L'elecció de l'esquema de connexió a la xarxa per a les centrals fotovoltaiques depèn normalment de l'escala de la central, les condicions d'accés a la xarxa elèctrica local i les consideracions econòmiques.
Els dos nivells de tensió connectats a la xarxa de 35 kV i 10 kV tenen cadascun els seus avantatges i desavantatges. A continuació, compararem aquests dos esquemes des de les perspectives tècnica, econòmica i operativa, i donarem exemples concrets.
Comparació tècnica
esquema de 35 kV
Avantatge
Distància de transmissió:adequat per a la transmissió de llarga distància, reduint les pèrdues de línia.
Capacitat de l'equip:Admet centrals fotovoltaiques de major capacitat, adequades per a projectes a gran escala.
Estabilitat de tensió:La transmissió d'alta tensió té menys impacte a la xarxa elèctrica, cosa que és beneficiós per a l'estabilitat de la tensió.
Mancança
Cost:Els costos de construcció i manteniment són relativament elevats, incloent equips de subestació, cables, etc.
Complexitat de la construcció:requereix un disseny i construcció d'enginyeria més complexos, ocupant més recursos terrestres.
Requisits de seguretat:El funcionament d'equips d'alta tensió requereix personal professional i requereix alts requisits de seguretat.
Exemples de paràmetres
Capacitat de la central fotovoltaica:10 MW a 50 MW.
Augment de la subestació:amb una capacitat de 10 MVA a 50 MVA, i un nivell de tensió lateral d'alta tensió de 35 kV.
Aparells d'alta tensió:tensió nominal 35 kV, corrent nominal de 630 A a 1250 A.
Secció del cable:La secció transversal dels cables d'alta tensió sol estar entre 150 mm² i 400 mm².
Longitud de la línia:adequat per a distàncies de transmissió de més de 10 quilòmetres.
esquema de 10 kV
Avantatge
Cost:Els costos de construcció i manteniment són relativament baixos.
Fàcil construcció:L'equipament té un volum reduït, ocupa menys terreny i té un període de construcció més curt.
Flexibilitat:Apte per a centrals fotovoltaiques petites i mitjanes, amb accés flexible a la xarxa elèctrica.
Mancança
Distància de transmissió:adequat per a transmissió de curta distància, on la pèrdua de línia augmenta més enllà d'una certa distància.
Limitació de capacitat:Apte per a centrals fotovoltaiques a petita escala, pot ser que no sigui suficient per a projectes de gran capacitat.
Impacte de la xarxa elèctrica:Té un impacte significatiu en les fluctuacions de tensió a les xarxes elèctriques locals.
Exemples de paràmetres
Capacitat de la central fotovoltaica:1 MW a 10 MW.
Augment de la subestació:amb una capacitat d'1 MVA a 10 MVA, i un nivell de tensió lateral d'alta tensió de 10 kV.
Aparells d'alta tensió:tensió nominal 10 kV, corrent nominal de 630 A a 1250 A.
Secció del cable:La secció transversal dels cables d'alta tensió sol ser de 70 mm² a 150 mm².
Longitud de la línia:adequat per a distàncies de transmissió dins dels 5 quilòmetres.
Comparació econòmica
Anàlisi de costos
Esquema de 35 kV:La inversió global és relativament alta, però el cost per watt és baix, el que el fa adequat per a projectes a gran escala.
Esquema de 10 kV:La inversió inicial és relativament baixa, però amb l'ampliació de l'escala de la central elèctrica, el cost unitari pot augmentar.
Període d'amortització
Esquema de 35 kV:A causa de la gran inversió i el llarg període d'amortització, però amb bones rendibilitats a llarg termini.
Esquema de 10 kV:El període de recuperació és relativament curt, adequat per recuperar fons ràpidament.
Nivell operatiu
Moca ITOM
Esquema de 35 kV:Els requisits d'operació i manteniment són alts i requereixen un equip professional per dur a terme inspeccions i manteniments periòdics.
Esquema de 10 kV:funcionament i manteniment relativament senzills, amb menors costos de manteniment.
Tractament de fallades
Esquema de 35 kV:L'abast de l'impacte de la falla és relativament gran i es requereix un treball de coordinació més complex quan es tracta de la falla.
Esquema de 10 kV:La falla té un rang d'impacte relativament petit i és relativament fàcil de manejar.
Cas real
Exemple d'esquema de 35 kV
Suposant que un projecte de central fotovoltaica a gran escala es troba en una zona remota amb una potència instal·lada total de 30 MW, ha de transmetre electricitat a una subestació situada a 30 quilòmetres de distància.
Capacitat de la central fotovoltaica:30 MW.
Augment de la subestació:Capacitat de 30 MVA, nivell de tensió lateral d'alta tensió de 35 kV.
Aparells d'alta tensió:tensió nominal 35 kV, corrent nominal 1250 A.
Secció del cable:Secció de cable d'alta tensió de 400 mm².
Longitud de la línia:30 quilòmetres.
Exemple d'esquema de 10kV
Suposant que un projecte de central fotovoltaica de mida mitjana es troba als afores d'una ciutat amb una potència instal·lada total de 5 MW, ha de transmetre electricitat a una subestació situada a 3 quilòmetres de distància.
