RO
EnglishEspañolFrançaisDeutschRomânăहिन्दी简体中文
CalculatoareHărțiȚăriClasamenteComparațiiTehnologiiGhiduri Energy Explorer Parcuri solare și eoliene Glosar
Calculator · Energie solară

Calculator stringuri fotovoltaice: câte panouri pui pe un string?

Verifică un string fotovoltaic față de tensiunea DC maximă a invertorului, fereastra MPPT, tensiunea de pornire și limitele de curent, la temperaturile record de frig și de căldură din zona ta, după metodele NEC 690.7 și IEC.

Link editabil de partajare Raport PDF personalizat Gratuit · fără cont

Rezultate

12 module pe string trec toate verificările: Voc la rece de 515 V față de limita de 1.100 V și un interval de funcționare de 335–440 V în fereastra MPPT de 160–1.000 V. Interval admis: 6–25.
Module admise pe string
6 – 25
limitat de tensiunea DC maximă
Voc string la frigul record
515V
42,94 V/modul la -20 °C (×1,113)
Vmp string, celule fierbinți
335V
celule la 70 °C
Vmp string, la rece
440V
Fereastra MPPT 160–1.000 V
Module maxime (tensiune)
25
1.100 V ÷ 42,94 V
Module minime (MPPT)
6
MPPT 6, pornire 5
Curent maxim în circuit
17,6A
1 string(uri) × Isc × 1,25 față de 22 A
Putere DC a panourilor
10,32kWp
12 × 1 × 2 MPPT = 24 module
Raport DC/AC
1,03
normal 0,9–1,5
Verificări trecute
6 / 6
totul e în regulă
Tensiunea stringului în funcție de temperatura celulelor (12 module)

Verificări de proiectare

VerificareValoareRezultat
Voc la frigul record ≤ tensiunea DC maximă515 V ≤ 1.100 VOK
Vmp cu celule fierbinți ≥ MPPT minim335 V ≥ 160 VOK
Vmp la rece ≤ MPPT maxim440 V ≤ 1.000 VOK
Voc într-o dimineață caldă ≥ pornire446 V ≥ 180 VOK
Isc × 1,25 ≤ Isc maxim al invertorului17,6 A ≤ 22 AOK
Imp ≤ curentul maxim de intrare13,6 A ≤ 16 AOK

Variante de lungime a stringului

ModuleVoc la rece (V)Vmp la cald (V)Vmp la rece (V)kWp/stringStare
41721121471,72✗ sub MPPT
52151401832,15✗ sub MPPT
62581682202,58✓
73011962573,01✓
83442242933,44✓
93862513303,87✓
104292793674,3✓
114723074034,73✓
12 ◀5153354405,16✓
135583634775,59✓
146013915136,02✓
156444195506,45✓
166874475876,88✓
177304756237,31✓
187735036607,74✓
198165316978,17✓
208595597338,6✓
219025877709,03✓
229456158079,46✓
239886438439,89✓
241.03167188010,32✓
251.07469891710,75✓
261.11772695311,18✗ peste V maxim
271.15975499011,61✗ peste V maxim
  • Voc la rece = Voc × [1 + β × (T_min − 25)], cu β = -0,25 %/°C. Celulele sunt considerate la temperatura aerului în zorii celei mai reci zile (fără încălzire de la soare).
  • Variația Vmp folosește coeficientul Pmax în locul coeficientului Vmp (fișele tehnice îl dau rar; valoarea reală e de obicei cu 0,02–0,05 %/°C mai negativă). Păstrează o marjă de câteva procente sub tensiunea DC maximă.
  • Toleranța modulelor, iradianța de peste 1.000 W/m² (efectul de margine a norilor) și câștigul bifacial cresc curentul. Invertoarele limitează curentul în siguranță, dar un Isc peste valoarea nominală a intrării nu e permis.

Cum funcționează calculatorul pentru dimensionarea stringurilor

Un string fotovoltaic este un șir de module legate în serie, așa că tensiunile lor se adună. Invertorul (sau regulatorul de încărcare) de la celălalt capăt are trei limite de tensiune: o tensiune DC maximă de intrare, absolută, o fereastră MPPT în care poate urmări punctul de putere maximă și o tensiune de pornire. Limitează și curentul de intrare. Tensiunea modulelor se schimbă cu temperatura, așa că un string trebuie să respecte aceste limite la ambele extreme climatice:

  • Cea mai rece dimineață: cea mai mare tensiune în gol (Voc). De aici rezultă numărul maxim de module, limită care nu se negociază.
  • Cea mai caldă după-amiază: cea mai mică tensiune la putere maximă (Vmp), din care rezultă numărul minim de module pentru fereastra MPPT.
  • Prânz rece și însorit: cea mai mare Vmp de funcționare. Trebuie să rămână sub limita superioară MPPT pentru urmărire completă.

