jamk, 05.10.2017 megawattikoon aurinkosähköjärjestelmät · abb on power generation ... vsn800...

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


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


ABB ja aurinkosähkö

Centralized vs Distributed topology


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


Central topology1000 V DCMAX 400 V ACMAX 20 kV AC 110 kV AC

1500 V DCMAX660 V ACMAX20 kV AC110 kV AC


SLD


2 MWPEAK PVS800-IS

7 x 2 x

7 x

1 x


SLD

Single Line Diagram


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


VSN800 VSN700 PVS800 SWGTrafo MVSWGRETA-01Arraybox

Aurinkosähköjärjestelmät – keskitetty topologia – SLD - data


VSN800 VSN700 PVS800 SWGTrafo MVSWGRETA-01Arraybox

PT100, RE..

Application program in PVS800 required

Aurinkosähköjärjestelmät – keskitetty topologia - DC arraybox 24 channel



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


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


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



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



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



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


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



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



2-3 m 2-3 m2-3 m

Service door

PVS800-IS PVS800-MVH

Free area Free area

Overview

VSN700 Data Logger


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


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


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


Hybrid Power Generation – Utility scale


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


PV-voimalan mitoitus – PV size


1. Valitse kaupunki2. Valitse asennusteline3. Valitse orientaatiojatka

PV-voimalan mitoitus – PV size


4. Valitse paneeli5. Valitse invertteri6. Aseta lämpötilajatka


PV-voimalan projektiorganisaatio


3. 4MWp PV power plant 2 x PVS-IS + PVS-MVH

3. 4 MWP PV-voimala


3. ReferencesPVS800Honduras,Soposa/Cohessa146 MWpPV plant


3. ReferencesPVS800over 6500MWpdelivered


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


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


jamk, 05.10.2017 megawattikoon aurinkosähköjärjestelmät · abb on power generation ... vsn800...

Documents