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Una planta fotovoltaica digitalizada hace tres años por Huawei produce hoy un 20% más

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Hace tres años, Huaneng Company y Huawei digitalizaron conjuntamente la planta fotovoltaica de Dongfang, en China, de 12,9 MW de potencia. Fue el primer proyecto fotovoltaico en pasar por este proceso, así que vale la pena echar la vista atrás para ver cómo la nueva tecnología ha impulsado su producción.
Una planta fotovoltaica digitalizada hace tres años por Huawei produce hoy un 20% más

El proyecto se inició en junio de 2016. La planta fotovoltaica de Dongfang está construida con módulos monocristalinos de 280 Wp (lo estipulado en el programa PV Top Runner), y ahora cuenta con la Smart PV Solution de Huawei. El proyecto impulsó el fenómeno de la digitalización de plantas solares. Desde entonces, las nuevas aplicaciones inteligentes han permitido que la planta de la compañía Huaneng Hainan Clean Energy haya disparado su rendimiento energético y los indicadores de operación y mantenimiento (O&M) a niveles históricos.

La planta, que había sido construida sobre un plan de negocio basado en una producción de 1.319 horas, alcanzó en 2017 las 1.483 horas, un 12,43% más. En ese mismo año, la energía vertida a la red llegó a los 19,14 millones de kWh, un 19,77% más que lo previsto inicialmente, con promedio anual de rendimiento (PR) del 84,58%.

En 2018, vertió a la red alcanzó 19,05 millones de kWh, con 1.476 horas de utilización y un PR de 84.43%. En 2019, la energía producida aumentó hasta los 20,56 millones de kWh, con una carga de 1.594 horas y un PR de 85,3%, una cifra muy alta en la industria. La planta de Dongfang fue reconocida como de nivel 5A durante dos años consecutivos, 2017 y 2018, de acuerdo con evaluaciones nacionales e indicadores estadísticos. El PR anual superó el 84,43%, y la tasa de fallo fue cercana a cero durante tres años. El rendimiento energético anual supero el valor planificado en aproximadamente un 20%.

El pasado año se vivieron avances claves. La irradiancia solar anual de la central de Huaneng Dongfang varía de 502x104 kJ/m2 a 586x104 kJ/m2. Aún así logró generar 20,56 millones de kWh de energía en un solo año, con 1.594 horas de utilización, un rendimiento récord.

Siete tecnologías
Huawei explica que la respuesta del incremento de la producción solar de la central está en la utilización de estas siete tecnologías:

1. Múltiples MPPT para garantizar un alto rendimiento energético
El desfase de los módulos suele estar causado por la atenuación, dirección y sombreado por la mañana y al atardecer. En Hainan, los módulos fotovoltaicos pueden no coincidir debido al sombreado causado por nubes, excrementos de aves, o las manchas de agua que quedan después de fuertes lluvias. Todo esto contribuye a socavar el rendimiento energético. Para abordar el problema, el proyecto utiliza inversores string inteligentes de Huawei. Lo que implica conectar dos string a un solo circuito MPPT y configurar cada megavatio con 80 MPPT. En comparación con el inversor central, la tecnología de Huawei minimiza los desfases.

2. Amplio rango de voltaje de operación para extender el tiempo de generación de energía
Como el string MPPT presenta un amplio rango de voltaje de operación, permite un mayor tiempo de operación a los inversores solares, extendiendo el tiempo de generación y mejorando la eficiencia de la planta. Los inversores string de Huawei utilizan una topología bipolar, que permite que el voltaje de salida de cada módulo pase a través del circuito de refuerzo de voltaje de CC. Cuando el voltaje de entrada de CC es bajo, el voltaje se puede aumentar para cumplir con los requisitos del condensador del bus. Por lo tanto, el voltaje de funcionamiento MPPT puede variar de 200 V a 1.000 V. Por el contrario, el inversor central utiliza una topología unipolar, y el voltaje de funcionamiento MPPT solo varía de 520 V a 1.000 V.

3. Sin fusibles y sin componentes vulnerables hay que hacer menos O&M
La simplicidad es un principio importante en el diseño fotovoltaico inteligente. El diseño de red simple proporciona menos puntos débiles y una menor probabilidad de fallo en todo el sistema. La planta de Huaneng Dongfang ha estado funcionando durante tres años y medio, y ha mantenido una tasa de fallo cercana a cero incluso en días de altas temperaturas, caracterizados también por mucha niebla salina. Se ha verificado que la disponibilidad de los inversores string de Huawei es del 99,996%, de acuerdo con las pruebas in situ realizadas por TÜV.

