ניטור ובקרה בתחנות כח וולטאיות בינוניות-פוטו

1©2011 SolarEdge

ל פיתוח עסקי ושיווק"סמנכ, ליאור הנדלסמן

1/2011, כנס תשתיות בנושא תחנות כח סולאריות בישראל

והנסיון בארץ 50kW -עד כה הותקנו מעט מערכות בישראל הגדולות מ� בתחום זה מועט

, בקרה, יש שוני רב בין מערכות קטנות למערכות בינוניות מבחינת ניטור�

בטיחות ותחזוקה

עם זאת . וולטאיות חשיבות רבה בכל גודל מערכת- לניטור מערכות פוטו�כך גדלה המשמעות הכלכלית של איכות ניטור , ככל שהמערכת גדלה

המערכת

וולטאיות גדולות-ניטור במערכות פוטו

2©2011 SolarEdge

המערכת

, ניטור מאפשר איתור תקלות במערכת או ירידה בתפוקה בזמן אמת�

למניעת הפסדי אנרגיה

כמו כן ניטור מאפשר חסכון בזמן בעת איתור ותיקון התקלה�

מאפשר למכור ללקוחות שירותים –לניטור יתרון מכירתי עבור מתקינים � לטווח ארוך

ניטור לא מדויק עלול לעלות הרבה כסף לחברת התחזוקה או , עם זאת� לבעל המערכת

דרישות המתקין

דרישות ממערכת הניטור

:בתפעול שוטף

ממשק גרפי ברור•שקיפות גבוהה במערכת ההתראות•ללא עלויות•

:בהתקנה

מערכת פשוטה ולא מורכבת•מהירה התקנה•

הגדרת והתאמת תצורה בקלות•

3©2011 SolarEdge

ללא עלויות•

נוחות בניהול מספר אתרים במקביל•שיעור נמוך של אזעקות שווא •

ושיעור גבוה של זיהוי תקלות

הגדרת והתאמת תצורה בקלות•

התפקיד העיקרי של מערכת ניטור הוא להבחין בין פעולת מערכת � תקינה לתקלה

יש סבירות לטעות, בכל פעם שיש צורך להבחין בין טוב לרע�

הסבירות לטעות נמדדת בשיעור הזיהוי ושיעור אזעקות השווא�

מודד את הסבירות לזהות תקלה אמיתיתשיעור הזיהוי �

מודד את מספר האתראות שהופעלו למרות שיעור אזעקות השווא � פעילות תקינה של המערכת

שיעור זיהוי ושגיאה

4©2011 SolarEdge

פעילות תקינה של המערכת

מערכת ניטור טובה נמדדת בשיעור זיהוי תקלות גבוה ושיעור אזעקות �שווא נמוך

TN = True Negative–אין תקלה ואין אתרעה

FN = False Negative–יש תקלה ואין אתרעהTP = True Positive–יש תקלה ויש אתרעה

FP = False Positive–אין תקלה ויש אתרעה

Source: AU Schmiegel, VoltWerk

של " פעולה תקינה"מערכות ניטור מתבססות על הנחות יסוד לגבי � המערכת

:ישנם שני סוגי אתראות�

על סמך ההנחה שידוע מהו התפקוד התקין של כל אחד מרכיבי �כך שניתן לחשב , )'קרינה וכו', טמפ(המערכת ומהם גורמי הסביבה

תפוקה תיאורטית ולהשוות אותה לתפוקת המערכת

,

הגורמים לאזעקות שווא

5©2011 SolarEdge

, על סמך ההנחה שגם אם לא יודעים כיצד כל טור קולטים אמור לתפקד�

ניתן להשוות בין ביצועי שני טורים סמוכים

בשל , אזעקות שווא מתרחשות מאחר והנחות יסוד אלו אינן נכונות תמיד� בשל טעויות מדידה והבדלי התקנה, טעויות במודלים חישוביים

אך מתעלמות , רוב מערכות הניטור ממוקדות בהבטחת שיעור זיהוי גבוה�

משיעור אזעקות השווא

: דוגמא�

ושיעור אזעקות שווא של 90%מערכת ניטור עם שיעור זיהוי של �10%

הסיכוי שאתראה ניתנה בשל תקלה אמיתית היא , תחת תנאים אלו�16%!

