String (łańcuch) to grupa modułów połączonych szeregowo: plus jednego modułu z minusem następnego. Napięcia modułów w stringu się sumują, a prąd jest dla wszystkich wspólny. Dwanaście modułów o napięciu pracy 40 V daje string o napięciu około 480 V, który podłącza się do jednego wejścia falownika.
Ile modułów w stringu: okno napięć
Długość stringu wyznaczają dwie granice z karty falownika. Górna to maksymalne napięcie wejściowe DC: suma Voc wszystkich modułów w najzimniejszy przewidywany poranek nie może jej przekroczyć, bo Voc rośnie, gdy moduły są zimne. Dolna to dolna granica zakresu pracy MPPT: w upalne popołudnie suma Vmp gorących modułów nie może spaść poniżej niej. Dlatego dobór robi się zawsze dla skrajnych temperatur, z współczynnikiem temperaturowym Voc z karty modułu, a nie dla wartości w STC. Normę projektowania pól PV, IEC 62548-1, stosuje się właśnie do takich obliczeń.
Czy string zmieści się w falowniku?
Zmieniaj liczbę modułów połączonych szeregowo oraz najniższą i najwyższą temperaturę ogniw i patrz, jak napięcie stringu przesuwa się względem okna śledzenia falownika i jego maksymalnego wejścia.
Jak to jest liczone
Napięcie każdego modułu zmienia się liniowo z temperaturą ogniw: Voc(T) = Voc w STC × (1 + współczynnik Voc / 100 × (T - 25)), i tak samo Vmp z własnym współczynnikiem. String to liczba modułów razy jeden moduł. Zimne Voc jest sprawdzane względem maksymalnego wejścia DC, gorące Vmp względem minimum MPPT, a zimne Vmp względem maksimum MPPT.
Zasada marginesu jest najprostsza: napięcie równe limitowi się mieści i nie ma ukrytego współczynnika bezpieczeństwa. To lokalne przepisy elektryczne i karta falownika rozstrzygają, dla jakiej temperatury projektować i jaki zapas zostawić, a niektóre przepisy zamiast współczynnika stosują własne tabele korekcyjne. Stosuj się do nich, nie do tego rysunku.
Karty rzadko podają współczynnik Vmp. Wartość startowa to mediana współczynnika Pmax z katalogu ComparePV minus mediana współczynnika Isc, zwykle stosowane przybliżenie. Współczynnik temperaturowy odczytany jako dodatni jest traktowany jak zgubiony znak minus, bo napięcie krzemu zawsze spada, gdy się nagrzewa.
Model to jeden string na jednym wejściu, o świcie w mroźny poranek dla Voc i w pełnym słońcu dla Vmp. Pomija straty na przewodach, zacienienie, niedopasowanie modułów i limity prądu falownika, które artykuł omawia osobno. To ilustracja, a nie projekt stringu.
Model poglądowy, nie pomiar.
Przykład liczbowy: moduł z Voc 49 V i współczynnikiem -0,25%/°C przy temperaturze ogniw -20 °C ma Voc wyższe o 11,25% (45 °C poniżej STC razy 0,25%), czyli około 54,5 V. Osiemnaście takich modułów daje około 981 V, tuż pod limitem 1000 V, a dziewiętnasty przekroczyłby granicę. Sprawdź też, czy cały string nie przekracza napięcia systemu samych modułów.
Prąd i stringi równoległe
Przez wszystkie moduły w stringu płynie ten sam prąd, więc moduł o najniższym prądzie ogranicza cały łańcuch. Zacieniony, zabrudzony albo słabszy moduł obniża produkcję wszystkich, dlatego w jednym stringu łączy się moduły tego samego typu i tej samej orientacji. Mieszanie różnych modułów to klasyczne niedopasowanie.
Ile traci mieszany łańcuch
Ustaw dwa typy modułów i liczbę każdego z nich, połącz je w jeden łańcuch szeregowy albo w dwa łańcuchy równoległe i zobacz, ile ich mocy znamionowej połączenie jest w stanie zebrać.
Jak to jest liczone
Każdy moduł jest brany w punkcie mocy maksymalnej, Vmp i Imp, a suma mocy znamionowych to liczba modułów każdego typu razy Vmp razy Imp. Szeregowo: napięcie łańcucha to suma Vmp wszystkich modułów, a prąd łańcucha to najniższe Imp wśród obecnych typów, więc moc = (nA × VmpA + nB × VmpB) × min(ImpA, ImpB). Równolegle: każdy typ to osobny łańcuch, oba trzymane przy napięciu krótszego łańcucha, każdy przy własnym Imp, więc moc = min(nA × VmpA, nB × VmpB) × (ImpA + ImpB). Strata to suma mocy znamionowych minus moc i jej udział w tej sumie. Typ bez modułów odpada, a jeden typ sam niczego nie traci.
Połączenie szeregowe to granica bez przewodzącej diody bocznikującej. Prawdziwy falownik może też pozwolić diodom pominąć moduły o niskim prądzie i prowadzić resztę przy ich własnym, wyższym prądzie, i wybierze to, co daje więcej mocy, więc prawdziwa strata może być mniejsza. Połączenie równoległe traktuje prąd każdego łańcucha jako stały, równy jego Imp. Poniżej swojego Vmp prąd prawdziwego łańcucha trochę rośnie w stronę Isc, więc i tam prawdziwa strata jest nieco mniejsza, a łańcuchy bardzo różne napięciowo mogą wpychać w siebie prąd wsteczny, co jest pytaniem o bezpieczniki, a nie o ten rysunek.
„Wyrównaj napięcia łańcuchów” ustawia taką liczbę modułów B, przy której napięcie ich łańcucha jest najbliższe napięciu łańcucha A. Model pomija temperaturę, zacienienie, straty na przewodach, starzenie i limity falownika; to, czy mieszany łańcuch jest bezpieczny, to pytanie do karty falownika, wartości bezpieczników modułów i instalatora.
Model poglądowy, nie pomiar.
Gdy modułów jest więcej, niż zmieści jeden string, łączy się kilka stringów równolegle na tym samym trackerze. Wtedy sumują się prądy, a napięcie zostaje takie samo, więc stringi równoległe muszą mieć tyle samo identycznych modułów. Suma prądów nie może przekroczyć prądu wejściowego trackera, a przy kilku stringach równoległych (zwykle od trzech) pojawia się kwestia bezpieczników stringowych, bo prąd wsteczny z kilku stringów może przekroczyć to, co znosi jeden moduł.
Praktyka montażowa
Przewody plus i minus stringu prowadzi się blisko siebie, żeby nie tworzyły dużej pętli (ważne przy przepięciach od wyładowań). Wtyk i gniazdo łączone ze sobą powinny być tego samego typu i producenta, np. oryginalne MC4 z oryginalnym MC4, a nie „kompatybilne” zamienniki. Długi string to wysokie napięcie stałe na dachu, a łuk elektryczny w złej wtyczce przy takim napięciu nie gaśnie sam, dlatego część falowników ma AFCI.
Jak wpływ Voc i Isc modułu na dobór falownika wygląda w liczbach, opisuje artykuł Voc i Isc panelu a falownik.