استرینگ مجموعهای از پنلهای خورشیدی است که بهصورت سری به یکدیگر متصل میشوند. در اتصال سری، ولتاژ پنلها جمع میشود و جریان تقریباً ثابت میماند. تعداد پنل هر استرینگ باید طوری انتخاب شود که ولتاژ آن در سردترین و گرمترین شرایط داخل محدودیتهای اینورتر و محدوده MPPT قرار بگیرد.
طراحی استرینگ فقط تقسیم تعداد کل پنلها بر تعداد ورودیهای اینورتر نیست. باید ولتاژ مدار باز، ولتاژ نقطه بیشینه توان، جریان اتصال کوتاه، جریان کاری، ضرایب دمایی و محدودیت هر MPPT همزمان بررسی شوند.
مقادیر مثال این مقاله آموزشی هستند. طراحی نهایی باید با دیتاشیت واقعی پنل، دیتاشیت اینورتر، دمای محل پروژه و دستورالعمل سازنده تطبیق داده شود.
استرینگ پنل خورشیدی چیست؟
استرینگ یا رشته خورشیدی، مجموعهای از ماژولهای فتوولتائیک است که ترمینال مثبت هر پنل به ترمینال منفی پنل بعدی متصل میشود. دو سر آزاد این زنجیره، خروجی مثبت و منفی استرینگ را تشکیل میدهند.
تفاوت اتصال سری و موازی پنلهای خورشیدی
در این فرمولها N تعداد پنل سری و M تعداد استرینگهای موازی است. استرینگهای موازی بهتر است تعداد پنل، مدل پنل، جهت، زاویه و شرایط سایه مشابه داشته باشند.
برای طراحی استرینگ چه اطلاعاتی لازم است؟
مشخصات مهم پنل
- ولتاژ مدار باز یا Voc
- ولتاژ نقطه بیشینه توان یا Vmp
- جریان اتصال کوتاه یا Isc
- جریان نقطه بیشینه توان یا Imp
- ضریب دمایی Voc
- ضریب دمایی Vmp یا توان
- حداکثر فیوز سری پنل
مشخصات مهم اینورتر
- حداکثر ولتاژ ورودی DC
- محدوده ولتاژ MPPT
- ولتاژ راهاندازی
- حداکثر جریان هر MPPT
- حداکثر جریان اتصال کوتاه هر MPPT
- تعداد MPPT
- تعداد ورودی استرینگ در هر MPPT
- حداکثر توان مجاز آرایه DC
حداکثر تعداد پنل در هر استرینگ چگونه محاسبه میشود؟
در هوای سرد، ولتاژ مدار باز پنل افزایش مییابد. بنابراین حداکثر تعداد پنل باید با Voc اصلاحشده در کمترین دمای طراحی محاسبه شود.
نتیجه باید به عدد صحیح پایینتر گرد شود. همچنین حاشیه طراحی و محدودیتهای سازنده اینورتر باید رعایت شوند.
حداقل تعداد پنل در هر استرینگ چگونه محاسبه میشود؟
در دمای بالا، ولتاژ کاری پنل کاهش مییابد. استرینگ باید در گرمترین شرایط همچنان ولتاژی بالاتر از حداقل محدوده MPPT اینورتر تولید کند.
نتیجه باید به عدد صحیح بالاتر گرد شود. بهتر است ولتاژ کاری استرینگ فقط در مرز پایین MPPT نباشد و حاشیه مناسب برای شرایط واقعی در نظر گرفته شود.
جریان استرینگ و تعداد مسیرهای موازی چگونه کنترل میشوند؟
اتصال پنلها بهصورت سری جریان را افزایش نمیدهد، اما موازیکردن استرینگها جریان ورودی MPPT را افزایش میدهد. جریان کاری و اتصال کوتاه باید جداگانه با محدودیت اینورتر مقایسه شوند.
برخی اینورترها برای هر MPPT چند کانکتور دارند، اما تعداد کانکتور بیشتر همیشه به معنی امکان استفاده از هر تعداد استرینگ نیست. محدودیت جریان هر MPPT و هر ورودی باید از دیتاشیت بررسی شود.
مثال کامل طراحی استرینگ پنل خورشیدی
مشخصات فرضی پنل و اینورتر
محاسبه حداکثر تعداد پنل در دمای منفی ۱۰ درجه
حداکثر تعداد اولیه برابر ۲۰ پنل است؛ البته حاشیه طراحی و دستورالعمل اینورتر باید کنترل شود.
محاسبه حداقل تعداد پنل در گرمای زیاد
فرض میکنیم Vmp پنل در دمای سلول بالا به حدود ۳۵٫۵ ولت کاهش یابد.
