Kako solarni paneli u nizu i paralelno utječu na izlaz energije?

Prilikom projektiranja fotonapetostnog sustava, jedna od najvažnijih odluka s kojom se suočava instalator ili inženjer je kako spojiti panele. Izbor između serija solarnih panela nasuprot paralelnim izravno određuje koliko korisne energije vaš sustav isporučuje, kako reagira na senku i ostaje li kompatibilan s vašim uređajem. inverter i kontrolora punjenja. Razumijevanje ove razlike je temelj za izgradnju sustava koji će raditi kako se očekuje u stvarnim uvjetima.

Debata oko serija solarnih panela nasuprot paralelnim kabla se odnose na svaki segment solarne industrije, od malih kabina izvan mreže do velikih komercijalnih krovnih instalacija. U skladu s člankom 3. stavkom 2. stavkom 3. Ovaj članak razlaže električnu mehaniku oba pristupa, objašnjava kako svaki utječe na napon, struju i ukupnu snagu te vam pomaže razumjeti koja konfiguracija ili kombinacija najbolje odgovara određenoj primjeni.

Električni temelji serijskog i paralelnog žičarenja

Kako serijska žica mijenja napon i struju

U serijskoj konfiguraciji solarni paneli su povezani s jedne strane na drugu, s pozitivnim krajem jedne ploče povezanim s negativnim krajem druge. Rezultat je da se napon povećava preko žice dok struja ostaje konstantna i jednaka vrijednosti jedne ploče. Na primjer, ako povežete četiri panela s 40 volti i 10 ampera u seriji, žica proizvodi 160 volti na 10 ampera, što daje 1.600 vati teoretske snage.

To ponašanje napona je definirajuća karakteristika serijskog ožičenja u seriji solarnih panela u odnosu na paralelnu raspravu. Visoki napon žica posebno su pogodni za žičane pretvarače i MPPT upravljače napona koji zahtijevaju minimalni ulazni napon za učinkovito funkcioniranje. Povećani napon također smanjuje otporne gubitke u žici između niza i pretvarača, što je praktična prednost u većim instalacijama gdje su kablovi dugački.

Međutim, serijska konfiguracija uvodi kritičnu ranjivost: ako bilo koji pojedinačni panel u lancu ne uspije zbog senki, prljavštine ili proizvodnog kvaru struja kroz cijelu lancu ograničena je na izlazak najslabijeg panela. To se ponekad naziva "Božićni svjetlosni efekt" i može uzrokovati nesrazmjerne gubitke energije u odnosu na veličinu zapreke.

Kako paralelna žica mijenja napon i struju

U paralelnoj konfiguraciji, svi pozitivni terminali su povezani zajedno, a svi negativni terminali su povezani zajedno. To znači da napon preko niza ostaje jednak naponu jednog panela, dok se struja iz svakog panela udjeljuje. Koristeći iste četiri panela s napajanjem 40 volti i 10 ampera, paralelni niz proizvodi 40 volti na 40 ampera opet 1.600 vata u teoriji, ali s vrlo različitim električnim profilom.

U skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) Uredbe (EU) br. 725/2012 Komisija je u skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) Uredbe (EU) br. 725/2012 utvrdila da je proizvodnja električne energije u Uniji u skladu s člankom 3. točkom (a) Uredbe (EU) br. 7 U skladu s člankom 3. stavkom 2. stavkom 3. ovog članka, za električne uređaje s nižim naponom potrebno je osigurati da su u skladu s člankom 3. stavkom 3. Također su kompatibilniji s PWM upravljačima punjenja koji se obično koriste u manjim sustavima izvan mreže.

Ključna prednost paralelnog žičarenja je njegova otpornost na djelomično senkanje. Svaka ploča radi neovisno o svom vlastitom strujnom putu, pa sjenčana ili slabo funkcionirajuća ploča ne smanjuje izlaz svojih susjeda. Ukupna struja niže samo doprinos pogođenog panela, umjesto kolapsa cijeli string je izlazak.

