Podłączyć moduły słoneczne szeregowo lub równolegle? Różnice, korzyści i wskazówki

Wydajność systemu fotowoltaicznego zależy nie tylko od jakości modułu, ale także od tego, jak są one ze sobą połączone. Zwłaszcza, gdy istnieje kilka obszarów dachowych lub zmieniających się warunków oświetleniowych, pojawia się główne pytanie: Jaki jest najlepszy sposób podłączenia modułów słonecznych? W tym artykule dowiesz się wszystkiego, co musisz wiedzieć o łączeniu modułów słonecznych szeregowo i równolegle.

‍

Co to jest połączenie szeregowe modułów słonecznych?

Gdy moduły słoneczne są połączone szeregowo, bieguny plus i minus modułów są połączone ze sobą. Napięcie poszczególnych modułów jest sumowane, a prąd pozostaje taki sam. To połączenie jest odpowiednie dla systemów o jednolitej orientacji i bez cieniowania. Umożliwia wysokie napięcie systemowe i łatwe podłączenie do falownika za pomocą jednego trackera MPP.

‍

Co to jest równoległe połączenie paneli słonecznych?

Gdy moduły słoneczne są połączone równolegle, napięcie pozostaje takie samo, podczas gdy prąd poszczególnych modułów jest sumowany. To połączenie jest szczególnie odpowiednie dla modułów częściowo zacienionych lub inaczej zorientowanych, ponieważ każdy moduł może pracować niezależnie. Wydajność pozostaje bardziej stabilna po zacienieniu, ale okablowanie jest bardziej złożone i wymagane są specjalne falowniki lub optymalizatory.

‍

Łączenie modułów słonecznych szeregowo lub równolegle — przegląd różnic

Po podłączeniu szeregowym napięcie wzrasta wraz z każdym modułem, a prąd pozostaje taki sam. Po podłączeniu równolegle napięcie pozostaje takie samo, a prąd wzrasta. Połączenia szeregowe nadają się do powierzchni niezacienionych; połączenia równoległe są lepsze, gdy są zacienione lub mają różne orientacje. Falownik musi być również dostosowany w zależności od połączenia.

Poniżej znajduje się kompleksowe porównanie połączeń szeregowych i równoległych.

‍

Kiedy należy łączyć moduły szeregowo?

Moduły słoneczne powinny być połączone szeregowo, gdy wszystkie moduły są zorientowane w ten sam sposób i są niezacienione. To połączenie zapewnia wyższe napięcie przy zachowaniu tego samego prądu i jest idealne dla systemów z odpowiednim falownikiem. Jest szczególnie wydajny w jednolitych warunkach i zmniejsza koszty okablowania.

Kiedy połączenie równoległe jest lepsze?

Połączenie równoległe jest bardziej odpowiednie, gdy moduły słoneczne są zorientowane inaczej lub są częściowo zacienione. W tej konfiguracji każdy moduł działa niezależnie, minimalizując straty mocy spowodowane cieniowaniem. Połączenie równoległe jest również korzystne dla małych systemów 12 lub 24 V o niskim napięciu systemowym, takich jak systemy autonomiczne. Wymaga to jednak specjalnego falowniki lub kontroler ładowania.

Połączenie połączone: szeregowo i równolegle

Połączenie hybrydowe obejmuje szereg połączeń szeregowych (Struny) połączone ze sobą równolegle. Typowy przykład: dwa ciągi, każdy z pięcioma modułami połączonymi szeregowo, są połączone równolegle. Metoda ta łączy zalety obu typów obwodów — wyższe napięcie dzięki połączeniu szeregowym i wyższe natężenie prądu dzięki połączeniu równoległym.

Połączenie połączone jest przydatne, gdy zainstalowanych jest wiele modułów, a różne obszary mają być równomiernie połączone. Jest szczególnie odpowiedni dla większych systemów fotowoltaicznych w domach jednorodzinnych z wieloma powierzchniami dachowymi o podobnej orientacji i promieniowaniu. To rozwiązanie może być również idealne dla falowników hybrydowych lub systemów akumulatorowych o określonych wymaganiach napięciowych i prądowych.

Połączone połączenie wymaga falownika z kilkoma MPPT w celu optymalizacji obu równoległych łańcuchów oddzielnie. Całkowite napięcie łańcuchów równoległych musi mieścić się w dopuszczalnym zakresie napięcia wejściowego. Ponadto przekroje kabli i bezpieczniki muszą być zaprojektowane dla zwiększonego prądu przez połączenie równoległe.

W jaki sposób MPPT i falowniki są podłączone do obwodu?

MPPT (Maximum Power Point Tracker) zapewnia, że moduły słoneczne są zawsze obsługiwane przy optymalnym napięciu i natężeniu prądu. Dynamicznie dostosowuje punkty operacyjne, aby uzyskać maksymalną wydajność każdego podłączonego ciągu.

W przypadku połączeń szeregowych zwykle wystarcza jeden MPPT na ciąg, ponieważ wszystkie moduły mają takie same warunki. W przypadku połączeń równoległych lub połączeń hybrydowych z wieloma łańcuchami ważne jest, aby falownik miał wiele wejść MPPT. Jest to jedyny sposób na samodzielną optymalizację grup modułów o różnych poziomach światła lub orientacji.

Nieprawidłowo skonfigurowane wejście MPPT może spowodować, że cały ciąg będzie działał poniżej poziomu modułu zacieniowanego. Prawidłowa kombinacja typu obwodu, numeru MPPT i konstrukcji falownika ma zatem decydujące znaczenie dla wydajności.

Co się dzieje, gdy nastąpi cieniowanie?

W zależności od rodzaju połączenia cieniowanie ma inny wpływ na wyjście Układu Słonecznego:

W przypadku połączenie szeregowe Moduł cieniowany wpływa na cały ciąg znaków. Ponieważ wszystkie moduły przenoszą ten sam prąd, jedno słabe ogniwo zmniejsza wydajność wszystkich innych. W skrajnych przypadkach cały ciąg może zawieść. Diody obejściowe w modułach prowadzą bieżące przeszłe zacienione komórki, ale tylko częściowo ograniczają utratę wydajności.

W przypadku połączenie równoległe Każdy moduł działa niezależnie. Jeśli moduł jest zacieniony, jego wkład tylko się zmniejsza — pozostałe moduły nadal produkują z pełną wydajnością. To połączenie jest zatem bardziej odpowiednie dla dachów z częściowym zacienieniem drzew, kominków lub lukarn.

MPPT pomagają również zmniejszyć straty plonów po zacienieniu. Jeśli falownik ma kilka MPPT, różne cieniowane ciągi można zoptymalizować osobno. W przypadku bardziej złożonych przypadków licytuj Optymalizator wydajności lub falowniki modułowe do jeszcze bardziej precyzyjnego sterowania indywidualnym modułem.

Typowe błędy połączeń międzysystemowych

Podczas planowania i wdrażania połączenia modułu często występują błędy, których można uniknąć, co może trwale zmniejszyć wydajność systemu fotowoltaicznego. Najważniejsze pułapki:

• Zbyt wiele modułów połączonych szeregowo: W przypadku przekroczenia maksymalnego napięcia wejściowego falownika — szczególnie w niskich temperaturach — mogą wystąpić uszkodzenia lub wyłączenia.
• Różnie zorientowane moduły w ciągu: Moduły o różnych nachyleniach lub kierunkach kardynalnych generują różne natężenia prądu. Po podłączeniu szeregowym najsłabszy moduł spowalnia cały ciąg.
• Częściowe cieniowanie w ciągu nie jest brane pod uwagę: Cieniowane moduły drastycznie zmniejszają wydajność całego ciągu. Umieszczenie musi być zaplanowane bez cieniowania lub przy użyciu logiki MPPT.
• Mix różnych typów modułów w jednym łańcuchu: Moduły o różnych danych wydajności (np. moc, napięcie) nie powinny być połączone ze sobą. W przeciwnym razie działają nieefektywnie i generują straty mocy.
• Brak ochrony po podłączeniu równolegle: Jeśli kilka ciągów jest połączonych równolegle, możliwe są przepływy powrotne. Ochrona bezpiecznikami lub blokami przepływu zwrotnego jest wtedy absolutnie konieczna.
• Numer MPPT falownika zaplanowany nieprawidłowo: Jeśli istnieje tylko jeden MPPT, żadne inaczej zorientowane ciągi nie mogą być zoptymalizowane niezależnie. Zmniejsza to ogólną wydajność systemu.
• Niewłaściwy rozmiar kabla: Zbyt cienkie kable powodują straty spowodowane ogrzewaniem. W przypadku połączeń równoległych o wyższym prądzie przekrój należy odpowiednio wyregulować.

Wskazówki dotyczące planowania połączenia

Dobrze przemyślane połączenie ma kluczowe znaczenie dla długoterminowej wydajności systemu fotowoltaicznego. Dzięki poniższym wskazówkom można uniknąć typowych błędów, a system można optymalnie dostosować do warunków konstrukcyjnych:

• Analizuj cieniowanie wcześnie: Potencjalne zacienienie drzew, kominków lub sąsiednich budynków należy zidentyfikować już na etapie planowania. Narzędzia takie jak skan LiDAR lub fotogrametria pomagają precyzyjnie zidentyfikować krytyczne obszary.
• Pakuj moduły o tej samej orientacji w ciągu: Obwody szeregowe powinny zawierać tylko moduły, które są zorientowane i pochylone w ten sam sposób. Gwarantuje to, że wszystkie moduły działają pod tym samym kątem słonecznym i że ciąg działa wydajnie.
• Mądrze korzystaj z wejść MPPT: Jeśli występują różne strony dachu (np. wschód/zachód), ciągi powinny być podłączone oddzielnie do oddzielnego wejścia MPPT falownika. W ten sposób każdą stronę można indywidualnie zoptymalizować.
• Oblicz napięcie i prąd z rezerwą temperatury: Napięcie w obwodzie otwartym wzrasta, gdy jest zimno. Podczas łączenia szeregowego upewnij się, że maksymalne napięcie wejściowe falownika nie zostało przekroczone nawet zimą.
• Sprawdź kompatybilność modułów i falowników: Napięcie i prąd podłączonych ciągów muszą mieścić się w dopuszczalnych zakresach wejściowych falownika. Arkusze danych producenta pomagają w koordynacji.
• Nie mieszaj typów modułów: Używaj tylko identycznych modułów o tej samej wartości nominalnej w ciągu znaków. Obwody mieszane prowadzą do strat mocy i nierównomiernego zachowania pod wpływem światła.
• Nie zapomnij o bezpiecznikach, gdy są podłączone równolegle: Łańcuchy równoległe mogą generować przepływy wsteczne. Dlatego każda linia sznurkowa powinna być zabezpieczona, aby zapobiec pożarowi lub uszkodzeniu sprzętu.
• Dostosuj rozmiar kabla: Wyższy prąd z połączeń równoległych wymaga grubszych linii. Zaplanuj przekroje kabli w taki sposób, aby zminimalizować straty napięcia i uniknąć obciążeń cieplnych.

Czy można łączyć różne moduły?

Jeśli to możliwe, różne moduły słoneczne nie powinny być łączone, ponieważ mają różne właściwości elektryczne. W obwodzie szeregowym najsłabszy moduł ogranicza wydajność wszystkich innych. W obwodzie równoległym wahania napięcia mogą powodować utratę wydajności. Kombinacja jest przydatna tylko w przypadku specjalnych optymalizatorów wydajności lub oddzielnych ciągów znaków na oddzielnych MPPT.

Czy ciągi można później przedłużyć?

Struny można rozszerzyć później, jeśli napięcie i prąd pozostają w granicach falownika. Nowe moduły muszą być identyczne z istniejącymi lub podłączone oddzielnie do oddzielnego MPPT. Zmiany powinny być starannie zaplanowane i przetestowane elektrycznie, ponieważ nieprawidłowe rozbudowy mogą wpływać na wydajność całego systemu.

Wniosek: Szereg czy równoległy — co jest lepsze?

To, czy połączenie szeregowe, czy połączenie równoległe jest lepsze, zależy od warunków na miejscu. Jeśli chcesz osiągnąć wysoką wydajność, powinieneś dostosować połączenie specjalnie do lokalizacji modułu, falownika i własnego zużycia — najlepiej przy wsparciu specjalistycznych firm lub narzędzi planistycznych.

Nowy standard dla instalatorów i konsultantów energetycznych

Czy instalujesz systemy grzewcze, systemy fotowoltaiczne, systemy magazynowania baterii lub skrzynki ścienne? Dzięki autarc możesz przeprowadzać pozyskiwanie, planowanie, promocję, konserwację i komunikację z klientem w jednym oprogramowaniu. Zdigitalizuj swoje procesy i spraw, aby Twoja firma była odpowiednia na przyszłość. Wypróbuj teraz za darmo przez 14 dni!

‍