حداقل تعداد اولیه ۶ پنل است؛ اما برای قرارگرفتن مناسب در محدوده MPPT، معمولاً تعداد بیشتری انتخاب میشود.
ولتاژ کاری در شرایط STC حدود ۷۴۷ ولت و ولتاژ مدار باز در سرمای فرضی حدود ۹۷۸ ولت خواهد بود؛ هر دو داخل محدودیتهای مثال هستند.
چند استرینگ را به هر MPPT متصل کنیم؟
هر MPPT یک گروه الکتریکی مستقل را کنترل میکند. پنلهایی که جهت، زاویه، سایه یا تعداد سری متفاوت دارند بهتر است روی MPPT جداگانه قرار بگیرند.
دو استرینگ موازی روی یک MPPT باید تا حد امکان همطول، هممدل و دارای شرایط تابشی مشابه باشند.
دما چه اثری بر طراحی استرینگ دارد؟
| شرایط دما | رفتار ولتاژ پنل | خطر طراحی |
|---|---|---|
| هوای سرد | Voc افزایش مییابد | عبور از حداکثر ولتاژ اینورتر |
| دمای معمولی | نزدیک شرایط نامی | مبنای مقایسه دیتاشیت |
| دمای بالای سلول | Vmp کاهش مییابد | خروج از حداقل محدوده MPPT |
دمای سلول پنل میتواند از دمای هوای محیط بیشتر باشد. برای حداقل تعداد پنل باید دمای احتمالی سلول، نه فقط دمای هوا، در نظر گرفته شود.
سایه، جهت و زاویه پنلها چه اثری دارند؟
- پنلهای یک استرینگ بهتر است مدل یکسان داشته باشند
- جهت نصب پنلهای یک MPPT بهتر است مشابه باشد
- زاویه نصب متفاوت روی MPPT جدا قرار گیرد
- سایه موضعی میتواند جریان کل استرینگ را محدود کند
- استرینگهای موازی بهتر است تعداد پنل برابر داشته باشند
- پنلهای با توان و جریان متفاوت با هم ترکیب نشوند
در اتصال سری، جریان عبوری از همه پنلها مشترک است. سایه یا خرابی یک پنل میتواند تولید کل رشته را کاهش دهد.
حفاظت و کابلکشی استرینگ شامل چه مواردی است؟
- کابل مخصوص فتوولتائیک با ولتاژ نامی مناسب
- کانکتورهای سازگار و همبرند یا تأییدشده
- فیوز استرینگ در صورت نیاز طراحی
- کلید جداکننده DC
- سرج ارستر DC
- جعبه تجمیع برای چند استرینگ موازی
- مسیر کابل محافظتشده و مقاوم در برابر UV
- برچسبگذاری قطب مثبت و منفی
- کنترل پلاریته پیش از اتصال اینورتر
سطح مقطع کابل باید از نظر جریان مجاز و افت ولتاژ بررسی شود. تعداد استرینگ موازی، طول مسیر و دمای پشت پنل مستقیماً بر انتخاب کابل اثر دارند.
اشتباهات رایج در طراحی استرینگ
- استفاده مستقیم از Voc نامی بدون اصلاح دما
- نادیدهگرفتن کاهش Vmp در گرما
- عبور از حداکثر جریان MPPT
- تقسیم نابرابر پنلها بین استرینگهای موازی
- اتصال شرق و غرب به یک MPPT بدون بررسی
- ترکیب پنلهای متفاوت در یک استرینگ
- نادیدهگرفتن سایه و عدم تطابق
- استفاده از تعداد پنل کمتر از ولتاژ راهاندازی
- اتصال کانکتورهای ناسازگار
- عدم کنترل پلاریته پیش از راهاندازی
سؤالات رایج درباره استرینگ پنل خورشیدی
تعداد ثابت و عمومی وجود ندارد. حداقل و حداکثر تعداد پنل از روی مشخصات پنل، محدودیت اینورتر، دمای سرد و گرم پروژه محاسبه میشود.
روی یک MPPT بهتر است استرینگهای موازی تعداد پنل، مدل پنل و شرایط نصب یکسان داشته باشند.
محدوده MPPT بازه عملکرد عادی ردیابی توان است؛ حداکثر ولتاژ DC حد ایمنی ورودی است که Voc استرینگ حتی در هوای سرد نباید از آن عبور کند.
از نظر فنی ممکن است، اما اختلاف جریان و مشخصات الکتریکی باعث عدم تطابق و کاهش تولید میشود؛ استفاده از پنلهای یکسان توصیه میشود.
تعداد پنل هر استرینگ را براساس دیتاشیت محاسبه کنید
مشخصات پنل، اینورتر، کمترین دمای محیط، بیشترین دمای سلول و تعداد MPPT را وارد کنید تا محدوده مجاز استرینگ و آرایش مناسب بررسی شود.
