Как подключить Солнечные Панели (Схемы соединения)

Статьи 04.03.202208.04.2022

Последовательное соединение, параллельное соединение и последовательно-параллельное соединение солнечных модулей

Возможные варианты подключения солнечных панелей

При монтаже солнечных электростанций неизбежно возникает вопрос – как соединять солнечные панели и чем отличаются варианты подключения. Именно об этом мы и поговорим в этой статье.

Существуют 3 варианта соединения солнечных панелей между собой:

-Последовательное соединение

-Параллельное соединение

-Последовательно-параллельное соединение солнечных панелей

Для того чтобы разобраться чем они отличаются, обратимся к основным характеристикам солнечных панелей:

• Номинальное напряжение солнечной батареи – как правило 12В или 24В, но существуют и исключения
• Напряжение при пиковой мощности Vmp – напряжение при которой панель выдает максимальную мощность

• Напряжение холостого хода Voc – напряжение в отсутствии нагрузки (важно при выборе контроллера заряда АКБ)
• Напряжение максимальное в системе Vdc – определяет максимальное количество панелей объединенных вместе
• Ток Imp – ток при максимальной мощности панели
• Ток Isc – ток короткого замыкания, максимально возможный ток панели

Мощность солнечной панели определяется как произведение Напряжения и тока в точке максимальной мощности – Vmp* Imp

В зависимости от того какая схема подключения солнечных панелей выбрана, будут определяться характеристики системы солнечных панелей и подбираться соответствующий контроллер заряда.

Теперь предметно рассмотрим каждую схему соединения:

1)   Последовательное соединение солнечных панелей

При таком соединении минусовая клемма первой панели соединяется с плюсовой клеммой второй, минусовая второй с клеммой третьей и так далее.

При последовательном соединении нескольких панелей, напряжение всех панелей будет складываться. Ток системы будет равен току панели с минимальным током. По этой причине не рекомендуется соединять последовательно панели с различным значением ток максимальной мощности, поскольку работать они будут не в полную силу.

Рассмотрим на примере:

Имеем 4 солнечных монокристаллических панели со следующими характеристиками:

• Номинальное напряжение солнечной батареи: 12В
• Напряжение при пиковой мощности Vmp: 18.46 В
• Напряжение холостого хода Voc: 22.48В
• Напряжение максимальное в системе Vdc: 1000В
• Ток в точке максимальной мощности Imp: 5.42А
• Ток короткого замыкания Isc:  5.65А

Соединив последовательно 4 таких панели мы получим на выходе номинальное напряжение 12В*4=48В. Напряжение холостого хода = 22,48В*4=89,92В и Ток в точке максимальной мощности равный 5,42А. Эти три параметра задают нам ограничения при выборе контроллера заряда.

2)    Параллельное соединение солнечных панелей

В данном случае панели соединяются при помощи специальных Y – коннекторов. У таких коннекторов имеется два входа и один выход. К входам подключаются клеммы одинакового знака.

При таком соединении напряжение на выходе каждой панели будет равны между собой и равны напряжению на выходе из системы панелей. Ток от всех панелей будет складываться. Такое соединение позволяет, не поднимая напряжения увеличить ток от панелей.

Рассмотрим на примере все тех же 4х панелей:

Соединив параллельно 4 таких панели мы получим номинальное напряжение на выходе равное 12В, Напряжение холостого хода останется 22,48В, но ток при этом будет равен 5,42А*4=21,68А.

3)    Последовательно-параллельное соединение солнечных панелей

 

Последний тип соединения объединяет в себе два предыдущих.

Применяя данную схему соединения панелей, мы можем регулировать напряжение и ток на выходе из системы нескольких панелей, что позволит подобрать наиболее оптимальный режим работы всей солнечной электростанции.

 

В случае такого подключения соединенные последовательно цепочки панелей объединяют параллельно.

 

Вернемся к нашему примеру с 4мя панелями:

Соединив по 2 панели последовательно и затем объединим их соединив цепочки панелей параллельно мы получим следующее. Номинальное напряжение на выходе  будет равно сумме двух последовательно соединенных панелей 12В*2=24В, напряжение холостого хода будет равно 22,48В*2=44,96В, а ток при этом будет равен 5,42А*2=10,84А.

Такое соединение позволит максимально сэкономить на покупке контроллера заряда, поскольку от него не потребуется выдерживать больших напряжений как в случае последовательного соединения или больших токов как в случае параллельного соединения. Именно поэтому соединяя панели между собой необходимо стремится к балансу между токами и напряжениями.

 

О том как подобрать контроллер заряда можно прочитать тут –

 

А если вы хотите купить солнечную электростанцию ― позвоните по телефону или оставьте заявку на сайте и мы  сделаем все необходимые расчеты и подберем оптимальную комплектацию для вас!

