Ειδικά θέματα για την Ποιότητα, Αξιοπιστία και Συντήρηση, Τόμος Δ' (2002) Ιωάννης Μπακούρος, Πάτρα.
Τα τελευταία χρόνια παρατηρείται αύξηση του ρυθμού ένταξης συστημάτων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας (ΣΠΗΕ) από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ΑΠΕ) στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας. Ένα σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας είναι ένα σύνολο συνεργαζόμενων εγκαταστάσεων αποτελούμενο από τις μονάδες των σταθμών παραγωγής, τις εγκαταστάσεις των δικτύων μεταφοράς, διανομής και κατανάλωσης ενέργειας. Ο περιορισμός της χρήσης των συμβατικών εγκαταστάσεων παραγωγής οι οποίες είναι συγκεντρωμένες σε μια γεωγραφική περιοχή, καθιστά τα συστημάτων παραγωγής που τροφοδοτούνται από ΑΠΕ, κρίσιμους παράγοντες τόσο για την κάλυψη του φορτίου της ζητούμενης κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας, όσο και για την ευσταθή λειτουργία των δικτύων μεταφοράς και διανομής ηλεκτρικής ενέργειας στα οποία αυτά εντάσσονται. Η ένταξη Φ/Β ΣΠΗΕ σε ένα σύστημα, παρουσιάζει αρκετά πλεονεκτήματα ως προς την βελτίωση της ποιότητας ισχύος του δικτύου. H υψηλή διαθεσιμότητά τους είναι σημαντικός παράγοντας τόσο για την κάλυψη της ζήτησης, όσο και για τη μείωση της χρήσης των ρυπογόνων ορυκτών καυσίμων για την παραγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας. Η πιθανότητα βλάβης των φωτοβολταϊκών (Φ/Β) ΣΠΗΕ είναι άμεσα συνδεδεμένη με την κατασκευή τους και τη συντήρηση των εγκαταστάσεων τους, ενώ έχει σημαντική επίδραση στο κόστος λειτουργίας τους.
Η συγκεκριμένη εργασία αφορά τη μελέτη της αξιοπιστίας τριών διασυνδεδεμένου φωτοβολταϊκών Φ/Β ΣΠΗΕ κεντρικής σχεδίασης, αρκετά εκτεταμένης εγκατάστασης και μέσης εγκατεστημένης ισχύος φωτοβολταϊκής επιφάνειας. Τα συστήματα αυτά απαρτίζονται από μια αλληλουχία σημαντικού αριθμού υποσυστημάτων, η οποία αποτελείται από: τη Φ/Β επιφάνεια, τη μονάδα διασύνδεσης και προστασίας του κυκλώματος των συστοιχιών, τους αντιστροφείς, τις προστασίες των κυκλωμάτων εναλλασσόμενου ρεύματος και τους μετασχηματιστές ανύψωσης, μέσω των οποίων εγχέεται η παραγόμενη ενέργεια του Φ/Β πάρκου στο δημόσιο ηλεκτρικό δίκτυο. Σε κάθε ένα από αυτά τα υποσυστήματα συμβαίνουν αστοχίες οι οποίες οδηγούν στην υποβάθμιση της παραγωγής ή στην ολική απώλειά της. Η συστηματοποιημένη ανάλυση της αξιοπιστίας τέτοιων εγκαταστάσεων, μπορεί να οδηγήσει σε αποδοτικότερη λειτουργία τους και κατ’ επέκταση σε αύξηση της ενεργειακής παραγωγής τους. Στη μελέτη περίπτωσης εκτιμάται η αξιοπιστία και η απόδοση των Φ/Β συστημάτων τα οποία βρίσκονται στην περιοχή της Αχαΐας και έχουν εγκατεστημένη ισχύ 4,94MW, 2,91MW, 1,98MW λαμβάνοντας υπόψη τα στοιχεία που τα απαρτίζουν, τις βλάβες τους και τη μηνιαία παραγωγή τους. Για τη μελέτη αυτή, αξιοποιούνται και τα δεδομένα λειτουργίας όπως αυτά συλλέγονται από τις καταγραφές των συστημάτων τηλεμετρίας. Ο υπολογισμός της αξιοπιστίας των υποσυστημάτων και του συνολικού συστήματος, γίνεται με χρήση μοντέλου ανάλυσης δένδρου βλαβών (fault tree analysis). Στη συνέχεια γίνεται χρήση κατάλληλων δεικτών αποδοτικότητας ώστε να εξαχθούν συμπεράσματα για τη λειτουργία τους. Η μέθοδος έχει στόχο να καταδείξει τις ευκαιρίες βελτίωσης μέσω του εντοπισμού των συστημάτων τα οποία συμβάλουν με τη μεγαλύτερη βαρύτητα στο γεγονός βλάβης του συστήματος. Με τον τρόπο αυτό παρέχεται ένα χρήσιμο εργαλείο για τον προσδιορισμό των διαφορετικών επιπτώσεων που έχει ο μεγάλος αριθμός εξαρτημάτων του φωτοβολταϊκού και της αλληλουχίας της κατασκευής (Balance of System) του, στη συνολική αξιοπιστία, δίνοντας έτσι τη δυνατότητα σχεδιασμού και εφαρμογής πιο αποτελεσματικών συστημάτων παρακολούθησης, διαγνωστικών στρατηγικών και πολιτικών συντήρησης.
In recent years there has been an increasing tendency for integrating renewable energy sources (RES) electric generation systems (REGS) into conventional electricity supply systems. This fact, makes such energy production systems a crucial factor both in supplying the required energy consumption (load), and in enhancing the stability of power distribution network in which are interconnected. A conventional electrical system includes power plants, transmission and distribution networks. Production capability and geographic dispersion of RES-fired power plants helps to cover a significant percentage of the electricity demand more efficiently than a conventional power generation plant which is usually far away electricity consumers. Their high availability is therefore an important factor both in meeting demand and reducing the use of polluting fossil fuels for the production of electricity. A grid connected photovoltaic park is a factor of improvement for power quality of the system. The probability of failure of the photovoltaic (PV) RES power plants is directly related to their construction and maintenance practices that applied in such facilities and has a significant impact on their operating cost.
In this thesis a reliability study of three large-scale grid connected photovoltaic (PV) plants is presented. These PV systems have central design structure with an extensive electrical architecture sequence and they are classified as PV systems of medium installed power capacity arrays. Their subsystems are deployed in an in-line arrangement which consists of a large number of subsystems, that are: the PV array, the Combiner Box (CB) units with DC protection devices, the inverters, the AC protection devices and the step – up power transformers for interconnection to the network into which the park’s energy is injected.
This study explores the data of the faults as collected from the records and operational data revealed from the telemetry systems. These large grid-connected photovoltaic parks are located in Achaia (Greece) and have an installed capacity of 4.94MW, 2,91MW, 1,98MW respectively. The calculation of the reliability of the subsystems and of the overall system is estimated using the fault tree analysis (FTA). Appropriate performance indicators are then used to draw out conclusions about their operational performance. The method aims to reveal the opportunities for improvement by identifying the systems that contribute the most to the event of total system failure. This output will provide a useful tool for determining the different effects which have the large number of components and the structural sequence of Balance of System (BOS) in the overall system reliability. Thus, the design and implementation of more efficient monitoring systems, diagnostic strategies and maintenance policies could be enabled.
Items in Apothesis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Ανάλυση Αξιοπιστίας Φωτοβολταϊκών Συστημάτων Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας.