Diagnoza charakterystyki prądowo – napięciowej (I/V) Growatt

Czyli o tym, jak zaoszczędzić sobie trudu wspinania się po dachu w celu przetestowania modułów PV.

Moduły PV pochłaniają największą część całkowitych kosztów w instalacji fotowoltaicznej, a zarazem są jej najważniejszym elementem determinującym wydajność systemu. Moduły PV są instalowane na otwartej przestrzeni, więc są podatne na czynniki atmosferyczne. Według statystyk, największy wpływ na wydajność instalacji mają: kurz, liście (i inne zanieczyszczenia na modułach), jak i, między innymi, tolerancja zacienienia, diody bypass, wafle krzemowe oraz efekty degradacji indukowanym napięciem. Awaria modułu PV w małych instalacjach domowych jest zwykle stwierdzana poprzez bezpośrednie oględziny instalacji, natomiast w średnich i dużych instalacjach za wykrycie potencjalnych usterek odpowiedzialne są specjalistyczne urządzenia (analizatory) do badania charakterystyki I/V.

Wraz z wieloletnim doświadczeniem zdobytym przy wielu instalacjach, firma Growatt zgromadziła ogromne zasoby informacji o różnych potencjalnych powodach awarii instalacji solarnych wywołanych anomaliami prądowo-napięciowymi modułów PV. Growatt opracował również innowacyjne analizatory I/V. W nowej generacji trójfazowego falownika ciągów solarnych serii MAX, MIN oraz MID, Growatt dołączył do swoich produktów funkcję analizatora charakterystyki prądowo-napięciowej. W porównaniu do kontroli wizualnej jest ona bardziej dokładna i nie wymaga sprawdzania każdego z modułów osobno. Do tego, w przeciwieństwie do specjalistycznego analizatora I/V, funkcja ta pozwala osiągnąć identyczne rezultaty, przy czym wymaga o wiele mniejszych nakładów finansowych oraz nie wiąże się z koniecznością odłączania modułów PV, co z kolei gwarantuje większą wygodę użytkowania instalacji.

I. Do czego zdolna jest funkcja diagnostyki charakterystyki prądowo – napięciowej I/V.

Charakterystyka I/V to inaczej relacja pomiędzy prądem wyjściowym a napięciem wyjściowym modułów PV. Gdy moduł PV zostanie zacieniony, uszkodzony lub źle połączony, charakterystyka I/V modułu PV i ciągu paneli znacząco się zmieni. Różne rodzaje usterek powodują różne rezultaty analizy I/V. Dzięki tej prawidłowości, zgodnie z otrzymaną charakterystyką, można wstępnie określić jakiemu rodzajowi awarii uległ moduł PV, a następnie podjąć odpowiednie kroki w celu jej naprawy.

1) Zmierz napięcie obwodu otwartego (Voc) i prąd zwarciowy (Isc).

2) Określ napięcie (Vmpp), natężenie prądu (Impp) w punkcie mocy maksymalnej oraz moc szczytową (Mmax).

3) Zidentyfikuj problemy takie jak: uszkodzenia modułów/układów PV czy utraty mocy z powodu zacienienia, kurzu, temperatury, etc.

II. Wykresy charakterystyk prądowo-natężeniowych

Wykres charakterystyki I/V (rezultat jej analizy) modułu PV jest zwykle taki, jak ten pokazany poniżej. Krzywa składa się z trzech gładkich segmentów. Pierwszy odcinek to “linia pozioma” (prawie pozioma, tylko nieznacznie opadająca); drugi to “linia kolano” (zgięta w łuk); a trzeci “linia ściana” (prawie pionowa).

Kiedy moduł PV ulega usterce, krzywa charakterystyki I/V zostaje zniekształcona. Poniżej znajduje się krzywa I/V dla kilku typowych anomalii.

1) Krzywa wielostopniowa lub wklęsła:

Zagłębienia na krzywej wskazują na niespójną pracę różnych części instalacji lub modułu, co może być spowodowane: częściowym zacienieniem lub zanieczyszczeniem ciągu lub modułu (np. przez śnieg); uszkodzeniem panelu/modułu; zwarciem diody bypassowej.

2) Zbyt niskie napięcie:

Prawdopodobne przyczyny zbyt niskiego napięcia: duże zanieczyszczenie powierzchni modułu PV lub spadek mocy modułu (np. poprzez utlenianie taśmy lutowniczej, żółknięcie folii EVA, pękanie paneli czy tzw. “hot spot”).

3) Zbyt niski prąd:

Powodem niskiego prądu może być: Przerwanie lub zwarcie diody bypassowej modułu PV, niewłaściwa liczba modułów, słaba izolacja uziemienia dla elektrody dodatniej lub ujemnej modułu PV, potencjalna degradacja indukowanym napięciem (PID), widoczne i równomierne zacienienie całego panelu/modułu/ciągu lub też wzrost temperatury modułu PV.

III. Procedura analizy charakterystyki I/V

Aby skorzystać z inteligentnego interfejsu diagnostycznego można użyć lokalnego narzędzia do debugowania USB-WIFI lubi zdalnego systemu zarządzania OSS.

IV. Test zacieniania

Falownik połączony jest z sześcioma trackerami MPPT za pomocą modułów 285Wp, przy czym trackerami MPPT od pierwszego do piątego z 24 modułami/ciąg, a szósty tracker MPPT z 20 modułami/ciąg.

Przykryj 6 modułów podłączonych do pierwszego trackera MPPT, przeprowadź analizę krzywej I/V i porównaj ją z krzywą I/V bez zacieniania. Powinieneś otrzymać rezultat podobny do poniższego:

Podsumowanie

Konkluzje z analizy: Krzywe I/V modułów PV 1, 2, 3, 4 i 5 MPPT są bardzo zbliżone, a kształt krzywej jest prawie taki sam. Ale kiedy moduły PV podłączone do pierwszego trackera MPPT są przykryte (zacienione), krzywa pierwszego trackera znacząco opada w porównaniu z pozostałymi krzywymi czterech innych trackerów MPPT.

W porównaniu z innymi, szósty tracker MPPT, z uwagi na to, że jest połączony z czterema modułami mniej, ma oczywiście niższe napięcie w układzie otwartym. Analizując charakterystykę kształtu krzywej I/V modułu PV, można nie tylko stwierdzić, czy moduły PV pracują poprawnie, ale także zidentyfikować wadliwe moduły. Ta funkcja falowników Growatt sprawia, że ich użytkownicy mogą szybko i wygodnie wykryć usterki modułów PV, oszczędzając tym samym wysiłek, czas i pieniądze.