การตัดสินใจว่าจะต่อแผงโซลาร์เซลล์อย่างไร ทั้งแบบอนุกรม ขนาน หรืออนุกรม-ขนาน เป็นหนึ่งในตัวเลือกการออกแบบขั้นพื้นฐานที่สุดในระบบสุริยะเชิงพาณิชย์ ตัวเลือกนี้จะกำหนดแรงดันไฟฟ้าของระบบ กระแสไฟที่สตริง การจับคู่ MPPT ของอินเวอร์เตอร์ ข้อกำหนดด้านขนาดสายเคเบิล ความทนทานต่อแรเงา และการปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยโดยตรง วิศวกร EPC และผู้ออกแบบระบบจะต้องเข้าใจหลักการทางไฟฟ้า ข้อจำกัดความเข้ากันได้ของอินเวอร์เตอร์ และข้อกำหนดด้านรหัส ก่อนที่จะระบุการกำหนดค่าการเดินสายสำหรับอาร์เรย์เชิงพาณิชย์
แผงโซลาร์เซลล์ทุกแผงผลิตพลังงาน DC โดยมีพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าหลักสามตัวที่สภาวะการทดสอบมาตรฐาน (STC: 1000 W/m², AM1.5, 25°C):
เมื่อหลายแผงเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน พารามิเตอร์ทางไฟฟ้าจะรวมกันตามว่าการเชื่อมต่อเป็นแบบอนุกรม ขนาน หรือรวมกัน การทำความเข้าใจการผสมผสานเหล่านี้ถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการออกแบบระบบที่อยู่ภายในหน้าต่างแรงดันไฟฟ้า MPPT ของอินเวอร์เตอร์ พิกัดฟิวส์แบบสตริง และรหัสทางไฟฟ้าที่เกี่ยวข้อง
ในสายที่ต่อแบบอนุกรม แผงจะเชื่อมต่อระหว่างขั้วบวกกับขั้วลบในสายโซ่เดซี่ ผลทางไฟฟ้าของการเชื่อมต่อแบบอนุกรมคือ:
โดยที่ N คือจำนวนโมดูลในสตริง แรงดันไฟฟ้าจะคูณกับแต่ละโมดูลเพิ่มเติม กระแสคงที่ (จำกัดโดยโมดูลกระแสต่ำสุดในสตริง)
สำหรับโมดูล 600W ที่มี Vอค = 49.8V, ไอเซาท์แคโรไลนา = 15.2A, โวลต์MP = 41.5V, ไอMP = 14.4A:
สตริงอินเวอร์เตอร์ 1500V DC เชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่ (Sungrow SG250HX, Huawei SUN2000-215KTL, SMA Sunny Highpower PEAK3) ยอมรับสตริงในช่วง 1,000-1,500V DC ความยาวสตริงสูงสุดถูกจำกัดโดย:
สำหรับโมดูลที่มี Vอค = 49.8V, ทีซีคำศัพท์ = −0.27%/°C ที่ Tนาที = −10°ซ:
ในการเชื่อมต่อแบบขนาน ขั้วบวกทั้งหมดจะเชื่อมต่อกับบัสขั้วบวกทั่วไป และขั้วลบทั้งหมดกับบัสขั้วลบทั่วไป ผลกระทบทางไฟฟ้าเป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามของอนุกรม:
การคูณปัจจุบัน แรงดันไฟฟ้าอยู่ที่ระดับโมดูลเดียว การเดินสายแบบขนานแท้นั้นไม่ค่อยได้ถูกนำมาใช้ในพลังงานแสงอาทิตย์เชิงพาณิชย์ เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าต่ำและกระแสที่สูงมากที่เกิดขึ้นจะต้องใช้พื้นที่หน้าตัดของสายเคเบิลขนาดใหญ่มาก ทำให้ต้นทุนการติดตั้งเพิ่มขึ้นและการสูญเสียพลังงานอย่างไม่เป็นสัดส่วน อย่างไรก็ตาม การเชื่อมต่อแบบขนานถูกใช้ในบริบทเฉพาะ:
แผงโซล่าร์เซลล์เชิงพาณิชย์เกือบสากลใช้การผสมผสานแบบอนุกรม-ขนาน: แผงหลายแผงในรูปแบบสตริงอนุกรม และสายหลายสายเชื่อมต่อแบบขนานที่อินพุต MPPT ของอินเวอร์เตอร์หรือกล่องตัวรวม การกำหนดค่านี้ทำให้ได้ทั้งไฟฟ้าแรงสูงที่จำเป็นสำหรับการส่งพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพและความจุไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับขนาดเชิงพาณิชย์
| การกำหนดค่า | โมดูลซีรีส์ | เส้นขนาน | อาร์เรย์ วีMP | อาร์เรย์ IMP | อาร์เรย์ พีสูงสุด |
|---|---|---|---|---|---|
| ตัวอย่าง ก | 28 | 1 | 28 × 41.5V = 1,162V | 14.4ก | 16.8 กิโลวัตต์ |
| ตัวอย่าง B | 28 | 4 | 1,162V | 4 × 14.4A = 57.6A | 67.2 กิโลวัตต์ |
| ตัวอย่าง ค | 25 | 10 | 25 × 41.5V = 1,037V | 10 × 14.4A = 144A | 150 กิโลวัตต์ |
หมายเหตุ: ตัวอย่างทั้งหมดใช้โมดูล 600W ที่มี VMP = 41.5V, ไอMP = 14.4A ที่ STC ตัวอย่าง C แสดงถึงการกำหนดค่าที่เหมาะสมสำหรับอินเวอร์เตอร์ส่วนกลางขนาด 150kW พร้อมด้วยกล่องตัวรวมสตริงที่เหมาะสมซึ่งรวม 10 สตริงก่อนการเชื่อมต่อ DC
การออกแบบระบบเชิงพาณิชย์จำเป็นต้องมีการคำนวณแรงดันอาเรย์ กระแส และกำลังไฟฟ้าอย่างระมัดระวังเพื่อให้ตรงกับข้อกำหนดเฉพาะของอินเวอร์เตอร์ ข้อจำกัดในการออกแบบที่สำคัญคือ:
สตริง วีอค (แก้ไขอุณหภูมิสำหรับอุณหภูมิแวดล้อมต่ำสุด) จะต้องไม่เกิน:
สตริง วีMP (แก้ไขอุณหภูมิสำหรับอุณหภูมิเซลล์สูงสุด) จะต้องอยู่ภายในช่วงการติดตาม MPPT ของอินเวอร์เตอร์ตลอดเวลา ที่อุณหภูมิเซลล์สูงสุด (มักจะ 75-80°C สำหรับโมดูลในสภาพอากาศร้อน):
สำหรับโมดูลที่มี VMP = 41.5V, ทีซีวีเอ็มพี = −0.34%/°C ที่ Tเซลล์ = 75°ซ:
สำหรับสตริง 28 โมดูล: 28 × 34.4 = 964V ซึ่งจะต้องเกินแรงดันไฟฟ้า MPPT ขั้นต่ำของอินเวอร์เตอร์ (โดยทั่วไปคือ 200-600V ขึ้นอยู่กับรุ่นของอินเวอร์เตอร์) สำหรับ Sungrow SG250HX ช่วงแรงดันไฟฟ้า MPPT คือ 200-1,500V ดังนั้นจึงยอมรับสตริง 28 โมดูลได้
อินเวอร์เตอร์สตริงเชิงพาณิชย์สมัยใหม่มีตัวติดตาม MPPT หลายตัว ซึ่งแต่ละตัวสามารถปรับการแยกกำลังไฟฟ้าให้เหมาะสมโดยแยกจากสายที่เชื่อมต่ออยู่ หลักการสำคัญสำหรับการกำหนดค่า MPPT:
สำหรับโครงการเชิงพาณิชย์บนหลังคาขนาด 250kW ที่ใช้ Sungrow SG250HX (อินพุต MPPT 12 รายการ สูงสุด 3 สายต่ออินพุต): สูงสุด 12 × 3 = 36 สาย ด้วยสตริง 28 โมดูลที่ 600W กำลังอาเรย์สูงสุด = 36 × 28 × 600W = 604.8kW อัตราส่วน DC/AC คือ 604.8/250 = 2.42 ซึ่งเกินช่วงที่แนะนำคือ 1.1-1.5 การออกแบบที่อนุรักษ์นิยมมากขึ้นอาจใช้ 18 สายจาก 28 โมดูลสำหรับ 302.4kW DC (อัตราส่วน 1.21) ในอินพุต MPPT 9 ช่อง
การสูญเสียความต้านทานในการเดินสาย DC จะช่วยลดเอาท์พุตอาเรย์ และควรรักษาให้ต่ำกว่า 1-2% ของกำลังอาเรย์ การเลือกหน้าตัดของสายเคเบิลเป็นไปตามกฎของโอห์ม:
สำหรับสายเคเบิล PV เชิงพาณิชย์ หน้าตัดทั่วไปและค่าความต้านทาน (ที่ 70°C):
| ภาพตัดขวาง | ความต้านทาน (Ω/กม. ที่ 70°C) | การรันสตริงทั่วไป | ความจุกระแสไฟ (ในท่อ สภาพแวดล้อม 40°C) |
|---|---|---|---|
| 4 มม.² | 5.09 Ω/กม | โมดูลต่อโมดูล การวิ่งระยะสั้น | 25เอ |
| 6 มม.² | 3.39 โอห์ม/กม | สายเคเบิลแบบร้อยเข้ากับกล่องรวม (<50ม.) | 32เอ |
| 10 มม.² | 1.95 Ω/กม | Combiner ถึงอินเวอร์เตอร์ (<80m) | 44ก |
| 16 มม.² | 1.21 โอห์ม/กม | สายไฟ DC กระแสสูง | 57ก |
| 25 มม.² | 0.795 Ω/กม | สายเคเบิล DC หลักสำหรับอาร์เรย์อินเวอร์เตอร์ส่วนกลาง | 73เอ |
การเดินสายแบบอนุกรมจะสร้างแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นและกระแสไฟที่ต่ำกว่าตามระดับพลังงานที่กำหนด ซึ่งจะช่วยลดการสูญเสียความต้านทานเมื่อเปรียบเทียบกับการเดินสายแบบขนาน นี่คือเหตุผลพื้นฐานทางไฟฟ้าว่าทำไมระบบพลังงานแสงอาทิตย์เชิงพาณิชย์จึงชอบชุดสายไฟฟ้าแรงสูงมากกว่าการกำหนดค่าแบบขนาน
การเดินสายพลังงานแสงอาทิตย์เชิงพาณิชย์ต้องเป็นไปตามรหัสและมาตรฐานทางไฟฟ้าที่เกี่ยวข้อง ข้อมูลอ้างอิงที่สำคัญตามภูมิภาค:
ข้อกำหนดด้านความปลอดภัยที่สำคัญสำหรับอาเรย์แบบอนุกรม-ขนานประกอบด้วย: ฟิวส์แบบสายหรือเซอร์กิตเบรกเกอร์บนแต่ละสายในการกำหนดค่าแบบขนานแบบหลายสาย ขนาดการป้องกันกระแสเกินต่อ NEC 690.9 (125% ของ Iเซาท์แคโรไลนา สำหรับฟิวส์แบบสาย); การป้องกัน AFCI สำหรับตัวนำ DC ทั้งหมดในสหรัฐอเมริกาตาม NEC 690.11; และการต่อสายดินที่เหมาะสมของเฟรมอาร์เรย์และตัวนำสายดินของอุปกรณ์ (EGC) ต่อ 690.43
เมื่อจัดหาแผง อินเวอร์เตอร์ และสายเคเบิลสำหรับโครงการพลังงานแสงอาทิตย์เชิงพาณิชย์ของคุณ Econo Solar สามารถจัดเตรียม BOM ที่สมบูรณ์พร้อมส่วนตัดขวางของสายเคเบิลและอุปกรณ์ป้องกันที่ระบุอย่างถูกต้อง หากต้องการหารือเกี่ยวกับข้อกำหนดของโครงการของคุณ โปรดไปที่ของเรา หน้าสอบถามข้อมูลโครงการ.
