Umspannwerke der YB-Serie von Saudi Solar Developers: 11 kV PV-Kollektor Riad (Mindestbestellmenge 5 Stück)

Saudi-Arabiens Solarenergiesektor befindet sich in einer Phase des massiven Kapazitätsausbaus. Das Königreich strebt bis 2030 einen Anteil von 50 % erneuerbarer Energien an, und das Nationale Programm für Erneuerbare Energien (NREP) treibt eine wettbewerbsorientierte Ausschreibungspipeline mit einem Volumen von über 30 GW bis 2030 voran. Die heute getroffenen Entscheidungen in den Bereichen Engineering und Beschaffung werden die Zuverlässigkeit der saudischen Solarparks für die nächsten 25 Jahre maßgeblich bestimmen. An der kritischen Schnittstelle zwischen PV-Anlage und Stromnetz – wo der Strom von Tausenden von Wechselrichtern gesammelt und auf die Übertragungsspannung hochtransformiert wird – ist das Kompaktumspannwerk keine Nebensache, sondern eine grundlegende Infrastruktur. Das Kompaktumspannwerk der YB-Serie von Ningbo Tianan mit einer Nennspannung von 11 kV und Kompatibilität mit dem saudischen Stromnetz ist speziell für diese Aufgabe konzipiert.

Saudi-Arabiens Infrastruktur zur Sammlung von Solar-PV-Produkten: Der Kontext

Ein saudischer Solarpark im Kraftwerksmaßstab – beispielsweise eine 300-MWp-Anlage in der Region Riad – erzeugt Strom über Hunderte von PV-Modulsträngen. Jeder Strang ist mit einem String-Wechselrichter verbunden, der den Gleichstrom in Wechselstrom mit 0,69 kV (690 V) umwandelt. Diese Wechselrichter sind zu Clustern zusammengefasst, und der Wechselstrom jedes Clusters wird an einem Mittelspannungssammelpunkt (MV-Sammelpunkt) zusammengeführt, typischerweise bei 11 kV oder 33 kV, abhängig von der Projektgröße und den Anforderungen des Netzbetreibers. Von diesem MV-Sammelpunkt führt ein Zuleitungskabel zum Umspannwerk der Saudi Electricity Company (SEC) oder direkt zum Netzanschlusspunkt.

Das Paketumspannwerk – auch als Paketumspannwerk bezeichnet FertigbauwerkEine Kompaktstation oder Mittel-/Hochspannungsstation ist die Ausrüstung, die an diesem Mittelspannungssammelpunkt installiert wird. Sie beherbergt den Aufwärtstransformator, die Mittelspannungsschaltanlage, die Niederspannungs-Hilfsversorgung, Schutz- und Steuerungseinrichtungen sowie gegebenenfalls Überwachungs- und Kommunikationssysteme. In Saudi-Arabien, wo große Solarparks oft in abgelegenen Wüstengebieten mit extremen Temperaturen liegen, muss die Kompaktstation anspruchsvolle Umwelt-, Elektro- und Betriebsstandards erfüllen.

Die Kompaktstation der YB-Serie: Designübersicht

Die YB-Serie von Tianan repräsentiert das Standard-Sortiment des Herstellers an vorgefertigten Umspannwerken für den kommerziellen Einsatz, die für die Außenmontage in der Energieversorgung und Industrie konzipiert sind. Stromverteilung Anwendungsbereiche. Die YB-Serie verwendet eine dreiteilige Gehäusekonstruktion:

• Hochspannungsabteil: Beherbergt die Hochspannungsschaltanlage (Ringkabelschaltanlage oder RMU), die mit 11 kV arbeitet. Die RMU umfasst typischerweise einen Lasttrennschalter und eine Sicherungs-/Leistungsschalterkombination zum Schutz des Transformators.
• Transformatorfach: Das Gehäuse beherbergt den gegossenen oder ölgekühlten Verteiltransformator, der die Spannung von 0,69 kV auf 11 kV (bzw. von 0,4 kV auf 11 kV, je nach Konfiguration) erhöht. Der Transformator ist die größte Einzelkomponente und schwingungsisoliert vom Gehäuse.
• LV-Kompartiment: Beherbergt die Niederspannungsschaltanlage, Schutzrelais, SCADA-Kommunikationsgeräte, Hilfsstromversorgung, Beleuchtungs- und Lüftungssteuerung.

