Объяснение серии эффективности солнечной энергии и параллельных соединений

Представьте себе ситуацию, когда все лампочки в вашем доме гаснут в тот момент, когда перегорает одна лампочка. Именно так работали ранние последовательные цепи. Аналогичным образом, конфигурация проводки солнечных панелей напрямую влияет на стабильность и эффективность системы. Эта статья представляет собой анализ последовательных и параллельных соединений на основе данных, их преимущества и недостатки, а также способы оптимизации конфигураций для максимальной производительности.

Солнечные панели, как и батареи, имеют положительные и отрицательные клеммы. Способ соединения этих клемм определяет напряжение и ток системы, что, в свою очередь, влияет на общую производительность.

При последовательном соединении солнечные панели соединяются как цепь: положительная клемма одной панели соединяется с отрицательной клеммой следующей, образуя непрерывную цепь.

• Основные характеристики: Общее напряжение равно сумме напряжений отдельных панелей, а ток остается прежним. Например, две панели с номиналом 40 В и 5 А при последовательном соединении будут выдавать 80 В при 5 А.
• Применение: Последовательные соединения в основном используются для увеличения напряжения, чтобы соответствовать минимальному рабочему порогу инвертора. Многие инверторы требуют определенного диапазона напряжений для правильной работы.

При параллельном соединении все положительные клеммы соединяются вместе, как и все отрицательные клеммы, обычно через распределительную коробку.

• Основные характеристики: Общий ток равен сумме токов отдельных панелей, а напряжение остается постоянным. Те же две панели 40 В/5 А при параллельном соединении будут выдавать 40 В при 10 А.
• Применение: Параллельные соединения увеличивают выходной ток, не превышая пределов напряжения инвертора, что позволяет генерировать больше энергии в пределах текущей мощности системы.

Выбор между последовательными и параллельными соединениями предполагает компромиссы в эффективности, надежности и совместимости с компонентами системы.

• Контроллеры MPPT (Maximum Power Point Tracking): Более подходят для последовательных соединений. Они динамически регулируют напряжение и ток для максимальной выходной мощности, что делает их идеальными для последовательных конфигураций с более высоким напряжением.
• Контроллеры PWM (Pulse Width Modulation): Более совместимы с параллельными соединениями. Эти более простые и недорогие контроллеры регулируют напряжение путем переключения, что делает их эффективными для параллельных установок с более низким напряжением.

Последовательные соединения уязвимы к единичным сбоям — если одна панель выходит из строя, вся цепь прерывается. Параллельные соединения обеспечивают большую избыточность, поскольку каждая панель работает независимо.

Инверторы диктуют конфигурации проводки солнечных панелей, поскольку они преобразуют постоянный ток в переменный ток для домашнего использования.

Стринг-инверторы требуют определенных диапазонов напряжений, накладывая ограничения по току.

• Требования к напряжению: Большинство кремниевых солнечных панелей имеют напряжение холостого хода около 40 В. Стринг-инверторы обычно работают в диапазоне от 300 В до 500 В, что требует 8-12 панелей последовательно.
• Расширение системы: Для больших систем несколько последовательных цепочек можно соединить параллельно, чтобы соответствовать требованиям к напряжению, оставаясь в пределах ограничений по току.

Микроинверторы или оптимизаторы, прикрепленные к отдельным панелям, обеспечивают независимую оптимизацию мощности.

• Независимая оптимизация: Каждая панель работает с максимальной эффективностью даже при затенении или различных ориентациях.
• Масштабируемость: Системы можно расширять панель за панелью без ограничений по соответствию напряжению.