حسابات تصميم سلسلة العاكس الشمسي

حسابات تصميم سلسلة العاكس الشمسي

ستساعدك المقالة التالية على حساب الحد الأقصى/الأدنى لعدد الوحدات في كل سلسلة عند تصميم نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية. يتكون تحديد حجم العاكس من جزأين: تحديد الجهد والتيار. عند تحديد حجم العاكس، يجب مراعاة حدود التكوين المختلفة، والتي يجب مراعاتها عند تحديد حجم عاكس الطاقة الشمسية (بيانات من أوراق بيانات العاكس والألواح الشمسية). كما يُعد معامل درجة الحرارة عاملاً مهمًا أثناء تحديد الحجم.

1. معامل درجة حرارة اللوحة الشمسية لـ Voc / Isc:

يعتمد الجهد/التيار الذي تعمل به الألواح الشمسية على درجة حرارة الخلية، فكلما ارتفعت درجة الحرارة، انخفض الجهد/التيار الذي تُنتجه، والعكس صحيح. يكون الجهد/التيار للنظام دائمًا في أعلى مستوياته في أبرد الظروف، وعلى سبيل المثال، يلزم حساب معامل درجة حرارة اللوح الشمسي (Voc). في الألواح الشمسية أحادية ومتعددة البلورات، يكون معامل درجة الحرارة دائمًا سالبًا (%)، مثل -0.33%/درجة مئوية في SUN 72P-35F. يمكن الاطلاع على هذه المعلومات في ورقة بيانات مُصنّع الألواح الشمسية. يُرجى مراجعة الشكل 2.

2. عدد الألواح الشمسية في سلسلة السلسلة:

عند توصيل الألواح الشمسية على التوالي (أي توصيل القطب الموجب لإحدى اللوحتين بالقطب السالب للوحة التالية)، يُجمع جهد كل لوح للحصول على الجهد الإجمالي للسلسلة. لذلك، نحتاج إلى معرفة عدد الألواح الشمسية التي ننوي توصيلها على التوالي.

عندما يكون لديك كل المعلومات، فأنت جاهز لإدخالها في حسابات حجم جهد اللوحة الشمسية وحجم التيار التالية لمعرفة ما إذا كان تصميم اللوحة الشمسية يناسب متطلباتك.

قياس الجهد:

1. أقصى جهد للوحة = Voc * (1 + (درجة الحرارة الدنيا - 25) * معامل درجة الحرارة (Voc)
2. الحد الأقصى لعدد الألواح الشمسية = الحد الأقصى لجهد الإدخال / الحد الأقصى لجهد اللوحة

المقاس الحالي:

1. الحد الأدنى لتيار اللوحة = Isc*(1+(أقصى درجة حرارة -25)*معامل درجة الحرارة (Isc)
2. الحد الأقصى لعدد السلاسل = الحد الأقصى لتيار الإدخال / الحد الأدنى لتيار اللوحة

3. مثال:

كوريتيبا، مدينة البرازيل، العميل جاهز لتثبيت عاكس الطاقة ثلاثي الطور Renac Power 5KW، نموذج اللوحة الشمسية المستخدم هو وحدة 330 واط، الحد الأدنى لدرجة حرارة سطح المدينة هو -3 درجة مئوية والحد الأقصى لدرجة الحرارة هو 35 درجة مئوية، جهد الدائرة المفتوحة هو 45.5 فولت، Vmpp هو 37.8 فولت، نطاق جهد العاكس MPPT هو 160 فولت -950 فولت، والحد الأقصى للجهد يمكن أن يتحمل 1000 فولت.

