Оптимізатор потужності сонячних панелей – принцип роботи і переваги

Оптимізатори потужності сонячних панелей – електронні пристрої, встановлені на фотоелектричних модулях або розподільних коробках модулів, завдання яких полягає в тому, щоб забезпечити роботу кожної сонячної панелі в сонячній станції в точці максимальної потужності. Сонячний оптимізатор це DC-DC перетворювач. Модулі із вбудованими оптимізаторами потужності ще називають смарт-модулями.

Використання оптимізаторів потужності дозволяє досягти більшої продуктивності електроенергії від сонячних станцій – від кількох до навіть кількох десятків відсотків. Особливо оптимізатори потужності вигідні за невідповідності напруги на фотоелектричних модулях.

Передумови встановлення сонячних оптимізаторів потужності

Невідповідність може виникати не тільки при частковому затіненні сонячної панелі, але також через такі фактори:

• Допуск струму за напругою, що застосовується виробниками. Передбачається, що рівень електричної невідповідності модулів вже в нових сонячних батареях становить 3-7%.
• Нерівномірне старіння окремих фотоелементів у сонячних модулях.
• Часткове забруднення деяких ділянок сонячних панелей.
• Нерівномірне нагрівання модулів і комірок у модулі.
• Відображення чи заломлення сонячних променів від скління сусідніх будівель деякі ділянки сонячної електростанції.
• Пошкоджені шунтуючі діоди або інші елементи у фотоелектричному модулі.

Крім того, оскільки більшість виробників не оснащує свої інвертори більш ніж двома MPPT контролерами застосування сонячних оптимізаторів добре підходять до фотоелектричних станцій, що мають багато різноспрямованих масивів сонячних батарей. У цьому випадку можливе застосування дешевшого інвертора з одним входом MPPT.

Принцип роботи оптимізатора для сонячних панелей

Оптимізатори потужності сонячних панелей здійснює пошук максимальної точки потужності лише на рівні окремого фотоелектричного модуля. Сам принцип цього процесу може відрізнятись у різних виробників. Якщо сонячному модулі виникає тінь, то струм, здатний генерувати фотоелектричний модуль, зменшиться. Якщо цей модуль з’єднаний послідовно з іншими модулями, падіння струму в затіненому модулі призведе до падіння струму у всьому ланцюзі модулів, або модуль буде «відключений» шунтуючим діодом. Оптимізатор відстежує точку максимальної потужності незалежно на кожному сонячному модулі.

Солнечный оптимизатор мощности – пример работы

Щоб зрозуміти переваги установки на основі смарт-модулів, проаналізуємо продуктивність системи, що складається з 10 модулів номінальною потужністю 260 Вт, один з яких затінений приблизно на 15%. Усі модулі поєднані в один послідовний стрінг.

Використання сонячних оптимізаторів на стрінгу сонячної електростанції

Кожен із незатінених модулів має вольт-амперну характеристику, як показано на графіку A. У свою чергу, затінений модуль має вольт-амперну характеристику, як показано на графіку B.

Вольт-амперна характеристика сонячні оптимізатори

У разі класичної системи інвертор приймає робочі параметри на рівні струму 7,2 А, досягаючи 30,8 В, але потужніші фотоелектричні модулі адаптують свій струм до слабкішого модуля. У цьому випадку всі модулі будуть працювати з потужністю близько 222 Вт кожен, а вся система матиме потужність близько 2220 Вт, тобто приблизно на 14,5% менше від номінальної потужності. Якщо інвертор із системою MPPT зрушує точку максимальної потужності у бік нижчої напруги – близько 30,6 В і вищого струму – близько 8,5 А – яке може бути отримане з незатінених модулів, при цьому шунтуючі діоди «відключать» затінений модуль, якого потужність дорівнюватиме 0. У свою чергу, незатінені модулі зможуть працювати з номінальною потужністю 260 Вт, а вся система матиме потужність близько 2340 Вт, тобто приблизно на 10% менше номінальної потужності.

При використанні смарт-модулів з оптимізаторами потужності затінений модуль генеруватиме 222 Вт, не впливаючи на добре освітлені модулі, які зможуть генерувати 260 Вт кожен. Отже, вся система зможе генерувати 2562 Вт, що лише на 1,5% менше від номінальної потужності.