يجب أن يبدأ تحديد حجم سلسلة الألواح الشمسية الكهروضوئية على سطح متعدد الاتجاهات بدراسة السلوك الكهربائي، وليس عدد الألواح. تتلقى الوحدات التي تواجه زوايا سمتية مختلفة مستويات إشعاع شمسي متباينة، لذا فإن وضعها على نقطة تتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT) واحدة قد يؤدي إلى إبعاد الجزء الأقوى من السطح عن نقطة التشغيل المثلى. الحل العملي هو فصل أسطح السطح باستخدام تقنية MPPT كلما سمحت بذلك وحدة العاكس، ثم التحقق من جهد الدائرة المفتوحة في الطقس البارد، وجهد التشغيل في الطقس الحار، وحدود التيار قبل تحديد العدد النهائي للألواح المتصلة على التوالي.

أهم النقاط

تعامل مع كل اتجاه للسقف كملف تعريف توليد منفصل؛ نادراً ما تصل السلاسل الشرقية والغربية إلى أقصى طاقتها في نفس الوقت.

استخدم نطاق جهد MPPT للعكس وأقصى تيار PV كحدود صارمة، ثم قم بتحديد حجم السلسلة وفقًا لأبرد وأسخن ظروف الوحدة المتوقعة.

وحدة طاقة عالية مثل لوحة شمسية كهروضوئية SOONEST بقدرة 550 واط - 720 واط لا يزال الأمر يتطلب مطابقة كهربائية؛ فالقدرة الكهربائية وحدها لا تحدد عدد التوصيلات الآمنة.

لماذا يؤثر اتجاه السقف على سلوك الخيط؟

يؤثر اتجاه السقف على توقيت وشكل منحنى الإشعاع الشمسي. عادةً ما يبدأ السقف المواجه للشرق في إنتاج الطاقة مبكرًا، بينما ينتج السقف المواجه للغرب طاقة أكبر في أواخر فترة ما بعد الظهر. في سلسلة الألواح الشمسية المتصلة على التوالي، يتشارك كل لوح في تيار التشغيل، لذا فإن وجود لوح مظلل أو ذي إضاءة ضعيفة يحد من التيار المتاح لبقية الألواح في السلسلة. عند وضع لوحين شمسيين على نفس جهاز التتبع، يرى العاكس نقطة تشغيل وسطية بدلًا من نقطتي ذروة مستقلتين.

الجهد والتيار ونافذة تتبع نقطة الطاقة القصوى

يُتحكم في عدد السلاسل المتصلة على التوالي بواسطة الجهد، بينما يُتحكم في عدد السلاسل المتصلة على التوازي بشكل أساسي بواسطة التيار. يجب أن يستوفي التصميم ثلاثة معايير منفصلة: يجب أن يبقى جهد الدائرة المفتوحة في الطقس البارد أقل من الحد الأقصى لجهد التيار المستمر للعكس؛ ويجب أن يبقى جهد التشغيل في الطقس الحار ضمن نطاق تتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT)؛ ويجب أن يبقى مجموع تيار الدائرة القصيرة أو تيار التشغيل ضمن حدود الإدخال. هذه المعايير مختلفة، ولا ينبغي استبدالها بحساب واحد للجهد الاسمي.

بالنسبة لوحدة تعمل بجهد 40 فولت، فإن سلسلة أولية مكونة من 10 وحدات ستصل إلى حوالي 400 فولت عند نقطة التشغيل الاسمية. هذا الرقم هو مجرد نقطة انطلاق للتصميم. يرتفع جهد الوحدة في الظروف الباردة وينخفض ​​مع ارتفاع درجة حرارة الخلية، لذا تتطلب الحسابات النهائية معامل درجة الحرارة المذكور في ورقة بيانات الوحدة ودرجات حرارة التصميم للموقع. وينطبق الأمر نفسه على التيار: إذ يمكن لسلسلتين متوازيتين مضاعفة تيار الإدخال حتى وإن بقي جهدهما قريبًا من جهد سلسلة واحدة.