العاكس وورقة البيانات:

ورقة بيانات اللوحة الشمسية:

أ) تحديد حجم الجهد

عند أدنى درجة حرارة (تعتمد على الموقع، هنا -3 درجة مئوية)، يجب ألا يتجاوز جهد الدائرة المفتوحة V oc للوحدات في كل سلسلة أقصى جهد دخل للعاكس (1000 فولت):

1) حساب جهد الدائرة المفتوحة عند -3 درجة مئوية:

المركبات العضوية المتطايرة (-3°C)= 45.5*(1+(-3-25)*(-0.33%)) = 49.7 فولت

2) حساب الحد الأقصى لعدد الوحدات في كل سلسلة:

N = أقصى جهد دخل (1000 فولت) / 49.7 فولت = 20.12 (دائما التقريب للأسفل)

يجب ألا يتجاوز عدد الألواح الشمسية الكهروضوئية في كل سلسلة 20 وحدة. بالإضافة إلى ذلك، عند أعلى درجة حرارة (تعتمد على الموقع، هنا 35 درجة مئوية)، يجب أن يكون جهد MPP VMPP لكل سلسلة ضمن نطاق MPP لمحول الطاقة الشمسية (160 فولت - 950 فولت):

3) حساب أقصى جهد طاقة VMPP عند 35 درجة مئوية:

VMPP (35°C)=45.5*(1+(35-25)*(-0.33%))= 44 فولت

4) حساب الحد الأدنى لعدد الوحدات M في كل سلسلة:

م = الحد الأدنى لجهد MPP (160 فولت) / 44 فولت = 3.64 (دائما التقريب لأعلى)

يجب أن يكون عدد الألواح الشمسية الكهروضوئية في كل سلسلة 4 وحدات على الأقل.

ب) المقاسات الحالية

يجب ألا يتجاوز تيار الدائرة القصيرة I SC لمجموعة الخلايا الكهروضوئية الحد الأقصى المسموح به لتيار الإدخال لعاكس الطاقة الشمسية:

1) حساب الحد الأقصى للتيار عند 35 درجة مئوية:

ISC (35 درجة مئوية) = ((1+ (10 * (TCSC /100))) * ISC ) = 9.22*(1+(35-25)*(-0.06%)))= 9.16 أمبير

2) حساب P الحد الأقصى لعدد السلاسل:

P = الحد الأقصى لتيار الإدخال (12.5 أمبير) / 9.16 أمبير = 1.36 سلسلة (دائما التقريب للأسفل)

لا يجب أن يتجاوز مصفوفة PV سلسلة واحدة.

ملاحظة:

لا يلزم هذه الخطوة بالنسبة لمحول MPPT بسلسلة واحدة فقط.

ج) الخاتمة:

1. يتكون مولد الطاقة الكهروضوئية (مجموعة الطاقة الكهروضوئية) منسلسلة واحدة، والذي يتم توصيله بمحول الطاقة ثلاثي الطور 5 كيلو وات.

2. في كل سلسلة يجب أن تكون الألواح الشمسية المتصلةفي غضون 4-20 وحدة.

ملاحظة:

بما أن أفضل جهد MPPT لعاكس ثلاثي الطور يبلغ حوالي 630 فولت (أفضل جهد MPPT لعاكس أحادي الطور حوالي 360 فولت)، فإن كفاءة تشغيل العاكس تكون في أعلى مستوياتها حاليًا. لذا، يُنصح بحساب عدد وحدات الطاقة الشمسية وفقًا لأفضل جهد MPPT:

N = أفضل MPPT VOC / VOC (-3 درجة مئوية) = 756 فولت/49.7 فولت = 15.21

لوحة بلورية واحدة أفضل MPPT VOC = أفضل جهد MPPT × 1.2 = 630 × 1.2 = 756 فولت

لوحة متعددة البلورات أفضل MPPT VOC = أفضل جهد MPPT × 1.2 = 630 × 1.3 = 819 فولت

بالنسبة لمحول الطاقة ثلاثي الطور Renac R3-5K-DT، فإن الألواح الشمسية المدخلة الموصى بها هي 16 وحدة، وتحتاج فقط إلى توصيل سلسلة واحدة 16 × 330 واط = 5280 واط.

4. الخاتمة

مدخل العاكس: يعتمد عدد الألواح الشمسية على درجة حرارة الخلية ومعامل درجة الحرارة. يعتمد أفضل أداء على أفضل جهد MPPT للعاكس.