Pentru fiecare caz, calculatorul corectează tensiunile din fișa tehnică și le compară cu limitele invertorului. Verifică și curenții de scurtcircuit și de funcționare pe fiecare intrare MPPT și listează toate lungimile de string posibile, cu starea fiecăreia.

Formulele

Voc,cold = Voc × [1 + β_Voc × (T_min − 25)] (sau × factorul din NEC Table 690.7(A)) Vmp,hot = Vmp × [1 + γ × (T_air,max + ΔT_cell − 25)] N_max = ⌊ V_max,DC ÷ Voc,cold ⌋ N_min = max( ⌈ V_MPPT,low ÷ Vmp,hot ⌉ , ⌈ V_start ÷ Voc,hot ⌉ ) Urmărire completă: N × Vmp,cold ≤ V_MPPT,high Curent pe MPPT: N_paralel × Isc × 1.25 ≤ I_sc,max,invertor

β este coeficientul de temperatură al Voc, iar γ coeficientul de temperatură al puterii (o aproximare bună pentru coeficientul Vmp), ambele în %/°C și negative. ΔT_cell arată cu cât sunt mai calde celulele decât aerul în plin soare: circa 25 °C pe structuri deschise, 30–35 °C pe acoperișuri înclinate și 40 °C sau mai mult la montajul lipit de acoperiș.

Exemplu de calcul: module TOPCon de 430 W pe un invertor trifazat de 10 kW

Valorile implicite folosesc un modul de tip N de 430 W (Voc 38,6 V, Vmp 32,3 V, β = −0,25 %/°C, γ = −0,30 %/°C) și un invertor tipic de 10 kW: maximum 1.100 V, fereastră MPPT de 160–1.000 V, pornire la 180 V, 16 A pe MPPT (22 A la scurtcircuit). Minima absolută pe amplasament e de −20 °C, iar în zilele cele mai calde se ajunge la 40 °C.

La −20 °C, Voc-ul modulului crește cu 11,3%, la 42,9 V, așa că într-un string încap cel mult 1.100 ÷ 42,9 = 25 de module. Într-o zi cu 40 °C, celulele ajung la 70 °C și Vmp scade la 27,9 V, deci stringul are nevoie de cel puțin 160 ÷ 27,9 → 6 module. Stringul ales, de 12 module, are un Voc la rece de 515 V și funcționează între 335 și 440 V, cu rezervă confortabilă față de toate limitele. Două astfel de stringuri, câte unul pe MPPT, înseamnă 24 de module sau 10,32 kWp, un raport DC/AC de 1,03. Curentul stringului (13,6 A la cald, 17,6 A cu factorul NEC) încape în intrări.

Cu metoda tabelului NEC, factorul pentru frig urcă la 1,18, iar maximul scade la 24 de module.

Cum citești rezultatele

  • Numărul de module permis pe string este intervalul sigur. Alege partea de mijloc spre superioară: stringurile mai lungi lucrează la tensiune mai mare, pierd mai puțin în cabluri și continuă urmărirea în zilele calde.
  • Verificările de proiect separă erorile grave (supratensiune sau supracurent, niciodată acceptabile) de avertismentele de performanță (sub MPPT în zilele calde, peste MPPT în zilele reci, pornire târzie).
  • Graficul tensiune–temperatură arată cât de departe stă stringul de fiecare limită pe tot intervalul de temperaturi.

Valori tipice

Clasă de modul Voc (STC) Voc la −20 °C Max. pe string, 600 V 1.000 V 1.100 V 1.500 V
300 W poli, 60 de celule 39,8 V 45,4 V 13 22 24 33
430 W TOPCon, 108 semicelule 38,6 V 42,9 V 13 23 25 34
550 W PERC, 144 de semicelule 49,9 V 55,9 V 10 17 19 26
620 W TOPCon, 210R, 132 de celule 48,2 V 53,6 V 11 18 20 27

Voc la −20 °C folosește coeficientul tipic al fiecărei clase (−0,25 până la −0,31 %/°C).

Sfaturi

  • Folosește minima record reală, nu minima medie de iarnă. Valorile ASHRAE „extreme annual minimum” sau înregistrările meteo naționale sunt sursa acceptată; la munte, adaugă câteva grade de rezervă.
  • Lasă 2–3% rezervă sub tensiunea DC maximă pentru toleranța modulelor și diferențele dintre coeficienții Vmp și Voc.
  • Verifică fereastra MPPT la putere maximă, nu doar intervalul de funcționare, dacă fișa tehnică le dă pe amândouă; sub ea invertorul își reduce puterea.
  • Ține stringurile de pe același MPPT identice ca lungime, înclinare și orientare; pune apele de est și de vest pe intrări MPPT separate.
  • Apoi dimensionează cablurile și invertorul. Pierderile DC la 300–600 V sunt mici, dar verifică-le cu calculatorul pentru secțiunea cablului și dimensionează invertorul cu calculatorul pentru dimensionarea invertorului.

