SMA Sunny Tripower CORE1パワーコンディショナ:リパワリングにも対応可

パートII：最適化と保護

このシリーズの最初の設置では、MPP電圧に着目しました。本記事では、ストリングインバータに接続するストリング数を最大にし、パワーコンディショナを損傷から保護する方法を説明します。ストリングは、個々の最大電力追従制御 (MPPT) の端子数および最大短絡電流によって制限されます。

短絡電流を確認すると、最終的に2つの利点があります。パワーコンディショナ1基あたりのストリング数を最大にすることと、大きい直流電流によりストリング故障が発生した場合にパワーコンディショナの損傷を防止することです。600VDCシステムと比較すると、現在の太陽光システムには、高いMPP電圧を有する長いストリングがあり、同じ容量に到達するために並列にするストリングが少なくて済みます。その結果、最新のパワーコンディショナは、限られた電流容量で比較的高い電圧を扱うことができます。

なお、既設システムにパワーコンディショナを新設する場合、現行要件に合わせる必要があります。確実に合わせるために以下の2点を確認してください。

1. 最大動作入力電流
2. パワーコンディショナ/MPPTの最大短絡電流

第1に、古いパネルは、最良の条件下であっても、最大動作入力電流に達しないことがあるため、システムの使用年数は重要な考慮事項です。ほとんどの場合、DC/AC比が、最大動作入力電流よりもクリッピングに大きく影響します。しかしながら、リパワリングプロジェクトによっては、発電量を減らさずにパワーコンディショナの最大動作入力電流よりも最大20%高いパネルMPP電流を経験したお客様もいました。

また、各パワーコンディショナMPPTの最大短絡電流に注目することも重要です。上述したように、この値を調べるには2つ理由があります。リパワリングの準備が整ったことを確認する方法とその理由の詳細について調べましょう。

リパワリングの対応は可能か？

リパワリングする1つめの理由は、パワーコンディショナのMPPTを損傷電流から保護することです。損傷電流の要因には、MPPT当たりの最大短絡電流、並列ストリング2つに選ばれたパネルの安全率および短絡電流が含まれます。

SMA CORE1を使った例を見てみましょう。

• パネル: SolarWorld 製Sunmodule Plus SW290 MONO
• 規格安全率: 1.25
• 最大短絡電流: 9.97A

次に、パネルの短絡電流 (9.97A) にストリング数 (2)、安全率 (1.25) を乗じて、太陽光設計の最大短絡電流を計算します。値を乗算した結果は24.93Aに等しくなります。総計は、CORE1の1つのMPPTの最大短絡電流 (30A) 未満となる必要があります。

したがって、この設計は、パワーコンディショナの制限に合っているため、ストリングを2つ、MPPT1つに直接接続することが可能です。ストリングを3つ接続すると、パワーコンディショナに永久的な損傷を与える危険があります。

MPPT当たりの最大短絡電流を確認する2つめの理由は、各MPPTに接続できるストリングの最大数を計算できるようにするためです。前述のシナリオでは、MPPTごとに許容される最大値は、ストリング2つでした。ただし、古い設計で取り付けられたパネルには、短絡電流が低いものもあります。このような場合は、MPPTあたりの最大短絡電流を安全率と搭載されているモジュールの最大短絡電流で割ります。

1つのMPPTに並列接続するストリングの最大数を決定するときには、結果を切り捨てます。例を見てみましょう。

• パネル: Shell製Ultra 175-PC
• 最大短絡電流: 5.43A

ここで計算式を示します。MPPT (30A) の最大短絡電流を安全率 (1.25) とパネルの短絡電流(5.43)で割ると、4.42ストリングになります。これを切り捨てると、最大4つのストリングを1つのMPPTに並列接続できることがわかります。

特にリパワリング時にストリングの最大数を計算するのはなぜでしょうか？

通常、既存のストリングは非常に短く (約10から14パネル)、その結果ストリング電圧が低くなります。これらのストリングは、低電流と組み合わせられ、低電力を出力します。この例をShell製パネルと組み合わせると、MPPTあたり2つのストリングを持つ12パネルのストリング長さは、テスト条件下で総電力25.2kWpを出力します。SMA CORE1、33-USでは、50.0kWp (DC) まで対応できます。

選択したDC/AC比に達するまで、ストリングを追加することで、パワーコンディショナ容量を十分に活用できるようになります。このことは、MPPTの最大短絡電流を確認する2番目に重要な理由を明確に示します。ただし、3つ以上のストリングを並列に動作させる場合、各ストリングを保護する必要がありますが、これはストリングヒューズを追加することによって実現できますのでご留意ください。

これが2つの数値を正しく確認する方法です。リパワリングを正しく設定し、システムの安全性と効率性を確保できます。