Caso de aplicación de una caja combinadora fotovoltaica inteligente en un proyecto de generación fotovoltaica de 10 MW en Turpan, Xinjiang

Puntos de dolor y necesidades del cliente:
1. Puntos de dolor del cliente
Impactos ambientales extremos: Las frecuentes tormentas de arena y las grandes variaciones de temperatura entre el día y la noche en la región desértica de Turpan dañan módulos fotovoltaicos, sistemas de montaje y otros equipos, afectando la vida útil de los equipos y la eficiencia de la generación de energía.
Eficiencia inestable en la generación de energía: El polvo cubre fácilmente la superficie de los módulos fotovoltaicos, reduciendo la eficiencia de la generación de energía. Además, el ángulo de la luz solar varía significativamente entre estaciones, y no ajustar el ángulo del panel fotovoltaico a tiempo también puede afectar a la generación de energía.
Conexión a la red y desafíos en el consumo energético: Lograr una conexión conveniente a la red, evitar los costes adicionales de la construcción de la estación de refuerzo, garantizar una generación flexible de energía y mitigar el riesgo de restricciones y racionamiento de energía presentan desafíos.
2. Necesidades del cliente
Se requieren cajas combinadoras fotovoltaicas de alta calidad para proporcionar una protección eficaz a los módulos fotovoltaicos y mejorar la fiabilidad y estabilidad del equipo.
Las cajas combinadoras deben soportar entornos extremos como tormentas de arena y grandes variaciones de temperatura.
Mejorar la eficiencia de generación de energía de los módulos fotovoltaicos y reducir el impacto de factores como el polvo en la generación de energía.
Garantizar una conexión a la red conveniente, garantizar una generación de energía flexible y mejorar la viabilidad económica del proyecto.
Los paneles fotovoltaicos están conectados en serie en grupos de 20. Diseño de solución: Servicio personalizado de caja combinadora fotovoltaica inteligente de 20 entradas y 1 salida
1. Calcular la tensión y corriente nominales requeridas de la caja combinadora

Voltaje nominal: 20V * (550W/12A) ≈ 917V
Corriente nominal de salida: 20 * 12A ≈ 240A

2. Configuración de la caja combinadora central PV

Modelo: LQT-20/1M1
Cantidad de cajas combinadoras: 46
Método de cableado: 20 entradas o 19 entradas, 1 salida

Configuración Core
Fusible específico PV: Cada entrada está equipada con un fusible PV de 15A/1000V DC (diseñado para 1,25 veces la corriente de cortocircuito de la cadena, o 12 * 1,25). Este fusible de depresión rápida tiene una capacidad de rotura de 33kA y proporciona protección contra sobrecorriente. Si ocurre una falla en una cadena PV, esta se abrirá rápidamente, impidiendo que la falla se extienda a otras cadenas. El portafusibles está fabricado con materiales resistentes a altas temperaturas y al envejecimiento para garantizar un funcionamiento estable a largo plazo.

Interruptor automático de caja moldeado en CC: Este interruptor automático de caja moldeado en DC tiene una salida total de 250A/1000V DC (corriente máxima calculada como 20*12A = 240A). Proporciona circuitos de conmutación, protección contra cortocircuitos y sobrecargas, y una capacidad de corte de 20 kA, lo que permite abrir y cerrar circuitos según los requisitos del sistema.

Protector contra sobretensiones T2: Este dispositivo cuenta con un módulo de protección contra rayos de 20kA/40kA de 1000V DC DC. Utiliza un diseño de protección contra rayos de varias etapas con un tiempo de respuesta de ≤25 ns. Cuando es alcanzado por un rayo o una sobretensión, descarga rápidamente la corriente de sobretensiones a tierra, protegiendo la caja combinadora y el equipo posterior de daños. El módulo de protección contra rayos también cuenta con un indicador de degradación, lo que facilita su sustitución oportuna.

Módulo de Monitorización: Este módulo integra capacidades de adquisición y transmisión de datos, utilizando un microcontrolador de grado industrial como su controlador principal. Cuenta con una interfaz de comunicación RS485 y soporta el protocolo Modbus-RTU, que permite la subida en tiempo real de los datos recogidos de corriente, voltaje, temperatura y otros datos al sistema de monitorización del backend del cliente. La unidad de monitorización opera dentro de un rango de temperatura de -40°C a 70°C, asegurando un funcionamiento estable en temperaturas extremas.

