Огляд: оптимізатори потужності SolarEdge проти Tigo

20 Aug Огляд: оптимізатори потужності SolarEdge проти Tigo

У цій статті ми пояснимо, чому оптимізація потужності є життєво необхідною. Ми також глибше розглянемо та порівняємо дві системи оптимізації на рівні модулів – SolarEdge та Tigo.

Встановлення фотоелектричних сонячних систем стає все більш розповсюдженим явищем, але їх початкова вартість все ще є відносно високою, тому генерація кожної кіловат-години має важливе значення для забезпечення швидкої окупності інвестицій. Враховуючи, що ККД інверторів становить близько 98%, а сонячних панелей – близько 20%, більшість втрат потужності в фотоелектричній системі відбувається саме в панелях. Хоча на виробництво електроенергії сонячними панелями впливає багато чинників, оптимізація системи – це одне з найкращих рішень для обмеження втрат потужності та досягнення максимальної продуктивності сонячної системи.

Чому відбуваються втрати потужності в сонячних панелях?

Дисбаланс потужності виникає, коли електричні параметри одного фотоелемента значно відрізняються від решти, що призводить до втрат потужності всієї системи. У сонячній системі модулі з’єднуються послідовно в ланцюги, які, в свою чергу,  з’єднані з інверторами. Розбалансований модуль виробляє набагато менше енергії, ніж інші панелі, і зменшує потужність всіх інших модулів у конкретному ланцюгу. Як описано¹ в дослідженні А. Чудера, не менш ніж 10% від загальної згенерованої потужності може бути втрачено через дисбаланс в сонячних модулях.

Джерела дисбалансу:

  • Погрішності у заводських показниках сонячних панелей: абсолютно у всіх – навіть у високоякісних модулях від передових світових виробників – існує незначний заводський брак; різні фотоелементи мають різну вихідну потужність. Наприклад, нова сонячна панель Canadian Solar CS3K-300P, щойно виготовлена на заводі, має відхилення потужності від 0 до 5 Вт (0-1,67%).
  • Погодні умови: хмари перекривають сонячне світло, що спричиняє тимчасове затінення модуля. Висока температура повітря також є чинником, що знижує потужність сонячної системи, адже вона може викликати дисбаланс потужності у звя’зку з різною охолоджуючою здатністю кожного модуля в ланцюгу.
  • Різна орієнтація модулів та “місцеві” затінення: у багатьох випадках модулі на дахах житлових будинків страждають від т.зв. місцевого затінення, що виникає унаслідок “роботи” таких бар’єрів для сонячного світла, як димарі, дерева, інші модулі або дахи сусідніх будівель, тощо. Також може виникнути технічна необхідність установки модулів на даху в декількох різних орієнтаціях, та під різними кутами нахилу, що в свою чергу спричиняє дисбаланс потужності.
  • Деградація модулів: модулі зношуються з багатьох причин, таких як: несправність шунтуючих діодів, забруднення, механічне зношення, старіння фотоелементів…²

Для чого потрібні оптимізатори потужності?

У фотоелектричній системі з оптимізаторами потужності, кожен модуль виробляє максимум енергії. Розбалансований модуль не впливає на продуктивність решти системи. Оптимізатори потужності також дозволяють встановлювати фотоелектричні модулі з різною орієнтацією та під різним кутом, що дає можливість збільшити гнучкість у проектуванні, покращити естетичний вигляд даху та використовувати більшу площу поверхні даху.

 

Підхід компанії SolarEdge

SolarEdge є комплексним, надійним та економічно вигідним рішенням, якщо вам потрібна повномасштабна оптимізація та моніторинг на рівні модулів.

Система SolarEdge (SE) включає оптимізатори SE та інвертори SE, як продемонстровано на малюнках нижче. Кожен модуль підключений до одного або двох оптимізаторів потужності. Оптимізатори потужності – це комбіновані DC/DC перетворювачі, які оптимізують виробництво сонячної енергії кожного модуля, відстежуючи максимальну точку потужності (відому також як Maximum Power Point, або MPP) на кожному фотоелектричному модулі. Інвертор SolarEdge лише перетворює постійний струм у змінний та взаємодіє з мережею. Завдяки інноваційній та полегшеній конструкції, інвертори SolarEdge значно легші та менш схильні до виходу з ладу у порівнянні з іншими, традиційними стрінговими інверторами. Завдяки цьому, уся система SolarEdge (оптимізатори + інвертор) є більш стійкою та надійною.

Житлова та комерційна системи SolarEdge

SolarEdge надає 25-річну гарантію на оптимізатори потужності та 12-річну – на інвертори. Коли інвертори підключені до інтернету, вони передають інформацію про систему на безкоштовну платформу моніторингу, яка демонструє продуктивність кожного модуля в системі. Крім того, система моніторингу SolarEdge може слугувати платформою енергоменеджменту для самостійного споживання виробленої сонячної енергії, контролю зарядної станції та інших побутових приладів (Smart Meter).

