あなたのPVシステムはパフォーマンス不足ですか？ オプティマイザーの適用と設定に関するガイド

実際の太陽光発電（PV）の応用において、シャドウイングやモジュールの方向性の違い、モジュールの劣化などの問題がシステム出力の低下を引き起こすことがよくあります。研究によると、シャドウイングは最大70%の発電量の損失をもたらす可能性があります（出典） ① : NREL）。特に、特定のモジュールが日陰になる場合、全体の直列回路の電流と出力電力が大幅に低下する可能性があります。ここで写像変換器（パワーオプティマイザー）が役立ちます。これらは内部のDC-DC制御回路を通じて影響を受けた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の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。本記事では、既存設備および新設設備における写像変換器の具体的な適用ニーズと、それらが提供する解決策について詳しく説明します。

既存の太陽光発電所の出力を向上させるための主要な対策

稼働中の太陽光発電所において、オプティマイザーを後付けすること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、発電所の長期的な安定した運転を強力にサポートします。以下はその典型的な適用シナリオです：

古い発電所の改造（モジュール交換なし） 多くの運転年数の長い古いプラントは、モジュールの劣化、性能低下、および作業環境の変化により出力が減少することがよくあります。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）。これにより深刻な不一致の問題が発生します。オプティマイザーを設置することで、この問題を解決し、失われた発電量を最大限に回復できます。さらに、モジュールレベルでの監視機能により、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、問題のあるモジュールを正確に特定してメンテナンス時間を節約できます。

古いプラントのリフレッシュ（完全なモジュール交換） 通常、2018年以前に建設されたプラントでは、古いモジュールを最新のものに交換する計画を立てています。この交換時に、モジュールの寸法変更がシャドウイング（以下に示す通り）を引き起こし、電力損失につながる可能性があります。鄭暁（Sheng Gao）のプロジェクト経験に基づくと、シャドウイングがある場合でもオプティマイザー技術を使用したシステムは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。

新しい大型モジュールが若干のシャドウイングを引き起こす可能性あり

古いプラントの改装（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伴い、古いプラントのモジュールが損傷して交換が必要な場合、多くの場合、元のメーカーが同じ仕様の製品をもう生産していないというジレンマに直面します。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、同じモジュール文字列内で不適合問題が発生する可能性があります。この課題に対処するために、オプティマイザを使用してリトロフィットすることがより経済的で効果的な選択肢となり、不適合現象を効果的に排除し、プラントの効率を確保します。

日陰軽減  太陽光発電所は通常、25年までの寿命があり、その間に周囲の環境が変化することがあります。新しく建設された建物、移植された木々、または追加された屋上設備などが、太陽光パネルに影を落とす問題を引き起こすことがあります。このような場合、オプティマイザーの適用が特に重要です。オプティマイザー技術を使用することで、システム出力に対する影の影響を大幅に軽減し、影によって発生する損失を回復できます。

新規設置における最適化構成の推奨事項

まだ太陽光発電システムを設置していないユーザーにとっても、actively オプティマイザーを設定することは同様に重要です。発電所の初期計画および設計段階から、効率性、安定性、そしてスマートな発電能力を確保するためにオプティマイザーを考慮すべきです。次のシナリオは特に、太陽光発電用オプティマイザーの設置に適しています：

複雑な屋根構造  屋上太陽光発電の規模を決定する主要な要因の一つは屋根の向きです。同じストリング内に異なる方向に向いたモジュールがあると、それは電力損失につながる可能性があります。太陽光発電用オプティマイザーは、各モジュールが同じストリング内の他のモジュールに影響されずに最大電力点で動作できるようにし、屋上の利用効率を最大化します。

日陰の問題  周囲の建物による日陰は、太陽光発電システムの発電量に損失をもたらすことがあります。わずかな木の影や架線の影でも、全体の発電量に大きな影響を与えることがあります。太陽光発電用オプティマイザーは、モジュールレベルでのMPPT（最大電力点追跡）を使用して、日陰の影響を受けたモジュールを個別に最適化し、全体のシステム発電量を向上させます。

変動する自然環境 ホコリの蓄積、鳥のフン、雪などの一般的な環境要因も、光発電プラントの出力に大きな影響を与える可能性があります。屋根が変化する自然条件のある地域にある場合、それはPV発電のパフォーマンス低下につながるかもしれません。オプティマイザーを設置することで、これらの課題に対処し、安定した電力発電を確保できます。

安全性とメンテナンス要件 光発電システムは継続的に電圧を生成しますが、故障や火災時に低電圧での安全遮断ができないシステムにはリスクが伴います。光発電用オプティマイザーはモジュールレベルでの監視により潜在的なリスクを迅速に識別し、15秒以内に急速シャットダウンを行い、電圧を安全なレベルに低下させ、光発電システムおよびメンテナンススタッフの安全性を確保します。

要するに、フォトボルタイクオプティマイザーは、フォトボルタイクシステムの出力を向上させ、安全性を確保し、メンテナンスを容易にするという重要な役割を果たします。運転中の太陽光発電所でも、新しいものでも、特定の状況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。

出典:

① NREL PV性能:  https://www.nrel.gov/docs/fy19osti/72399.pdf 

② IEAフォトボルタイク電力システムプログラム:  https://iea-pvps.org/