Как подключить солнечную батарею: схемы и способы подключения

Статьи 15.04.202218.04.2022 aaccent

Солнечная батарея – основа для создания солнечной электростанции, являющейся альтернативным источником энергии, который обеспечивает автономное энергоснабжение. Рассмотрим, как правильно подключать солнечные батареи.

Как выбрать оптимальное место для установки?

Прежде чем подключать батареи, нужно определиться с местом их расположения. Лучше всего выбирать максимально освещенные места – крыши, балконы, территорию участка. Кроме того, важно подобрать правильный угол наклона панелей. Рекомендуется повернуть светопоглощающую поверхность на юг и обеспечить попадание солнечных лучей под углом 20-30° – это оптимальный угол для периода весна-осень. 2-4 раза в год угол наклона нужно менять, чтобы сохранять максимальную производительность. Если вы хотите разместить панели на участке, лучше приподнять их над поверхностью на 50 см, чтобы защитить от обильных снегопадов и обеспечить циркуляцию воздуха.

Устройство солнечной электростанции

Обязательными составляющими являются:

• солнечные батареи, преобразующие солнечное излучение в электрический ток;
• контроллеры, отвечающие за перераспределение электроэнергии между аккумуляторами (основным и резервным),
• аккумулятор, накапливающий энергию,
• инвертор для солнечных батарей, который преобразует постоянный ток в переменный 220В.

Как подключить солнечные батареи?

Можно использовать следующие способы:

1. Параллельное подключение солнечных батарей. Соединяются одноименные клеммы. Ошибиться здесь практически невозможно. Схема позволяет обеспечить продуктивность, прямо пропорциональную числу подключенных элементов. Кроме того, удастся увеличить ток без повышения напряжения.
2. Последовательное соединение противоположных полюсов. Используется, если требуется повысить уровень напряжения, зафиксировав мощность на неизменном уровне.
3. Смешанная схема применяется, когда используется несколько различных групп батарей. Внутри групп используется параллельное соединение, а сами группы объединяются последовательно.

1. Параллельное подключение

2. Последовательное соединение

3. Смешанная схема

Стандартная схема сборки

Сборка солнечной электростанции – это поэтапный процесс. Сначала панели соединяют между собой, далее осуществляется сборка оставшегося оборудования, после чего все устройства соединяют в единую цепь. Такой порядок проведения работ позволяет обеспечить правильность соединения и безопасную работу.

Прямое подключение солнечной батареи к аккумулятору не используется. Это может вызвать неконтролируемое получение энергии, избыточное расходование и перезарядку, что губительно для аккумуляторных  батарей. Во избежание проблем устанавливается контроллер заряда, который отвечает за обеспечение оптимального режима как зарядки, так и отдачи энергии. Инвертор подключают к аккумулятору для преобразования энергии в напряжение 220 В.

Данная схема подключения солнечных батарей – одна из наиболее простых и эффективных. Она позволяет получать и отдавать энергию в оптимально подходящем режиме.

Нюансы работы с разнонаправленными элементами

Панели должны располагаться под одинаковым углом, чтобы сохранить эффективность работы. Иначе мощность более освещенной батареи будет выше. Учитывая, что ток движется по пути меньшего сопротивления, получается, что часть энергии, образуемой этой батареей, будет идти на нагревание менее освещенных панелей.

Для сокращения потерь рекомендуется использовать контроллер заряда для каждой группы батарей или установить между панелями отсекающие диоды. Если у вас есть желание собрать солнечную электростанцию для дома, смело обращайтесь к специалистам компании REENERGO, которые расскажут об особенностях оборудования и подберут оптимальный комплект.

Типы цепей для солнечной энергии

Райан Бек

Обзор:

Цель этого доклада — проинформировать и напомнить учащимся, начинающим создавать проекты солнечных панелей, как ведут себя схемы, чтобы они могли правильно подключить панели. Это подходит для старшеклассников.

Материалы:

Не требуются, это может быть просто «разговор мелом», хотя желательны некоторые визуальные эффекты. В этом случае:

• Лампы накаливания-вспышки (минимум 2, можно использовать больше)
• Блок питания (рекомендуется как минимум две батарейки D или C, можно использовать больше)
• Соединительный провод (необходимо не менее 4, зависит от ранее установленных компонентов)

Усовершенствованные схемы для урока солнечной энергии

Фон:

до занятия:

Электричество или поток электронов обычно встречается в двух формах: или питание на землю, которое обычно наблюдается в небольшой электронике и поставляется в большинстве фотоэлектрических элементов. Это то, что будет рассмотрено в сегодняшнем расследовании и как таковое будет сосредоточено в этом обсуждении.

Переменный ток (AC), где поток электронов постоянно переключается. Эта форма является типичным методом питания для США и некоторых других стран, где в США подается 120 вольт с частотой ~ 60 Гц (таким образом, ток переключается 120 раз в секунду, то есть реверсируется или циклически повторяется 60 раз в секунду) в типичных бытовых электрических сетях. системы.

Для определения мощности или тока в (простой) цепи можно использовать закон Ома. Закон Ома гласит, что напряжение (V, измеренное в вольтах, представляющее собой разность потенциалов между двумя точками) равно току (I, измеренному в амперах, представляющему собой поток электрического заряда, переносимого электронами), умноженному на сопротивление (R, измеряется в омах).

В = IR

Затем это можно использовать для определения объема работы или мощности , необходимой для выполнения задачи, например, зажечь лампочку или раскрутить двигатель. Это значение (P, измеренное в ваттах) равно электрическому току (I ранее), состоящему из заряда (Q, измеренного в кулонах), проходящего через напряжение каждые t секунд.

P =  (VQ)/t = IV

Схема определяет, как ведут себя ток и напряжение, и, таким образом, следует учитывать, какое приложение пытается реализовать схема.

Для подключения простых цепей существует два распространенных варианта: подключение цепей параллельно или последовательно. Многие крупномасштабные цепи (такие как дом или энергосистема) состоят из комбинаций этих простых цепей для подачи энергии. Для этих цепей есть несколько типичных компонентов (провода, резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, диоды и т. д.), которые можно использовать в различных конфигурациях для различных целей. Напряжение и ток для этих систем (по крайней мере, в простых случаях для сегодняшней демонстрации) можно легко рассчитать и, используя закон Ома, определить доступную мощность. В серия цепь, ток одинаков по всей цепи. В случае нескольких источников питания (много разных солнечных элементов или батарей) общее напряжение системы будет аддитивным (т. сопротивление системы (иначе: R

tot = R ₁ + R ₂ + R _n ). Такую схему можно увидеть в нескольких приложениях, например, 12-вольтовая батарея (для автомобиля) обычно состоит из 6, 2-вольтовых элементов, соединенных вместе. Этот тип цепи имеет только один путь для протекания тока, и поэтому, если одна часть отключена, вся цепь разомкнута (или темна), как в старых праздничных огнях, где, если одна лампочка перегорает, вся нить остается темной, если не включено правильное освещение. лампочка заменена. В параллельная цепь , ток через каждый резистор (например, лампочку, двигатель и т. д.) можно определить по закону Ома: I _total = V(R ₁ ^-1 + R ₂ ^-1 + R _n ^-1 ) и напряжение постоянно по всей цепи, в этом случае полное сопротивление системы можно рассчитать как обратную сумму обратных индивидуальных сопротивлений:  R

-1 _Всего = _{р 1} ^-1 + Р ₂ ^-1 + Р _n ^-1 . Батареи, подключенные в этом методе, должны будут обеспечивать меньший ток (~ N ^-1 ампер на батарею, где N — количество батарей или источников питания), что может позволить им работать дольше, чем батарея в последовательной цепи, однако при добавлении дополнительная нагрузка на батареи увеличит ток, который они обеспечивают, чтобы поддерживать постоянное напряжение, в результате чего они разряжаются быстрее, чем если бы в цепи была меньшая нагрузка. Параллельная проводка также позволит отсоединять различные части, не выводя из строя всю цепь, пока остается путь для потока электронов (так же, как выключение выключателя света не выключает весь дом).

 

Предыдущее обсуждение было сосредоточено на батареях и лампах накаливания в качестве источников и нагрузок. Что происходит, когда мы переключаемся на фотоэлементы и светодиоды? В отличие от батарей, фотоэлементы не «разряжаются» при длительном использовании, поскольку они способны преобразовывать свет в энергию. В случае этих ячеек они будут обеспечивать напряжение (которое зависит от материала, используемого для ячеек) и ток, зависящий от размера (площади поверхности) ячейки. Из-за этого, когда элементы соединены последовательно, цепь будет иметь добавочное напряжение, но меньший ток (и здесь следует позаботиться о том, чтобы обеспечиваемый ток элементов был таким же, как соединение элементов с разными номиналами тока приведет к тому, что цепь только поставить самую низкую). Когда ячейки соединены параллельно, ток ячеек будет аддитивным, но напряжение будет постоянным, и здесь необходимо позаботиться о том, чтобы ячейки имели одинаковое напряжение, иначе будет неэффективность или даже повреждение цепи. Обычно при сборке схемы напряжение и ток настраиваются для приложения. Пример того, почему такая настройка необходима, можно увидеть, если мы переключимся на светодиоды в наших простых схемах. Несмотря на то, что светодиоды значительно более энергоэффективны, чем лампы накаливания (меньше энергии тратится на выделение тепла), для их работы требуется определенное рабочее напряжение. В зависимости от цвета светодиода (в зависимости от материала, из которого они изготовлены) для их активации требуются разные напряжения, и они не могут использовать более высокие напряжения, в отличие от ламп накаливания, которые могут работать в диапазоне напряжений, поэтому при определении схема нужно иметь в виду предполагаемое приложение.