SolarEdge пропонує комплексні програмні інструменти, які допомагають проектувальникам, монтажникам та користувачам:

  • для проектувальників: інструмент Designer пропонує витончене рішення для створення генерального плану будівельного майданчика, планування розміщення фотоелектричних модулів, вибору відповідних інверторів і оптимізаторів потужності для прогнозування виробітку електроенергії та створення схеми підключення.
  • для монтажника: інструмент  Mapper дозволяє кожному монтажнику швидко зареєструвати схему розміщення оптимізаторів на Порталі моніторингу прямо на будівельному майданчику. Setapp – це мобільний додаток, який дозволяє монтажнику швидко ввести в експлуатацію інвертор, навіть не підключаючись до інтернету.
Платформа моніторингу SolarEdge

Підхід компанії Tigo

Оптимізатор Tigo простий, гнучкий і налаштовується під конкретні потреби клієнта.

Технологію Tigo можна запускати відповідно до власних потреб завдяки функції вибіркового запуску Tigo Selective Deployment. Технологія оптимізації TS4 компанії Tigo працює незалежно від інверторів у сонячній системі, і за потреби можна оптимізувати кожну панель окремо. Іншими словами, якщо тінь дерева падає на один кут вашого даху, вам не доведеться купувати обладнання для кожної панелі на даху, а лише для панелей, які потрапляють під тінь дерева.  

Tigo Selective Deployment

Створення цієї функції стало можливим завдяки двом технологіям Tigo під назвою “Узгодження імпедансу” та “Прогнозування IV”. Технологія “Узгодження імпедансу” створює так званий “обхідний тунель” навколо затіненого модуля (червоний модуль на малюнку нижче), це гарантує, що втрата потужності на розбалансованому модулі не буде впливати на інші модулі. Технологія “Прогнозування IV” використовує статистику поведінки модуля в поєднанні з технологією “Узгодження імпедансу”, щоб передбачити оптимальні налаштування модуля для генерації ним максимальної енергії. Оптимізатори Tigo сумісні з усіма провідними виробниками інверторів.³

Узгодження імпедансу
Система Tigo з функцією моніторингу

Система Tigo сумісна лише з оптимізаторами TS4-A-O (якщо моніторинг не потрібен). Щоб увімкнути функцію моніторингу, потрібно підключити оптимізатори модулів, точку доступу Tigo (TAP) та комплект для віддаленого  доступу Cloud Connect. Комплект Cloud Connect не потрібен, якщо він вже інтегрований в інвертор. Tigo надає 25 років гарантії на оптимізатори потужності та 5 років на точку доступу Tigo (TAP) та комплект Cloud Connect.

ВИСНОВОК

У цій статті було розглянуто кілька джерел дисбалансу потужності, які найчастіше зустрічаються при установці сонячних модулів. Вирішити цю проблему та підвищити ефективність роботи сонячної станції можна за допомогою оптимізаторів. Тут були розглянуті та розібрані підходи і системи двох виробників оптимізаторів – SolarEdge та Tigo, задля кращого розуміння їх принципів роботи. Обидва виробники пропонують високоякісні та безпечні рішення, такі як миттєве відключення системи (Rapid Shutdown). На перший погляд, технології оптимізації генерації сонячної енергії компаній Tigo та SolarEdge дуже схожі, але водночас між ними є суттєві різниці. Оптимізатор Tigo простий, гнучкий і налаштовується під конкретні потреби клієнта. Технічне рішення SolarEdge є комплексним, надійним та економічно вигідним, якщо вам потрібна повномасштабна оптимізація та моніторинг на рівні модулів.

ФУНКЦІЇSolarEdgeTigo
MPPT на рівні модуля для зменшення втрат генераціїТакТак
Різні орієнтації модулів та кути нахилуТакТак
На кожному модулі повинні бути оптимізатори потужностіТакНі
Потрібно мати мінімальну кількість оптимізаторів для роботи системиТакНі
Можна використовувати з іншими марками інверторівНіТак
Моніторинг на рівні модулівТакТак
Окремо сплачується вартість підписки на преміум-функції моніторингуНіТак 
25 років гарантії на оптимізатори потужностіТакТак
Комплексна система із зарядною станцією, розумним будинком, накопичувачем енергіїТакНі

Бібліографія

 

1

A. Chouder and S. Silvestre, “Analysis Model of Mismatch Power Losses in PV Systems,” Journal of Solar Energy Engineering, vol. 131, no. 2, p. 024504, 2009

2

Solaredge case study mismatch commercial rooftops Netherlands, SolarEdge

3

T. Doyle, R. Desharnais and T. Erion-Lorico, “2019 PV MODULE RELIABILITY SCORECARD,” PVEL, 2019

4

Optimization with Predictive IV and Impedance Matching, Tigo Resource Center, Tigo

5

MySolarSystem Part II. The Problem with Solar: Mismatch, Tigo Resource Center, Tigo

6

Inverter Compliance, Tigo Resource Center,Tigo