Clipping Showdown: อัตราส่วน DC:AC ไม่เท่ากัน

ในบทที่ 2 เราได้อธิบายถึงความแตกต่างของอัตราส่วน DC:AC ระหว่างไมโครอินเวอร์เตอร์และอินเวอร์เตอร์แบบสตริง แม้ว่าจะไม่ได้ใช้แบตเตอรี่ก็ตาม บทพิเศษนี้จะเจาะลึกถึงรายละเอียดว่าทำไมอินเวอร์เตอร์แบบสตริงจึงมีประสิทธิภาพเหนือกว่าไมโครอินเวอร์เตอร์และอย่างไร

‍

อัตราส่วน DC:AC: หมายความว่าอย่างไร

อัตราส่วน DC:AC เป็นตัวชี้วัดสำคัญในการออกแบบระบบโซลาร์เซลล์ โดยจะเปรียบเทียบความจุพลังงานทั้งหมดของโมดูลโซลาร์เซลล์ (DC) กับความจุเอาต์พุตสูงสุดของอินเวอร์เตอร์ (AC) ตัวอย่างเช่น ระบบขนาด 15 กิโลวัตต์พร้อมอินเวอร์เตอร์ขนาด 11.4 กิโลวัตต์ (หรือผลรวมความจุของไมโครอินเวอร์เตอร์) จะมีอัตราส่วน DC:AC เท่ากับ 1.3:1

ตามข้อมูลของ Aurora Solar ซึ่งเป็นซอฟต์แวร์จำลองการออกแบบและประสิทธิภาพพลังงานแสงอาทิตย์ชั้นนำ ระบุว่า “มักจะสมเหตุสมผลที่จะขยายขนาดของแผงโซลาร์เซลล์ โดยให้อัตราส่วน DC ต่อ AC มากกว่า 1 ซึ่งจะทำให้เก็บเกี่ยวพลังงานได้มากขึ้นเมื่อการผลิตอยู่ต่ำกว่าระดับที่กำหนดของอินเวอร์เตอร์ ซึ่งโดยทั่วไปมักจะเป็นเช่นนั้นตลอดทั้งวัน”

อย่างไรก็ตาม Aurora Solar กล่าวต่อไปว่า “แนวทางนี้ไม่ได้ไม่มีต้นทุน ต้องใช้เงินซื้ออินเวอร์เตอร์เพิ่มเติม หรือไม่ก็ต้องสูญเสียพลังงานที่เก็บเกี่ยวได้เนื่องจากอินเวอร์เตอร์ถูกตัดทอน”

แต่อัตราส่วน DC:AC ไม่ได้ทำงานเหมือนกันทั้งหมด โดยเฉพาะเมื่อเปรียบเทียบอินเวอร์เตอร์สตริงกับไมโครอินเวอร์เตอร์

‍

คลิปวิดีโอ: อินเวอร์เตอร์แบบสตริงเทียบกับอินเวอร์เตอร์แบบไมโคร

แม้ว่าอินเวอร์เตอร์แบบสตริงและไมโครอินเวอร์เตอร์จะตัดพลังงานเมื่อเอาต์พุตของโมดูลเกินขีดความสามารถของอินเวอร์เตอร์ แต่อินเวอร์เตอร์แบบสตริงจะตัดพลังงานน้อยลงโดยเฉลี่ยเนื่องจาก:

1. การปรับกำลังรวมในอินเวอร์เตอร์สตริง

อินเวอร์เตอร์แบบสตริงจะจัดการพลังงานที่ระดับอาร์เรย์ โดยการรวมเอาเอาต์พุตของโมดูลทั้งหมดเข้าเป็นอินพุต DC ตัวเดียว ซึ่งหมายความว่า:

• โมดูลต่างๆ จะสร้างสมดุลซึ่งกันและกัน: หากกลุ่มโมดูลหนึ่งผลิตพลังงานสูงสุด (เช่น หันไปทางทิศตะวันตกในตอนบ่าย) ในขณะที่อีกกลุ่มหนึ่งถูกบดบังหรือทำงานต่ำกว่าจุดสูงสุด (เช่น หันไปทางทิศตะวันออกในตอนบ่าย) โอกาสที่เอาต์พุตทั้งหมดของอาร์เรย์จะเกินขีดความสามารถของอินเวอร์เตอร์จะมีน้อยลง
• เส้นโค้งเอาต์พุตที่ราบรื่นยิ่งขึ้น: การสร้างแบบผสมผสานของโมดูลทั้งหมดช่วยลดโอกาสของการตัดสัญญาณ แม้ว่าโมดูลแต่ละโมดูลจะทำงานที่ความจุสูงสุดก็ตาม