Standardspezifikationen der YB-Serie

Anforderungen an den Netzanschluss in Saudi-Arabien und SASO-Konformität

Die Saudi Electricity Company (SEC) und die Saudi Standards, Metrology and Quality Organization (SASO) stellen spezifische technische Anforderungen an alle an das saudische Stromnetz angeschlossenen Anlagen. Für Umspannwerke von Solarparks umfassen die wichtigsten Konformitätsanforderungen Folgendes:

• SASO-Qualitätszeichen: Die Geräte müssen das SASO-Qualitätszeichen tragen oder von einer akkreditierten Konformitätsbewertungsstelle zertifiziert sein. Das Exportteam von Tianan übernimmt für saudische Käufer den SASO-Zertifizierungsprozess, einschließlich der Prüfberichte von SASO-zugelassenen Laboren.
• IEC 62271-Konformität: Hochspannungsschaltanlagen müssen der Norm IEC 62271 (Normen für Hochspannungsschaltanlagen und Steuergeräte) entsprechen, insbesondere den relevanten Teilen für Schaltanlagen, Leistungsschalter und Steuergeräte.
• Netzanschlussbedingungen: Die Schutz- und Steuerungssysteme des Umspannwerks müssen gemäß den Anforderungen des saudischen Netzcodes konfigurierbar sein. Dazu gehören spezifische Fehlerdurchgangseigenschaften (FRT), ein Schutz vor Inselbildung sowie Sollwerte für die Wirk- und Blindleistungsregelung, die über SCADA kommuniziert werden.
• Umgebungsbedingungen: SASO und SEC fordern, dass Geräte bei Umgebungstemperaturen bis zu 55 °C und einer solaren Strahlungsbelastung von bis zu 1.000 W/m² auf den Gehäuseoberflächen ohne Leistungseinbußen funktionieren. Die Hochtemperaturoption von Tianan für die YB-Serie ist speziell für diese Bedingungen validiert.

Transformator-Design für Solaranwendungen in der saudischen Wüste

Der Verteiltransformator ist die Kernkomponente der Kompaktstation und seine Leistungsfähigkeit ist die Grundlage für die Zuverlässigkeit des gesamten PV-Anlagensystems. Für Solaranlagen in Saudi-Arabien bietet Tianan zwei Transformatortechnologien an:

Gießharz-Transformator (Trockentyp)

Gießharztransformatoren nutzen die Verkapselung der Wicklungen mit Epoxidharz, wodurch Isolieröl überflüssig wird. Wichtigste Vorteile für Solaranlagen in Saudi-Arabien:

• Brandschutz: Kein brennbares Isolieröl bedeutet keine Brandgefahr – ein entscheidender Faktor in einer Wüstenumgebung mit hohen Umgebungstemperaturen und Staub.
• Wartungsfrei: Keine Ölstandsüberwachung, keine Ölprobenahme, kein Ölleckrisiko. Geeignet für abgelegene Solaranlagen, wo Wartungsbesuche selten erfolgen.
• Isolierung der Klasse H: Die Trockentransformatoren von Tianan verwenden eine Isolierung der Klasse H (maximale Wicklungstemperatur 180°C), wodurch ein Betrieb bei erhöhten Umgebungstemperaturen mit akzeptabler thermischer Leistungsreduzierung möglich ist.
• Außeninstallation: Gießharztransformatoren sind für die Außeninstallation ohne separates Gehäuse konzipiert, und die Verkapselung bietet Schutz vor Feuchtigkeit und Verunreinigungen.

Öltransformator

Für Anwendungen, bei denen Transformatoreffizienz und thermische Leistung Vorrang vor Brandschutz haben, liefert Tianan ölgekühlte Transformatoren mit Mineralöl oder biologisch abbaubarem Esteröl. Ölgekühlte Transformatoren bieten 5–8 % geringere Leerlaufverluste und 10–15 % geringere Lastverluste im Vergleich zu gleichwertigen Gießharztransformatoren. Dies führt über die 25-jährige Lebensdauer des Transformators zu erheblichen Betriebskosteneinsparungen.

Für saudi-arabische Küstensolaranlagen, bei denen die Brandschutzbestimmungen den Einsatz von ölgekühlten Transformatoren zulassen (und bei denen die höhere Effizienz wirtschaftlich attraktiv ist), bietet Tianan ölgekühlte Transformatoren mit gewelltem Tankdesign für eine verbesserte Wärmeableitung und Auffangbecken für Ölverschmutzungen als Standard an.

