محول/محطة فرعية مُجمّعة مسبقًا تعمل بالطاقة الشمسية بجهد 35 كيلوفولت: دليل شامل لاختيار وتطبيق المعدات الأساسية لربط شبكة الطاقة الجديدة

تُعدّ الطاقة الشمسية، بفضل احتياطياتها الوفيرة وانتشارها الواسع، المصدر الأكثر واعدة للطاقة المتجددة في القرن الحادي والعشرين. ومع تزايد بروز قضايا عالمية مثل نقص الطاقة والتلوث البيئي، برز توليد الطاقة الكهروضوئية الشمسية كصناعة استراتيجية ناشئة تحظى بالأولوية لدى دول العالم، وذلك بفضل نظافتها وأمانها وسهولة استخدامها وكفاءتها العالية. وفي محطات الطاقة الكهروضوئية الكبيرة والمتوسطة الحجم، وقواعد الطاقة الكهروضوئية المركزية، ومشاريع تكامل المصدر والشبكة والحمل والتخزين،محطة فرعية مجمعة/محول كهروضوئي بجهد 35 كيلوفولت من إنتاج الشعبيتولى هذا الجهاز الوظائف الأساسية لتحويل الطاقة، وجمعها، ورفع جهدها، وحمايتها، والتحكم الذكي بها. كما يُعدّ جهازًا محوريًا يربط بين مصفوفات الخلايا الكهروضوئية، والمحولات، وشبكة الكهرباء العامة. تتناول هذه المقالة بالتفصيل الوظائف الأساسية، وسيناريوهات التطبيق، ومزايا الاختيار، وأساليب الاختيار العلمية، والقيمة التطبيقية لهذا المنتج، موفرةً مرجعًا مهنيًا للاستثمار، والتصميم، والإنشاء، والتشغيل، والصيانة لمحطات الطاقة الكهروضوئية.

أولاً: الوظائف الأساسية لمحطة التحويل الكهروضوئية المدمجة/المحطة الفرعية المجمعة مسبقًا بجهد 35 كيلوفولت

تعتمد محطة التحويل/المحطة الفرعية المجمعة مسبقًا الكهروضوئية ذات الجهد 35 كيلوفولت التابعة للشعب علىتصميم معياري مُصنّع مسبقًا في المصنع، متكامل بالكامل وجاهز للتركيبيغطي هذا النظام ثلاثة مخططات هيكلية: محطة فرعية على الطراز الأمريكي (هيكل ZGS-Z)، ومحطة فرعية على الطراز الصيني (هيكل YBG)، ومحطة فرعية على الطراز الأوروبي (نفس نموذج المحطة الفرعية الصينية). وهو يدمج بشكل كبير محولات رفع الجهد، وأجهزة توزيع الجهد العالي، ووحدات توزيع الجهد المنخفض، وأنظمة الحماية المرحلية، ووحدات المراقبة الذكية، ومكونات تعويض القدرة التفاعلية، وأنظمة الحماية من الصواعق والتأريض، ليؤدي وظائف متعددة لا غنى عنها في محطات الطاقة الكهروضوئية.

1.زيادة الطاقة ونقل البيانات لمسافات طويلة

يعمل هذا النظام على رفع جهد التيار المتردد المنخفض (0.27 كيلو فولت/0.3 كيلو فولت/0.315 كيلو فولت/0.4 كيلو فولت) الناتج من محولات الطاقة الشمسية الكهروضوئية إلى 35 كيلو فولت/36.75 كيلو فولت/38.5 كيلو فولت، مع وصول أقصى جهد تشغيل للجانب عالي الجهد إلى 40.5 كيلو فولت. يلبي هذا النظام متطلبات جهد الربط بالشبكة، ويقلل بشكل ملحوظ من فقد الطاقة في الخطوط أثناء نقل الطاقة لمسافات طويلة، ويحسن كفاءة نقل الطاقة، مما يجعله مناسبًا لاحتياجات نقل الطاقة لمحطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية المركزية ذات سعة تتراوح من 1000 كيلو فولت أمبير إلى 1250 كيلو فولت أمبير.

