Menu

Niedopasowanie prądowe paneli PV

Zachowanie się charakterystyk prądowo napięciowych I-V przy łączeniu szeregowym i równoległym pojedynczych ogniw PV w uproszczony sposób i w małej skali pokazuje zmianę mocy i napięcia połączonych szeregowo i równolegle całych paneli. Projektując układ paneli na dachu i sposób ich połączenia w łańcuchy (stringi) należy pamiętać, że:

- w szeregowym połączeniu paneli napięcia poszczególnych modułów sumują się a wypadkowy prąd jest równy prądowi płynącemu przez "najsłabszy" panel w łańcuchu.

Rys1. Szeregowe połączenie paneli PV. Wartość napięcia będzie suma napięć na poszczególnych panelach:

U = U1 + U2 + U3

natężenie prądu

I = I1 = I2 = I3

wypadkowa moc

P = P1 + P2 + P3 = 18W+18W+18W = 54W

 

Jeśli w takim szeregu pojawią się panele o różnych charakterystykach I-V to sumaryczna moc czy napięcie będzie się różnić (rys.2, 3)

Rys.2 Połączenie szeregowe paneli o różnej charakterystyce napięciowej ale identycznej prądowej.

U = 5V +7V +9V = 21V

I =  I1 = I2 = I3 = 3A

P= 63W

 

 

Rys.3 Połączenie szeregowe paneli o różnej charakterystyce prądowej i napięciowej.

U = 3V + 7V + 9V = 19V

I = Imin = 1A

P = 19W

 

Jak widać, w przypadku niedopasowania prądowego przy połączeniu szeregowym drastycznie spada moc całego łańcucha. Jak będzie wyglądać moc paneli przy zmianie połączenia na równoległe? Jeśli wszystkie panele w łańcuchu będą miały tę samą charakterystykę I-V to łańcuch zachowa się jak na rys.4 i jego sumaryczna moc nie będzie sie różnić od połączenia szeregowego.

Rys.4 Połączenie równoległe paneli PV i jednakowej charakterystyce prądowo napięciowej.

 

U = U1 = U2 = U3

I = I1 + I2 + I3

P =P1 + P2 + P3 =54W

 

Jeśli chociaż jeden panel w łańcuchu będzie miał inną charakterystykę (zacienienie, uszkodzenie, powierzchnia, itp.) to wydajność całego łańcucha będzie inna, ale sumarycznie większa niż przy połączeniu szeregowym (rys.5)

  

Rys.5 Połączenie równoległe paneli o różnej charakterystyce prądowo napięciowej.

 

U = Umin = 3V

I = I1 + I2 + I3 = 1A+3A+5A = 9A

P = 27W

 

Wynika stąd, że przy konieczności łączenia ze sobą różnych modułów o odmiennej charakterystyce prądowo napięciowej spowodowanej np.

- wymianą uszkodzonego modułu

- rozbudowy instalacji PV

- łączenia ze sobą modułów różnych producentów

- łączenia ze sobą modułów o różnej wielkości

korzystniejszym rozwiązaniem jest połączenie równoległe.

Generalnie nie należy:

- łączyć ze sobą szeregowo modułów o różnej charakterystyce prądowej

- łączyć ze sobą równolegle modułów o różnej charakterystyce napięciowej

Oba powyższe przypadki powodują drastyczny spadek mocy całego łańcucha. Pamiętajmy też, że wybór sposobu łączenia paneli musi uwzględniać parametry pracy falownika po stronie DC. Falowniki z reguły są bardziej elastyczne w przypadku napięcia na wejściu. Podawany parametr "zakres napięcia w systemie śledzenia punktu mocy maksymalnej MPP" oscyluje w szerokich granicach np. 350-800V. Napięcie generowane przez  jeden panel PV jest rzędu 30V. Wynika stąd, że szeregowo możemy połączyć ze sobą nawet kilkadziesiąt paneli nie przekraczając dopuszczalnej wartości napięcia po stronie DC. Inaczej wygląda sprawa z natężeniem prądu. Falownik trójfazowy o mocy znamionowej 10kW może przyjąć na wejściu DC prąd o natężeniu 25A. Jeden panel 250Wp, przy warunkach STC generuje natężenie prądu ponad 8A. Przy połączeniu równoległym już 3 takich paneli mamy wyczerpany limit natężenia prądu w instalacji.

 

Panele możemy tez łączyć szeregowo-równolegle.  Moc całego pola będzie wtedy równa sumie prądów z   szeregów pomnożonych przez uśrednione napięcie (rys.6).

  

Rys.6 Szeregowo-równoległe łączenie paneli PV. Napięcie wyjściowe jest równe uśrednionej wartości napięcia ze wszystkich szeregów. Na rysunku wszystkie panele są tej samej mocy i mają jednakowe charakterystyki I-V, stąd wartość napięcia pojedynczego szeregu jest równa sumie napięć cząstkowych

U = 12V +12V = 24V

 

Wartość natężenia prądu płynącego przez szereg jest równa natężeniu prądu płynącego w pojedynczym panelu. Prąd całego pola równa się sumie prądów płynących w poszczególnych szeregach.

 

 

 

(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});