אנשי תחזוקה / אזעקות שווא מהוות עול למתקינים בעלי המערכת/

6©2011 SolarEdge

16%!

Source: AU Schmiegel, VoltWerk

: נניח

ימים תקלות שאינן קשורות בממיר 4= 1%

ימים תקלות ממיר 4= 1%

:נקבלימים 357= 365–8: ימי פעילות תקינה

ימים 7= 90%* 8: כמות התראות האמת

ימים 36= 10%* 357: כמות התראות השווא

16%= (36+7)/7: הסיכוי שהתראה היא תקלה אמיתית

!אזעקות שווא עולות כסף

וולטאיות - לאזעקות שווא משמעות כלכלית גבוהה למפעילי מערכות פוטו�ולבעליהן בשל נסיעות לאתר שלא לצורך ובזבוז זמן על איתור תקלה

שלא קיימת

₪60,000

₪80,000

₪100,000

₪120,000

7

הנחות

40 מספר מערכות בשירות החברה

ימים 357 פעילות תקינה

מ"ק 40 מרחק ממוצע לאתר

ח"ש 1 מ"עלות לק

שעה 0.5 התקלה באתר זמן ממוצע לאיתור

ח"ש 55 עלות שעת עבודה

©2011 SolarEdgeSource: AU Schmiegel, VoltWerk

₪0

₪20,000

₪40,000

0% 1% 2% 3% 4% 5% 6% 7% 8% 9% 10% 11% 12% 13%

מדידת ביצועי מערכות ניטור מבחינת שיעור הזיהוי ושיעור אזעקות השווא�

, וולטאיות ברחבי העולם- מערכות פוטו 4,000שנים על 4הניסוי נערך במשך �

)ועד מספר מגה וואט למערכת 2kW -החל מ(בגדלים שונים

ביצועי מערכות ניטור

תוצאות הניסוי מראות �

שניטור על ידי השוואה בין

8©2011 SolarEdge

שניטור על ידי השוואה בין

שני טורי קולטים הוא

הרבה יותר מדויק מניטור

. על סמך חישובי תפוקה

חישוב על פי נתוני

התפוקה בתוספת נתוני

שדה ברמת הקולט

)smart monitoring ( הוא

המדויק ביותר

וולטאיות בעלות טכנולוגיה חדשנית של - היום קיימות בשוק מערכות פוטו�

אלקטרוניקה המוטמעת בכל אחד מהקולטים הסולאריים

-יחידות מיצוי הספק מותקנות על כל אחד מן הקולטים במערכת הפוטו�

וולטאית ומבצעות מעקב תמידי אחר נקודת ההספק המקסימלית )MPP( ,ללא , כך שכל קולט מפיק תמיד את מירב האנרגיה שהוא יכול

תלות בקולטים שכנים

ניטור ברמת הקולט

9©2011 SolarEdge

יחידות אלו מבצעות גם ניטור ובקרה ברמת הקולט הבודד על ידי �לביצועי קולטים באותו הטור , השוואת ביצועי כל קולט לביצועי העבר שלו

ובאותו איזור גיאוגרפי

ניטור ברמת הקולט משפר את ביצועי מערכת הניטור ומאפשר תחזוקה � :על ידי, זולה ויעילה יותר

הקטנת שיעור אזעקות השווא למינימום�

איתור מידי של תקלות בזמן אמת �

הצגת התקלות על גבי מפת אתר וירטואלית לחסכון בזמן עובדי התחזוקה בשטח�

מפת אתר וירטואלית–ניטור ברמת הקולט

10©2011 SolarEdge

בגרמניה 80kWמערכת

–ניטור ברמת הקולט

המחשה מיידית של קולטים חלשים

רמת האנרגיה שלכל קולט מיוצגת על

11©2011 SolarEdge

ידי מידרג צבעים

הקולטים החלשים מודגשים באמצעות

צבע כהה יותר

–ניטור ברמת הקולט

ניתוח ביצועים ואבחון תקלות מרחוק

גרף הספקהשוואתי בין

קולטים

12©2011 SolarEdge

הבדלים ביןהקולטים

)mismatch(

הצללת בוקרוערב של חלקמהקולטים

-עד כה יכולות איתור ובידוד זליגה לאדמה נדרשו רק בממירים ולא ב�

Combiner Boxes

– Ground Fault Detection(התקנת מנגנון זיהוי זליגה � GFD ( בממירכך שלא יכבה כל השדה באופן תכוף , דורשת פשרה בגובה סף הזיהוי

