Как правильно рассчитать количество солнечных панелей для инвертора

Что нужно знать перед расчетом

Для сетевого и гибридного инвертора солнечные панели объединяются в стринги — последовательные цепочки модулей. Один или несколько стрингов подключаются к MPPT-входам инвертора. Задача проектировщика — подобрать такую конфигурацию, чтобы инвертор работал эффективно и при этом не выходил за допустимые электрические пределы.

Для расчета нужны две группы данных: параметры инвертора и параметры солнечной панели.

Шаг 1. Считаем напряжение стринга

Первое ограничение — напряжение. У каждого инвертора есть рабочий диапазон MPPT и предельное входное напряжение PV. Стринг должен попадать в рабочий диапазон при нормальной работе и не превышать максимальное напряжение даже в мороз.

Почему важен мороз? Напряжение холостого хода панели растет при снижении температуры. Поэтому стринг, который при +25 °C выглядит безопасным, зимой может оказаться слишком близко к пределу инвертора.

Шаг 2. Проверяем ток

Если панели соединены последовательно в один стринг, напряжение складывается, а ток остается примерно как у одной панели. Если два одинаковых стринга подключаются параллельно к одному MPPT, ток складывается.

Поэтому для MPPT с двумя входами нужно проверять два значения:

• рабочий ток: Imp × количество параллельных стрингов;
• ток короткого замыкания: Isc × количество параллельных стрингов.

Оба значения должны быть ниже ограничений инвертора. Особенно важно не игнорировать ток короткого замыкания: он часто больше рабочего тока и отдельно указан в паспорте инвертора.

Шаг 3. Разбираемся с MPPT и входами

MPPT — это контроллер поиска точки максимальной мощности. Он подстраивает работу солнечного поля под текущие условия: солнце, температуру, облачность и нагрузку. Но MPPT — это не просто разъем на корпусе. Это электронный узел внутри инвертора.

У инвертора может быть два MPPT и четыре физических входа. Это не означает четыре независимых трекера. Часто схема выглядит так:

Если два стринга подключены к одному MPPT, они должны состоять из одинаковых панелей в одинаковом количестве и работать в близких условиях. Нельзя на один вход одного MPPT поставить 12 панелей, а на второй вход того же MPPT — 13 панелей. MPPT будет искать одну рабочую точку для двух разных стрингов, и система будет работать хуже.

Зато разные MPPT можно использовать для разных плоскостей крыши. Например, один MPPT — восточная сторона, второй MPPT — западная. Для дома это часто практичнее, чем один высокий южный пик в середине дня.

Шаг 4. Считаем допустимую перегрузку по панелям

Солнечное поле часто делают мощнее номинальной мощности инвертора. Это называется перегрузкой по DC-стороне или oversizing. В ясный летний полдень инвертор может ограничить часть мощности, зато утром, вечером, зимой и в облачность увеличенное поле дает больше полезной энергии.

Перегрузка полезна, если она сделана в рамках паспорта инвертора: по напряжению, току и допустимой мощности PV-поля. Она опасна только тогда, когда панели подключают по принципу “сколько физически влезло”.

Пример расчета: Deye 15 кВт + Jinko Tiger Neo 490 Вт

Теперь покажем методику на конкретном примере. Возьмем гибридный инвертор Deye SUN-15K-SG05LP3-EU-SM2 и солнечную панель Jinko Tiger Neo 490 Вт JKM490N-60HL4-(V)-F8-EN.

Проверяем варианты стринга

Для примера возьмем расчет на мороз -25 °C. Это позволяет увидеть, как растет Voc и где появляется риск приблизиться к верхней границе MPPT.

В этом примере 13 панелей в стринге дают рабочее напряжение 473,59 В и оценочное Voc около 639,33 В при -25 °C. Это хороший практический вариант для Deye, если условия объекта соответствуют расчету. 14 панелей уже дают около 688,51 В по Voc в мороз, поэтому для типового частного проекта такой вариант менее комфортен по запасу.

Итоговая конфигурация примера

Для Deye 15 кВт и Jinko 490 Вт получается схема 4 стринга по 13 панелей:

По току схема проходит с запасом: два параллельных стринга на одном MPPT дают около 26,9 А рабочего тока и 28,02 А тока короткого замыкания. Это ниже ограничений Deye для этой серии.

Когда выбрать более консервативный вариант

Не всегда нужно стремиться к максимальной конфигурации. Для этого же примера можно использовать 4 стринга по 12 панелей — всего 48 панелей и 23,52 кВт. Такая схема мягче по напряжению и оставляет больший запас для холодных регионов.

Вариант с меньшим количеством панелей стоит рассмотреть, если:

• объект находится в регионе с очень низкими зимними температурами;
• часть панелей неизбежно будет в тени;
• крыша не позволяет собрать одинаковые стринги;
• нужно оставить больший инженерный запас;
• инвертор или панель имеют другие фактические параметры, чем в примере.

Практический вывод

Правильный расчет количества солнечных панелей для сетевого или гибридного инвертора — это не подбор “примерно по мощности”. Нужно отдельно проверить напряжение, ток, ток короткого замыкания, температурную поправку, количество MPPT и одинаковость стрингов на одном трекере.

На примере Deye SUN-15K-SG05LP3-EU-SM2 и Jinko Tiger Neo 490 Вт рабочая конфигурация получается такой: 4 стринга по 13 панелей, всего 52 панели и 25,48 кВт по DC-стороне. Это пример того, как увеличенное солнечное поле может быть полезно для гибридной станции, если оно рассчитано в рамках паспортных ограничений.