Проектирование солнечных электростанций: как учесть каждую деталь

Чтобы построить солнечную электростанцию, которая будет вырабатывать чистую электроэнергию десятилетиями, всё начинается с подготовки детальной проектной документации. Так сказать, с «наброска» будущей солнечной станции. Почему это важно? Ответственный подход к проектированию определяет успешность реализации энергетического объекта и его эффективность на протяжении всего срока эксплуатации. Как учесть все нюансы ещё до того как началась установка солнечных электростанций?

Какие этапы проектирования?

Процесс проектирования включает три основных этапа: предпроектный анализ, технико-экономическое обоснование и непосредственно разработку полного пакета проектной документации. Каждый из этих этапов играет важную роль и имеет своё предназначение.

Первый этап — аналитика

На начальном этапе происходит работа с входными данными от заказчика, в ходе которой разрабатываются чертежи компоновки фотоэлектрических модулей и размещение проектного оборудования. Этот процесс представляет собой своеобразный эскиз будущей солнечной электростанции. На данной стадии подбирается основное оборудование и рассчитывается прогнозируемый размер генерации электроэнергии. Прогноз эффективности станции производится с помощью специализированного программного обеспечения.

Прогноз генерации формируется с учетом многих факторов, в частности местонахождение объекта, типа устанавливаемого оборудования и конфигурации монтажных конструкций. Первоочередное значение для прогнозирования эффективности имеет инсоляция — количество достигающего поверхности солнечного излучения. Этот показатель анализируется, прежде всего, поскольку он определяет выбор угла наклона солнечных модулей, расстояние между ними и тип оборудования. Уровень солнечной инсоляции в Украине значительно отличается в зависимости от региона и сезона.

Для строительства высокоэффективной станции, покрывающей потребление объекта или оптимально занимающей всю отведенную площадь, необходимо выбрать идеальное расположение модулей относительно юга, а также подобрать соответствующие металлоконструкции, характеристики модулей и инверторов для достижения максимальной пиковой генерации в течение года.

Каждый объект имеет индивидуальные особенности, учитывающие пожелания заказчика и ограничительные факторы, непосредственно влияющие на строительство и эксплуатацию станции. Технико-экономический анализ учитывает эти особенности в каждом конкретном случае и дает вывод о возможности и ориентировочной стоимости строительства на выбранном участке.

Такие расчёты решают сразу несколько задач. Во-первых, заказчик может понять, выгодно ли строить такую станцию в данных условиях и каков срок окупаемости. Кроме того, сравнивая различные варианты компоновки станции, можно найти наиболее оптимальный. Во-вторых, предварительный технический расчёт позволяет оценить влияние СЭС на прилегающую энергосистему, что помогает определить объём реконструкции сети или строительства новых её элементов, необходимых для подключения СЭС.

Как найти оптимальный вариант подключения солнечной электростанции?

Для определения наилучшего способа подключения солнечной электростанции необходимо выяснить, что именно заказчик считает “оптимальным вариантом”.

Обычно предпочтение отдается участкам, расположенным вблизи подстанций или линий электропередач. Однако инженер подчеркивает существование определенных нюансов. Например, мощности существующей линии может быть недостаточно для передачи всей генерируемой мощности будущей станции или может не хватить мощности трансформаторов на подстанции.

Кроме того, к этому энергоузлу уже может быть подключено значительное количество других источников генерации и для новых подключений может не хватить балансирующей мощности.

По-настоящему оптимальный вариант подключения должен учитывать все эти особенности, обеспечивая наилучшее соотношение цены и надежности.

Второй этап — технико-экономическое обоснование

На этом этапе наша условная схема становится более чёткой.

На этапе технико-экономического обоснования, в отличие от стадии анализа, вносятся корректировки, которые основываются не только на данных заказчика, но и на целом комплексе расчётов.

В рамках этого этапа производятся расчёты режимов работы сети в точке присоединения к оператору системы передачи (ОСП) или оператору системы распределения (ОСР), а также к объекту потребителя. Определяется динамическая и статическая устойчивость будущих объектов возобновляемой энергетики (ВИЭ). Кроме того, готовятся схемы выдачи мощности для генерирующих объектов.

Также рассчитывается стоимость и экономическая эффективность проекта и определяется оптимальный вариант подключения к сетям ОСП/ОСР или к объекту потребителя.

В результате формируется полный комплект расчётно-аналитической документации. Он включает в себя как исходные данные, так и основные технические и организационные решения, сметы и другие показатели. Это позволяет получить целостное представление о реализуемости и эффективности инвестиционного проекта.

Третий этап — подготовка полного пакета проектной документации

На заключительном этапе происходит разработка задания на проектирование, которое подлежит согласованию с заказчиком и операторами системы передачи/распределения (ОСП/ОСР). На основании этого задания рассчитываются параметры энергетического оборудования и создается сам проект.

Для наземных энергетических объектов дополнительно проводятся инженерно-геодезические и геологические изыскания с целью получения точных данных о площадке. В частности, геологическое исследование грунтов позволяет определить уровень залегания водоносного горизонта, оценить вероятность подвижек грунта и выявить наличие карстовых образований. Проведение таких работ необходимо для выбора оптимальной и безопасной трассы для прокладки кабельных линий, планирования размещения металлоконструкций с учетом рельефа местности и обеспечения неизменности углов наклона солнечных панелей, что гарантирует последующую эффективную и бесперебойную работу станции.

Геодезические работы, в свою очередь, требуются для точной разметки мест установки солнечных модулей в пределах координат, указанных в технической документации. Также они включают проведение топографической съемки для создания корректного плана участка, выделенного под строительство солнечной электростанции (СЭС).

При необходимости на этом же этапе разрабатывается техническое задание на внедрение автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ).

После тщательной проверки готовые проектные решения согласовываются со всеми необходимыми организациями, такими как ОСП, ОСР и владельцы существующих коммуникаций.

Этот этап является наиболее ответственным, поскольку от полученной документации зависит успешность реализации электростанции и, соответственно, эффективность её эксплуатации.

На этапе проектирования тщательно учитываются все нюансы реализации солнечной электростанции. От правильности принятых решений зависит срок бесперебойной работы станции в рамках заявленной мощности, а значит, и окупаемость проекта. Чтобы учесть каждую деталь, необходима квалификация специалистов разного профиля и уровня. Не менее важны обширный опыт реализации энергетических объектов и ответственный подход.