Kako svaka konfiguracija utječe na izlaz energije u stvarnom svijetu

Izlaz energije u idealnim uvjetima

U slučaju da se ne provodi ispitivanje, u skladu s člankom 6. stavkom 2. točkom (a) ovog Pravilnika, u skladu s člankom 6. stavkom 2. točkom (a) ovog Pravilnika, ispitivanje se provodi u skladu s člankom 6. stavkom 2. točkom (a) ovog Pravilnika. Ukupna snaga je samo zbir svih pojedinačnih panelnih vrijednosti bez obzira na to kako su priključeni. U tom smislu, serijski solarni paneli nasuprot paralelnom izboru ne stvaraju razliku u vrhunskoj izlaznoj snazi kada su uvjeti savršeni.

Ono što se razlikuje je kako se ta snaga isporučuje na opterećenje ili pretvarač. Serijski niz isporučuje visoku napetost pri niskom struju, dok paralelni niz isporučuje nizak napon pri visokom struju. U slučaju da je to potrebno, to se može učiniti na temelju sljedećih metoda: Neusklađenost konfiguracije niza s ulaznim specifikacijama pretvarača jedan je od najčešćih uzroka slabog učinka u novim sustavima.

U slučaju da se instalatori bave visokoefikasnim monokristalnim panelima kao što su paneli u rasponu od 545W do 565W, posebno se moraju obratiti pažnji na gornje granice napona. U skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, "sistem za upravljanje energijom" znači sustav za upravljanje energijom koji je sastavljen od različitih vrsta energije.

U slučaju da se ne primjenjuje presjek, to znači da se ne primjenjuje presjek.

U skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) Uredbe (EU) br. 1225/2013 Komisija je u skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) Uredbe (EU) br. 1225/2013 utvrdila da je proizvodnja električne energije u Uniji u skladu s člankom 3. točkom (a) Uredbe (EU) br. 12 Delimično senkanje je najčešći izazov u stvarnom svijetu, i otkriva temeljnu razliku između dvije strategije ožičenja. U serijskom lancu, čak i mala sjena koja pokriva dio jednog panela može smanjiti izlaz cijele lance na gotovo nulu ako diode za pomicanje ne rade ispravno.

U paralelnom nizu, ista sjena utječe samo na ploču koju pokriva. Ostali paneli nastavljaju proizvoditi punim kapacitetom, a ukupan gubitak snage proporcionalan je doprinosu senčnog panela, a ne izlaznoj snazi cijelog lanca. Za instalacije na krovovima s dimnjaki, ventilacijama ili bližnjim drvećem, ova otpornost može se prevesti u značajno veći godišnji proizvod energije.

U skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) Uredbe (EU) br. 528/2012 i člankom 3. stavkom 2. točkom (b) Uredbe (EU) br. 528/2012 i člankom 3. točkom (c) Uredbe (EU) br. 528/2012 i člankom 3. točkom (c) Uredbe (EU) br. 5 Razlika u godišnjem prinosu može se kretati od nekoliko posto do više od 20 posto ovisno o težini i učestalosti pojave senke.

Kompatibilnost sustava i uloga dizajna invertera

String inverteri i slučaj serijske žice

U skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) Uredbe (EZ) br. 1225/2009 Komisija je odlučila da se u skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (b) Uredbe (EZ) br. 1225/2009 primjenjuje odredba o uvođenju mjera. Oni zahtijevaju minimalni ulazni napon u toku često između 150 i 200 volti kako bi počeli pretvarati snagu, a najuspješnije rade unutar definiranog prozora napona poznatog kao raspon MPPT. Serijska žičara u seriji solarnih panela nasuprot paralelnom kontekstu prirodna je podudaranja za ovu inverter arhitekturu.

U slučaju da se ne provodi ispitivanje, potrebno je utvrditi da je to u skladu s člankom 6. stavkom 2. U slučaju da se u invertora ne ugasi maksimalni ulazni napon, može se dogoditi trajno oštećenje ulazne faze. U slučaju da je to potrebno, izračun se može provesti u skladu s člankom 6. stavkom 2.

Strojni pretvarači također imaju koristi od nižih strujnih razina koje proizvodi serijsko ožičenje. Niža struja znači da se tanje, jeftinije kablovske veze mogu koristiti između mreže i pretvarača, smanjujući troškove materijala i radnu snagu za instalaciju. Za velike komercijalne sustave na krovovima gdje kablovske staze mogu obuhvatiti stotine metara, ta je troškovna prednost značajna.

