Obliczenia projektowe łańcucha falowników słonecznych
Poniższy artykuł pomoże Ci obliczyć maksymalną/minimalną liczbę modułów w szeregu podczas projektowania systemu fotowoltaicznego. Dobór wielkości falownika składa się z dwóch etapów: doboru napięcia i doboru prądu. Podczas doboru wielkości falownika należy wziąć pod uwagę różne ograniczenia konfiguracji, które należy uwzględnić przy doborze wielkości falownika fotowoltaicznego (dane z kart katalogowych falownika i paneli słonecznych). Podczas doboru wielkości istotnym czynnikiem jest współczynnik temperaturowy.
1. Współczynnik temperaturowy panelu słonecznego Voc/Isc:
Napięcie/prąd, przy którym pracują panele słoneczne, zależy od temperatury ogniwa – im wyższa temperatura, tym niższe napięcie/prąd wytwarzany przez panel słoneczny i odwrotnie. Napięcie/prąd systemu zawsze będzie najwyższy w najzimniejszych warunkach, a do jego obliczenia potrzebny jest na przykład współczynnik temperaturowy Voc panelu słonecznego. W przypadku mono- i polikrystalicznych paneli słonecznych wartość ta jest zawsze ujemna (%)/°C, np. -0,33%/°C w modelu SUN 72P-35F. Informacje te można znaleźć w karcie katalogowej producenta paneli słonecznych. Proszę zapoznać się z rysunkiem 2.
2. Liczba paneli słonecznych w szeregu:
Gdy panele słoneczne są połączone szeregowo (czyli dodatni biegun jednego panelu jest podłączony do ujemnego bieguna kolejnego), napięcie każdego panelu jest sumowane, aby uzyskać całkowite napięcie w łańcuchu. Dlatego musimy wiedzieć, ile paneli słonecznych zamierzamy połączyć szeregowo.
Gdy już masz wszystkie informacje, możesz wprowadzić je do obliczeń napięcia i natężenia prądu panelu słonecznego, aby sprawdzić, czy projekt panelu słonecznego spełnia Twoje wymagania.
Rozmiar napięcia:
1. Maksymalne napięcie panelu =Voc*(1+(Min.temp.-25)*współczynnik temperaturowy(Voc)
2. Maksymalna liczba paneli słonecznych = Maksymalne napięcie wejściowe / Maksymalne napięcie panelu
Aktualne rozmiary:
1. Minimalny prąd panelu =Isc*(1+(Max.temp-25)*współczynnik temperaturowy(Isc)
2. Maksymalna liczba ciągów = Maksymalny prąd wejściowy / Min. prąd panelu
3. Przykład:
Klient z Kurytyby, miasta w Brazylii, jest gotowy do zainstalowania jednego falownika trójfazowego Renac Power 5 kW. Zastosowany model panelu słonecznego to moduł o mocy 330 W. Minimalna temperatura powierzchni w mieście wynosi -3°C, a maksymalna 35°C. Napięcie w obwodzie otwartym wynosi 45,5 V, Vmpp wynosi 37,8 V, zakres napięcia MPPT falownika wynosi 160 V–950 V, a maksymalne napięcie może wytrzymywać 1000 V.
Falownik i karta katalogowa:
Karta danych panelu słonecznego:
A) Rozmiarowanie napięcia
W najniższej temperaturze (w zależności od lokalizacji, w tym przypadku -3°C) napięcie obwodu otwartego V oc modułów w każdym szeregu nie może przekraczać maksymalnego napięcia wejściowego falownika (1000 V):
1) Obliczanie napięcia obwodu otwartego w temperaturze -3°C:
LZO (-3℃)= 45,5*(1+(-3-25)*(-0,33%)) = 49,7 V
2) Obliczenie N – maksymalnej liczby modułów w każdym ciągu:
N = Maksymalne napięcie wejściowe (1000 V)/49,7 V = 20,12 (zawsze zaokrąglane w dół)
Liczba paneli fotowoltaicznych w każdym szeregu nie może przekraczać 20 modułów. Ponadto przy najwyższej temperaturze (zależnej od lokalizacji, w tym przypadku 35℃) napięcie MPP VMPP każdego szeregu musi mieścić się w zakresie MPP falownika fotowoltaicznego (160–950 V):
3) Obliczanie maksymalnego napięcia zasilania VMPP przy 35℃:
VMPP (35°C)=45,5*(1+(35-25)*(-0,33%))= 44 V
4) Obliczenie minimalnej liczby modułów M w każdym ciągu:
M = Minimalne napięcie MPP (160 V)/ 44 V = 3,64 (zawsze zaokrąglaj w górę)
Liczba paneli fotowoltaicznych w każdym szeregu musi wynosić co najmniej 4 moduły.
B) Aktualne rozmiary
Prąd zwarciowy I SC zespołu fotowoltaicznego nie może przekraczać maksymalnego dopuszczalnego prądu wejściowego falownika fotowoltaicznego:
1) Obliczanie maksymalnego prądu przy 35°C:
ISC (35℃)= ((1+ (10 * (TCSC /100))) * ISC ) = 9,22*(1+(35-25)*(-0,06%))= 9,16 A
2) Obliczenie P – maksymalnej liczby strun:
P = Maksymalny prąd wejściowy (12,5 A)/9,16 A = 1,36 stringów (zawsze zaokrąglane w dół)
Zespół modułów fotowoltaicznych nie może przekraczać jednego łańcucha.
Uwaga:
Ten krok nie jest wymagany w przypadku falownika MPPT z tylko jednym łańcuchem.
C) Wnioski:
1. Generator fotowoltaiczny (zespół fotowoltaiczny) składa się z:jeden sznurek, który jest podłączony do trójfazowego falownika 5 kW.
2. W każdym szeregu powinny być podłączone panele słonecznew ramach 4-20 modułów.
Uwaga:
Ponieważ najlepsze napięcie MPPT falownika trójfazowego wynosi około 630 V (najlepsze napięcie MPPT falownika jednofazowego wynosi około 360 V), sprawność robocza falownika jest w tym momencie najwyższa. Dlatego zaleca się obliczenie liczby modułów fotowoltaicznych na podstawie najlepszego napięcia MPPT:
N = Najlepszy MPPT VOC / VOC (-3°C) = 756 V/49,7 V = 15,21
Panel monokrystaliczny Najlepszy MPPT VOC =Najlepsze napięcie MPPT x 1,2=630×1,2=756 V
Panel polikrystaliczny Najlepszy MPPT VOC =Najlepsze napięcie MPPT x 1,2=630×1,3=819V
Dlatego w przypadku falownika trójfazowego Renac R3-5K-DT zalecana liczba paneli słonecznych wejściowych wynosi 16 modułów. Wystarczy podłączyć jeden ciąg 16 x 330 W = 5280 W.
4. Wnioski
Wejście falownika. Liczba paneli słonecznych zależy od temperatury ogniw i współczynnika temperaturowego. Najlepsza wydajność opiera się na najlepszym napięciu MPPT falownika.