หากแผงล้มเหลวโดยสิ้นเชิง (วงจรเปิด) ในสายอนุกรม สายทั้งหมดจะสูญเสียพลังงานเนื่องจากกระแสไม่สามารถไหลผ่านวงจรที่ขาดได้ ถ้าแผงไฟฟ้าลัดวงจรหรือถูกบายพาสโดยบายพาสไดโอด (เนื่องจากการแรเงา) แผงที่เหลือในสายอักขระจะยังคงสร้างต่อไปที่แรงดันไฟฟ้าลดลง นี่คือข้อได้เปรียบด้านความปลอดภัยเบื้องต้นของการรวมไดโอดบายพาสไว้ในทุกโมดูล (แนวปฏิบัติมาตรฐาน): เซลล์ที่แรเงาหรือเซลล์ที่ล้มเหลวจะเปิดใช้งานไดโอดบายพาสสำหรับกลุ่มเซลล์นั้น ทำให้ส่วนที่เหลือของสตริงสามารถสร้างต่อไปได้ ความล้มเหลวของแผงควบคุมโดยสมบูรณ์ในสตริงสามารถตรวจพบได้ผ่านการตรวจสอบ และควรกระตุ้นการบำรุงรักษาทันที
เป็นไปได้ทางเทคนิคแต่ไม่สนับสนุนอย่างยิ่งในระบบเชิงพาณิชย์ การผสมโมดูลประเภทต่างๆ หรือกำลังไฟในสตริงเดียวกันจะทำให้เกิดการสูญเสียที่ไม่ตรงกัน เนื่องจากแผงทั้งหมดในชุดสตริงจะต้องผ่านกระแสเดียวกัน ซึ่งถูกจำกัดโดยแผงกระแสต่ำสุด แผงที่มีกำลังวัตต์สูงกว่าจะถูกบังคับให้ทำงานต่ำกว่าจุดที่เหมาะสมที่สุด ส่งผลให้เอาต์พุตสตริงโดยรวมลดลง สำหรับโครงการเชิงพาณิชย์ ให้ใช้โมดูลที่เหมือนกันเสมอ (ผู้ผลิตรายเดียวกัน รุ่นเดียวกัน คลาสกำลังเดียวกัน) ตลอดแต่ละสตริง และควรใช้กับสตริงทั้งหมดในตัวติดตาม MPPT เดียวกัน IEC 62548 แนะนำว่าโมดูลทั้งหมดในสตริงมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ตรงกัน
อัตราส่วน DC/AC (หรือที่เรียกว่าอัตราส่วนขนาดใหญ่เกินไป) ที่ 1.1-1.3 นั้นเป็นเรื่องปกติสำหรับการติดตั้งเชิงพาณิชย์ในเขตการฉายรังสีปานกลาง ในสถานที่ที่มีการฉายรังสีสูง (GHI > 2,000 kWh/m²/ปี) อัตราส่วน 1.3-1.5 เป็นเรื่องปกติ เนื่องจากการสูญเสียคลิปปิ้งของอินเวอร์เตอร์ในช่วงชั่วโมงเร่งด่วนนั้นมากกว่าการชดเชยด้วยผลผลิตพลังงานที่สูงขึ้นในช่วงชั่วโมงที่มีดวงอาทิตย์ไม่เต็มดวง อัตราส่วนที่สูงกว่า 1.6 นั้นหาได้ยากในระบบผูกกริดเชิงพาณิชย์ เนื่องจากการสูญเสียจากการตัดกลายเป็นเรื่องสำคัญ และเงื่อนไขการรับประกันของผู้ผลิตอินเวอร์เตอร์อาจได้รับผลกระทบจากการทำงานอย่างต่อเนื่องที่ขีดจำกัดเอาต์พุต AC Sungrow, Huawei และ SMA ต่างก็เผยแพร่อัตราส่วนขนาดใหญ่ที่แนะนำไว้ในคู่มือการออกแบบ ซึ่งควรปรึกษากับอินเวอร์เตอร์รุ่นใดรุ่นหนึ่งโดยเฉพาะ
ราคาที่แข่งขันได้สำหรับโมดูลพลังงานแสงอาทิตย์เชิงพาณิชย์ สตริงอินเวอร์เตอร์ และ BOS จากผู้ผลิตชั้นนำของจีน
รับใบเสนอราคาโครงการ →