שזליגות מסוכנות יזוהו , ומצד שני, בשל זליגות נמוכות מדי מצד אחדוינותקו

על ידי הממיר יגרום לניתוק כל המערכת זיהוי של זליגה, במקרה כזה�

זיהוי וניטור זליגה לאדמה

13©2011 SolarEdge

על ידי הממיר יגרום לניתוק כל המערכת זיהוי של זליגה, במקרה כזה�איתור מקום הזליגה הוא תהליך ידני ובזבזני ). וכסף(ולאובדן אנרגיה

הדורש ניתוק כל השדה וחיבור פרטני של כל , מבחינת זמן ואנרגיהString בנפרד

לקושי מתווספת העובדה שלעיתים הזליגה היא אירוע זמני ולא קבוע � ...)רטיבות(

קשתות חשמליות

קשתות חשמליות נגרמות כתוצאה מזרימה מתמשכת של זרם דרך � קשת חשמלית שאינה מופסקת עלולה לגרום לשריפה. האויר

:ישנם שלושה סוגי קשתות�

, מליחות, נוצרת בכבל או מחבר פגום כתוצאה מלחות–קשת טורית �

'קיצוניים וכו' שינויי טמפ

14©2011 SolarEdge

נוצרת בין שני כבלים כתוצאה מפגיעה בבידוד–קשת מקבילית �

נוצרת לרוב בזליגת זרם לאדמה–קשת מקבילית לאדמה �

כך גדלה , ככל שמספר ההתקנות וגודלן עולה

- כמות נקודות הכשל האפשריות במערכות פוטו

וולטאיות

על גג מרכז 380kWמערכת � ב"ארה, מסחרי בקליפורניה

קולטים סולאריים �1826

ממירים בעלי יכולת זיהוי �2 זליגה לאדמה

נקודות 2–מקור השריפה �

שריפה במערכת על גג חנות –ניתוח מקרה ב"בארה

15©2011 SolarEdge NFPAדוח ה : מקור*

נקודות 2–מקור השריפה �זליגה לאדמה

Combiner

אמפר משרשרת 5זליגה לאדמה בכבל המוליך –כשל ראשון � Combiner Boxל ) String(הקולטים

Inverter

כשל ראשון–ניתוח מקרה

16©2011 SolarEdge

PV 12A-

+

-

+

4A

לכבל ההארקה, המוארק String -הזליגה בין הכבל המוליך מה�

אמפר2.5 -זליגה של כ�

ב התקן "אך בארה, לאיתור וניתוק זליגות GFDIהממיר מצויד במנגנון � 250kWאמפר להתקנות מעל 5מחייב סף של

הזליגה אינה עוברת את סף הזיהוי של הממיר ולכן אינה מקפיצה את �

)המשך(כשל ראשון –ניתוח מקרה

17©2011 SolarEdge

הזליגה אינה עוברת את סף הזיהוי של הממיר ולכן אינה מקפיצה את � הנתיך

אך אינה מזוהה ולכן אינה , ייתכן שהזליגה קיימת מיום ההתקנה� מופסקת

התרחבות טבעית כתוצאה �

ממחזורי טמפרטורה גרמה

לכשל באחד המחברים

ולפגיעה בכבל מוצא המעביר

זרם גבוה

כתוצאה מכך התרחשה זליגה �

הפעם בזרם , נוספת לאדמה

כשל שני–ניתוח מקרה

18©2011 SolarEdge

הפעם בזרם , נוספת לאדמה

אמפר 311של

הפעם הזליגה לאדמה היתה גבוהה בהרבה מהסף וזוהתה על ידי מנגנון � שהפסיק לעבוד, של הממיר GFDI -ה