Mikroinverteri, optimizatori snage i paralelno-prijateljske arhitekture

Mikroinverter i DC optimizatori snage predstavljaju drugačiji pristup solarnim panelima serije vs paralelno pitanje. Mikroinverter pretvara DC u AC na razini panela, čime se svaki panel čini neovisnim generatorom. To potpuno eliminira ranjivost senki na razini žice i omogućuje da se paneli usmjeravaju u više smjerova bez međusobnog ometanja.

Optimizatori snage sjede između panela i centralnog pretvarača žice, obavljajući praćenje MPPT na razini panela prije nego što se uvede uvjetovani izlazni DC u žicu. Ovaj hibridni pristup obuhvaća mnoge prednosti otpornosti na senku paralelnog ožičenja, zadržavajući istodobno troškovnu učinkovitost središnjeg pretvarača. To je posebno popularno u stambenim instalacijama gdje geometrija krova stvara neizbježne izazove sjenkivanja.

U slučaju sustava izvan mreže koji koriste MPPT upravljače punjenja, odluku o seriji solarnih panela i paralelnom često rješavaju ulazne granice napona i struje upravljača. Mnogi MPPT upravljači prihvaćaju širok raspon naponu i mogu se nositi s bilo kojom konfiguracijom, ali instalator mora provjeriti da napon otvorenih spojeva niza ne premašuje maksimalnu vrijednost upravljača u uvjetima hladne temperature.

Serijske paralelne hibridne konfiguracije i njihove posljedice na snazi

Kada je pametno koristiti hibridnu žičaru

U praksi, mnoge solarne instalacije koriste kombinaciju serijskog i paralelnog ožičenja često se nazivaju serijsko-paralelna ili serijsko-paralelna hibridna konfiguracija. U ovom pristupu, više serijskih žica je paralelno međusobno. To omogućuje projektantu da postigne ciljanu razinu napona putem serijskih poveznica dok se kroz paralelne poveznice skalira ukupna struja i snaga.

U skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) Uredbe (EU) br. 528/2012 Komisija je odlučila da se u skladu s člankom 3. točkom (a) Uredbe (EU) br. 528/2012 u skladu s člankom 3. točkom (b) Uredbe (EU) br. 528/2012 primjenjuje sljedeći pristup: Svaki niz žica je veličine da se poklapaju s inverter MPPT napon prozor, a više žica su paralelno na kombinator kutiju prije nego što ulazi u inverter. Ova arhitektura uravnotežuje kompatibilnost napona, otpornost na senku i skalabilnost sustava.

Za manje sustave, hibridna žica se također može koristiti za zaobilaženje ograničenja dostupne opreme. Ako regulator punjenja ima maksimalnu ulaznu struju od 60 ampera, ali dizajner želi koristiti osam ploča s 10 ampera, povezivanje ih kao dva serijska lanaca od četiri ploče, a zatim paralelno s tim dva lanaca, održava struju unutar raspona upravljača dok udvostručuje napon na prihvatljivu razinu.

Ravnoteža napona, struje i snage u hibridnim nizovima

Dizajniranje hibridnog niza zahtijeva pažljivu pažnju na ravnotežu. U slučaju da je to moguće, potrebno je utvrditi da je to moguće. Miješanje ploča različitih raspona unutar serijske niza stvara gubitke neusklađenosti, a povezivanje serijskih niza različitih naponova paralelno može uzrokovati obrnuti protok struje i potencijalnu štetu ploča ili žice.

U skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) Uredbe (EU) br. 528/2012 Komisija je odlučila da se u skladu s člankom 3. točkom (a) Uredbe (EU) br. 528/2012 i člankom 3. točkom (b) Uredbe (EU) br. 528/2012 i člankom 3. točkom (c) Uredbe ( Čak i male razlike u temperaturi panela uzrokovane različitim kutovima montiranja ili djelomičnom senkom na jednom lancu mogu stvoriti neravnotežu napona koja smanjuje učinkovitost MPPT algoritma i smanjuje ukupnu izlazu snage.

Profesionalni dizajneri sustava koriste softver za simulaciju kako bi modelirali očekivani izlaz hibridnih nizova pod različitim scenarijima senke i temperature prije finalizacije konfiguracije žice. Ovaj korak modeliranja posebno je važan za panele visoke snage u klasi od 545W do 565W, gdje su posljedice pogrešne konfiguracije pojačane višim razinama snage po paneli.