Dimensionierung von Kompaktstationen für Solar-PV-Kollektorsysteme

Die korrekte Dimensionierung des Umspannwerks ist eine der wichtigsten Entscheidungen bei der Planung von Solarparks. Das Umspannwerk muss so dimensioniert sein, dass es die gesamte Wechselstromleistung der angeschlossenen PV-Wechselrichter verarbeiten kann, mit ausreichendem Spielraum für zukünftige Kapazitätserweiterungen und ohne übermäßige Überdimensionierung, die die Investitionskosten in die Höhe treibt.

Für ein Solarkraftwerk in der Region Riad in Saudi-Arabien mit einer Kapazität von ca. 300 MWp besteht die typische Konfiguration aus 10–12 Kompaktstationen der Serie YB mit einer Nennleistung von je 2500 kVA, die über das PV-Feld an Sammelpunkten im Abstand von ca. 1,5–2 km verteilt sind. Die 11-kV-Ausgangsspannung jeder Station wird in ein 11-kV-Ringleitungs- oder Radialleitungsnetz eingespeist, das im Umspannwerk des Projekts zusammenläuft und dort für den Netzanschluss auf 132 kV transformiert wird.

Warum Mindestbestellmenge 5 Einheiten? Die Wirtschaftlichkeit der Projektbeschaffung

Die Mindestbestellmenge von 5 Einheiten für die Kompaktstationen der YB-Serie von Tianan spiegelt die Wirtschaftlichkeit der Fertigung von elektrischen Anlagen im Projektmaßstab wider. Kompaktstationen dieser Größe und Komplexität werden zum Zeitpunkt der Bestellung gemäß den Kundenspezifikationen konfiguriert – Transformatorleistung, Hochspannungsklasse, Schutzrelais-Einstellungen, SCADA-Kommunikationsprotokoll und Gehäuseausführung werden projektbezogen festgelegt. Dieser kundenspezifische Konfigurationsprozess erfordert eine Mindestproduktionsmenge, um die Kosten für Entwicklung und Werkzeugausstattung zu decken.

Für saudische Solarentwickler ermöglicht ein 300-MWp-Projekt mit 10 Umspannwerken die Fertigung in einer einzigen Produktionscharge. Dies optimiert die Stückpreise und gewährleistet eine gleichbleibende Qualität über alle Umspannwerke des Projekts hinweg. Die Mindestbestellmenge von 5 Einheiten schließt kleinere Projektentwickler (Solarparks unter 50 MWp) vom Zugang zu dieser Ausrüstung aus, positioniert das Produkt aber für die großen Solarparks, die den Markt im saudischen NREP-Programm dominieren.

Schlüsselfertige Projektdienstleistungen: Von der Ausrüstungslieferung bis zur Inbetriebnahme

Tianan hat ein umfassendes internationales Projektservice-Modell für den Export von Solarumspannwerken entwickelt. Ihre über 15-jährige Erfahrung im Export von Energieausrüstung nach Asien, Afrika, in den Nahen Osten und nach Südamerika hat einen wiederholbaren Prozess für die Abwicklung grenzüberschreitender Ausrüstungslieferungen an Projektstandorte geschaffen:

Technischer Support vor dem Verkauf

• Technische Machbarkeitsstudie basierend auf dem Lastprofil des Käuferprojekts und den Anforderungen an den Netzanschluss.
• Empfehlung zur Dimensionierung und Konfiguration von Umspannwerken
• Entwicklung und Überprüfung des einpoligen Schaltplans mit dem technischen Berater des Käufers
• SASO-Zertifizierungsweg und Zeitplanbestätigung

Ausrüstungslieferung

• Fertigung mit Käuferbegleitinspektionen (WIT) in wichtigen Phasen: Transformatorenprüfung, Schaltanlagenprüfung, Montageinspektion
• Werksabnahmeprüfung (FAT) durch einen unabhängigen, akkreditierten Laboratoriumspartner, falls vom Käufer gefordert
• Verpackung für den Seefrachtexport: Exportfähige Holzkisten mit Trockenmittel, Stoßindikatoren und Feuchtigkeitssperre

Unterstützung bei Installation und Inbetriebnahme

• Installationsüberwachung durch einen von Tianan zertifizierten Außendiensttechniker (Reise- und Unterkunftskosten trägt der Käufer)
• Überprüfung und Unterstützung bei der Durchführung des Inbetriebnahmeverfahrens
• Abstimmung der Schutzrelais-Einstellungen mit dem saudischen Netzbetreiber (SEC)
• Unterstützung bei der Abnahmeprüfung vor Ort (SAT)

Unterstützung nach der Inbetriebnahme

• Ersatzteilversorgung per Luftfracht aus Ningbo oder aus dem regionalen Lager in Dubai
• Technischer Support per Videoanruf oder Fernzugriff auf SCADA-Systeme
• Garantie: 24 Monate ab Inbetriebnahme oder 30 Monate ab Versanddatum, je nachdem, welches Datum früher liegt.

