Trots bra teknik är inget system felsäkert. Det är här driftsättningen kommer in och fastställer en baslinje för prestanda för kundgodkännande och efterföljande underhåll. Driftsättning är viktigt inte bara för solcellssystemens prestanda, utan även för lång livslängd på utrustning, säkerhet, avkastning och garantier.
Steg 1: Utformning och produktion för solcellssystem
För att hitta den förväntade produktionen i din anläggning ska du fastställa solenergin och ta hänsyn till eventuell skuggning som kan förekomma på panelerna. Solenergin mäts i toppvärdet för antal soltimmar, som är det antal timmar din installation uppnår 1 000 W per m² per dag. I många delar av Kalifornien är exempelvis solenergin utmärkt: 6 000 watt per kvadratmeter eller 6 timmars sol med toppvärde. Du kan använda solstrålningsmätaren Fluke IRR-1 till att skapa en baslinje genom att fastställa den faktiska solstrålningen (W/m2) och skuggegenskaperna för installationen.
Anta att du har ett solcellssystem på 10 kW. Du kan beräkna förväntad årlig produktion genom att multiplicera 10 kW-systemet med 6 soltimmar som toppvärde x 365 dagar per år x 0,85 (15 % reducering på grund av effektförluster i kablage och växelriktare). Det här systemet bör producera 18,615 kWh energi för oss per år eller 51 kWh per dag.
Steg 2: Mäta solcellsprestanda
När du har installerat systemet kontrollerar du att det fungerar på rätt genom att mäta dess elegenskaper och faktiska uteffekt.
Prestanda för ett solcellssystem är baserat på dess ström/spänning-kurva (IV). Växelriktaren omvandlar inte bara likström till växelström utan dessutom maximerar den uteffekten genom att registrera vid vilken ström och spänning – eftersom effekt är spänning multiplicerat med ström – systemet genererar mest effekt. Kortslutningsströmmen (Isc) är den maximala strömmen från en cell och ingen uteffekt genereras eftersom det inte finns någon spänningsskillnad: den positiva och negativa kabeln är i kontakt med varandra. Tomgångsspänningen (Voc) är den maximala spänningen från en cell: ingen uteffekt genereras eftersom kretsen är öppen. Den punkt där modulen genererar mest ström kallas för den maximala effektpunkten (mpp).
För att kontrollera om ett solcellssystem fungerar på rätt sätt måste du känna till Voc och Isc, som är angivna på moduldatabladet. Du bör mäta Voc och Isc före och efter installationen.
Du använder strömtången Fluke 393 FC för CAT III till att fastställa Voc genom att mäta spänningen mellan den positiva och negativa polen. 393 FC är klassificerad för 1 500 V i CAT III/600 V i CAT IV, vilket gör den säker och tillförlitlig för mätningar i CAT III-miljöer som solcellsinstallationer. Du använder IR-termometern Fluke 64 MAX till att fastställa modultemperatur för att ta hänsyn till effekten av temperaturen på Voc (ju lägre temperatur, desto högre spänning och vice versa). 393 FC avger ljudpolaritetsvarningar när du testar Voc. Om den är omvänd kan apparatskåpet eller andra kretsar oavsiktligt seriekopplas, vilket resulterar i spänningar över växelriktarens maximala ingångsspänning.
För att testa Isc kopplar du bort alla parallella kretsar och kortsluter kretsen på ett säkert sätt. Mät strömmen mellan de positiva och negativa polerna med en multimeter. Ställ in vredet på en ström som är högre än förväntat. Registrera värdena för Isc och Voc i appen Fluke Connect™ för trendberäkning och rapportering.
Kontrollera isoleringsresistansen för ledarna, anslutningarna mellan modulerna, anslutningarna mellan modulerna och racket och resistansen mot jord. Du använder jordtången Fluke 1630-2 FC till att mäta jordresistansen för att se till att den är lägre än 25 ohm.
Steg 3: Diagnostisera avvikelser
Även om du har installerat ett solcellssystem på rätt sätt kommer det eventuellt inte att uppfylla den förväntade elproduktionen. Det är mycket viktigt att en modul har specificerade elektriska egenskaper eftersom en växelriktare har en minsta och högsta ingångsström, under och över vilken den inte har någon uteffekt.
Scenario 1: Tomgångsspänning eller kortslutningsström är högre eller lägre än i databladet
I det här fallet har strängen en eller flera moduler vars egenskaper inte uppfyller specifikationen. Tomgångsspänning utanför intervallet innebär att växelriktaren kanske inte ger någon uteffekt. Kortslutningsström utanför intervallet indikerar att modulen kan vara felmatchad, vilket kan allvarligt försämra systemets prestanda eftersom strömmen i en sträng begränsas av modulen med den lägsta strömmen. Identifiera och byt ut modulerna.
Scenario 2: Uteffekten är låg
Om du ser att uteffekten är lägre än förväntat kan det vara ett problem. Även om viss variation i uteffekten förväntas kan konsekvent mindre än den förväntade uteffekten vara ett tecken på en felaktig sträng, ett jordfel eller skuggning.
En orsak kan vara heta områden, strömansamling och överhettning i en kortslutningscell, vilket leder till minskade prestanda och möjlig brand. Du kan använda värmekameror som IR-kameran Fluke Ti480 PRO och värmekameran TiS75+ till att snabbt identifiera heta områden.
Jordfel är en annan orsak, men de är svårare att felsöka och innebär att du måste testa spänningen och strömmen i alla ledare och i jordtagsledaren, som leder vagabonderande strömmar till jord. Spänning och ström på EGC indikerar ett jordfel. Jordfel kan uppstå på grund av skadad ledarisolering, felaktig installation, klämda ledningar och vatten, som kan skapa en elektrisk anslutning mellan en ledare och EGC. Hitta orsaken till problemet och byt ut skadade kablar eller förbättra förhållandena.
Andra orsaker till låg uteffekt kan vara skuggning och dålig lutning och kompassriktning (azimutvinkel) för positionen. Använd en solenergimätare för att hitta nya källor till skuggning och ta bort dem om möjligt. Även om det kanske inte är möjligt att ändra lutning och kompassriktning för systemet så att panelerna pekar mer direkt mot solen bör du känna till lutnings- och azimutvinkeln för att fastställa en baslinje för framtida referens.
I storskaliga solcellssystem går strömmen från ett solenergisystem genom transformatorer efter att ha omvandlats för att öka spänningen, sedan till ställverk och medelspänningskablar där minskad isoleringsresistans är ett vanligt problem. För medel- och högspänningskablar använder du isoleringstestaren Fluke 1555 FC 10 kV, som kan användas till att testa upp till 10 000 volt.
För system med batterier jämför du den förväntade batterispänningen och laddningsstatusen med de faktiska värdena med hjälp av en batterianalysator i Fluke 500-serien.