 

При замене простых лампочек на что-то вроде электродвигателя необходимо учитывать дополнительные факторы. Это может быть в тех случаях, когда мы питаем электрический насос, автомобиль или другие устройства. Выбор правильного метода соединения нескольких фотоэлементов для питания такого устройства может быть затруднен. Идеальный двигатель постоянного тока с постоянными магнитами действует как резистор и источник напряжения, соединенные последовательно. Это связано с тем, что обмотки двигателя будут давать сопротивление, и двигатель будет генерировать напряжение при вращении (независимо от того, приводится ли он в действие электрическим током или механической энергией двигателя и подключенного устройства), это напряжение изменяется с скорость, с которой двигатель вращается и «борется» с потоком тока в электродвигателе. Это генерируемое напряжение обычно называют «противоЭДС». По мере того, как двигатель вращается быстрее, эта противо-ЭДС становится больше, вызывая уменьшение крутящего момента двигателя (крутящий момент создается, когда ток протекает через двигатель на валу), таким образом, при фиксированном напряжении крутящий момент и скорость двигателя обратно пропорциональны. пропорциональный. Для фиксированной нагрузки увеличение напряжения приведет к увеличению скорости, поэтому необходимо выполнить сложное уравновешивающее действие, чтобы гарантировать, что напряжение двигателя достаточно велико для достижения полезной скорости, а также что есть достаточный ток для раскрутки двигателя с подключенной к нему нагрузкой (обычно в этих случаях это солнечный гонщик). «Лучший» метод подключения нескольких фотоэлементов к двигателю будет зависеть от двигателя и доступного фотоэлектрического модуля, а также других факторов, таких как редуктор двигателя и вес прикрепленного транспортного средства, которые будут важны при принятии решения о том, как его сконструировать.

 

Процедура:

для наглядного пособия:

1. Соедините лампочки последовательно.

1. При использовании нескольких лампочек:
   1. Начните с одной лампочки, а затем добавьте другую, обратите внимание на уменьшение света на лампочках при распределении напряжения.
   2. Удалите одну лампочку (чтобы она «перегорела») и покажите, как гаснет вся цепь.
2. При использовании нескольких батарей:
   1. Начните с одного, а затем добавьте другой, обратите внимание на увеличение яркости по мере увеличения напряжения.
   2. Отключите одну батарею от цепи, чтобы показать, что вся цепь гаснет.

1. Параллельное подключение лампочек:

1. При использовании нескольких лампочек:
   1. Начните с одной лампочки, а затем добавьте другую, обратите внимание на то, чтобы фары не теряли яркость.
   2. Удалите одну лампочку (чтобы она «перегорела») и покажите, как горит вся цепь.
2. При использовании нескольких батарей:
   1. Начните с одного, а затем добавьте другое, обратите внимание на то, чтобы яркость огней не увеличивалась.
   2. Отсоедините одну батарею от цепи, чтобы вся цепь продолжала гореть.

 

Пост Презентация/обсуждение:

Немного пищи для размышлений/ возможные вопросы для обсуждения для присутствующих:

1. Если кто-то задумал построить электрическую сеть, какие соображения следует принять во внимание? учетная запись?
2. Какие потенциальные проблемы могут возникнуть из-за наличия в цепи нескольких источников питания с различной мощностью производства (например, солнечных/ветровых источников)? Какие есть способы ограничить некоторые из этих проблем?

Добавочный номер:

С этой базой студенты могут понять Водную Модель Электричества.

 

Основы электромонтажа солнечных панелей: как натянуть солнечные панели

Содержание

• Основные термины, связанные с электротехникой, которые необходимо понимать при подключении солнечных панелей
• Основные понятия проводки солнечных батарей (также называемой натяжкой)
• Информация, необходимая при определении способа крепления солнечных панелей
• Основные правила натяжения солнечных панелей
• Изучение других вариантов
• Ключевые выводы

Проводка солнечных батарей (также известная как натяжка) и способ соединения солнечных панелей вместе являются фундаментальной темой для любого установщика солнечных батарей. Важно понимать, как различные конфигурации струн влияют на напряжение, ток и мощность солнечной батареи, чтобы вы могли выбрать подходящий инвертор для батареи и убедиться, что система будет работать эффективно.

Ставки высоки. Если напряжение вашего массива превышает максимальное значение инвертора, производство будет ограничено тем, что инвертор может выдать (и в зависимости от степени, срок службы инвертора может быть сокращен). Если напряжение массива слишком низкое для выбранного вами инвертора, система также будет недостаточно производительной, потому что инвертор не будет работать, пока не будет достигнуто его «начальное напряжение». Это также может произойти, если вы не учли, как тень повлияет на напряжение системы в течение дня.

К счастью, современное программное обеспечение для солнечных батарей может справиться с этой сложностью за вас. Например, функция автоматической подстройки строки Aurora автоматически сообщит вам, приемлема ли длина вашей строки, или даже подстроит систему для вас. Если вы ищете надежный и простой способ наметить конфигурацию вашей солнечной батареи, функция автонастройки Aurora позволит вам виртуально связать солнечные панели.

