パワーコンディショナーの最適なストリングとは?

2018.03.01

太陽光発電設備において過積載が主流の今、モジュールとパワーコンディショナーをどのようにストリングを組んで配線を行うかは非常に重要です。

このストリングの組み方によって効率が大きく変わる事もあります。

では、どのようにストリングを組めば効率よく発電を行う事が出来るのでしょうか?

太陽光発電におけるストリング

ストリングとは太陽光モジュールを直列で繋いで、まとまった電力を得られるようになったグループの事です。

ストリングはモジュールとパワーコンディショナーの組み合わせにより構成が変わるため、きちんと確認する必要があります。

モジュールに接続できるモジュール枚数の計算

パワーコンディショナーに接続できるモジュール枚数は、簡単に記載しますと下記のような計算式で算出できます。

(パワーコンディショナーの入力電圧の90%÷モジュールの開放電圧)×(パワーコンディショナー入力電流÷モジュールの出力電流値)=モジュールの設置枚数

※入力電圧÷モジュールの開放電圧はストリングや電極ごとといった場合もあります。
※パワーコンディショナーの最大入力電力の範囲内に総容量を収めることが出来れば基本的に問題はありません。

計算式では良くわからないので、実際の数字を当てはめてみます。

ネクストエナジー単結晶300WモジュールとSMA三相9.9kWパワコンの場合

一般的に良く使われるネクストエナジー単結晶300WモジュールとSMA三相9.9kWパワーコンディショナーの場合だと下記のようになります。

◆パワーコンディショナーの入力電圧範囲の最大値 600(V)
◆モジュールの公称開放電圧値 39.64(Voc)
※メーカー公布資料

600V÷39.64V=15.136・・・

小数点以下切り捨てなので、15枚が最大直列数になります。
※但し、冬場に気温が下がることで電圧値が上がることを踏まえ、70℃~-20℃での電圧値を算出する必要はあります

◆パワーコンディショナーの入力回路数(もしくは入力端子数) 6入力端子

15直列×6入力端子=90枚

1台あたりの最大積載枚数は、90枚になります。

ソーラーフロンティア185Wモジュールとオムロン屋外用5.5kWパワコンの場合

オムロン屋外用5.5kWパワーコンディショナーの入力電圧範囲は150~400Vです。

ソーラーフロンティア185Wの開放電圧は121Vなので、
150V÷121V=1.23…
400V÷121V=3.30…

小数点以下は切り捨て、最小直列枚数は1枚、最大直列枚数は3枚となります。
要するに1枚でも接続すれば、パワーコンディショナーは起動するわけです。

ここまでは結晶シリコン系モジュールと同じ計算方法ですが、問題は並列計算です。

このパワーコンディショナーの回路は4回路あります。

他のモジュールであれば1回路に1並列がせいぜいですが、ソーラーフロンティアのCISモジュールは電圧値が高く電流値が低いという性質があります。

入力電流値は1回路につき10Aなので、

10A÷2.19 A=4.56…

となり、小数点以下切り捨てで最大並列数は4並列となります。

1回路に3直列したモジュールをさらに4並列できるため、3×4=12枚繋げることが可能となり、4回路で1台48枚乗せられる計算になるわけです。

1回路に4並列させるために必要になるのが、4集電ケーブルです。

同様にして、3並列させるためには3集電ケーブル、2並列させるためには2集電ケーブルが必要になります。

4回路にそれぞれ4並列させれば最大枚数の48枚を設置する事ができます。

どちらの場合も実際はパワーコンディショナー容量より高いモジュール容量を設置することが可能となっています。

但し、前述の計算はシステム設計をする上での単純化されたものです。
実際には、設置地域の寒暖差などを考慮し、余裕率90%で計算する場合も多いです。

メーカーによって過積載率の保証範囲が決まっているため、詳細についてはお問い合わせ下さい。

出力ロスが発生するストリングの直列数

ストリングを組む場合に最適ではないストリング構成を行ってしまうと出力ロスが起こってしまい十分な発電量を得られない事もあります。

基本的には入力電圧値を揃えるため、ストリングの直列数は揃える方が太陽光モジュールの発電量を引き出せます。

ですが土地の関係や配置によってはどうしても直列数が揃えられない場合もあるのではないでしょうか?

パワーコンディショナーには大きく2種類ありどうしても直列数が揃えられない場合はマルチストリング型のパワーコンディショナーを使う必要があります。

パワーコンディショナーには集中型と先に記載しましたマルチストリング型があります。

集中型パワーコンディショナーは入力回路が1つの為、モジュールの直列数を同じ枚数に揃える必要があります。

そのため直列数が異なるモジュールを繋ぎたい場合は接続箱や昇圧機能が必要となるのです。

マルチストリング型パワーコンディショナーは昇圧機能があり入力回路が複数あります。

入力回路ごとに直列数が異なっても問題なく機能するためモジュールの配置や枚数に縛られる事なく組み合わせる事が可能なのです。

マルチストリング型は昇圧機能があるため集中型パワーコンディショナーより費用が多くかかるデメリットがありますが、集中型パワーコンディショナーへ接続箱や昇圧機能を付加する事を考えると費用面は抑える事が可能です。

直列数と並列数

直列数を抑えて並列数を増やす場合と直列数を増やして並列数を抑える場合はどちらの方が良いのでしょうか?
1回路の最大電圧が高い方が、パワーコンディショナーの起動が早くなるため良いとは言われております。

ですが影の影響などを受けると並列を増やして影の影響を減らす方法が良い場合もありますので設置する場所や周りの環境なども考慮してストリングを組む必要があります。

※パワーコンディショナーに仕様によって違う場合もあるためご相談下さい。

そのため、精密なシミュレーションの作成やストリング構成を提案し提示できる業者を選ぶ必要があるのです。

知ってる人だけが得する! 影による損失を計算した太陽光発電シミュレーションとは?

日本住宅工事管理協会だからできる事

太陽光発電事業を行って最大の利益を確保するには自身の太陽光発電所に合うモジュールやパワーコンディショナーを選ぶだけでは不足です。

その選択したモジュールやパワーコンディショナーの機能を最大限に活かし発電を増やす必要があります。

日本住宅工事管理協会では精密な太陽光発電シミュレーションの作成やストリング構成のご提案をさせて頂きます。

施工工事も実績が多数ある優良業者を会員業者として登録しており、当協会にお任せ頂ければ事業主様にとって最大限利益のでる太陽光発電のご提案を致します。

自分に最適な太陽光発電設備についてのご相談をいつでもお気軽にお問い合わせください。

日本住宅工事管理協会 太陽光発電設置工事

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