Kriteriji za praktičnu odluku o izboru između serije i paralelne

Činili koji favorizuju serijsko ožičenje

Serijska žica je poželjniji izbor kada instalacija koristi žičasti pretvarač s definiranim MPPT naponom, kada je krov ili površina montiranja neobstrukcija i prima jednaku zračenost tijekom dana, a kada je minimiziranje troškova jednokratnog kabla prioritet. Sredina solarnih panela nasuprot paralelnoj odluci naginje se prema serijama u komercijalnim instalacijama s ravnim krovom gdje se paneli mogu rasporediti u duge, neosjenjene redove.

Serijska žica također pojednostavljuje dizajn kombinatorne kutije u velikim sustavima, jer manje paralelnih poveznica znači manje osigurača, isključenja i potencijalnih tačaka kvarova. Za sustave u regijama s stalno čistim nebom i minimalnom senkom, ranjivost senke serijskog ožičenja rijetko se pokreće, a prednosti troškova i jednostavnosti dominiraju odlukom.

S druge strane, u slučaju da se ne primjenjuje presjek, to znači da se ne može koristiti za određivanje napona. To smanjuje broj serijskih veza i pojednostavljuje dizajn stringova.

Činili koji favorizuju paralelno žičano povezivanje

Paralelno ožičenje je bolji izbor kada instalirano okruženje uključuje česte ili neizbježne senke, kada se sustav koristi PWM regulatorom napona s fiksnim zahtjevima za napon ili kada projektant mora zadržati napon sustava ispod regulatornog praga. Sljedeći članak:Predmetni kriteriji za korištenje solarnih panela

Paralelna žica također pruža sigurnosnu prednost u niskonaponskim sustavima. U skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) ovog članka, "sistem za upravljanje električnim napajanjem" znači sustav za upravljanje električnim napajanjem koji je opremljen električnim napajanjem koji je opremljen električnim napajanjem. U skladu s člankom 3. stavkom 1. stavkom 2.

Visoki nivoi struje paralelnih mreža zahtijevaju teže žicke i robusnije spojeve, što povećava troškove materijala. Međutim, za kratke kablovske trake tipične za male vanmrežne sustave, razlika u troškovima obično je skromna i nadmašuje se prednostima otpornosti na senku i jednostavnosti paralelne konfiguracije.

Često se javljaju pitanja

Da li serija solarnih panela ili paralelna žica utječu na ukupnu snagu u idealnim uvjetima?

U idealnim uvjetima bez senki i jednake zračenja, i serijske i paralelne konfiguracije proizvode istu ukupnu teorijsku snagu. Razlika leži u tome kako se snaga isporučuje serijska žica proizvodi veći napon na nižoj struji, dok paralelna žica proizvodi niži napon na većoj struji. Izbor konfiguracije utječe na kompatibilnost sustava i performanse u stvarnom svijetu, a ne na maksimalnu teorijsku izlazu.

Koja je metoda ožičenja bolja za instalacije u senci?

Paralelna žica je općenito otpornija na djelomično senkanje jer svaka ploča radi neovisno. U serijskom nizu, sjenčani panel može smanjiti izlazak cijelog niza, dok u paralelnom nizu, samo doprinos sjenčanih panela je izgubljen. Za instalacije s neizbježnom senkom od stabala, dimnjaka ili susjednih struktura, preporučljivo je paralelno ili serijsko paralelno hibridno uređenje s optimizatorima snage ili mikroinverterima.

Mogu li miješati serijske i paralelne žice u istom solarnom panelu?

U skladu s člankom 11. stavkom 1. U slučaju da je to moguće, potrebno je utvrditi da je to moguće. Da bi to ispravno funkcioniralo, svi nizovi nizova u paralelnoj grupi moraju sadržavati isti broj identičnih ploča kako bi se izbjegli gubitci neusklađenosti i potencijalni problemi obrnute struje.

Kako se izbor solarnih panela u odnosu na paralelni utječe na izbor pretvarača?

Konfiguracija žice izravno određuje izlazni napon i struju niza, koji moraju biti unutar određenog ulaznog raspona pretvarača ili upravljača punjenja. Strižni pretvarači zahtijevaju minimalni MPPT napon koji obično favorizira serijsko ožičenje, dok PWM upravljači punjenja koji se koriste u malim off-grid sustavima često bolje rade s paralelnim mrežama. Ako je to moguće, provjerite da li je to moguće.