Длину строки солнечных панелей определяет не мощность инвертора, а напряжение, и оно сильно зависит от температуры. На морозе строка может превысить предел входа инвертора, в жару — провалиться ниже окна MPPT. Ниже — три обязательные проверки и пример: строка, которая укладывается в 1000 В при −10 °C, при −30 °C этот предел уже превышает.
Морозным утром строка (последовательная цепочка панелей) выдаёт больше вольт, чем написано в паспорте, а жарким днём — меньше. Поэтому строку проверяют трижды: на холоде, в жару и на пуске.
Voc максимально, когда панель холодная и ток через неё не идёт. Считать его нужно при минимальной расчётной температуре площадки, а не при стандартных условиях испытаний (STC, 25 °C). Упрощённо:
Voc строки (мороз) = число панелей в строке × Voc панели, пересчитанное на минимальную температуру ячейки
Результат должен остаться ниже максимального входного напряжения DC инвертора, причём с запасом, которого требуют инструкция производителя и действующие нормы. Для пересчёта берут температурный коэффициент Voc из паспорта панели. В России минимальную температуру удобно брать из СП 131.13330 «Строительная климатология» для своего района. Тот же предел проверяют у всего, что стоит на постоянном токе: максимальное системное напряжение панелей, кабелей, разъёмов и DC-коммутации.
С ростом температуры ячеек напряжение панели падает. При максимальной рабочей температуре площадки посчитайте Vmp строки и убедитесь, что оно остаётся внутри рабочего диапазона MPPT инвертора. Строка может укладываться в абсолютный предел по напряжению и при этом в жару проваливаться ниже окна MPPT, и тогда выработка падает. Обратную сторону тоже проверяют: Vmp на холоде не должно выходить за верхнюю границу MPPT и за более узкий диапазон, в котором инвертор выдаёт полную мощность, если он указан отдельно.
Напряжение пуска и минимальное рабочее напряжение инвертора — разные параметры. Для пуска может требоваться больше вольт, чем нижняя граница диапазона MPPT. Проверьте также требование к минимальной входной мощности, если оно есть, и допустимые схемы подключения на каждый MPPT. Пуск проверяют отдельно, по напряжению при слабом утреннем свете. Сравнивать с порогом пуска рабочее Vmp в жару неправильно.
Возьмём панель с Voc 49 В, Vmp 41 В и температурным коэффициентом Voc −0,29 %/°C. Проектировщик рассматривает 18 панелей в строке. При 25 °C Voc строки — 882 В, Vmp строки — 738 В.
Если температура ячеек опустится на 35 °C ниже STC (то есть до −10 °C), Voc вырастет примерно на 10,15 % (35 × 0,29 %). Voc строки станет около 972 В.
Для большей части России −10 °C — не расчётный минимум. Посчитаем для −30 °C: разница со STC 55 °C, прирост 55 × 0,29 % = 15,95 %, Voc строки — около 1023 В. Это больше 1000 В, типового предела для инверторов этого класса, и строку из 18 таких панелей пришлось бы укоротить. При 17 панелях выходит около 966 В.
Цифры учебные, это не рекомендация под конкретный инвертор. В рабочем проекте берут реальные коэффициенты панели, допущения по температуре ячеек, пределы инвертора, потери в проводке и требования норм.
Теперь жара. Панель на крыше летом легко греется до 70 °C, то есть на 45 °C выше STC. Если при этом коэффициент Vmp панели −0,35 %/°C, то Vmp упадёт примерно на 15,75 %. Та же строка будет работать около 622 В. Устроит ли это, зависит от окна MPPT и диапазона полной мощности выбранного инвертора. Пуск проверяется отдельно. Берите модель Vmp или коэффициент, который даёт производитель панели; температурный коэффициент мощности его не заменяет.
Всё это относится и к PV-входам гибридных инверторов. Диапазон напряжения батареи у них задан отдельно и к строкам панелей отношения не имеет.
