あなたの PV システムはパフォーマンスが低下していませんか? オプティマイザーのアプリケーションと構成に関するガイド

太陽光発電（PV）の実際のアプリケーションでは、日陰、モジュールの向きの違い、モジュールの劣化などの問題により、システム出力が低下することがよくあります。研究によると、日陰は最大70％の発電損失につながる可能性があります（出典 ①: NREL)。特に、特定のモジュールが影に隠れると、直列回路全体の電流と電力出力が大幅に低下する可能性があります。ここで、太陽光発電オプティマイザが役立ちます。内部の DC-DC 制御回路を介して影響を受けるモジュールの出力電流を調整し、他のモジュールとの電流マッチングを実現し、不一致による発電損失を効果的に削減します。この記事では、既存および新規の設備における太陽光発電オプティマイザの具体的なアプリケーション ニーズと、それらが提供するソリューションについて詳しく説明します。

既存太陽光発電所の出力向上に向けた主な対策

稼働中の太陽光発電所にとって、オプティマイザーによる改修は間違いなく重要なアップグレード戦略です。この技術はシステム出力を大幅に向上させるだけでなく、発電所の長期にわたる安定した運用を強力にサポートします。以下に、典型的な適用シナリオをいくつか示します。

古いプラントの改造（モジュールの交換なし） 長年稼働している古い発電所の中には、モジュールの老朽化、性能低下、作業環境の変化により出力が低下するケースが多くあります。研究によると、老朽化し​​たモジュールの発電効率は最大20％低下する可能性があります（出典： ②: IEA) は、深刻な不一致の問題を引き起こします。オプティマイザをインストールすることで、この問題を解決できるだけでなく、失われた発電を最大限に回復することができます。さらに、モジュールレベルの監視機能により、モジュールのパフォーマンスをリアルタイムで追跡できるため、問題のあるモジュールを正確に特定し、メンテナンス時間を節約できます。

古いプラントの改修（モジュールの完全交換） 通常、2018 年以前に建設された発電所では、古いモジュールを最新のものに交換する計画になっています。この交換中に、モジュールの寸法が変わると日陰が発生し (下図参照)、電力損失につながる可能性があります。Sheng Gao のプロジェクト経験に基づくと、オプティマイザー技術を活用したシステムは、日陰がある場合でも全体的な発電量を大幅に向上させることができ、平均で 15% 以上の増加が見込まれます。

新しいモジュールが大きくなったため、日陰になる場合があります

古いプラントの改修（部分的なモジュール交換） モジュール製造の急速な発展により、古い工場のモジュールが損傷のために交換する必要がある場合、元の製造元が同じ仕様を製造しなくなったというジレンマに直面することがよくあります。損傷したモジュールを現在市場で人気のあるモジュールに単純に交換すると、同じモジュール ストリング内で不一致の問題が発生する可能性があります。この課題に対処するには、最適化装置による後付けがより経済的で効果的な選択肢となり、不一致現象を効果的に排除して工場の効率を確保します。

シェーディングの軽減 太陽光発電所の寿命は通常 25 年ですが、その間に周囲の環境が変化することがあります。新築の建物、移植された木、屋上の追加設備などにより、太陽光発電モジュールに日陰の問題が生じる可能性があります。このような場合、オプティマイザの適用が特に重要になります。オプティマイザ技術を採用することで、日陰がシステム出力に与える影響を大幅に軽減し、日陰による損失を回復できます。

新規インストールの最適化構成の推奨事項

太陽光発電システムをまだ設置していないユーザーにとって、オプティマイザーを積極的に構成することは同様に重要です。プラントの初期計画および設計段階から、最初から高い効率、安定性、インテリジェントな発電機能を確保するためにオプティマイザーを検討する必要があります。次のシナリオは、太陽光発電オプティマイザーの設置に特に適しています。

複雑な屋根構造 屋上太陽光発電設備の規模を決定する主な要因の 1 つは、屋根の向きです。同じストリング内のモジュールが 2 つの異なる方向に向いていると、電力損失につながる可能性があります。太陽光発電オプティマイザーにより、各モジュールは、同じストリング内の他のモジュールの影響を受けずに最大電力点で動作し、屋上スペースを最大限に活用できます。

シェーディングの問題 周囲の屋根からの影は、太陽光発電システムの発電損失の原因となる可能性があります。わずかな木の影や架空線の影でも、発電所の全体的な出力に大きな影響を与える可能性があります。太陽光発電オプティマイザーは、モジュールレベルの MPPT (最大電力点追従) を利用して影になっているモジュールを個別に最適化し、システム全体の発電量を向上させます。

変化する自然環境 ほこりの蓄積、鳥の糞、雪などの一般的な環境要因も、太陽光発電所の出力に大きな影響を与える可能性があります。屋上が自然条件の変動するエリアにある場合、PV 発電のパフォーマンスが低下する可能性があります。オプティマイザーを設置すると、これらの課題に効果的に対処し、安定した発電を確保できます。

安全性とメンテナンスの要件 太陽光発電システムは継続的に電圧を生成しており、故障や火災の際に低電圧の安全遮断が実行できないシステムは安全上のリスクを伴います。太陽光発電オプティマイザーは、モジュールレベルの監視を通じて潜在的なリスクを迅速に特定し、15 秒以内に迅速なシャットダウンを完了して電圧を安全なレベルまで下げ、太陽光発電システムと保守担当者の両方の安全を確保します。

要約すると、太陽光発電オプティマイザーは、太陽光発電システムの出力を高め、安全性を確保し、メンテナンスを容易にする上で重要な役割を果たします。運用中の太陽光発電所でも新しい太陽光発電所でも、特定のシナリオでオプティマイザーを後付けすることは賢明な選択です。

ソース：

① NREL PV パフォーマンス: https://www.nrel.gov/docs/fy19osti/72399.pdf 

② IEA太陽光発電システムプログラム: https://iea-pvps.org/