2. Instalación y diseño optimizado
Requisitos de instalación:
Ubicación de instalación: Selecciona un lugar alto, bien ventilado y sin obstáculos, alejado de materiales inflamables y explosivos y fuentes de gases corrosivos. La parte inferior de la caja combinadora debe estar al menos a 0,5 m del suelo y asegurada con un soporte. El soporte debe ser robusto y fiable, capaz de soportar el peso de la caja combinadora y fuerzas externas como cargas de viento.
Especificaciones de cableado: Los cables de entrada y salida deben usar cables fotovoltaicos de corriente continua dedicados. La sección transversal del cable debe seleccionarse en función de la corriente para asegurar la amplitud requerida. Los cables deben estar correctamente sellados cuando se conectan a la caja combinadora para evitar la entrada de polvo y lluvia. Los terminales deben estar bien sujetos para evitar conexiones sueltas que puedan causar un mal contacto.
Conexión a tierra: El terminal de toma de tierra protector de la caja combinadora debe estar conectado de forma segura a la red de tierra del proyecto. El cable de toma de tierra debe ser de cobre con una sección transversal de al menos 16 mm². Los puntos de conexión deben tratarse con tratamiento anticorrosión. Diseño optimizado:
Protección contra el polvo: Se añade un filtro extraíble en el exterior de la pantalla de polvo en las salidas de disipación de calor. La limpieza regular del filtro reduce la entrada de polvo en la caja. El sello de la puerta está hecho de un material hinchado por el agua, lo que mejora aún más el sellado de la caja y evita que el polvo entre por la rendija.
Mantenimiento optimizado: Se instala un dispositivo de iluminación interna en la caja combinadora, que se ilumina automáticamente al abrir la puerta, facilitando el mantenimiento en entornos tenuemente iluminados. Los componentes están estratégicamente dispuestos, con un espacio de operación amplio reservado para facilitar la instalación, puesta en marcha y sustitución de componentes. La señalización externa indica el número correspondiente de la cadena de componentes, parámetros eléctricos y otra información para la rama de entrada, facilitando el mantenimiento y la gestión.

Aspectos destacados del proyecto:

Optimización de costes: Los costes del proyecto se reducen mediante la disposición compacta del terreno, la configuración óptima del sistema de almacenamiento de energía y la eliminación de una estación de refuerzo. Un módulo de monitorización conecta los datos a la red, reduciendo los costes de mantenimiento. Fuerte adaptabilidad ambiental: Se han implementado una serie de medidas de protección, como balastos antiviento para módulos, recubrimientos hidrofóbicos de nanomateriales y diseños flexibles de conexión de soportes, para hacer frente a las condiciones extremas de la región desértica de Turpan, asegurando un funcionamiento estable del proyecto.
Fácil conexión y consumo a la red: Conectada directamente a la red local de distribución de 35kV, el 80% de la energía se suministra directamente a los parques industriales circundantes, mitigando el riesgo de reducción de energía solar y racionamiento eléctrico, y mejorando la economía del proyecto.
Aprovechar plenamente la política: Aprovechando la política de "registro como construcción" de Xinjiang para proyectos fotovoltaicos distribuidos, esto agiliza el proceso de aprobación y agiliza el avance del proyecto.

Logros del proyecto

Beneficios económicos significativos: El proyecto tiene una inversión total de aproximadamente 43 millones de yuanes, generando una renta media annual de generación eléctrica de 7,56 millones de yuanes, un periodo de recuperación de 7,5 años y una IRR (ciclo de 25 años) del 9,2%, superando el estándar del sector en un 8%, demostrando una excelente rentabilidad.
Eficiencia estable en la generación de energía: La generación anual de energía es de aproximadamente 18 millones de kWh, con una utilización equivalente annual de 1.800 horas. Mediante la aplicación de diversas tecnologías y equipos, el impacto de factores como las tormentas de arena en la eficiencia de la generación eléctrica se ha reducido eficazmente. Buenos beneficios medioambientales: Como proyecto de energía limpia, la generación fotovoltaica puede reducir la dependencia de los combustibles fósiles tradicionales, disminuir las emisiones de carbono y desempeñar un papel positivo en la protección del entorno ecológico local.
Beneficios sociales sobresalientes: La construcción y operación del proyecto han creado numerosas oportunidades de empleo local, promovido el desarrollo de la industria local de nuevas energías y proporcionado una estabilidad

suministro eléctrico a los parques industriales circundantes, asegurando el buen funcionamiento de la producción industrial.
Tecnología madura: El proyecto ha implementado con éxito diversas tecnologías y equipos avanzados, como la caja combinadora fotovoltaica inteligente, proporcionando una valiosa experiencia para proyectos fotovoltaicos en regiones similares.