Clipping Showdown: Stosunek DC:AC nie jest równy

W rozdziale 2 opisaliśmy różnicę w stosunku DC:AC między mikroinwerterami a falownikami stringowymi, nawet gdy nie są używane akumulatory. Ten dodatkowy rozdział zawiera szczegółowe informacje na temat tego, dlaczego i w jaki sposób falowniki stringowe przewyższają mikroinwertery.

‍

Współczynnik DC:AC: Co to oznacza

Stosunek DC:AC jest kluczowym wskaźnikiem w projektowaniu instalacji solarnych. Porównuje on całkowitą moc modułów fotowoltaicznych (DC) z maksymalną mocą wyjściową falownika (AC). Na przykład, system o mocy 15 kW z falownikiem o mocy 11,4 kW (lub sumą mocy mikroinwerterów) ma stosunek DC:AC wynoszący 1,3:1.

Według Aurora Solar, wiodącego oprogramowania do projektowania paneli słonecznych i symulacji wydajności, "często sensowne jest przewymiarowanie paneli słonecznych, tak aby stosunek DC do AC był większy niż 1. Pozwala to na większe zbiory energii, gdy produkcja jest poniżej wartości znamionowej falownika, co zwykle ma miejsce przez większość dnia".

Jednak, jak kontynuuje Aurora Solar, "takie podejście nie jest pozbawione kosztów. Albo trzeba wydać pieniądze na dodatkowy falownik, albo stracić zebraną energię z powodu przycięcia falownika".

Jednak nie wszystkie proporcje DC:AC zachowują się tak samo, zwłaszcza przy porównywaniu falowników stringowych i mikroinwerterów.

‍

Przycinanie: Falowniki łańcuchowe a mikroinwertery

Podczas gdy zarówno falowniki stringowe, jak i mikroinwertery pobierają energię, gdy moc wyjściowa modułu przekracza wydajność falownika, falowniki stringowe pobierają średnio mniej energii, ponieważ:

1. Zagregowane wygładzanie mocy w falownikach łańcuchowych

Inwertery typu string zarządzają mocą na poziomie macierzy, łącząc moc wyjściową wszystkich modułów w jedno wejście prądu stałego. Oznacza to:

• Moduły równoważą się nawzajem: Jeśli jedna grupa modułów wytwarza moc szczytową (np. skierowana na zachód po południu), podczas gdy inna jest zacieniona lub działa poniżej wartości szczytowej (np. skierowana na wschód po południu), całkowita moc wyjściowa macierzy z mniejszym prawdopodobieństwem przekroczy wydajność falownika.
• Płynniejsza krzywa wyjściowa: Łączne generowanie sygnału przez wszystkie moduły zmniejsza prawdopodobieństwo przesterowania, nawet gdy poszczególne moduły pracują z maksymalną wydajnością.

‍

2. Przycinanie na moduł w mikroinwerterach

Mikroinwertery działają niezależnie dla każdego modułu, konwertując prąd stały na prąd przemienny na poziomie modułu, co powoduje nieefektywność:

• Przycinanie w każdym module: Każdy mikroinwerter ma stałą moc znamionową (np. 350 W). Jeśli moduł o mocy 450 W osiągnie wartość szczytową, nadwyżka 100 W zostanie odcięta - nawet jeśli inne moduły w systemie wytwarzają mniej niż ich wartość szczytowa.
• Brak podziału między modułami: W przeciwieństwie do falowników łańcuchowych, mikroinwertery nie mogą agregować mocy między modułami, więc nadmiar energii z wysokowydajnych modułów jest tracony, nawet jeśli inne moduły mają słabe wyniki.

‍

Porównanie produkcji energii na konkretnym przykładzie

Zobaczmy różnicę, porównując wydajność mikroinwerterów z inwerterami stringowymi o tym samym stosunku DC:AC w tym samym domu (patrz rysunek 16) z następującymi cechami:

• Instalacja solarna o mocy 15 kW składająca się z modułów 35x440 W
• 2 tablice: 17 modułów na wschodzie (niebieski), 17 na zachodzie (żółty)
• Słońce świeci na zachodnią macierz, generując potencjalne 400 W na moduł
• Wschodnia macierz generuje 250W na moduł
• Opcja 1: Optymalizatory 700 W + falownik stringowy 11,4 kW (stosunek DC:AC 1,35:1)
• Opcja 2: Mikroinwertery 325 W na każdym module (stosunek DC:AC 1,35:1)

Poniżej możemy zobaczyć porównanie wydajności tych dwóch konfiguracji. Mikroinwertery w opcji 2 obniżają produkcję o 13%, ponieważ obniżają ją na poziomie modułu. Falownik stringowy w Opcji 1 nie przycina się, ponieważ niższa moc wyjściowa w macierzy wschodniej równoważy wyższą moc wyjściową macierzy zachodniej.

