كيفية تصميم التكوين الأمثل للسلسلة الكهروضوئية لتكامل العاكس

في النظام الكهروضوئي (PV)فإن التكوين المناسب للسلسلة هو المفتاح لزيادة كفاءة العاكس إلى أقصى حد، وضمان استقرار النظام، وتحقيق التوليد الأمثل للطاقة. ويتطلب تصميم أفضل مخطط من سلسلة إلى عاكس مراعاة مواصفات الوحدة وحدود العاكس والظروف البيئية.

1. فهم قيود مدخلات العاكس

تتأثر كفاءة تحويل العاكس بجهد تشغيله - تنخفض الكفاءة عندما يكون الجهد منخفضًا جدًا أو مرتفعًا جدًا. وكلما اقترب جهد التشغيل من الجهد المقنن للعاكس، زادت كفاءة التحويل. يوضح الرسم البياني أدناه منحنى الكفاءة لعاكس جهد 1100 فولت عاكس ثلاثي الطور.

2. كيف تحسب عدد السلاسل الأمثل؟

لضمان الأداء الأمثل للعاكس، يجب أن يستوفي تكوين السلسلة شرطي التصميم التاليين:

الحالة 1: إجمالي الجهد الكهربي ≤ Vdcmax
الحد الأقصى لعدد الوحدات في السلسلة ≤ Vdcmax / Voc (عند أدنى درجة حرارة للموقع)

الحالة 2: Vmpp ∈ نطاق الجهد MPPT
Vmpp = Vpm×[1 + (T - 25) × Kv]

أين:
T = أقصى درجة حرارة محيطة محلية (درجة مئوية)
Kv = معامل درجة الحرارة للجهد (سالب عادةً)

3. الحالة العملية: وحدة 635 واط + عاكس 1100 فولت

مواصفات الوحدة (STC):
جهد الدائرة المفتوحة (Voc): 56.57V
أقصى جهد لنقطة الطاقة القصوى (Vmpp): ~48V
معامل درجة حرارة الجهد (Kv): -0.25%

الظروف البيئية:
أعلى درجة حرارة 50 درجة مئوية → 50 درجة مئوية → Vmpp مصححة≈ 45 فولت
أدنى درجة حرارة: -10 درجة مئوية → -10 درجة مئوية → Voc مصحح = 61.5 فولت

مواصفات العاكس:
أقصى جهد إدخال تيار مستمر: 1100 فولت
نطاق الجهد MPPT: 300 فولت - 1000 فولت
جهد التشغيل المقدر: 600 فولت

حساب عدد السلاسل الموصى به:
الحد الأقصى للوحدات المتسلسلة: 1100 فولت / 61.5 فولت ≈ 17 وحدة (لهامش أمان الجهد)
تكوين جهد التشغيل الأمثل: 600 فولت / 48 فولت ≈ 12.5 → اقترح 14 إلى 16 وحدة متسلسلة

توصية: 14-16 وحدة لكل سلسلة توفر أفضل توازن بين الكفاءة والتكلفة.

4. نصائح لتحسين التصميم

5. لماذا "التكامل الأمثل للعاكس" مهم للغاية؟

كفاءة النظام المحسّنة: كلما اقترب جهد التشغيل من الجهد المقنن للعاكس، زادت كفاءة التحويل.
انخفاض تكاليف الأسلاك: المزيد من الوحدات لكل سلسلة ← عدد أقل من السلاسل الإجمالية ← عدد أقل من الكابلات المطلوبة.
انخفاض خسائر الخط: يؤدي انخفاض التيار إلى انخفاض الفقد الحراري.
زيادة العائد على المدى الطويل: يضمن النظام المتوافق جيدًا استقرارًا طويل الأجل وإنتاجًا أفضل للطاقة على المدى الطويل.

6- الخاتمة

يعد تصميم التكوين الأمثل للسلسلة الكهروضوئية لتكامل العاكس مهمة معقدة تتجاوز مجرد توصيل المزيد من الوحدات. فهو يتطلب فهماً شاملاً لسلوك المكونات، ومواصفات العاكس، والتأثيرات البيئية، والآثار المترتبة على التكلفة. يؤدي التصميم الذكي إلى نظام شمسي أكثر ذكاءً وربحية.