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太陽光発電設備の所有者が太陽光発電所の信頼性を考えるとき、購入する最高級の太陽光モジュールを考えたり、モジュールの品質保証を行ったりすることがあります。ただし、工場のインバーターは太陽光発電プロジェクトの運営の中核であり、稼働時間を確保するために重要です。太陽光発電所の機器の 5% のコストは、発電所のダウンタイムの 90% を引き起こす可能性があることに注意する必要があります。参考までに、2018 年のサンディア国立研究所のレポートによると、インバーターは主要な公益事業プロジェクトの失敗の最大 91% の原因となっています。
1 つまたは複数のインバーターに障害が発生すると、複数の太陽光発電アレイがグリッドから切断され、プロジェクトの収益性が大幅に低下します。たとえば、250 メガワット (MW) のソーラー プロジェクトを考えてみましょう。単一の 4 MW 中央インバーターの故障により、1 日あたり最大 25 MWh の損失が発生する可能性があります。または、1 日あたり 50 ドルの電力購入契約 (PPA) レートの場合、1 日あたり 1,250 MWh の損失が発生する可能性があります。インバーターの修理または交換中に 5MW の太陽光発電アレイ全体が 1 か月間シャットダウンされた場合、その月の収益の損失は 37,500 米ドル、つまりインバーターの元の購入コストの 30% になります。さらに重要なことは、収入の損失は、資産所有者のバランスシートにとって破壊的な兆候であり、将来の投資家にとって危険信号です。
インバーターの故障のリスクを軽減することは、単純にティア 1 のインバーター メーカーの候補リストから購入し、最低価格を選択するだけではありません。
大手メーカーのさまざまなサイズのインバーターを 10 年以上開発および管理してきた経験から、インバーターは商品ではないと断言できます。各サプライヤは、独自の設計、設計基準、部品、およびソフトウェアのさまざまなセットと、独自の品質およびサプライ チェーンの問題を抱えている可能性のある一般的な既製のコンポーネントを持っています。
適切な操作とメンテナンスで一度も失敗したことがない実績のあるモデルに依存していても、依然として危険にさらされる可能性があります。インバーターメーカーは製造コストの削減を迫られているため、同じモデルのインバーターを比較しても、設計は常に更新されます。そのため、6 か月前に信頼性が高かった優先インバーター モデルは、最新のプロジェクトにインストールされたときに、異なる主要コンポーネントとファームウェアを備えている可能性があります。
インバーターの故障のリスクを軽減するためには、インバーターが故障する仕組みと、これらのリスクを軽減するためにどのような対策を講じることができるかを理解することが重要です。
#1 設計: 設計の失敗は、絶縁ゲート バイポーラ トランジスタ (IGBT)、コンデンサ、制御基板、通信基板などの重要な電子部品の早期老化に関連しています。これらのコンポーネントは、温度や電気的/機械的ストレスなど、特定の用途や条件向けに設計されています。
例: インバーターの製造業者がそのパワー スタックの IGBT を 35°C の最大周囲温度で定格されるように設計しているが、インバーターが 45°C でフル パワーで動作する場合、製造業者によって設計されたインバーターの定格は正しくありません。したがって、この IGBT は経年劣化し、早期に故障する可能性があります。
インバーター メーカーは、コストを削減するために IGBT の少ないインバーターを設計する場合があります。これは、平均動作温度/ストレスの上昇や早期老化につながる可能性もあります。どんなに非論理的であっても、これは私が太陽光発電業界で 10 ～ 15 年間目撃してきた継続的な慣行です。
インバーターの内部動作温度とコンポーネント温度は、インバーターの設計と信頼性にとって重要な考慮事項です。これらの早期故障は、より優れた熱設計、局所的な熱放散、低温領域へのインバーターの配置、およびより予防的なメンテナンスの指定によって減らすことができます。
#2 信頼性テスト。各メーカーは、さまざまな電力レベルのインバーターを評価およびテストするために、カスタマイズされた独自のテスト プロトコルを用意しています。さらに、設計ライフ サイクルが短縮されると、アップグレードされた特定のインバータ モデルの重要なテスト フェーズをスキップすることが必要になる場合があります。
#3 一連の欠陥。メーカーが正しいアプリケーションに正しいコンポーネントを選択したとしても、コンポーネント自体にインバータまたはアプリケーションの欠陥がある可能性があります。IGBT、コンデンサ、その他の重要な電子部品のいずれであっても、インバータ全体の信頼性は、サプライ チェーンの品質における最も弱い部分に依存します。欠陥品が最終的に太陽電池アレイに混入するリスクを軽減するために、体系的な技術と品質保証を実行する必要があります。
#4 消耗品。インバーター メーカーは、ファン、ヒューズ、サーキット ブレーカー、開閉装置などの消耗品の交換を含め、保守計画について非常に具体的です。そのため、不適切なメンテナンスやメンテナンスを行わないと、インバータが故障する可能性があります。ただし、同様に、サードパーティ製インバータまたは OEM 消耗品の設計または製造上の欠陥が原因で故障する場合もあります。
#5 製造: 最後に、最高のサプライ チェーンを備えた最高の設計のインバーターでさえ、組立ラインが不十分な場合があります。これらの組み立てラインの問題は、製造プロセスのあらゆる面で発生する可能性があります。いくつかの例：
繰り返しになりますが、稼働時間と短期的および長期的な収益性を維持するには、実績のある信頼性の高いインバーターを設置することが不可欠です。第三者の品質保証会社として、中国東方航空はメーカー、モデル、またはブランドに対する偏見を好みません。現実には、すべてのインバーター メーカーとそのサプライ チェーンが時々品質の問題を抱えており、いくつかの問題は他の問題よりも頻繁に発生します。したがって、インバーター障害のリスクを軽減するための唯一の信頼できるソリューションは、一貫した信頼性と品質保証 (QA) 計画です。
財務リスクが最も高い大規模な公益事業プロジェクトのほとんどの顧客の場合、品質保証計画では、最初に、設計、アーキテクチャ、サイトのパフォーマンス、およびプロジェクト固有のオプションに基づいて、利用可能な最適なインバーターを選択する必要があります。これには、サイトの気候が考慮されます。 、グリッド要件、アップタイム要件、およびその他の財務要因。
契約の見直しと保証の見直しにより、将来の保証請求において資産所有者が法的な不利益を被る可能性のある文言にフラグが立てられます。
最も重要なことは、賢明な QA 計画には、工場監査、生産監視、および太陽光発電所用に製造された特定のインバーターの抜き取り検査と品質検査を含む工場受入検査 (FAT) を含める必要があることです。
太陽光発電プロジェクトの成功の全体像は、小さなことで構成されます。太陽光発電プロジェクトでインバーターを選択して設置するときは、品質を無視しないことが重要です。
Jaspreet Singh は、CEA のインバーター サービス マネージャーです。この記事を書いて以来、彼は Q CELLS のシニア プロダクト マネージャーになりました。