Нажмите здесь или на изображение ниже, чтобы получить бесплатную демонстрацию и посмотреть, как Aurora может нанизывать панели для вас.

Тем не менее, профессионалу в области солнечной энергетики важно понимать правила, определяющие размер струн. Проводка солнечных панелей — сложная тема, и мы не будем вдаваться во все подробности в этой статье, но если вы новичок в отрасли и только изучаете принципы проектирования солнечных батарей или хотите освежить свои знания, мы надеемся, что этот учебник для начинающих содержит полезный обзор некоторых ключевых понятий.

В этой статье мы рассмотрим основные принципы построения систем с инвертором и как определить, сколько солнечных панелей должно быть в ряду. Мы также рассматриваем различные варианты натяжения, такие как последовательное и параллельное соединение солнечных панелей.

Ключевые электрические термины для подключения солнечных панелей

Чтобы понять правила подключения солнечных панелей, необходимо понять несколько ключевых электрических терминов, в частности, напряжение, ток и мощность, и то, как они соотносятся друг с другом. .
Чтобы понять эти понятия, можно провести аналогию с электричеством, как с водой в баке. Чтобы расширить аналогию, более высокий уровень воды подобен более высокому напряжению — существует больше возможностей для того, чтобы что-то произошло (ток или поток воды), как показано ниже.

Что такое напряжение?

Напряжение, обозначаемое аббревиатурой V и измеряемое в вольтах, определяется как разница в электрическом заряде между двумя точками цепи. Именно эта разница в заряде заставляет электричество течь. Напряжение является мерой потенциальной энергии или потенциального количества энергии, которое может быть высвобождено.

В солнечной батарее на напряжение влияет ряд факторов. Во-первых, это количество солнечного света (освещенность) массива. Как вы можете предположить, чем больше излучение на панелях, тем выше будет напряжение.

Температура также влияет на напряжение. По мере повышения температуры количество энергии, производимой панелью, уменьшается (более подробное обсуждение этого вопроса см. в нашем обсуждении Температурных коэффициентов). В холодный солнечный день напряжение солнечной батареи может быть намного выше нормы, а в очень жаркий день напряжение может быть значительно снижено.

Что такое электрический ток?

Электрический ток (обозначаемый буквой «I» в уравнениях) определяется как скорость, с которой протекает заряд.

В приведенном выше примере вода, вытекающая из резервуара по трубе, сравнима с током в электрической цепи. Электрический ток измеряется в амперах (сокращенно от ампер).

Что такое электроэнергия?

Мощность (P) — скорость передачи энергии. Это эквивалентно умножению напряжения на ток (V*I = P) и измеряется в ваттах (Вт). В солнечных фотоэлектрических системах важная функция инвертора — в дополнение к преобразованию мощности постоянного тока от солнечной батареи в мощность переменного тока для использования дома и в сети — заключается в максимизации выходной мощности батареи путем изменения тока и напряжения. .

Для более подробного технического объяснения того, как ток, напряжение и мощность взаимодействуют в контексте солнечной фотоэлектрической системы, ознакомьтесь с нашей статьей об отслеживании точки максимальной мощности (MPPT).

В нем мы обсуждаем кривые ток-напряжение (IV) (графики, которые показывают, как выходной ток панели зависит от выходного напряжения панели) и кривые мощность-напряжение (которые показывают, как выходная мощность панели зависит от выходного напряжения панели). Эти кривые дают представление о комбинации (комбинациях) напряжения и тока, при которой выходная мощность максимальна.

Основные принципы подключения солнечных панелей (натяжка)

Чтобы иметь функциональную солнечную фотоэлектрическую систему, вам необходимо соединить панели вместе, чтобы создать электрическую цепь, по которой будет течь ток, а также вам необходимо подключить панелей к инвертору, который будет преобразовывать мощность постоянного тока, вырабатываемую панелями, в мощность переменного тока, которую можно использовать в вашем доме и отправлять в сеть. В солнечной промышленности. Обычно это называется «натяжением», и каждая серия панелей, соединенных вместе, называется натяжкой.

В этой статье мы сосредоточимся на струнных инверторах (в отличие от микроинверторов). Каждый струнный инвертор имеет диапазон напряжений, при которых он может работать.

Серия

по сравнению с параллельной натяжкой

Существует несколько подходов к проводке солнечных батарей. Одно из ключевых отличий, которое нужно понять, заключается в последовательном соединении солнечных панелей и параллельном соединении солнечных панелей. Эти различные конфигурации струн по-разному влияют на электрический ток и напряжение в цепи.

Последовательное соединение солнечных панелей

Последовательное соединение солнечных панелей включает в себя соединение каждой панели со следующей в ряд (как показано в левой части диаграммы выше).