Capacitat de la central fotovoltaica:5 MW.
Augment de la subestació:capacitat 5 MVA, nivell de tensió lateral alta tensió 10 kV.
Aparells d'alta tensió:tensió nominal 10 kV, corrent nominal 630 A.
Secció del cable:Secció de cable d'alta tensió de 150 mm².
Longitud de la línia:3 quilòmetres.
Els passos i consideracions específiques per seleccionar una subestació de pujada adequada:
1. Determineu l'escala i la capacitat de la central
L'escala de la central determina la demanda de capacitat de la subestació de reforç i és la base per seleccionar una subestació de reforç.
Passos
Estimar la potència instal·lada total d'una central fotovoltaica: calcular la potència instal·lada total a partir del nombre de mòduls fotovoltaics i de la potència nominal de cada mòdul individual.
Determineu la potència de sortida màxima: tenint en compte factors com ara les condicions de llum solar i l'eficiència de conversió, calculeu la potència de sortida màxima de la central fotovoltaica.
Considereu l'expansió futura: reserveu una certa quantitat de marge de capacitat per satisfer possibles necessitats d'expansió en el futur.
2. Comprendre els requisits d'accés a la xarxa
Els requisits d'accés a la xarxa determinen el nivell de tensió i altres indicadors tècnics de la subestació augmentadora.
Passos
Consulteu l'empresa local de la xarxa elèctrica per obtenir els requisits tècnics i la normativa d'accés a la xarxa.
Determineu el nivell de tensió per a la connexió: determineu el nivell de tensió per a la connexió a la xarxa elèctrica segons els requisits de l'empresa de la xarxa elèctrica (com ara 10 kV, 35 kV, etc.).
Comprendre la ubicació del punt de connexió a la xarxa: determinar la distància entre la central fotovoltaica i el punt de connexió a la xarxa.
3. Considereu la ubicació geogràfica i els factors ambientals
La ubicació geogràfica i les condicions ambientals afecten el disseny i la instal·lació de les subestacions elevadores.
Passos
Avaluació de les condicions del lloc: Investigar la topografia, les condicions climàtiques, etc. de la ubicació de la central fotovoltaica.
Considereu el transport i la instal·lació: assegureu-vos que l'equip de la subestació es pugui transportar sense problemes al lloc i tingueu en compte les dificultats durant el procés d'instal·lació.
Protecció i protecció contra llamps: Dissenyar sistemes de connexió a terra de protecció contra llamps i mesures de protecció en funció de les condicions meteorològiques locals.
4. Avaluar la rendibilitat
L'anàlisi cost-benefici és un dels factors clau que determinen el pla final.
Passos
Calcular la inversió inicial: incloses les despeses d'adquisició d'equips de subestació, enginyeria civil, posada de cables, etc.
Avaluar els costos d'operació i manteniment: considereu els costos d'operació i manteniment a llarg termini, incloses inspeccions periòdiques, reparacions, peces de recanvi, etc.
Calcula els beneficis econòmics: tenint en compte factors com ara els ingressos de la generació d'energia i les subvencions del govern, calcula el període d'amortització de la inversió i la taxa de rendibilitat.
5. Trieu el tipus de subestació adequat
A partir dels resultats de l'anàlisi anteriors, seleccioneu el tipus de subestació augmentadora més adequat.
Tipus i Característiques
Transformador de tipus sec: adequat per a instal·lació interior, no requereix immersió en oli i és fàcil de mantenir.
Transformador submergit en oli: adequat per a instal·lació exterior, amb un bon rendiment de dissipació de calor i gran capacitat.
Subestació modular: Integrada amb transformadors, aparells, dispositius de protecció, etc., és fàcil d'instal·lar i ocupa una petita superfície.
Subestació prefabricada: prefabricada de fàbrica, muntatge in situ, cicle d'instal·lació curt.
Exemple
Exemple 1: central fotovoltaica de mida mitjana (amb una capacitat de 10 MW)
Potència central fotovoltaica: 10 MW.
Capacitat de la subestació augmentadora: 10 MVA.
Nivell de tensió: costat d'alta tensió 10 kV, costat de baixa tensió 0,69 kV.
Tipus de transformador: transformador de tipus sec.
Aparament d'alta tensió: tensió nominal 10 kV, corrent nominal 630 A, interruptor de buit.
Armari de distribució de baixa tensió: tensió nominal 0,4 kV, corrent nominal 400 A.
Secció del cable: cable d'alta tensió 150 mm², cable de baixa tensió 70 mm².
Exemple 2: central fotovoltaica a gran escala (capacitat 50 MW)
Potència de la central fotovoltaica: 50 MW.
Capacitat de la subestació augmentadora: 50 MVA.
Nivell de tensió: costat d'alta tensió 35 kV, costat de baixa tensió 0,69 kV.
Tipus de transformador: transformador submergit en oli.
Aparament d'alta tensió: tensió nominal 35 kV, corrent nominal 1250 A, interruptor de buit.
Armari de distribució de baixa tensió: tensió nominal 0,4 kV, corrent nominal 630 A.
Secció del cable: cable d'alta tensió 400 mm², cable de baixa tensió 150 mm².