נוצר מעגל סגור עם , מאחר וזו לא היתה הזליגה היחידה במערכת�כך שכל הזרם עבר כעת דרך כבל המיועד , דרך הזליגה הראשונה, האדמה

אמפר בלבד 5 -להתחמם מהר מאד וגרם לשריפה בקולטים הסמוכים String -כבל ה�

)המשך(כשל שני –ניתוח מקרה

19©2011 SolarEdge

-

+

Inverter

Combiner

PV 12A

4A

-

+

התחמם מהר מאד וגרם לשריפה בקולטים הסמוכים String -כבל ה�

:ח החקירה"המלצות חוקר השריפה בדו

. במערכת Combiner Boxבמוצא של כל DCיש להתקין מפסקי "

לכבאים הראשונים להגיע לאתר השריפה לא היתה כל אפשרות פרט לניתוק ידני של כל , לכבות את זרם החשמל בנקודת הכשל

"Combiner Boxהנתיכים ב 56-אחד מ

מסקנות והמלצות–ח השריפה "מתוך דו

20©2011 SolarEdge

*source: Bakersfield investigation report

ניטור מרחוק של כל קולט�

מתח כניסה קבוע להתקנה מיטבית�

מיצוי מקסימום אנרגיה מכל קולט�

בטיחות חסרת תקדים�

'מערכת סולאראדג

21©2011 SolarEdge

50MW installations in 2010

250kW, France

22

250kW, Czech Republic

מתקדם בעל יכולות ניטור ובקרה Combiner Boxמספקת ' סולאראדג� String -וזיהוי זליגה לאדמה ברמת ה Stringברמת ה

ושליחת התראות במייל על כל Stringניטור ובקרה מרחוק של כל � ירידה בתפוקה ואירוע בטיחות

בנפרד Stringאיתור וניתוק זליגה לאדמה בכל �

)50-400mA(סף זיהוי ניתן לתכנות על ידי המשתמש �

למערכת מופסקת AC - אם אספקת ה Stringניתוק אוטומטי של כל �

Combiner Box–סולאראדג '

23©2011 SolarEdge

למערכת מופסקת AC - אם אספקת ה Stringניתוק אוטומטי של כל �

של Combiner Box -ניטור טורי קולטים על ידי ה'סולאראדג

24©2011 SolarEdge

של Combiner Box -ניטור טורי קולטים על ידי ה'סולאראדג

כל טור קולטים מנוטר בנפרד

כך שניתן לנתח ביצועים

25©2011 SolarEdge

כך שניתן לנתח ביצועים

ולגלות תקלות ברמת דיוק גבוהה

של Combiner Box -ניטור טורי קולטים על ידי ה'סולאראדג

26©2011 SolarEdge

הפקת יותר אנרגיה וניטור ברמת הפנל

מותאמת במיוחד לצרכי השוק הישראלי" כחול לבן"מערכת �

ומעלה 50kWמיועדת להתקנות של �

מיצוי הספק מכל קולט סולארי ומזעור הפסדי אנרגיה כתוצאה �

מהצללה אבק והתיישנות הקולטים

זיהוי ממוקד של תקלות בזמן אמת וניטור ביצועי�

iPhone-הקולטים באמצעות האינטרנט או ה

27©2011 SolarEdge

:מחיר תחרותי ומשתלם למערכת הכוללת�

)98%נצילות ( 12.5kWממירים תלת פאזיים �4

PowerBoxיחידות מיצוי הספק �

מערכת ניטור ביצועים�

שנות אחריות לממיר �12

שנות אחריות ליחידות מיצוי ההספק �25

תודה רבה

28

תודה רבה

©2011 SolarEdge

Email:

Twitter:

Blog:

Lior.h@solaredge.com

www.twitter.com/SolarEdgePV

www.solaredge.com/blog

www.solaredge.com

www.solaredge.de

www.solaredge.jp

:החברה אתרי

Lior Handelsman | VP Product Strategy & Business Development, Founder

www.solaredge.fr