בחירת ערכת חיבור הרשת עבור תחנות כוח פוטו-וולטאיות תלויה בדרך כלל בקנה המידה של תחנת הכוח, בתנאי הגישה של רשת החשמל המקומית ובשיקולים כלכליים.
לשתי רמות המתח המחוברות לרשת של 35kV ו-10kV לכל אחת יש יתרונות וחסרונות משלה. להלן, נשווה את שתי הסכמות הללו מההיבטים הטכניים, הכלכליים והתפעוליים, ונספק דוגמאות ספציפיות.
השוואה טכנית
ערכת 35kV
יִתרוֹן
מרחק שידור:מתאים לשידור למרחקים ארוכים, הפחתת הפסדי קו.
קיבולת ציוד:תומך בתחנות כוח פוטו-וולטאיות בקיבולת גדולה יותר, המתאימות לפרויקטים בקנה מידה גדול.
יציבות מתח:להעברת מתח גבוה יש פחות השפעה על רשת החשמל, מה שמועיל ליציבות המתח.
חִסָרוֹן
עֲלוּת:עלויות ההקמה והתחזוקה גבוהות יחסית לרבות ציוד תחנות משנה, כבלים וכו'.
מורכבות הבנייה:דורש תכנון ובנייה הנדסיים מורכבים יותר, תופסים יותר משאבי קרקע.
דרישות בטיחות:תפעול ציוד במתח גבוה דורש כוח אדם מקצועי ויש לו דרישות בטיחות גבוהות.
דוגמאות לפרמטרים
קיבולת תחנת כוח פוטו-וולטאית:10 MW עד 50 MW.
תחנות משנה:עם קיבולת של 10 MVA עד 50 MVA, ורמת מתח צד במתח גבוה של 35 kV.
מיתוג מתח גבוה:מתח נקוב 35 קילו וולט, זרם נקוב 630 A עד 1250 A.
חתך כבל:החתך של כבלים במתח גבוה הוא בדרך כלל בין 150 מ"מ ² ל-400 מ"מ ².
אורך שורה:מתאים למרחקי שידור של יותר מ-10 קילומטרים.
ערכת 10kV
יִתרוֹן
עֲלוּת:עלויות הבנייה והתחזוקה נמוכות יחסית.
בנייה קלה:לציוד נפח קטן, תופס פחות קרקע, ותקופת בנייה קצרה יותר.
גְמִישׁוּת:מתאים לתחנות כוח פוטו-וולטאיות קטנות ובינוניות, עם גישה גמישה לרשת החשמל.
חִסָרוֹן
מרחק שידור:מתאים לשידור למרחקים קצרים, כאשר אובדן הקו גדל מעבר למרחק מסוים.
הגבלת קיבולת:מתאים לתחנות כוח פוטו-וולטאיות בקנה מידה קטן, ייתכן שלא יספיק לפרויקטים בעלי קיבולת גדולה.
השפעה על רשת החשמל:יש לה השפעה משמעותית על תנודות המתח ברשתות החשמל המקומיות.
דוגמאות לפרמטרים
קיבולת תחנת כוח פוטו-וולטאית:1 MW עד 10 MW.
תחנות משנה:עם קיבולת של 1 MVA עד 10 MVA, ורמת מתח צד במתח גבוה של 10 kV.
מיתוג מתח גבוה:מתח נקוב 10 קילו וולט, זרם נקוב 630 A עד 1250 A.
חתך כבל:החתך של כבלים במתח גבוה הוא בדרך כלל 70 מ"מ ² עד 150 מ"מ ².
אורך שורה:מתאים למרחקי שידור בטווח של 5 קילומטרים.
השוואה כלכלית
ניתוח עלויות
ערכת 35kV:ההשקעה הכוללת גבוהה יחסית, אך העלות לוואט נמוכה, מה שהופך אותו למתאים לפרויקטים בקנה מידה גדול.
ערכת 10kV:ההשקעה הראשונית נמוכה יחסית, אך עם הרחבת קנה המידה של תחנות הכוח, עלות היחידה עשויה לעלות.