Limitări

Calculatorul folosește coeficienți de temperatură liniari, precisi pentru siliciul cristalin în intervalele normale. Vmp e corectată cu coeficientul de putere, pentru că producătorii publică rar coeficienți pentru Vmp; în realitate, Vmp variază ceva mai mult. Modelul lasă deoparte variațiile de tensiune în funcție de radiație, degradarea modulelor (care scade Vmp cu câteva procente în 25 de ani), optimizatoarele și microinvertoarele. Verifică întotdeauna proiectul final cu instrumentul de proiectare a stringurilor al producătorului invertorului și cu normativul electric local.

Metodă și ipoteze

Lungimea maximă a stringului = ⌊ V_max,inverter ÷ (Voc × [1 + β_Voc × (T_min − 25 °C)]) ⌋, pentru că tensiunea de mers în gol atinge maximul la răsărit, în cea mai rece zi. Lungimea minimă = ⌈ V_MPPT,low ÷ (Vmp × [1 + γ × (T_air,max + ΔT_cell − 25 °C)]) ⌉, verificată și față de tensiunea de pornire. Vmp-ul stringului la rece ar trebui să rămână sub limita superioară MPPT, ca urmărirea punctului de putere maximă să funcționeze complet.

Curenți: pe fiecare MPPT, I_sc × stringuri × 1,25 (NEC 690.8) nu are voie să depășească curentul maxim de scurtcircuit al invertorului; dacă I_mp × stringuri depășește curentul maxim de intrare, apare limitarea (clipping).

Întrebări frecvente

Câte panouri fotovoltaice pot pune într-un string?
Împarte tensiunea DC maximă de intrare a invertorului la tensiunea în gol a modulului la cea mai scăzută temperatură posibilă pe amplasament și rotunjește în jos. Pentru un invertor de 1.100 V și un modul cu Voc de 38,6 V și coeficient de −0,25 %/°C, la −20 °C (42,9 V pe modul), limita este de 25 de module. La un invertor monofazat de 600 V ar fi 13.
De ce crește tensiunea panourilor fotovoltaice pe frig?
Tensiunea în gol a unei celule de siliciu scade când temperatura crește, cu circa 0,25–0,31% pe °C la modulele moderne, iar sub temperatura de test de 25 °C urcă în același ritm. La răsărit, într-o dimineață geroasă, celulele sunt la fel de reci ca aerul, dar deja luminate, așa că Voc poate fi cu 10–15% peste valoarea din fișa tehnică. Pentru tensiunea maximă de intrare a invertorului, acesta e cazul cel mai defavorabil.
Ce se întâmplă dacă tensiunea stringului depășește maximul invertorului?
Depășirea tensiunii DC maxime de intrare poate distruge definitiv etajul de intrare al invertorului și anulează garanția. În SUA și în multe alte țări încalcă totodată normativul electric. Invertorul poate limita curentul în exces, dar nu are cum să controleze tensiunea în exces.
Care e numărul minim de panouri pe string?
Tensiunea MPP a stringului în cea mai caldă zi trebuie să rămână peste limita inferioară MPPT a invertorului (iar tensiunea în gol peste tensiunea de pornire). Celulele încinse la 65–75 °C scad Vmp cu 12–15%, așa că un string care arată bine la 25 °C poate ieși în iulie din fereastra de urmărire. Rezultatul e energie pierdută, nu defecțiuni.
Folosesc tabelul NEC sau coeficientul de temperatură?
NEC 690.7(A)(1) cere folosirea coeficientului de temperatură al producătorului atunci când e disponibil, adică aproape întotdeauna. Tabelul 690.7(A) e o variantă de rezervă pentru modulele cristaline fără date și e mai acoperitor (de exemplu un factor de 1,18 la −20 °C în loc de circa 1,11 la un modul de −0,25 %/°C), ceea ce te poate costa un modul pe string.
Pot lega două stringuri la o singură intrare MPPT?
Doar dacă stringurile sunt identice ca lungime, orientare și tip de modul, iar curentul cumulat încape în intrare. Două stringuri de module cu Isc de 14,1 A dau 28,2 A, sau 35,3 A cu factorul NEC de 1,25. E prea mult pentru o intrare de 16 A/22 A, așa că modulele mari moderne au nevoie de obicei de câte un string pe MPPT la invertoarele rezidențiale.

Surse și referințe

  1. NFPA 70 National Electrical Code: Article 690.7 (maximum voltage) and 690.8 (circuit sizing)
  2. IEC 62548-1:2023: Photovoltaic (PV) arrays, Design requirements
  3. ASHRAE Climatic Design Conditions (temperaturi minime extreme)
  4. Sandia National Laboratories: PV performance modeling collaborative, modele pentru temperatura și tensiunea modulelor

Integrează acest calculator

Gratuit pentru bloguri, instalatori, școli și ONG-uri. Copiază codul de mai jos; se actualizează singur.