2.تكامل الأنظمة والتحكم في توزيع الطاقة

تدمج هذه المحطات وظائف متعددة، مثل خطوط نقل الطاقة عالية الجهد الداخلة والخارجة، وحماية المحولات، وواجهة ربط الشبكة منخفضة الجهد، وقياس الطاقة الكهربائية، مما يحقق تجميعًا مركزيًا وتوزيعًا وتحكمًا منظمًا في الطاقة متعددة الدوائر في حقول الطاقة الشمسية الكهروضوئية. وتعتمد المحطة الفرعية الأمريكية تصميمًا مدمجًا، حيث تدمج المكونات الأساسية، مثل مفاتيح الأحمال والصمامات، داخل خزان المحول ذي البنية المدمجة. أما المحطات الفرعية الصينية والأوروبية، فهي محطات فرعية مُجمّعة مسبقًا بتصميم معياري واضح، تحل محل نمط الأجهزة المتعددة المنفصلة في المحطات الفرعية التقليدية اللامركزية في الهندسة المدنية، وتُبسط توصيلات النظامين الابتدائي والثانوي.

3.حماية شاملة للسلامة

وهو مزود بثلاثة مكونات حماية أساسية:مفتاح حمل مغمور بالزيت عالي الجهد من نوع BYFI-40.5(التيار المقنن 630 أمبير، العمر التشغيلي الميكانيكي 2000 مرة، جهد تحمل تردد الطاقة 95 كيلو فولت)،مصهر عالي الجهد من نوع XRNT-40.5(تيار قطع الدائرة القصيرة 31.5 كيلو أمبير، ويمكن استبدال الصمامات بسهولة في الموقع) ومانع تسرب من أكسيد الزنك ذو غلاف مطاطي سيليكوني من النوع YH5WZ-51/134(تصميم بدون فجوات، جهد متبقٍ لتيار التفريغ الاسمي ≤ 134 كيلو فولت، مع أداء مقاوم للانفجار). بالإضافة إلى منطق الحماية مثل الحماية من التيار الزائد، والحماية التفاضلية، والحماية من التسلسل الصفري، والحماية من ارتفاع درجة الحرارة، والحماية من العزل، فإنه يعمل بسرعة على قطع دائرة العطل في ظروف التشغيل مثل الحمل الزائد، وقصر الدائرة، واختلال العزل، ونبضة البرق، مما يضمن سلامة المصفوفات الكهروضوئية، والعواكس، والمحطة الفرعية نفسها، ومعدات جانب الشبكة.

4.التشغيل والصيانة الذكية واستشعار البيانات

وهو مزود بوحدات مراقبة درجة الحرارة، ومراقبة التفريغ الجزئي، ووحدات جمع البيانات الكهربائية، ويدعم الاتصال متعدد البروتوكولات للربط مع منصة مراقبة محطة الطاقة، مما يتيح تحميل حالة التشغيل في الوقت الفعلي، والإنذار المبكر بالأعطال، والتشغيل/الإيقاف عن بُعد. كما أنه مُجهز بـمحول إضاءة وصيانة من نوع SG10لتلبية الطلب على إمدادات الطاقة اللازمة للفحص والصيانة اليومية للمعدات، مما يحسن من سهولة التشغيل والصيانة.

5.تحسين جودة الطاقة

يستخدم المحول مجموعات توصيل Yd11 وd11، مع ضبط المعاوقة عند 6.5%، مما يقلل بشكل فعال من التشوه التوافقي. وبالتعاون مع أجهزة تعويض القدرة التفاعلية، يمكنه تثبيت معامل القدرة فوق 0.98، مستوفياً بذلك المعايير الإلزامية للمعيار GB/T 19964 لجودة الطاقة الكهروضوئية المتصلة بالشبكة، ومتجنباً بذلك قيود توليد الشبكة وغرامات التقييم.