תקופת החזר
ערכת 35kV:בשל ההשקעה הגדולה ותקופת ההחזר הארוכה, אך עם תשואות טובות לטווח ארוך.
ערכת 10kV:תקופת ההחזר קצרה יחסית, מתאימה להחזר כספי מהיר.
רמה תפעולית
מוקה ITOM
ערכת 35kV:דרישות התפעול והתחזוקה גבוהות, המחייבות צוות מקצועי לביצוע בדיקות ותחזוקה שוטפות.
ערכת 10kV:תפעול ותחזוקה פשוטים יחסית, עם עלויות תחזוקה נמוכות יותר.
טיפול בתקלות
ערכת 35kV:היקף השפעת התקלה גדול יחסית, ונדרשת עבודת תיאום מורכבת יותר בטיפול בתקלה.
ערכת 10kV:לתקלה טווח פגיעה קטן יחסית וקל יחסית לטפל בה.
מקרה בפועל
דוגמה לתכנית 35kV
בהנחה שפרויקט תחנת כוח פוטו-וולטאית בקנה מידה גדול ממוקם באזור מרוחק עם הספק מותקן כולל של 30 MW, הוא צריך להעביר חשמל לתחנת משנה שנמצאת במרחק של 30 קילומטרים משם.
קיבולת תחנת כוח פוטו-וולטאית:30 מגה וואט.
תחנות משנה:קיבולת של 30 MVA, רמת מתח צד במתח גבוה של 35 kV.
מיתוג מתח גבוה:מתח נקוב 35 קילו וולט, זרם נקוב 1250 A.
חתך כבל:חתך כבל מתח גבוה של 400 מ"מ.
אורך שורה:30 קילומטרים.
דוגמה לתכנית 10kV
בהנחה שפרויקט תחנת כוח פוטו-וולטאית בגודל בינוני ממוקם בפאתי עיר בהספק מותקן כולל של 5 MW, הוא צריך להעביר חשמל לתחנת משנה שנמצאת במרחק של 3 קילומטרים משם.
קיבולת תחנת כוח פוטו-וולטאית:5 מגה וואט.
תחנות משנה:קיבולת 5 MVA, רמת מתח צד במתח גבוה 10 kV.
מיתוג מתח גבוה:מתח נקוב 10 קילו וולט, זרם נקוב 630 A.
חתך כבל:חתך כבל מתח גבוה של 150 מ"מ.
אורך שורה:3 קילומטרים.
השלבים והשיקולים הספציפיים לבחירת תחנת משנה מתאימה:
1. קבע את קנה המידה והקיבולת של תחנת הכוח
קנה המידה של תחנת הכוח קובע את דרישת הקיבולת של תחנת הבוסטר ומהווה בסיס לבחירת תחנת דחף.
שלבים
הערך את ההספק המותקן הכולל של תחנת כוח פוטו-וולטאית: חשב את ההספק המותקן הכולל על סמך מספר המודולים הפוטו-וולטאיים וההספק הנקוב של כל מודול בודד.
קבע את הספק המוצא המקסימלי: בהתחשב בגורמים כגון תנאי אור השמש ויעילות ההמרה, חשב את הספק המוצא המרבי של תחנת הכוח הפוטו-וולטאית.
שקול הרחבה עתידית: שמור כמות מסוימת של מרווח קיבולת כדי לענות על צורכי הרחבה אפשריים בעתיד.
2. הבן את הדרישות לגישה לרשת
הדרישות לגישה לרשת קובעות את רמת המתח ואינדיקטורים טכניים אחרים של תחנת המשנה המתקדמת.
שלבים
התייעץ עם חברת רשת החשמל המקומית כדי לקבל דרישות טכניות ותקנות לגישה לרשת.
קבעו את רמת המתח לחיבור: קבעו את רמת המתח לחיבור לרשת החשמל בהתאם לדרישות חברת רשת החשמל (כגון 10kV, 35kV וכו').