‍

2. การตัดต่อโมดูลในไมโครอินเวอร์เตอร์

ไมโครอินเวอร์เตอร์ทำงานแยกกันสำหรับแต่ละโมดูล โดยแปลงไฟ DC เป็นไฟ AC ที่ระดับโมดูล ทำให้เกิดประสิทธิภาพต่ำ:

• การตัดกระแสไฟที่แต่ละโมดูล: ไมโครอินเวอร์เตอร์แต่ละตัวมีพิกัดกำลังไฟฟ้าคงที่ (เช่น 350W) หากโมดูล 450W ถึงจุดสูงสุด กระแสไฟส่วนเกิน 100W ก็จะถูกตัดกระแสไฟ แม้ว่าโมดูลอื่นๆ ในระบบจะผลิตไฟได้น้อยกว่าจุดสูงสุดก็ตาม
• ไม่มีการแบ่งปันระหว่างโมดูล: ไม่เหมือนอินเวอร์เตอร์สตริง ไมโครอินเวอร์เตอร์ไม่สามารถรวมพลังงานระหว่างโมดูลได้ ดังนั้นพลังงานส่วนเกินจากโมดูลประสิทธิภาพสูงจะสูญหายไป แม้ว่าโมดูลอื่นๆ จะมีประสิทธิภาพต่ำกว่ามาตรฐานก็ตาม

‍

การเปรียบเทียบการผลิตพลังงานด้วยตัวอย่างเฉพาะ

มาดูความแตกต่างโดยการเปรียบเทียบประสิทธิภาพของไมโครอินเวอร์เตอร์กับอินเวอร์เตอร์แบบสตริงที่มีอัตราส่วน DC:AC เท่ากันในบ้านหลังเดียวกัน (ดูรูปที่ 16) โดยมีคุณลักษณะดังต่อไปนี้:

• ติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ขนาด 15kW ประกอบด้วยโมดูล 35x440W
• 2 อาร์เรย์: 17 โมดูลในทิศตะวันออก (สีน้ำเงิน), 17 โมดูลในทิศตะวันตก (สีเหลือง)
• ดวงอาทิตย์ส่องแสงลงมาทางแผงโซลาร์เซลล์ฝั่งตะวันตก ทำให้เกิดพลังงานไฟฟ้าได้ 400 วัตต์ต่อแผง
• แผง East Array สร้างพลังงานได้ 250W ต่อโมดูล
• ตัวเลือกที่ 1: ตัวเพิ่มประสิทธิภาพ 700W + อินเวอร์เตอร์สตริง 11.4kW (อัตราส่วน DC:AC 1.35:1)
• ตัวเลือกที่ 2: ไมโครอินเวอร์เตอร์ 325W ในแต่ละโมดูล (อัตราส่วน DC:AC 1.35:1)

ด้านล่างนี้ เราจะเห็นการเปรียบเทียบประสิทธิภาพระหว่างการกำหนดค่าทั้งสองนี้ ไมโครอินเวอร์เตอร์ในตัวเลือก 2 ช่วยลดการผลิตได้ 13% เนื่องจากลดการผลิตในระดับโมดูล อินเวอร์เตอร์สตริงในตัวเลือก 1 ไม่ลดการผลิตเนื่องจากเอาต์พุตที่ต่ำกว่าในอาร์เรย์ตะวันออกช่วยปรับสมดุลเอาต์พุตที่สูงกว่าของอาร์เรย์ตะวันตก

เอาท์พุตศักยภาพสูงสุด

• ฝั่งตะวันออก : 4,500W (250W x 18)
• ตะวันตก : 6,800W (400W x 17)
• รวม: 11,300W (4,500W + 6,800W)

สถาปัตยกรรม DC: 

• ฝั่งตะวันออก : 4,500W (250W x 18)
• ตะวันตก : 6,800W (400W x 17)
• รวม: 11,300W (4,500W + 6,800W)
• การตัด 0%

สถาปัตยกรรมเอซี

• ฝั่งตะวันออก : 4,500W (250W x 18)
• ตะวันตก : 5,525W (325W x 17)
• รวม: 10,025W (4,500W + 5,525W)
• การตัด 13%

‍

ความแตกต่างในแต่ละวัน

เส้นโค้งการผลิตพลังงานในรูปที่ 16 แสดงให้เห็นถึงความแตกต่างของประสิทธิภาพระหว่างเทคโนโลยีทั้งสองในระยะเวลาหนึ่งวัน

สถาปัตยกรรม DC: จะตัดเฉพาะในกรณีที่กำลังไฟฟ้าออกทั้งหมด (อาร์เรย์ตะวันออก + ตะวันตก) เกินขีดความสามารถของอินเวอร์เตอร์ โดยมีทิศทางที่แตกต่างกัน โอกาสที่การตัดจะน้อยลง