ثانيًا: سيناريوهات التطبيق النموذجية

تم تصميم هذا المنتج خصيصاً لسيناريوهات الطاقة الشمسية الكهروضوئية الخارجية، مع معايرة دقيقة لظروف التشغيل البيئية، ويغطي السيناريوهات الأساسية التالية:

1. محطات الطاقة الكهروضوئية المركزية الأرضية واسعة النطاق

يُناسب هذا النظام محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية في الصحاري وصحراء جوبي والشواطئ، على ارتفاع لا يتجاوز 1000 متر، وفي درجات حرارة محيطة تتراوح بين -25 درجة مئوية و+45 درجة مئوية، وسرعة رياح لا تتجاوز 35 مترًا في الثانية. تتراوح سعة الوحدة الواحدة بين 1000 و1100 و1250 كيلو فولت أمبير، ويمكن توصيل عدة وحدات بالتوازي لتحقيق رفع ونقل مركزي للطاقة. يُلبي هذا النظام متطلبات مقاومة الزلازل، حيث يبلغ التسارع الأفقي 0.3 متر/ثانية² والتسارع الرأسي 0.15 متر/ثانية²، ويصل مستوى مقاومة التلوث فيه إلى المستوى الثاني، كما أنه يتحمل الظروف المناخية القاسية المصحوبة برياح عاتية ورمال وغبار كثيف.

2. مشاريع الطاقة الشمسية الكهروضوئية + مشاريع الاستخدام الشامل

يُستخدم على نطاق واسع في الأنظمة المركبة مثل التكامل بين الزراعة والطاقة الشمسية، والتكامل بين مصايد الأسماك والطاقة الشمسية، والتكامل بين الغابات والطاقة الشمسية. ويتمتع خزان الوقود بدرجة حماية منIP68(قادرة على العمل حتى عند غمرها في الماء)، تتمتع حجرات الجهد العالي والمنخفض بدرجة حماية IP54، وتحافظ حجرة الجهد العالي على درجة حماية IP3X حتى عند فتح الباب. وهي تتكيف مع بيئات خاصة مثل الرطوبة العالية ورذاذ الملح وتراكم المياه. ولا يشغل تركيب هذه المعدات مساحة من مزارع تربية الحيوانات، مما يحقق "استخدام الأرض لغرضين".

3. مشاريع الطاقة الشمسية الكهروضوئية الموزعة واسعة النطاق في المناطق الصناعية والتجارية

بالنسبة لمشاريع الطاقة الشمسية الكهروضوئية الموزعة التي تزيد عن 6 ميجاوات في المناطق الصناعية والمجمعات التجارية الكبيرة، فإن المحطة الفرعية ذات الطراز الأمريكي، بمزاياها من حيث صغر الحجم وانخفاض الفاقد وسهولة التركيب، مناسبة لأسطح المباني وزوايا المصانع؛ أما المحطات الفرعية ذات الطراز الصيني والأوروبي فتلبي احتياجات البناء القياسية لمحطات الطاقة واسعة النطاق ذات التكامل العالي، مما يحقق بسرعة الاستهلاك الذاتي وربط شبكة الطاقة الفائضة.

4. مشاريع مخصصة في بيئات خاصة

بالنسبة للسيناريوهات التي تتجاوز ظروف التشغيل التقليدية مثل الارتفاعات العالية والبرد القارس والحرارة الشديدة، يمكن للشركة المصنعة توفير تصميم مخصص، مثل تحسين مستوى العزل، وإضافة نظام التحكم في درجة الحرارة للتهوية القسرية/التدفئة الكهربائية، واعتماد طلاء مقاوم للتآكل عالي الكثافة، والتكيف مع بناء محطات الطاقة الكهروضوئية الخاصة في المناطق النائية والجزر ومناطق التعدين.

