太陽太陽光発電システムは、各パネルからの電力需要に応じてアレイに配線された多数のソーラーパネルで構成され、太陽からのエネルギーを取り込んで電気に変換するために必要なユニットである多くの太陽太陽光発電セルで構成されています。今、影があなたのアレイのソーラーパネルの一部にしか落ちる場合、完全なシステムからの出力が潜在的に損なわれる可能性があり、これはPVパネルのシェーディングと呼ばれることがあります。
シェーディングおよびシェーディングされていないソーラーパネルからの出力の違いを示す画像
より良い理解のために
一連のパネルをパイプの一部と考えると、太陽エネルギーはそのパイプを流れる水のようなものです。従来の太陽ストリングでは、シェードはその流れを妨くものです。例えば、木や煙突の陰影が文字列内のすべてのパネルの1つでも上に落ちる場合、影がそこにある限り、文字列全体の出力はゼロ程度に減少します。ただし、別の、シェーディングされていない文字列がある場合、この文字列は通常どおり電源を引き出すことができます。
太陽系に対するシェーディングの効果をグラフ化
シェーディングの原因は何か。
シェーディングは、通常、雲、木や近くの建物などの環境障害、平行列のパネル間のセルフシェーディング、土、ほこり、鳥のつぼみのような他の異なるゴミなどのために引き起こされます。これらのシェーディング効果は、障害物の位置の結果としても静的であるか、場合によっては動的であり、例として雲を動かすことによって影が投げ出される。
それは、太陽光発電システムの性能にどのような影響を与えるのでしょうか。
ソーラーパネルはインバータ入力電圧範囲に応じて直列並列の組み合わせに接続されます。木や煙突の陰影が、文字列の1つのパネルにさえ落ちている場合、文字列全体の出力は陰影の期間にほぼゼロになります。これは、出力が最も弱いパネルを通過する電流のレベルに減少するようにパネルが配線されているためです。別の、シェーディングされていない文字列がある場合でも、通常どおり出力電力が変わります。システム全体に対するシェードの影響は、パネルが一緒に配線されているに依存します。
シェーディングの問題に取り組む方法は?
PVシステムの位置決め
太陽光発電システムをインストールする前に、日陰を避けるために、一年のすべての季節のすべての時間を考慮してサイトの慎重な分析を行う必要があります。将来出てくる可能性のある近くの成長している木や建物も、PVシステムの場所を確定する前に考慮する必要があります。
バイパスダイオード
シェーディングの効果を下げるバイパスダイオード
ホットスポット加熱の破壊効果は、バイパスダイオードを使用して回避することができます。バイパスダイオードは並列に接続されますが、反対の極性を持つ太陽電池は次のように接続されます。通常の動作では、各太陽電池は前方バイアスされるため、バイパスダイオードは逆バイアスされ、効果的に開回路になります。しかし、太陽電池が複数の直列接続セル間の短絡電流の不一致により逆バイアスされた場合、バイパスダイオードが伝導し、良好なセルを前方偏向させるのではなく、良好な太陽電池からの電流を外部回路内に流れ込むことができる。不良セル全体の最大逆バイアスは、約1つのダイオードドロップに減少し、電流を制限し、ホットスポット加熱を防止します。バイパスダイオードの動作とIVカーブへの影響を以下のアニメーションで示します。
直列の2つのセルの電流流れとバイパスダイオードの効果。アニメーションは、ある条件から別の条件に自動的に進行します。
バイパスダイオードがIV曲線に及ぼす影響は、まずバイパスダイオードを使用して単一の太陽電池のIV曲線を見つけ、その後、この曲線を他の太陽電池IV曲線と組み合わせることによって決定することができる。バイパスダイオードは逆バイアスでのみ太陽電池に影響を与えます。逆バイアスが太陽電池の膝の電圧より大きい場合、ダイオードはオンになり、電流を導きます。結合されたIV曲線を下図に示します。
バイパスダイオードを用いて太陽電池のIV曲線を示す。