Maksymalny potencjał wyjściowy

• Wschód: 4 500 W (250 W x 18)
• Zachód: 6800 W (400 W x 17)
• Łącznie: 11 300 W (4 500 W + 6 800 W)

Architektura DC: 

• Wschód: 4 500 W (250 W x 18)
• Zachód: 6800 W (400 W x 17)
• Łącznie: 11 300 W (4 500 W + 6 800 W)
• 0% przycięć

AC Architecture

• Wschód: 4 500 W (250 W x 18)
• Zachód: 5 525 W (325 W x 17)
• Łącznie: 10 025 W (4 500 W + 5 525 W)
• 13% przycięć

‍

Codzienna różnica

Krzywe produkcji energii przedstawione na rysunku 16 ilustrują różnicę w wydajności obu technologii w ciągu jednego dnia.

Architektura DC: Zacina się tylko wtedy, gdy CAŁKOWITA WYDAJNOŚĆ MOCY (macierze EAST + WEST) przekracza wydajność falownika. Przy różnych orientacjach. Przycięcie jest mniej prawdopodobne.

Architektura AC: Przycięcia w każdym module - więc najpierw przycinane są tablice WSCHODNIE, a następnie ZACHODNIE, co zmniejsza CAŁKOWITĄ MOC WYJŚCIOWĄ. Przycinanie jest bardziej prawdopodobne.

‍

Rola orientacji na moduł

Moduły są często instalowane w wielu orientacjach (np. na dachach wychodzących na wschód i zachód), ponieważ:

• Dachy budynków mieszkalnych mają ograniczoną powierzchnię. Wiele orientacji zapewnia większą powierzchnię.
• Rozproszone szczyty: Moduły skierowane w różnych kierunkach wytwarzają szczytową moc w różnych porach dnia, tworząc bardziej płynną ogólną krzywą mocy.
• Przechwytywanie godzin porannych i wieczornych. Coraz częściej godziny poranne i wieczorne są rekompensowane przez zakłady energetyczne wyższymi stawkami niż środek dnia, w dużej mierze ze względu na przewagę energii słonecznej w sieci
• Ograniczone przycinanie: Nawet przy wysokim stosunku DC:AC, całkowita moc wyjściowa systemu rzadziej przekracza wydajność falownika w przypadku falowników stringowych.

‍

Wnioski

Nie wszystkie proporcje DC:AC są sobie równe. Podczas gdy zarówno falowniki stringowe, jak i mikroinwertery przycinają energię, gdy moc prądu stałego przekracza moc prądu przemiennego, falowniki stringowe znacznie zmniejszają straty związane z przycinaniem, agregując moc w całej macierzy.

Dla właścicieli domów, którzy chcą zmaksymalizować produkcję energii i oszczędności, system inwerterów stringowych zoptymalizowany pod kątem prądu stałego jest oczywistym wyborem - przechwytuje więcej energii, minimalizuje straty i przygotowuje się na przyszłość energii słonecznej i magazynowania.

‍

--

Chcesz więcej?

Webinarium: 15 kwietnia (dzień podatkowy w USA) organizujemy webinarium, podczas którego omówimy szczegóły serii Microinverter Tax. Zapisz się na webinarium tutaj.

Poniżej znajduje się pełna lista rozdziałów zawartych w tej serii (linki będą dodawane w miarę publikowania rozdziałów):

Poniżej znajduje się pełna lista rozdziałów zawartych w tej serii (linki będą dodawane w miarę publikowania rozdziałów):

1. Podsumowanie: Rosnący podatek od mikroinwerterów
2. Trendy: Główne zmiany w branży energii słonecznej
3. Clipping Tax: Pozostawienie energii na stole
4. Podatek od konwersji: Ukryty koszt akumulatorów zasilanych prądem zmiennym
5. Podatek od sprzętu: Więcej sprzętu, więcej problemów
6. Rozwiązaniem jest prąd stały: Optymalizatory DC, baterie sprzężone z DC
7. Premia: pokaz przycinania: Nie wszystkie proporcje DC:AC są sobie równe
8. Słowniczek terminów

‍