ثالثًا: المزايا الأساسية لاختيار محول الطاقة الشمسية المدمج/المحطة الفرعية المجمعة مسبقًا من شركة People Electric Appliances بجهد 35 كيلو فولت

بالمقارنة مع محطات التحويل التقليدية للهندسة المدنية، ومحطات التحويل من النوع الصندوقي بمستوى 10 كيلو فولت، ومجموعات المعدات المنفصلة، ​​يتمتع المنتج بمزايا كبيرة في التكنولوجيا والاقتصاد وفترة الإنشاء والموثوقية:

1. ثلاثة مخططات هيكلية لتلبية احتياجات المشروع بدقة

● محطة فرعية على الطراز الأمريكي (هيكل ZGS-Z)تصميم صندوق مشترك، مع مكونات مدمجة في خزان الوقود، صغير الحجم، خفيف الوزن، وسريع التركيب، مناسب لمشاريع الطاقة الشمسية الكهروضوئية الموزعة ذات المساحة المحدودة. لا تتطلب الصيانة اليومية أدوات متخصصة، مما يقلل من تكاليف التشغيل والصيانة.

● محطة فرعية على الطراز الصيني/الأوروبي (هيكل YBG): تصميم معياري مسبق الصنع، مع غرفة الجهد العالي وغرفة المحول وغرفة الجهد المنخفض مقسمة بشكل مستقل، وتبديد جيد للحرارة وقابلية توسع قوية، مناسب لاحتياجات البناء القياسية والواسعة النطاق لمحطات الطاقة الكهروضوئية المركزية الكبيرة.

2. التكامل العالي، مما يقلل بشكل كبير من فترة الإنشاء

يتم تجميع جميع المعدات وتوصيلها وتشغيلها واختبارها في المصنع. ولا يتطلب الأمر في الموقع سوى إنشاء الأساسات، والرفع المتكامل، وتوصيل الكابلات، واستلام الربط بالشبكة. يتم تقليص مدة الإنشاء بنسبة 60% إلى 70% مقارنةً بالأسلوب التقليدي، مما يُسرّع من تشغيل محطة الطاقة وتوليدها، ويُحسّن من كفاءة دوران رأس المال.

3. قدرة فائقة على التكيف مع البيئة لضمان التشغيل المستقر في جميع الأحوال الجوية الخارجية

تتميز الكابينة بهيكل عازل للحرارة ومقاوم للتآكل ذي طبقتين، بالإضافة إلى خزان وقود عالي الحماية بمعيار IP68، مما يجعلها قادرة على مقاومة الظروف الجوية القاسية كالفيضانات ورذاذ الملح والغبار الرملي. ولا تتطلب الكابينة غرفة محركات أو مساحة واسعة، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص للتشغيل طويل الأمد في المواقع النائية.

4. تصميم منخفض الفاقد لتحسين الفائدة طوال دورة حياة محطة توليد الطاقة

يمكن تخصيص وتحسين فقد الطاقة في حالة عدم التحميل وفقد الطاقة أثناء التحميل للمحول وفقًا لاحتياجات العميل. وبالإضافة إلى تصميم المعاوقة المنخفضة، ينخفض ​​الفقد الذاتي بنسبة تتراوح بين 10% و20% مقارنةً بمتطلبات المعايير الوطنية، مما يُحسّن إيرادات الكهرباء لمحطة توليد الطاقة خلال فترة تشغيلها التي تمتد لخمسة وعشرين عامًا.

5. شهادة كاملة وضمان الخدمة

اجتاز المنتج جميع اختبارات النوع، ويتوافق مستوى عزله ومستوى تحمله للجهد مع المعايير الوطنية. توفر الشركة المصنعة خدمات متكاملة تشمل تحميل بيانات الاختيار، وتخصيص المخططات الفنية، والإرشاد في موقع التركيب، مع خط ساخن لما بعد البيع (400-898-1166) للاستجابة السريعة لاحتياجات التشغيل والصيانة.