Последовательное соединение повышает напряжение, параллельное — ток. Проверьте ток короткого замыкания панели (Isc), ток в точке максимальной мощности (Imp), предохранители, допустимый ток кабелей и разъёмов и максимальный ток на один MPPT инвертора. Двусторонние панели, высокая освещённость (в том числе отражение от снега) и местные нормы могут потребовать дополнительного запаса по току.
Не считайте, что две строки всегда можно посадить на один MPPT. Уточните, какие параллельные схемы разрешает инвертор, независимо ли отслеживаются входы и как несогласованность или разная ориентация влияют на распределение тока. Восточно-западная раскладка, скаты крыши с разным уклоном и частичное затенение — поводы развести строки по разным MPPT, даже если по напряжению и току всё сходится. Как работает трекер, мы разбирали в статье что такое MPPT.
Инвертор выбирают только после того, как посчитаны строки для мороза и для жары. Сравните:
Возьмём гибриды для систем с накопителем. У Deye SUN-30K-SG02HP3 и SUN-25K-SG02HP3 максимальное входное напряжение PV — 1000 В, диапазон MPPT — 150–850 В, а пуск — отдельный порог 180 В. Одной цифрой напряжения все проверки не закрыть. Для крупных коммерческих объектов есть трёхфазные гибриды на 100–125 кВт, например SUN-125K-SG02HP3; реальные пределы для строк берите из актуального даташита той версии, которая поставляется в Россию.
Температура воздуха — это не температура ячейки. На неё влияют цвет кровли, способ крепления, ветер, освещённость, проветривание тыльной стороны и конструкция самой панели. Пересчитывайте расчётную температуру воздуха в температуру ячейки по задокументированной методике, например по модели производителя или инженерной модели.
Для мороза учитывайте отражение от снега и ясное небо: в ясное морозное утро панель освещена, а ячейки ещё холодные. Для жары — безветрие, высокую освещённость и крепление, которое мешает проветриванию тыльной стороны. Запишите допущения так, чтобы другой инженер мог повторить расчёт.
При пусконаладке проверяют полярность, сопротивление изоляции, напряжение холостого хода, рабочее напряжение, баланс токов и аварийные сообщения инвертора. Запишите измеренные значения по каждой строке: при будущих неисправностях будет с чем сравнить.
Правильная длина строки — та, при которой станция безопасна и хорошо работает во всём реальном диапазоне температур. Расчёт Voc на морозе защищает инвертор, а Vmp в жару держит массив внутри окна MPPT. Проверка тока бережёт входы и кабели. После этого сверьтесь с даташитом и инструкцией по монтажу выбранного инвертора в региональной версии. Если хотите сначала прикинуть систему целиком, начните со статьи как выбрать инвертор.
Источник: блог Deye (Solar String Sizing: How Voltage and Temperature Affect Inverter Selection). Перевод и адаптация для российских условий — deye.shop.
Напряжение панели растёт, когда ячейки остывают. Максимальное напряжение холостого хода бывает в холодную погоду, когда инвертор ещё не отбирает ток, поэтому Voc строки на морозе сравнивают с максимальным входным напряжением DC инвертора.
Горячие ячейки дают меньшее напряжение. Если рабочее Vmp строки опускается ниже рабочего диапазона MPPT, выработка падает. Пуск инвертора — отдельный вопрос: он зависит от того, хватает ли напряжения и мощности панелей для условий пуска.
Нет. Сколько панелей ставить последовательно, решают напряжение и температура. Общее число панелей и параллельных строк зависит ещё от тока, мощности, распределения по MPPT, раскладки на крыше и желаемого соотношения DC/AC.
Только если это допускают инвертор и схема подключения. У строк с разной ориентацией разное напряжение максимальной мощности, и возникает несогласованность. Если у инвертора есть свободные MPPT, лучше развести строки по разным входам.
Voc, Vmp, Isc, Imp и температурные коэффициенты панели; пределы инвертора по напряжению и току, диапазоны MPPT и пуска; минимальную и максимальную температуру площадки, способ крепления, раскладку на крыше, длины кабелей и требования местных норм.
Конфигуратор посчитает инвертор и ёмкость накопителя по вашим цифрам, инженер ответит на вопросы.