Umweltaspekte in Wüstenregionen für Kompaktstationen

Die Rahmenbedingungen für den Ausbau der Solarenergie in Saudi-Arabien stellen besondere Herausforderungen dar, die sich von typischen Umspannwerksinstallationen in gemäßigten Klimazonen unterscheiden. Das Ingenieurteam von Tianan hat spezifische Anpassungen für den saudischen Markt entwickelt:

Wärmemanagement

In der Region Riad steigen die Umgebungstemperaturen in den Sommermonaten (Mai bis September) regelmäßig über 45 °C. Die direkte Sonneneinstrahlung führt zu einer zusätzlichen thermischen Belastung der Gehäuseoberflächen von 10–15 °C. Die Hochtemperatur-Serie YB von Tianan begegnet diesem Problem durch folgende Maßnahmen:

• Gehäuseoberflächen mit hochalbedo-Pulverbeschichtung (Solarreflexionsindex >0,7) zur Reduzierung der solaren Wärmeaufnahme
• Zwangslüftungsventilatoren mit temperaturgesteuertem Betrieb (Aktivierung ab 35 °C Umgebungstemperatur)
• Thermische Leistungsreduzierung von Transformatoren und Schaltanlagen gemäß IEC 60076-7 für den Betrieb bei +55°C
• UV-beständige Außenbeschichtungen, geprüft nach ASTM D4799 (beschleunigte UV-Bewitterung)

Schutz vor Sand- und Staubeintritt

Das Eindringen von Wüstensand kann Schaltanlagen, Schutzrelais und Belüftungssysteme beschädigen. Die IP55-zertifizierten YB-Umspannwerke von Tianan verwenden:

• Doppelte Türdichtungen an allen Gehäuseöffnungen
• Gefilterte Luftansaugung mit austauschbaren G4-Plattenfiltern
• Abgedichtete Kabeleinführungen mit Kompressionsverschraubungen an allen Niederspannungs- und Hochspannungskabeldurchführungen.
• Durchgehend Edelstahlbeschläge für UV- und Salzkorrosionsbeständigkeit

Wettbewerbsumfeld: Wie schneidet Tianan im Vergleich ab?

Der globale Markt für Solar-Kompaktstationen umfasst europäische Hersteller (ABB/S Hitachi Energy, Siemens Energy), koreanische Hersteller (Hyundai Electric, LS Electric) und chinesische Hersteller (Tianan, TBEA, XD Electric). Tianan nimmt eine wettbewerbsfähige Position im mittleren bis gehobenen Segment der chinesischen Hersteller ein.

Tianans Vorteil liegt in der Kombination aus SASO-konformem Produktdesign, wettbewerbsfähigen Preisen im Vergleich zu europäischen und koreanischen Alternativen und einem schlüsselfertigen Projektservice-Modell, das die Beschaffungs- und Logistikkomplexität für den Käufer reduziert. Die Lieferzeit von 10–14 Wochen (von der Auftragsbestätigung bis zur Versandbereitschaft im Hafen von Ningbo) ist deutlich kürzer als die bei europäischen Herstellern üblichen 16–20 Wochen.

Beschaffungsprozess für saudische Solarentwickler

Der typische Beschaffungsprozess für die YB-Serie von Tianan in einem saudischen Solarprojekt folgt diesem Zeitplan:

• Woche 1–2: Prüfung der technischen Spezifikationen, Bestätigung der Umspannwerksdimensionierung, Erstellung eines Angebots
• Woche 3–4: Kommerzielle Verhandlung, Auftragsbestätigung, 30% Anzahlung
• Woche 5–14: Fertigung und Werksabnahmeprüfung (FAT)
• Woche 15: Verpackung und Versand ab Hafen Ningbo
• Woche 16–20: Seefracht zum islamischen Hafen von Jeddah oder zur King Abdullah Economic City (10–15 Tage Transitzeit)
• Woche 21–24: Zollabfertigung, Inlandtransport zum Projektstandort
• Woche 25–30: Installation, Inbetriebnahme und Netzanschlussprüfung