้มด้วยการประหยัดแรงงานและการลดงานแก้ไขซ้ำ

ประการที่สอง ให้เจ้าหน้าที่ดับเพลิงเข้ามามีส่วนร่วมตั้งแต่ต้นในการทบทวนการออกแบบ การจัดทำแผนภาพหนึ่งหน้าที่ชัดเจนซึ่งแสดงว่าสวิตช์ความปลอดภัยสำหรับนักผจญเพลิง PV เป็นไปตาม NEC 690.12 (NFPA 70) อย่างไร ช่วยเร่งการอนุมัติและสร้างความไว้วางใจกับหน่วยงานท้องถิ่น

ประการที่สาม หากต้องทำโครงการที่คล้ายกันอีกครั้ง EPC จะทดสอบสายไฟควบคุมบนแท่นทดลองก่อนลงหน้างาน ขั้นตอนง่ายๆ นี้จะช่วยตรวจพบปัญหาแรงดันตกได้เร็วขึ้นและประหยัดเวลาได้สองชั่วโมงในการติดตั้งครั้งแรก

เอกสารอ้างอิง

[1] NFPA 70 (NEC 690.12) — การปิดระบบอย่างรวดเร็วของระบบโฟโตโวลตาอิกบนอาคาร สมาคมป้องกันอัคคีภัยแห่งชาติ. เข้าถึงได้ที่: https://www.nfpa.org/70

[2] IEC 60364-7-712:2017 — การติดตั้งระบบไฟฟ้าแรงดันต่ำ — ส่วนที่ 7-712: ระบบจ่ายไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ PV คณะกรรมาธิการระหว่างประเทศว่าด้วยมาตรฐานไฟฟ้า. เข้าถึงได้ที่: https://webstore.iec.ch/publication/60364-7-712