حافظ على السلاسل المتوازية قابلة للمقارنة كهربائياً

يجب أن تستخدم السلاسل المتوازية المتصلة بجهاز تتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT) نفس طراز الوحدة، وعدد الوحدات المتصلة على التوالي، والاتجاه، ونمط التظليل المماثل. يجب أن تكون جهودها متقاربة بما يكفي للعمل عند جهد تتبع واحد. إذا كان أحد الفروع يحتوي على عدد أقل من الوحدات، فسيختلف جهد التشغيل المفضل له؛ إذ لا يستطيع جهاز التتبع تثبيت كلا الفرعين بشكل مستقل عند نقاط الطاقة القصوى الخاصة بهما. قد يتعرض الفرع الأضعف أيضًا لتيار عكسي في الظروف غير الطبيعية، ولهذا السبب يجب مراجعة حماية السلسلة وتصنيف التيار العكسي للوحدة بدلاً من افتراضها.

يجب أن تتضمن عملية التشغيل قياس جهد الدائرة المفتوحة وتيار التشغيل لكل سلسلة تحت ظروف إشعاع شمسي متقاربة. يُعدّ وجود فرق كبير بين القيمتين سببًا للتحقق من القطبية، وتوصيلات الموصلات، والتظليل، وعدد الوحدات، أو وجود تلف في مسار الصمام الثنائي الجانبي. وتكون المقارنة أكثر فائدة عند تسجيل الإشعاع الشمسي ودرجة حرارة الوحدة، لأن قياسين أُجريا في ظروف سحابية مختلفة لا يُمكنهما تحديد ما إذا كانت السلاسل غير متطابقة بالفعل.

تصميم عملي للأسقف الشرقية والغربية والجنوبية

يُفضّل في التصميم الأمثل تخصيص وحدة تتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT) لكل سطح من أسطح السقف، شريطة أن يحتوي العاكس على عدد كافٍ من وحدات التتبع المستقلة وأن يكون نطاق الجهد متوافقًا. إذا كان على وحدة تتبع واحدة خدمة أكثر من سطح، فيجب الحفاظ على تطابق التوصيلات الكهربائية بين السلاسل، مع الأخذ في الاعتبار أن عدم التطابق سيؤدي إلى انخفاض الإنتاجية خلال جزء من اليوم. تجنب استخدام أنواع مختلفة من الوحدات، أو أعداد توصيلات غير متساوية، أو مناطق مظللة وغير مظللة بكثافة على نفس وحدة التتبع لمجرد ملء مساحة السطح غير المستخدمة.

إن إرشادات تحديد حجم وحدة التحكم الشمسية بتقنية MPPT كما أنه مفيد عندما تغذي المصفوفة نظامًا يعتمد على البطاريات، لأنه يجب فحص جهد الخلايا الكهروضوئية وتيار الشحن معًا بدلاً من التعامل معهما كعلامات مستقلة.

فحصان ميدانيان يمنعان إعادة العمل المكلفة

الفحص 1: جهد منخفض عند مفتاح الفصل

قم بقياس أو حساب أقصى جهد للدائرة المفتوحة عند أدنى درجة حرارة تصميمية، بما في ذلك جميع نقاط التوصيل. قد تتجاوز سلسلة الخلايا، التي تُعتبر مقبولة عند 25 درجة مئوية، حدّ العاكس في صباح بارد وصافٍ. سجّل جهد الدائرة المفتوحة للوحدة، ومعامل درجة الحرارة، والجهد البارد المحسوب، وأقصى جهد تيار مستمر للعاكس في ملف التشغيل.

الفحص الثاني: مسار الكابلات بين أسطح السقف

غالبًا ما تؤدي اختلافات أقسام السقف إلى مسارات كابلات غير متساوية. قد يؤدي طول مسارات الكابلات الموجبة والسالبة إلى زيادة انخفاض الجهد وتعقيد فحص القطبية، بينما قد تجعل الكابلات المتوازية التي تمر عبر مسارات مختلفة توزيع التيار أقل قابلية للتنبؤ. لذا، يُنصح بوضع علامات القطبية على كلا الطرفين، واستخدام موصلات بأحجام متناسقة، والتحقق من كل كابل على حدة قبل دمج المدخلات.