สถาปัตยกรรม AC: ตัดที่แต่ละโมดูล ดังนั้นจะตัดอาร์เรย์ EAST ก่อนแล้วจึงตัดอาร์เรย์ WEST ทำให้กำลังไฟฟ้ารวมลดลง มีแนวโน้มว่าจะตัดมากกว่า

‍

บทบาทของการปฐมนิเทศโมดูล

โมดูลได้รับการติดตั้งบ่อยครั้งในหลายทิศทาง (เช่น หลังคาหันไปทางทิศตะวันออกและทิศตะวันตก) เพราะว่า:

• หลังคาบ้านมีพื้นที่จำกัด การวางแนวหลายทิศทางทำให้มีพื้นที่มากขึ้น
• การกระจายค่าพีค: โมดูลที่หันไปในทิศทางต่างกันจะผลิตเอาต์พุตพีคในเวลาต่างกันของวัน ส่งผลให้เส้นโค้งเอาต์พุตโดยรวมราบรื่นยิ่งขึ้น
• จับภาพช่วงเวลาเช้าและเย็น โดยส่วนใหญ่แล้ว สาธารณูปโภคจะชดเชยช่วงเช้าและเย็นในอัตราที่สูงกว่าช่วงกลางวัน ซึ่งส่วนใหญ่เป็นผลมาจากพลังงานแสงอาทิตย์ที่แพร่หลายบนโครงข่ายไฟฟ้า
• ลดการตัดต่อ: แม้จะมีอัตราส่วน DC:AC สูง แต่เอาต์พุตระบบทั้งหมดมีโอกาสน้อยกว่าที่จะเกินขีดความสามารถของอินเวอร์เตอร์ด้วยอินเวอร์เตอร์แบบสตริง

‍

บทสรุป

อัตราส่วน DC:AC ไม่ได้ถูกสร้างขึ้นมาเท่ากันทั้งหมด แม้ว่าอินเวอร์เตอร์แบบสตริงและไมโครอินเวอร์เตอร์จะตัดพลังงานเมื่อพลังงาน DC เกินขีดความสามารถของ AC แต่อินเวอร์เตอร์แบบสตริงจะลดการสูญเสียที่ตัดพลังงานได้อย่างมากด้วยการรวมพลังงานไว้ทั่วทั้งอาร์เรย์

สำหรับเจ้าของบ้านที่ต้องการเพิ่มผลผลิตและการประหยัดพลังงานสูงสุด ระบบอินเวอร์เตอร์สตริงที่ปรับให้เหมาะกับ DC ถือเป็นตัวเลือกที่ชัดเจน เพราะสามารถจับพลังงานได้มากขึ้น ลดการสูญเสียให้เหลือน้อยที่สุด และเตรียมพร้อมสำหรับอนาคตของพลังงานแสงอาทิตย์และระบบกักเก็บพลังงาน

‍

-

ต้องการเพิ่มเติมหรือไม่?

สัมมนาผ่านเว็บ: ในวันที่ 15 เมษายน (วันภาษีในสหรัฐอเมริกา) เราจะจัดสัมมนาผ่านเว็บที่จะเจาะลึกรายละเอียดของชุดภาษี Microinverter ลงทะเบียนเข้าร่วมสัมมนาออนไลน์ได้ที่นี่

ด้านล่างนี้เป็นรายชื่อบททั้งหมดที่รวมอยู่ในชุดนี้ (จะมีการเพิ่มลิงก์เมื่อมีการเผยแพร่บทต่างๆ):

ด้านล่างนี้เป็นรายชื่อบททั้งหมดที่รวมอยู่ในชุดนี้ (จะมีการเพิ่มลิงก์เมื่อมีการเผยแพร่บทต่างๆ):

1. สรุป: ภาษีไมโครอินเวอร์เตอร์ที่เพิ่มขึ้น
2. เส้นแนวโน้ม: การเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญในอุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์
3. การตัดภาษี: การทิ้งพลังงานไว้บนโต๊ะ
4. ภาษีการแปลง: ต้นทุนที่ซ่อนอยู่ของแบตเตอรี่แบบ AC-coupled
5. ภาษีอุปกรณ์: อุปกรณ์มากขึ้น ปัญหาก็มากขึ้น
6. โซลูชันคือ DC: ตัวเพิ่มประสิทธิภาพ DC, แบตเตอรี่แบบ DC ร่วมกัน
7. โบนัส: การประลองแบบตัดทอน: อัตราส่วน DC:AC ไม่เท่ากันทั้งหมด
8. คำศัพท์

‍