Солнечные панели, как и обычная батарея, с которой вы, возможно, знакомы, имеют положительные и отрицательные клеммы. При последовательном соединении провод от плюсовой клеммы одной солнечной панели подключается к минусовой клемме следующей панели и так далее.

При последовательном соединении панелей каждая дополнительная панель увеличивает общее напряжение (В) цепочки, но ток (I) в цепочке остается прежним.

Одним из недостатков последовательного соединения является то, что заштрихованная панель может снизить ток через всю цепочку. Поскольку ток остается одинаковым во всей цепочке, ток снижается до уровня панели с самым низким током.

Параллельное соединение солнечных панелей

Параллельное соединение солнечных панелей (показано в правой части схемы выше) немного сложнее. Вместо того, чтобы соединять положительную клемму одной панели с отрицательной клеммой следующей, при параллельном соединении положительные клеммы всех панелей на цепочке подключаются к одному проводу, а все отрицательные клеммы подключаются к другому проводу.

При параллельном соединении панелей каждая дополнительная панель увеличивает ток (силу тока) цепи, однако напряжение цепи остается прежним (эквивалентно напряжению каждой панели). Из-за этого преимущество параллельного соединения заключается в том, что если одна панель сильно затенена, остальные панели могут нормально работать, и ток всей цепочки не будет уменьшен.

Информация, необходимая для определения способа натяжения солнечных панелей

Существует несколько важных сведений о вашем инверторе и солнечных панелях, которые вам понадобятся, прежде чем вы сможете определить, как натянуть солнечную батарею.

Информация об инверторе

Вам необходимо ознакомиться со следующими техническими характеристиками инвертора ( их можно найти в паспорте производителя продукта):

• Максимальное входное напряжение постоянного тока (Vinput, max): максимальное напряжение инвертора можно получить
• Минимальное или «пусковое» напряжение (Vinput, min): уровень напряжения, необходимый для работы инвертора.
• Максимальный входной ток: сколько энергии инвертор может выдержать до отключения
• Сколько у него трекеров максимальной мощности (MPPT)?

Что такое MPPT?

Как отмечалось выше, функция инверторов заключается в максимальном увеличении выходной мощности при изменении условий окружающей среды на панелях. Они делают это с помощью трекеров максимальной мощности (MPPT), которые определяют ток и напряжение, при которых мощность максимальна.

Однако для данного MPPT условия на панелях должны быть относительно постоянными, иначе эффективность будет снижена (например, различия в уровнях затемнения или ориентации панелей).

Также важно отметить, что если инвертор имеет несколько MPPT, то цепочки панелей с разными условиями могут быть подключены к отдельному MPPT.

Информация о солнечной панели

В дополнение к приведенной выше информации о выбранном вами инверторе вам также потребуются следующие данные о выбранных вами панелях:

• Напряжение холостого хода (Voc): максимальное напряжение, которое панель может создать в без нагрузки
• Ток короткого замыкания (Isc): ток, протекающий через элемент, когда напряжение равно нулю (хотя в этой статье мы не будем углубляться в расчеты тока)

Важно понимать, что эти значения основаны на производительности модуля в так называемых стандартных условиях тестирования (STC).

STC включает мощность излучения 1000 Вт на квадратный метр и температуру 25 градусов Цельсия (~77 градусов по Фаренгейту). Эти конкретные лабораторные условия обеспечивают согласованность испытаний, но реальные условия, в которых работает фотоэлектрическая система, могут сильно отличаться.

В результате фактический ток и напряжение панелей могут значительно отличаться от этих значений.

Вам нужно будет скорректировать свои расчеты на основе ожидаемых минимальных и максимальных температур, в которых будут установлены панели, чтобы убедиться, что длина вашей цепочки соответствует условиям, с которыми столкнется фотоэлектрическая система, как мы обсудим ниже.

Основные правила подключения солнечных панелей

1. Убедитесь, что минимальное и максимальное напряжение находятся в пределах диапазона инвертора

или , чтобы упасть ниже минимального/начального напряжения.

Убедитесь, что максимальное напряжение соответствует требованиям правил в той области, где вы разрабатываете.

В США Национальный электротехнический кодекс ограничивает максимально допустимое напряжение на уровне 600 В для большинства жилых систем. В Европе разрешены более высокие напряжения.

Совет для профессионалов: не используйте только значения STC для определения диапазона напряжения. Таким образом, вы можете интуитивно предположить, что можете определить напряжение предлагаемой нами конструкции фотоэлектрической системы и то, попадает ли оно в рекомендуемый диапазон для инвертора, умножив напряжение панелей на число в последовательной строке. Вы также можете предположить, что можете определить ток системы, добавив ток каждой параллельной цепочки (который будет равен току панелей, умноженному на число в параллельной цепочке).

