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パネル間のミスマッチ

 

パネル間のミスマッチ

最も完璧な太陽光アレイでさえも、パネル間のミスマッチ(バラツキ)によって発電量が大幅に低下してしまいます。ある研究によると、ミスマッチは通常、影のない新しい産業用アレイで4~7%のエネルギー損失をもたらし、長期的に多大な損失につながるとあります。 

ミスマッチは様々な要因によって発生します。例えば、パネル製造上のばらつき、アレイ内の温度変化、汚れによる不均一な表面状態、雲による影の影響やクラウドエッジ効果、バイパスダイオードの障害、配線での電圧降下、パネル内のセルによって程度が異なる劣化、パネルの蓄積された損傷等が挙げられます。弊社の最適化ソリューションは、ミスマッチの問題を特定しそのミスマッチを最小にするための画期的なテクノロジーをご提供し、太陽光発電アレイの性能を高く維持することができます。

 

主な3つのミスマッチ

雲による影と屈折作用

雲は影を生じさせ、これがパネルの出力の生産性を低下させます。さらに、雲はアレイ上から移動するときに「クラウドエッジ効果」として知られる現象を生じ、実際に発電量を急増させます。クラウドエッジ効果では、アレイは雲の上の晴れ渡った空から直射日光を受けるだけでなく、晴れ渡った空のすぐそばにある雲の端を通して日が反射し増加した日射量も受けます。雲によるミスマッチは、ハワイなどの場所では5~8%のエネルギー損失をもたらすことがあります。

ここでは、頭上を雲が通り過ぎただけで現場が受ける日射量の違いを示します。NRELが収集したこのデータでは、オアフ島の特定現場における年間標準偏差が、雲に覆われただけで15.4%になったことを示しています。これは、ミスマッチが原因となる5~8%のエネルギー損失に相当します。

 

一定でない劣化 

シリコン製パネルは経時的に劣化するため、劣化速度はパネルによって異なります。稼働1年目は、かなりの数のパネルが0~1%で劣化状況を示します。これは、5年間にわたりアレイ全体のパネル間で発電に5%の差をもたらします。パネルの小さい(しかし些細なわけではない)変化は、5~10年間に年1~4%の劣化率を示します。これらのパネルは、それ以外のパネルに比べて性能が著しく低下し(20~40%に相当)、システムの発電量にマイナス影響を与えます。

このグラフは最近、PV開発ラボで信頼性試験の対象となった200枚以上の太陽光パネルの結果を示しています。

 

製造上のミスマッチ

結晶構造には固有の差があり、それは2つとして同じ太陽電池セルがないことを意味します。この問題に対処するため、製造業者は電力定格(一般的に±3%)に基づいてパネルを「ビニング」します。ビニングは製造上の不均衡に伴う問題の低減に役立ちますが、それでもなお製造上の不均衡は、パネル間ミスマッチの重大かつ測定可能な原因となっています。

 

まとめ

ミスマッチの原因による総合的な影響は、一般的に新しいアレイで4~7%の損失を表します。しかし、これらの損失は、弊社のオプティマイザーシステムなどパネルレベルの電力機器を使用することで低減できます。各パネルが個別の電力ピーク点で稼働し続けることにより、パネルレベルの電力最大化システムはあらゆる太陽光発電アレイのエネルギー出力を増加させることができます。さらに、パネルレベルのデータは、異常やシステム障害が発生するとすぐにシステム所有者が見つけるのを助けたり、多くの場合、現場で問題が発生する前に障害の種類を診断するために役立ちます。 

 

詳細については、以下のリンクから定量的ミスマッチに関する白書(ホワイトペーパー)をご参照ください。

 

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