バイパスダイオードによるホットスポット加熱防止明瞭にするために、この例では、9 つのシェーディングなしと 1 つのシェーディングを持つ合計 10 個のセルを使用しています。典型的なモジュールは36個のセルを含んでおり、現在のミスマッチの影響はバイパスダイオードなしではさらに悪いですが、バイパスダイオードではあまり重要ではありません。アニメーションが自動的に移動します。続行するためにクリックする必要はありません。
しかし実際には、太陽電池1つのバイパスダイオードは一般的に高価であり、代わりにバイパスダイオードは通常太陽電池のグループ間に配置されます。シェーディングまたは低電流の太陽電池の両端の電圧は、同じバイパスダイオードとバイパスダイオードの電圧を共有する他のシリーズセルのフォワードバイアス電圧と等しくなります。これは下の図に示します。未シェーディング太陽電池の電圧は、低電流セルのシェーディングの程度に依存します。たとえば、セルが完全にシェーディングされている場合、シェーディングされていない太陽電池は短絡電流で前方偏差され、電圧は約0.6Vになります。不良セルが部分的にしかシェーディングされていない場合、良好なセルからの電流の一部が回路を流れ、残りのセルは各太陽電池接合部にフォワードバイアスを使用し、各セル全体で前方バイアス電圧が低下します。陰陰セルの最大電力消費は、グループ内のすべてのセルの生成能力とほぼ同じです。ダイオード当たりの最大グループサイズは、ダメージを与えることなく、シリコンセルの場合、約15セル/バイパスダイオードです。したがって、通常の 36 セル モジュールでは、モジュールが 「ホットスポット」の損傷に対して脆弱にならないように、2 つのバイパス ダイオードが使用されます。
太陽電池のグループ間でダイオードをバイパスします。未シェーディング太陽電池の電圧は、不良セルのシェーディングの程度に依存します。上の図では、0.5Vが任意に示されています。
MPP トラッキング機能を備えた文字列インバータ
最大パワーポイントトラッキング(MPPトラッキングまたはMPPT)技術は、現在、文字列インバータメーカーの間で標準です。MPPトラッカーを使用したストリングインバータは、入力電圧を調整することで、一連のソーラーパネル(シェーディング時でも)から可能な限り使用可能なエネルギーを絞り出すことができます。一言で言えば、MPP トラッカーは部分的なシェーディングやその他の出力ミスマッチに関連する出力損失を最小限に抑えるのに役立ちます。MPPT 技術を使用しないインバータは、希望の出力しきい値を下回ると、弱い文字列からの出力を失います。
マイクロインバータとパワーオプティマイザー
マイクロインバータとパワーオプティマイザの両方が部分的なシェーディングの問題を克服するために使用されます。これは、システムのエネルギー生産が1つまたは2つのシェーディングパネルによって不釣り合いに影響を受けないように、すべてのソーラーパネルが個別に動作することを可能にします。
さまざまなタイプの太陽シェーディング
太陽陰影には、シェーディングを作成するオブジェクトに応じてさまざまな種類があります。
一時的なシェーディング
一時的なシェーディングには、雲、鳥の落下、ほこりや落ち葉の結果であるシェーディングが含まれます。
建物のシェーディングによるシェーディング
建物から生じるシェーディングは、直接の影を伴うため、重要です。この種のシェーディングの例としては、煙突、照明導体、衛星皿、アンテナ、屋根およびファサード突起、オフセットビルディング構造、屋根上部構造などです。
場所からのシェーディング
場所からのシェーディングは、建物の周囲から来ています。木々や茂み、建物の上を走るケーブル、近隣の建物、遠くの建物があり、地平線の暗さを均等に引き起こす可能性があります。
セルフシェーディング
ラック取り付けシステムでは、モジュールの行によってモジュールのセルフシェーディングが発生する場合があります。このような場合、モジュールの列間の傾きと分離を最適化する必要があります。
直接シェーディング
直接シェーディングは、太陽電池パネルが光をキャッチするのを妨げる影付け物体への近接性として、エネルギーの損失を大きくする可能性があります。