Однако, как мы обсуждали выше, поскольку значения STC отражают производительность модулей в очень специфических условиях, фактическое напряжение панелей в реальных условиях может сильно отличаться.  

Таким образом, упрощенные расчеты, основанные на значениях STC, дают только первоначальную приблизительную оценку; вы должны учитывать, как напряжение системы будет меняться в зависимости от температуры, которую она может испытывать в месте, где она установлена. При более низких температурах напряжение системы может быть намного выше; при более высоких температурах она может быть намного ниже.

Чтобы гарантировать, что напряжение струны с поправкой на температуру находится в пределах окна входного напряжения инвертора , потребуется более сложная формула, подобная приведенной ниже :

Если эти уравнения выглядят как тарабарщина, не надо. Не волнуйтесь, программное обеспечение Aurora для проектирования солнечных батарей автоматически выполняет эти расчеты и предупреждает вас во время проектирования, если длина вашей струны слишком длинная или слишком короткая с учетом ожидаемой температуры на объекте. (Дополнительную информацию о натяжке в Aurora см. в этой статье Справочного центра.)

Aurora также выполняет множество других проверок, чтобы убедиться, что система будет работать должным образом и не будет нарушать нормы или спецификации оборудования — это может предотвратить дорогостоящие проблемы с производительностью. (Подробный обзор этих проверок см. на этой странице в нашем справочном центре.)

Пример неэффективных фотоэлектрических систем

Реальный пример того, почему так важно точно учитывать влияние условий окружающей среды. напряжения вашей фотоэлектрической системы, прочитайте наш анализ неэффективной системы в Собор-Сити, Калифорния. В этом случае неспособность проектировщика солнечных батарей учесть наличие тени привела к тому, что система часто падала ниже начального напряжения инвертора и, следовательно, производила значительно меньше энергии, чем прогнозировалось.

2. Убедитесь, что строки имеют одинаковые условия — или подключите цепочки с разными условиями к разным портам MPPT. (например, одинаковый азимут/ориентация, одинаковый наклон, одинаковая освещенность), если они подключены к одному и тому же инвертору MPPT

.

Несоответствие условий на струнах снизит эффективность и выходную мощность вашей солнечной системы. Для обсуждения того, почему несоответствия в затенении, ориентации или азимуте приводят к потере выходной мощности, см. четвертую статью в нашей серии статей о потерях фотоэлектрических систем: наклон и ориентация, модификатор угла падения, условия окружающей среды и потери инвертора и отсечение.

Если вы проектируете участок, где необходимо иметь панели на разных гранях крыши, или некоторые области массива будут получать больше тени, чем другие, вы можете сделать так, чтобы панели с разными условиями были разделены на свои собственные цепочки, и затем подключите эти строки к разным MPPT инвертора (при условии, что выбранный вами инвертор имеет более одного MPPT).

Это позволит инвертору обеспечить работу каждой цепочки в точке, где она производит максимальную мощность.

3. Расширенные рекомендации по оптимизации вашей конструкции

Приведенные выше правила обеспечат соответствие конфигурации вашей схемы техническим характеристикам вашего инвертора и отсутствие негативного влияния на выработку энергии системой несоответствия условий на панели.

Тем не менее, есть дополнительные факторы, которые разработчик солнечной энергии может учитывать для получения оптимальной конструкции (то есть конструкции, обеспечивающей максимальное производство энергии при минимальных затратах). Эти факторы включают отсечение инвертора, использование силовой электроники на уровне модулей (MLPE) — устройств, которые включают микроинверторы и оптимизаторы постоянного тока, а также эффективность проектирования, обеспечиваемую программными инструментами.

Обрезка инвертора

Иногда имеет смысл увеличить размер солнечной батареи, которую вы подключаете к инвертору, что приводит к теоретическому максимальному напряжению, которое немного превышает максимальное значение инвертора. Это может позволить вашей системе производить больше энергии (из-за большего количества панелей), когда она ниже максимального напряжения, в обмен на уменьшенную («ограниченную») выработку в то время, когда постоянное напряжение массива превышает максимальное значение инвертора.

Если прирост производства превышает потери производства из-за ограничения инвертора, то вы можете производить больше энергии, не платя за дополнительный инвертор или инвертор с более высоким номинальным напряжением.

Конечно, это решение следует принимать с осторожностью и с четким пониманием того, сколько продукции будет сокращено по сравнению с тем, сколько дополнительной продукции будет получено в другое время.

На диаграмме системных потерь Aurora показывает, сколько энергии будет потеряно из-за ограничения, чтобы вы могли принять обоснованное решение о том, имеет ли это смысл. Для подробного объяснения инверторного ограничения и того, когда система с инверторным ограничением имеет смысл, см. нашу статью в блоге на эту тему.