הבן את מיקומה של נקודת החיבור לרשת: קבע את המרחק בין תחנת הכוח הפוטו-וולטאית לנקודת החיבור לרשת.
3. קחו בחשבון מיקום גיאוגרפי וגורמים סביבתיים
המיקום הגיאוגרפי והתנאים הסביבתיים משפיעים על התכנון וההתקנה של תחנות משנה.
שלבים
הערכת תנאי האתר: חקרו את הטופוגרפיה, תנאי האקלים וכו' של מיקום תחנת הכוח הפוטו-וולטאית.
שקול הובלה והתקנה: יש לוודא שניתן להעביר את ציוד התחנות בצורה חלקה לאתר, ולקחת בחשבון את הקשיים בתהליך ההתקנה.
הגנה והגנה מפני ברקים: תכנן מערכות הארקה להגנה מפני ברקים ואמצעי הגנה על בסיס תנאים מטאורולוגיים מקומיים.
4. הערכת עלות-תועלת
ניתוח עלות תועלת הוא אחד הגורמים המרכזיים הקובעים את התוכנית הסופית.
שלבים
חישוב השקעה ראשונית: כולל עלויות רכישת ציוד תחנות משנה, הנדסה אזרחית, הנחת כבלים וכו'.
הערכת עלויות תפעול ותחזוקה: שקול את עלויות התפעול והתחזוקה ארוכות הטווח, כולל בדיקות שוטפות, תיקונים, חלקי חילוף וכו'.
חישוב יתרונות כלכליים: בהתחשב בגורמים כמו הכנסות מייצור חשמל וסובסידיות ממשלתיות, חשב את תקופת ההחזר על ההשקעה ושיעור התשואה.
5. בחר את סוג תחנת המשנה המתאים
בהתבסס על תוצאות הניתוח שלעיל, בחר את הסוג המתאים ביותר של תחנת משנה מוגברת.
סוג ומאפיינים
שנאי מסוג יבש: מתאים להתקנה פנימית, אינו דורש טבילת שמן וקל לתחזוקה.
שנאי שקוע בשמן: מתאים להתקנה חיצונית, בעל ביצועי פיזור חום טובים וקיבולת גדולה.
תחנת משנה מודולרית: משולבת בשנאים, מתג, התקני הגנה וכו', קלה להתקנה ותופסת שטח קטן.
תחנת משנה מוכנה: טרומי מפעל, הרכבה במקום, מחזור התקנה קצר.
דוּגמָה
דוגמה 1: תחנת כוח פוטו-וולטאית בגודל בינוני (בהספק של 10MW)
קיבולת תחנת כוח פוטו-וולטאית: 10 MW.
קיבולת תחנת המשנה: 10 MVA.
רמת מתח: צד מתח גבוה 10 קילו וולט, צד מתח נמוך 0.69 קילו וולט.
סוג שנאי: שנאי מסוג יבש.
מתג מתח גבוה: מתח נקוב 10 קילו וולט, זרם נקוב 630 A, מפסק ואקום.
ארון חלוקת מתח נמוך: מתח נקוב 0.4 קילו וולט, זרם נקוב 400 A.
חתך כבל: כבל מתח גבוה 150 מ"מ ², כבל מתח נמוך 70 מ"מ ².
דוגמה 2: תחנת כוח פוטו-וולטאית בקנה מידה גדול (קיבולת 50MW)
קיבולת תחנת כוח פוטו-וולטאית: 50 MW.
קיבולת תחנת המשנה: 50 MVA.
רמת מתח: צד מתח גבוה 35 קילו וולט, צד מתח נמוך 0.69 קילו וולט.
סוג שנאי: שנאי טבול בשמן.
מתג מתח גבוה: מתח נקוב 35 קילו וולט, זרם נקוב 1250 A, מפסק ואקום.
ארון חלוקת מתח נמוך: מתח נקוב 0.4 קילו וולט, זרם נקוב 630 A.
חתך כבל: כבל מתח גבוה 400 מ"מ ², כבל מתח נמוך 150 מ"מ ².