عندما لا تكفي قاعدة MPPT المنفصلة البسيطة

لا تُحلّ جميع حالات عدم التوافق باستخدام أجهزة تتبع منفصلة. فإذا لم يتمكن سطح السقف من توفير الحد الأدنى من الجهد اللازم للعكس في ظروف الحرارة المرتفعة، فإن تخصيصه لجهاز تتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT) منفصل سيُبقي المدخل خارج نطاقه الفعال. وبالمثل، قد تتناسب سلسلة من الألواح الشمسية مع نطاق الجهد، ولكنها تتجاوز تيار جهاز التتبع عند إضافة سلاسل متوازية إضافية. في هذه الحالات، تتمثل الخيارات في تغيير طول السلسلة، أو تغيير ترتيب مدخلات العكس، أو تعديل التصميم لإزالة الجزء الضعيف من السقف من المصفوفة.

بالنسبة لشركات تكامل الأنظمة وتركيبها، في أقرب وقت توفر الشركة وحدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية، ومحولات الطاقة الهجينة، والبطاريات، وخدمات دعم الأنظمة ذات الصلة. لا يقتصر السؤال المهم عند اختيار المورد على توفر الوحدة فحسب، بل يتعداه إلى إمكانية توفير الوحدة المختارة، ونطاق تتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT) للمحول، وطريقة المراقبة، وافتراضات درجة حرارة الموقع، ضمن جدول كهربائي متكامل. ويمكن التأكد من التفاصيل الفنية من خلال... قناة الخدمة والدعم قبل إصدار قائمة المواد.

أسئلة متكررة

هل يمكن للألواح الشمسية الشرقية والغربية استخدام وحدة تتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT) واحدة؟

يمكن توصيلها كهربائيًا في بعض التصاميم، لكن هذا الترتيب عادةً ما يكون أقل فعالية من تخصيص جهاز تتبع مستقل لكل اتجاه. للمستويين منحنيات إشعاع مختلفة، لذا يجب أن يوفق جهاز التتبع بينهما. استخدم جهاز تتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT) واحدًا لكل اتجاه عندما تسمح بنية العاكس وحدود الجهد بذلك.

كم عدد الألواح الشمسية التي يجب أن تكون في سلسلة واحدة؟

لا يوجد حد أقصى آمن عالميًا. احسب جهد السلسلة في أبرد حالة، وتأكد من أنه أقل من الحد الأقصى للجهد الذي يحدده العاكس، وتحقق من أن جهد التشغيل في حالة التشغيل الساخن يبقى أعلى من الحد الأدنى لنقطة تتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT). ثم تحقق من التيار لأي سلاسل متوازية.

هل تقلل اللوحة ذات القدرة الكهربائية الأعلى دائمًا من عدد السلاسل؟

ليس تلقائيًا. قد يؤدي ارتفاع القدرة الكهربائية إلى تغيير تيار التشغيل والجهد، وقد تؤثر أبعاد الوحدة على تصميم السطح المتاح. يجب تحديد عدد السلاسل بناءً على القيم الكهربائية وهندسة السطح، وليس على القدرة الكهربائية المذكورة على الملصق فقط.

استنتاج

يُعتمد تصميم أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية متعددة الاتجاهات الموثوقة على مطابقة سلوك السطح مع سلوك نظام تتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT). يُنصح بفصل اتجاهات الألواح كلما أمكن، والتحقق من الجهد عند درجات الحرارة القصوى، وفحص التيار بعد التوصيلات المتوازية، وتسجيل النتائج كجدول زمني للتركيب. تُنتج هذه العملية نظامًا أسهل في التشغيل وأسهل في التفسير عند اختلاف الناتج المقاس بين أقسام السطح.