Микроинверторы

Струнные инверторы — не единственный вариант инвертора. Микроинверторы, которые представляют собой инверторы, прикрепленные к каждой отдельной панели (или к паре), позволяют каждой панели работать с максимальной точкой мощности независимо от условий на других панелях. При таком расположении не нужно беспокоиться о том, чтобы панели на одной и той же цепочке находились в одинаковых условиях. Микроинверторы также могут упростить добавление дополнительных панелей в будущем.

Хотите узнать больше об основах солнечной установки? Щелкните изображение, чтобы загрузить наш комплект Solar for Homeowners.

Изучите несколько различных вариантов, чтобы найти наилучший

Как видите, существует множество соображений, когда дело доходит до соединения ваших панелей и поиска инвертора и конфигурации соединения, которые лучше всего подходят для клиента.

Вы можете не прийти к оптимальному проекту с первого раза, поэтому может быть полезно оценить несколько различных вариантов. Однако для того, чтобы это было эффективно, вам понадобится процесс, в котором вы сможете быстро оценить несколько дизайнов. Именно здесь программное обеспечение для солнечных батарей, такое как Aurora, может быть особенно ценным.

Позвольте программному обеспечению Solar сделать натяжку за вас

Наконец, технология , такая как Функция автоматической навязки Aurora , может сделать натяжку за вас! Он будет учитывать рассмотренные здесь соображения и предоставит вам идеальную конфигурацию струн.

Основные выводы:

• Солнечные панели можно цеплять последовательно или параллельно — что лучше, зависит от конкретной ситуации. В общем, когда есть потенциальные проблемы с шейдингом, параллелизм — лучший вариант.
• Не забудьте важную информацию, которая вам понадобится:
  • Максимальное входное напряжение постоянного тока
  • Пусковое напряжение
  • Максимальный входной ток
  • Количество MPPT
  • Напряжение холостого хода
  • Ток короткого замыкания
• Мы не рекомендуем использовать базовые STC для расчета идеального диапазона инвертора, так как это может привести к снижению производительности систем.
• Убедитесь, что строки с одинаковыми условиями подключены к одним и тем же портам MPPT (или поддерживайте одинаковые условия для всех строк).
• В качестве альтернативы рассмотрите отсечение инвертора и микроинверторы.

---

Понимание принципов подключения солнечных панелей позволит вам обеспечить оптимальные конструкции для ваших клиентов, использующих солнечную энергию. Чтобы узнать больше о том, как работает солнечная энергия, как определить размер солнечной системы, как уменьшить потери из-за затенения и т. д., ознакомьтесь с PV Education 101: Руководство для специалистов по установке солнечной энергии.

Запланируйте демонстрацию, чтобы увидеть, как программное обеспечение может помочь вам в проектировании ваших солнечных систем.

Часто задаваемые вопросы

Вот несколько быстрых ответов на часто задаваемые вопросы об основах подключения солнечных батарей.

Какая проводка требуется для солнечных батарей?

Для солнечных панелей требуется проводка, защищенная для использования вне помещений и рассчитанная на силу тока системы. В большинстве современных установок солнечных панелей используется одножильный фотоэлектрический (PV) провод калибра AWG от 10 до 12. Для подключения солнечных панелей к контроллеру заряда, инвертору и аккумулятору (в автономной системе) требуется проводка.

Солнечные батареи лучше подключать последовательно или параллельно?

С точки зрения производства электроэнергии, лучше подключать солнечные панели параллельно, а не последовательно. Параллельная солнечная проводка обеспечивает более независимое производство электроэнергии между панелями, но также увеличивает первоначальные затраты системы на материалы и установку. Чтобы максимизировать производство электроэнергии без превышения номинального напряжения инвертора, в некоторых солнечных энергетических системах используется комбинация последовательного и параллельного подключения проводов. Такие технологии, как солнечные оптимизаторы и микроинверторы, также могут помочь максимизировать эффективность системы.

Сколько солнечных панелей можно подключить к моему инвертору?

Количество солнечных панелей, которые можно подключить к инвертору, определяется его номинальной мощностью. Например, если у вас есть инвертор мощностью 5000 Вт, вы можете подключить примерно 5000 Вт (или 5 кВт) солнечных панелей. Используя солнечные панели мощностью 300 Вт, вы можете подключить примерно 17 солнечных панелей (5000 Вт / 300 Вт на панель).

Можно ли подключить солнечные панели напрямую к аккумулятору?

Хотя технически ответ положительный, никогда не следует подключать солнечную панель напрямую к батарее. Поскольку солнечная энергия вырабатывается с различной интенсивностью в течение дня, контроллеры заряда (или регуляторы) изменяют энергию, чтобы ее можно было эффективно хранить в аккумуляторе. Использование контроллера заряда между солнечными панелями и аккумулятором максимизирует производительность системы и защищает аккумулятор от перезарядки, повреждений и сбоев.

Могу ли я использовать солнечные батареи и инвертор без батареи?

Да, по мере совершенствования аккумуляторных технологий многие домовладельцы рассматривают аккумуляторные батареи как дополнение к своей солнечной системе.