استراتژی‌های کلیدی برای بهینه‌سازی جعبه‌های ترکیبی مزرعه خورشیدی

در سراسر مزارع خورشیدی وسیع، پنل‌های فتوولتائیک بی‌شماری بی‌صدا نور خورشید را جذب کرده و آن را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. با این حال، تجمیع کارآمد و ایمن این توان توزیع‌شده برای انتقال به شبکه به یک جزء اغلب نادیده گرفته شده بستگی دارد: جعبه ترکیبی. این محفظه‌های فلزی که به عنوان «مرکز عصبی» سیستم‌های فتوولتائیک عمل می‌کنند، عملکردهای حیاتی جمع‌آوری، حفاظت و نظارت بر توان را انجام می‌دهند.

جعبه‌های ترکیبی دستگاه‌های الکتریکی هستند که برای ادغام خروجی جریان مستقیم از چندین رشته فتوولتائیک طراحی شده‌اند. در تأسیسات خورشیدی، پنل‌ها به صورت سری به هم متصل می‌شوند تا رشته‌ها را تشکیل دهند که خروجی‌های آن‌ها باید قبل از رسیدن به اینورتر ترکیب شوند. جعبه ترکیبی این عملکرد ضروری را از طریق چهار مکانیسم اصلی انجام می‌دهد:

• ادغام جریان: با ادغام چندین خروجی رشته، جعبه‌های ترکیبی تعداد کابل‌های مورد نیاز برای اتصال به اینورترها را کاهش می‌دهند، پیچیدگی نصب و هزینه‌های مواد را کاهش می‌دهند و در عین حال توزیع جریان را بهینه می‌کنند.
• حفاظت از جریان بیش از حد: فیوزها یا کلیدهای مدار یکپارچه از رشته‌ها در برابر آسیب در طول رویدادهای اتصال کوتاه محافظت می‌کنند و از خرابی‌های کل سیستم جلوگیری می‌کنند.
• حفاظت از افزایش ولتاژ: دستگاه‌های حفاظت از افزایش ولتاژ (SPDs) داخلی از اجزا در برابر صاعقه و افزایش ولتاژ که می‌تواند باعث آسیب به تجهیزات یا آتش‌سوزی شود، محافظت می‌کنند.
• نظارت بر سیستم: مدل‌های پیشرفته نظارت بی‌درنگ بر معیارهای عملکرد رشته را ارائه می‌دهند و امکان شناسایی سریع مسائلی مانند تخریب پنل یا سایه‌اندازی را فراهم می‌کنند.

ضرورت جعبه‌های ترکیبی به تعداد رشته‌های فتوولتائیک در یک سیستم بستگی دارد. نصب زمانی از نظر اقتصادی و عملیاتی سودمند می‌شود که سیستم‌ها بیش از سه رشته داشته باشند و:

• پیکربندی‌های سیم‌کشی ساده‌شده که زمان نصب و هزینه‌های مواد را کاهش می‌دهد
• نگهداری ساده‌شده از طریق نقاط نظارت متمرکز
• ایمنی سیستم پیشرفته از طریق مکانیسم‌های حفاظتی یکپارچه

برای مزارع خورشیدی در مقیاس تأسیساتی، جعبه‌های ترکیبی صرفه‌جویی قابل توجهی در هزینه‌ها را ارائه می‌دهند و در عین حال قابلیت اطمینان و راندمان سیستم را حفظ می‌کنند.

این محفظه‌ها شامل چندین عنصر حیاتی هستند:

• کلیدهای مدار DC (MCCB): دارای رتبه بین 63A و 630A برای سیستم‌های بزرگ
• فیوزهای رشته: حفاظت با رتبه جریان برای رشته‌های جداگانه
• شینه‌ها: نوارهای فلزی رسانا برای ادغام سیم منفی/زمین
• بلوک‌های ترمینال: نقاط اتصال کامپوزیت ABS
• محفظه‌های ضد آب: محفظه‌های مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش و ضد آب

تولیدکنندگان طرح‌های تخصصی را برای کاربردهای مختلف ارائه می‌دهند:

• مدل‌های استاندارد: ادغام اساسی برای نصب‌های معمولی
• ایزوله شده: شامل قطع کننده‌های نگهداری
• مجهز به AFCI: تشخیص خطای قوس برای پیشگیری از آتش‌سوزی
• ترکیب‌کننده‌های AC: برای ادغام خروجی اینورتر با SPDs یکپارچه

ویژگی‌های ایمنی حیاتی شامل حفاظت جامع از افزایش ولتاژ، اقدامات احتیاطی در برابر جریان بیش از حد و قابلیت‌های ایزولاسیون DC است. نصب و نگهداری صحیح نیازمند:

• رعایت دستورالعمل‌های سیم‌کشی سازنده
• استفاده از دستگاه‌های حفاظت از مدار با رتبه مناسب
• بازرسی‌های منظم برای شناسایی مسائل احتمالی
• پیاده‌سازی سیستم‌های نظارت در سطح رشته

موقعیت‌یابی بهینه جعبه ترکیبی تأثیر قابل توجهی بر راندمان سیستم دارد. موقعیت‌یابی متمرکز نسبت به رشته‌های متصل، طول کابل را به حداقل می‌رساند و هزینه‌های مواد و تلفات توان را کاهش می‌دهد. نرم‌افزار طراحی پیشرفته می‌تواند پیکربندی‌های موقعیت‌یابی ایده‌آل را برای به حداکثر رساندن تولید انرژی محاسبه کند.