Antes de su lanzamiento, los inversores solares de Huawei han debido pasar más de 1.400 pruebas realizadas por el Global Compliance and Testing Center (GCTC) para tener en cuenta escenarios que van desde niebla salina y humedad corrosiva hasta rayos y enclaves a gran altitud, con temperaturas desde –60°C a 100°C, lo que garantiza su funcionamiento estable en una amplia gama de entornos desfavorables. El diseño simple asegura que la planta fotovoltaica siga ofreciendo confianza a largo plazo.

4. Las tecnologías anti-PID previenen pérdidas y garantizan la seguridad
La central de Huaneng Dongfang se encuentra a 220 metros de la costa. Por lo tanto, los módulos fotovoltaicos han funcionado en entornos de alta temperatura y humedad, en los que la degradación inducida potencial (PID) es más frecuente. Para resolver este desafío, los módulos anti-PID se colocan en cajas de comunicaciones. Ajustan automáticamente el voltaje de salida en función del voltaje del inversor solar e inyectan voltaje entre el cable de fase y el cable de tierra desde el punto neutro virtual de CA para equilibrar el voltaje entre PV y la tierra, evitando así que PID los afecte.

La última tecnología de supresión de PID de Huawei utiliza tecnología patentada para construir un punto neutral virtual a través de circuitos inversores solares. En comparación con las soluciones tradicionales que usan resistencias o inductores para construir el punto neutro, la tecnología de supresión PID de Huawei representa una mejora importante, reduce la pérdida de compensación y hace que el proceso de compensación sea más seguro. El resultado es un mayor rendimiento energético en más del 2% y el apoyo para grandes instalaciones de más de 5 MW.

5. Costos reducidos mediante el reemplazo de RS485 y fibras ópticas con PLC y 4G
Para la transferencia de comunicaciones, Dongfang utiliza PLC en lugar de RS485, lo que reduce la inversión requerida para el despliegue y construcción de cables de comunicaciones. Además, la red privada inalámbrica 4G ha reemplazado las fibras ópticas. Al aplicar esta tecnología, el despliegue y la puesta en marcha se pueden completar en dos semanas, sin la necesidad de cavar zanjas o enterrar cables ópticos. Una sola planta puede cubrir un máximo de 10 km2 de superficie, lo que permite un despliegue rápido y una O&M móvil. Aunque la planta se encuentre en un área remota con una señal débil, la señal de la red privada inalámbrica es robusta, lo que garantiza comunicaciones fiables. El personal de O&M puede usar terminales inalámbricos para hacer videollamadas con la sala de control central.

6. Análisis de tasa discreta para detectar fallos
El análisis de tasa discreta sirve como una herramienta poderosa para mejorar la eficiencia de O&M. En este proyecto, se utiliza para detectar con precisión los string defectuosos, lo que facilita la inspección in situ por parte del personal de O&M. Con el análisis, el personal puede repararlos, asegurando que cada string de la planta permanezca libre de defectos durante un período prolongado de tiempo. Hasta ahora, los proyectos que han adoptado esta tecnología han superado los 20 GW.

7. Diagnóstico inteligente de la curva I-V para determinar las causas de fallos por control remoto
El diagnóstico inteligente de la curva I-V ha demostrado ser extremadamente efectivo en la planta de Huaneng Dongfang. El escaneo en busca de fallos de string en una planta de 12,9 MW que tiene 1.920 string se puede completar en cuatro minutos (puntos calientes, grietas, cortocircuitos de diodos), lo que permite una resolución de problemas precisa. La detección se puede realizar en línea y se genera automáticamente un informe de detección cuando se detectan fallos. La O&M se puede hacer ahora en cuestión de minutos.

En 2019, el diagnóstico inteligente de la curva I-V se actualizó a la versión 3.0, y todos los string para una planta de 100 MW ahora se pueden detectar en 15 minutos. Además, se integraron tecnologías de inteligencia artificial y machine learning. Hasta ahora, el diagnóstico inteligente de la curva I-V de Huawei se ha aplicado en plantas que suman más de 5 GW y ha obtenido reconocimiento por su rendimiento. Huawei también es el único proveedor certificado por TÜV que proporciona este diagnóstico con un alto grado de precisión.

A la conclusión del proyecto, la compañía Huaneng ha continuado trabajando con Huawei en proyectos fotovoltaicos inteligentes, que superan 1 GW. Y ha desplegado el el sistema de gestión FusionSolar en más del 80% de esas instalaciones. El 8 de agosto de 2019, Huaneng Group y Huawei firmaron un acuerdo de cooperación estratégica, para el establecimiento de una asociación a largo plazo para promover una mayor integración de las tecnologías de inteligencia artificial en las plantas fotovoltaicas y facilitar el progreso tecnológico para la construcción de plantas fotovoltaicas de referencia en esta nueva era de la paridad de red.

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