PV アレイに対するシェーディングの影響: 損失を最小限に抑える方法

PV アレイに対するシェーディングの影響: 損失を最小限に抑える方法

ハーフセル設計、動的な MPPT 追跡、公共事業や C&I プロジェクト向けの MLPE を使用して、PV シェーディング損失を定量化し、緩和戦略をマスターします。{0}

シェーディングされた PV アレイにおけるミスマッチ損失のメカニズム

太陽光発電 (PV) アレイの部分的なシェーディングは、局所的な電流ボトルネックを引き起こし、ストリング全体の歩留まりに重大な影響を与えます。直列に接続された{{1}ストリング内の単一セルが-構造的な障害物、塵、雲に覆われていても放射照度が低下すると、生成される光電流は比例して低下します。-

ストリング内のセルは均一な動作電流を共有するため、影付きのセルは逆バイアスになります。- - シェーディングされていないセルは、制限されたセルに強制的に電流を流し、熱の形で電力損失を引き起こします。

このエネルギーの散逸は、ホットスポットの形成、EVA 封止材の劣化の可能性、およびモジュールの寿命を損なう熱応力を引き起こします。物理的な劣化を超えて、部分的なシェーディングによりアレイの I-V および P-V 特性曲線が変化します。シェーディングにより、単一のグローバル最大電力点 (GMPP) の代わりに、複数のローカル ピーク ポイント (LMPP) が作成されます。標準の最大電力点追跡 (MPPT) アルゴリズムは LMPP に閉じ込められることが多く、ストリング レイアウトとインバーター制御ファームウェアに応じて、年間 10% から 30% 以上の範囲の歩留まり損失が発生します。

構造と回路の緩和策: バイパス ダイオードとモジュール-レベルのパワー エレクトロニクス

電力損失を最小限に抑えるために、PV 設計では内部バイパス ダイオード、ハーフカット セル アーキテクチャ、外部モジュール レベル パワー エレクトロニクス（MLPE）を利用しています。{0}{1}

従来のモジュールは、フルサイズのセルを 3 つの直列サブストリングに分割し、それぞれがショットキー バイパス ダイオードで保護されています。{0}シェーディングによってサブストリングの電流がストリングの動作電流を下回ると、ダイオードは順方向バイアスになり、その特定のセクションをバイパスします。-。これにより深刻なホットスポットが防止されますが、モジュールの出力電圧がアクティブ ダイオードあたり 33% 低下します。

ハーフカット セル テクノロジーは、モジュールを 2 つの並列ツイン セクションに分割することで、このダイナミクスを変更します。半分の電流 ($I/2$) で動作すると、内部抵抗損失 ($I^2R$) が 75% 減少します。分割-ジャンクション ボックスと組み合わせると、垂直モジュールの上半分にシェーディングを適用すると、下半分は 100% の容量で動作したままになります。

高度なアレイ最適化と LCOE への影響

最新のアレイ エンジニアリングでは、動的な MPPT 追跡アルゴリズムと戦略的な物理的配置を組み合わせて、平準化電力コスト (LCOE) を維持します。

動的 MPPT 追跡アルゴリズム

標準の摂動-および-観察（P&O）MPPT アルゴリズムは、トランジェント シェーディング中に局所最大電力点（LMPP）に頻繁にロックします。高度なインバータは、設定可能な間隔 (たとえば、5 ～ 15 分ごと) でフルカーブ電圧スイープを実行します。- Voc から Vmpp までの完全な動作範囲をスキャンすることにより、インバータは真のグローバル最大電力点 (GMPP) を特定し、複雑な日陰環境で失われるエネルギー収量の最大 5% を回復します。

スマートなアレイレイアウト設計

文字列マッピングはシェーディングの復元力を決定します。モジュール文字列を行-から-行間のシェーディング-に揃えて垂直方向ではなく水平方向に配置すると、影が配列ベースを横切って移動するときに、最下行のモジュールごとに 1 つの文字列セクションのみに影響することが保証されます。対照的に、垂直ストリングでは、ストリング全体が同時にオフラインになります。

品質管理、熱ストレス、およびコンプライアンス基準

部分的な日陰がひどいと、PV ラミネートの熱機械的摩耗が加速します。厳格な品質管理と認証基準により、25 ～ 30 年の運用ライフサイクルにわたってアレイの完全性が保証されます。

IEC 61215 熱ストレスおよびホットスポット試験:モジュールはサーマル イメージングによる強制逆バイアス テストを受け、封止材を劣化させることなくバイパス ダイオードの熱放散が安全な動作境界内に留まっていることが確認されます。{0}

エレクトロルミネッセンス (EL) 検査:製造後の EL イメージングにより、導入前に微小亀裂を特定します。{{0}日陰条件下での微小な亀裂は、アクティブなセル領域を分離し、バイパス ダイオードでは解決できない局所的な高抵抗ポケットを形成する可能性があります。-

バイパスダイオードの熱管理:高品質のジャンクション ボックスは、ヒートシンクを備えたポッティング エンクロージャを利用して、長時間の遮光中に熱暴走することなく連続的な順バイアス動作を処理します。{0}

技術的なよくある質問 (PAA)

ハーフセル PV モジュールは、海岸沿いや腐食の激しい環境、厳しい日陰条件下でどのように動作性能を維持しますか?{0}

高塩分沿岸環境では、-日陰による逆バイアスにより、潜在的な-劣化や局所的な熱応力が加速される可能性があります。高仕様モジュールは、順方向電圧降下-の低いショットキー バリアを備えたバイパス ダイオードを収容する IP68 のポット型ジャンクション ボックスを統合することで、この問題を軽減します。二重-ガラスカプセル化と抗-太陽電池を組み合わせることで、日よけ時の熱放散が重大な劣化しきい値を下回り、分割接続箱周辺の湿気の侵入や腐食を防ぎます。

長距離輸送中に影による脆弱な微小亀裂を防ぐための主要な梱包と物流プロトコルは何ですか?{0}{1}{2}

微小な亀裂は、日陰の条件下で電力損失を著しく悪化させます。{0}輸出-グレードのパッケージは、コーナークッションと真空シールされた帯電防止フィルムを備えた頑丈なハニカムカートンでの垂直フレーム-エッジローディングを利用しています。-パレットは、ISTA 3E 輸送シミュレーション テストに合格するために垂直スチール ストラップと動的振動ダンパーで強化されており、現場への納品前にセルの相互接続における微小な破損を防止します。-

シェード アレイ用のカスタム OEM/ODM モジュール フレームとジャンクション ボックス構成の技術パラメータとリードタイム制約は何ですか?{0}

OEM/ODM のカスタマイズ-（事前配線モジュール- レベルのオプティマイザ、横向きのストリング用のカスタム ケーブル長、変更されたフレーム スロット プロファイルなど）-には、4～6 週間のエンジニアリング サンプル検証サイクルが必要です。-技術的な制約により、カスタム ジャンクション ボックス内の最小沿面距離と空間距離を維持して IEC 61730 安全規格に準拠するとともに、100% 連続逆電流バイアス下での認定ダイオード熱放散制限を維持する必要があります。

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