Clipping (obcinanie mocy) to sytuacja, w której moduły mogłyby w danej chwili oddać więcej mocy, niż wynosi maksymalna moc AC falownika, więc falownik ogranicza swoją pracę do tej granicy, a nadwyżka przepada. Na wykresie dziennej produkcji widać to jako płaski „sufit” w południe zamiast zaokrąglonego szczytu.
Skąd się bierze
Typowa przyczyna to świadomy dobór: moduły mają więcej kWp niż falownik kW, czyli stosunek DC/AC jest większy od 1. Falownik nie „przepala się” od nadmiaru mocy, tylko przesuwa punkt pracy modułów w stronę wyższego napięcia na krzywej I-V, z dala od punktu mocy maksymalnej. Moduły dają wtedy mniej prądu, a moc spada do poziomu, który falownik może przetworzyć.
Krzywa I-V w prawdziwym świetle i upale
Zmieniaj natężenie światła i temperaturę ogniw i patrz, jak przesuwają się prąd, moc i punkt mocy maksymalnej.
Jak to jest liczone
Krzywa to model jednodiodowy bez rezystancji szeregowej i równoległej, zapisany w jawnej postaci przechodzącej przez trzy punkty z karty katalogowej: I(V) = Isc × (1 - C1 × (exp(V / (C2 × Voc)) - 1)), gdzie C2 = (Vmp / Voc - 1) / ln(1 - Imp / Isc), a C1 = (1 - Imp / Isc) × exp(-Vmp / (C2 × Voc)).
Dla innych warunków najpierw przesuwają się cztery punkty, a krzywa jest dopasowywana do nich od nowa. Gdy g to natężenie promieniowania podzielone przez 1000 W/m², a dT to temperatura ogniw minus 25 °C: Isc i Imp skalują się o g × (1 + współczynnik Isc × dT); Voc zmienia się o współczynnik Voc × dT; Vmp bierze to, co zostawia współczynnik Pmax po zmianie prądu, więc przy 1000 W/m² moc maksymalna podąża za współczynnikiem Pmax z karty. Oba napięcia spadają też o C2 × Voc × ln(g), czyli własną reakcję diody na mniejszy prąd.
Model nie ma rezystancji szeregowej, więc kolano krzywej jest ostrzejsze niż w prawdziwym module, ani równoległej, więc przy słabym świetle poniżej około 200 W/m² wynik jest nieco zbyt optymistyczny. Współczynniki temperaturowe to proste wokół 25 °C. NOCT jest tu temperaturą ogniw podaną w karcie, użytą przy 800 W/m²; artykuł wyjaśnia, jak ogniwa ją osiągają.
Model poglądowy, nie pomiar.
Clipping pojawia się też bez przewymiarowania: gdy falownik ogranicza moc z powodu wysokiej temperatury (derating), z powodu za wysokiego napięcia w sieci albo na polecenie limitu oddawania energii ustawionego w falowniku. To już nie jest clipping „z projektu” i warto sprawdzić przyczynę w logach falownika.
Ile energii kosztuje w Polsce
Dużo mniej, niż sugeruje płaski wykres. Policzyliśmy to na godzinowych danych PVGIS dla Warszawy (2014-2023, moduły na południe, 37°, 14% strat systemowych). Przy stosunku DC/AC 1,2 obcinanie dotyczy kilku godzin w roku i około 0,01% energii, przy 1,3 około 73 godzin i 0,2% energii, a dopiero przy 1,5 około 2,2%. Najwyższa średnia godzinowa moc wyszła tam na około 0,89 kW z każdego kWp, bo moduły przy pełnym słońcu są gorące, a promieniowanie rzadko dochodzi do 1000 W/m².
Dane godzinowe uśredniają krótkie skoki mocy, np. gdy słońce wychodzi zza krawędzi chmury, a w chłodny, wiosenny dzień moduły mają wyższą moc niż w upał. Rzeczywiste straty mogą być więc nieco wyższe niż w tym wyliczeniu, ale rząd wielkości zostaje.
Kiedy clipping jest problemem
- Mikrofalownik z dużym modułem. Moduł o mocy wyraźnie wyższej od mocy wyjściowej mikrofalownika traci więcej niż string na falowniku z rozsądnym zapasem.
- Magazyn energii bez sprzężenia DC. Energia obcięta przez falownik nie trafi do baterii podpiętej po stronie AC. Falownik hybrydowy może część nadwyżki skierować do magazynu, zanim zostanie obcięta.
- Moduły bifacjalne nad jasnym podłożem. Tył modułu dokłada mocy ponad STC, więc obcinanie zaczyna się wcześniej niż przy module jednostronnym (albedo).
Ile mocy DC wolno podłączyć do falownika, podaje jego karta. Rozkład dopuszczalnego stosunku DC/AC w bazie PV Index wygląda tak:
Liczby z wykresu
| Dopuszczalny stosunek mocy DC do AC | Liczba modeli |
|---|---|
| 1,00 do 1,10 | 66 |
| 1,10 do 1,20 | 16 |
| 1,20 do 1,30 | 40 |
| 1,30 do 1,40 | 177 |
| 1,40 do 1,50 | 38 |
| 1,50 do 1,60 | 357 |
| 1,60 do 1,70 | 45 |
| 1,70 do 1,80 | 33 |
| 1,80 do 1,90 | 17 |
| 1,90 do 2,00 | 10 |
| 2,00 do 2,10 | 153 |
Przy planowaniu nie szukaj zerowego clippingu, tylko najniższego kosztu energii: kilka dziesiątych procenta mniej kWh przy tańszym falowniku bywa lepszym wynikiem niż falownik dobrany „na styk” pod kWp.