การเปรียบเทียบการเดินสายแผงโซลาร์เซลล์แบบอนุกรมกับแบบขนาน

การเข้าใจวิธีเชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์อย่างเหมาะสมอาจเป็นเรื่องซับซ้อน โดยเฉพาะสำหรับผู้เริ่มต้น ด้วยตัวเลือกและปัจจัยมากมาย กระบวนการเชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์เพื่อใช้พลังงานจากดวงอาทิตย์อย่างมีประสิทธิภาพอาจดูน่ากลัว

คู่มือฉบับสมบูรณ์นี้อธิบายความแตกต่างพื้นฐานระหว่างการเดินสายแบบอนุกรมและขนาน ครอบคลุมถึงผลกระทบต่อแรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า ความทนทานต่อเงา และความซับซ้อนของการเดินสาย รวมถึงข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับการตั้งค่าฮาร์บริดที่ผสมผสานทั้งสองวิธีเพื่อเพิ่มความยืดหยุ่นและประสิทธิภาพ ช่วยให้ผู้ใช้ตัดสินใจได้อย่างมีข้อมูลสำหรับการติดตั้งโซลาร์เซลล์ของตน

พื้นฐานของแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าในระบบโซลาร์เซลล์แบบอนุกรมและขนาน

ไม่ว่าคุณจะเชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์แบบอนุกรมหรือขนาน กำลังไฟฟ้ารวมจะเท่าเดิม สิ่งที่สำคัญจริงๆ สำหรับการออกแบบระบบคือวิธีที่แรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงตามแต่ละรูปแบบ

การเข้าใจพฤติกรรมของแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าในรูปแบบการเดินสายต่างๆ ช่วยให้คุณตัดสินใจอย่างชาญฉลาดเกี่ยวกับขนาดแผงโซลาร์เซลล์ การจับคู่กับอินเวอร์เตอร์ และความเข้ากันได้ของตัวควบคุมการชาร์จ เมื่อคุณกำหนดได้แล้วว่าคุณต้องการพลังงานแสงอาทิตย์กี่วัตต์

การเดินสายแผงโซลาร์เซลล์แบบอนุกรม

การเชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์แบบอนุกรม ส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นในขณะที่รักษากระแสไฟฟ้าเท่าแผงเดียว

สมมติว่าคุณมีแผงโซลาร์เซลล์ขนาด 100 วัตต์ สี่แผง (แต่ละแผงมีแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด 23.33 โวลต์ และกระแส 5.45 แอมป์) และเชื่อมต่อแบบอนุกรมเพื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้า การคูณแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดของแผงหนึ่งแผง (23.33 โวลต์) ด้วยจำนวนแผง (4) จะได้แรงดันไฟฟ้ารวม 93.32 โวลต์

การเดินสายแผงโซลาร์เซลล์แบบขนาน

เมื่อเชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์แบบขนาน แรงดันไฟฟ้าจะคงที่เท่ากับแผงเดียว ในขณะที่กระแสไฟฟ้าจะรวมกันจากแผงทั้งหมดที่เชื่อมต่อ

ดังที่แสดงในภาพด้านบน หากคุณมีแผงโซลาร์เซลล์ขนาด 100 วัตต์ จำนวนสี่แผง โดยแต่ละแผงมีแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด 23.33 โวลต์ และกระแส 5.45 แอมป์ เมื่อต่อแบบขนาน ระบบจะรักษาแรงดันไฟฟ้าไว้ที่ 23.33 โวลต์ ในขณะที่เพิ่มกระแสไฟฟ้าเป็น 21.8 แอมป์

การเดินสายแผงโซลาร์เซลล์แบบอนุกรมและขนาน

การเลือกใช้ระหว่างแบบอนุกรมและขนานไม่ใช่แค่เรื่องคณิตศาสตร์ แต่เป็นการหาสมดุลที่เหมาะสมสำหรับการออกแบบระบบของคุณ ในบางกรณี การตั้งค่าแบบอนุกรม-ขนานเป็นตัวเลือกที่ยืดหยุ่น โดยเฉพาะสำหรับชุดแผงโซลาร์เซลล์ขนาดกลางหรือใหญ่

ตัวอย่างเช่น สมมติว่าคุณมีแผงโซลาร์เซลล์ แปดแผง ขนาด 100W และ ตัวควบคุมการชาร์จโซลาร์เซลล์ 45A ที่มีอินพุต PV สูงสุด 100V คุณสามารถจัดกลุ่มแผงโซลาร์เซลล์แปดแผงเป็นสี่สาย โดยแต่ละสายมี สองแผงเชื่อมต่อแบบอนุกรม ซึ่งแต่ละสายจะให้แรงดันประมาณ 46.66V จากนั้นเชื่อมต่อ สี่สายนี้แบบขนาน การตั้งค่านี้ช่วยให้แรงดันอยู่ในขอบเขตของตัวควบคุมในขณะที่เพิ่มกระแสเป็นประมาณ 21.8A

📌หมายเหตุ:

การผสมผสานแบบอนุกรมและขนานเป็นการตั้งค่าที่สมดุล แต่มี กฎสำคัญ ที่คุณต้องปฏิบัติตาม: สายแผงโซลาร์เซลล์ทั้งหมดที่เชื่อมต่อแบบขนานต้องมีแรงดันและกระแสเท่ากัน นั่นหมายถึงการใช้จำนวนแผงต่อสายเท่ากันและจับคู่กำลังไฟ แรงดัน และทิศทางของแผง

Otherwise, the best solution is to use multiple charge controllers that support parallel operation or an inverter charger with multiple MPPT inputs to handle different strings independently.

ประเภทการเดินสายแผงโซลาร์เซลล์	แรงดันไฟฟ้ารวม	กระแสไฟฟ้ารวม
การเชื่อมต่อแบบอนุกรม	Voc × จำนวนแผงโซลาร์เซลล์	Isc ของแผงโซลาร์เซลล์เดี่ยว
การเชื่อมต่อแบบขนาน	Voc ของแผงโซลาร์เซลล์เดี่ยว	Isc × จำนวนแผงโซลาร์เซลล์
การเชื่อมต่อแบบไฮบริด	แรงดันต่อสายอนุกรม × จำนวนสายขนาน	กระแสของแต่ละสาย × จำนวนสายขนาน

จากความแตกต่างพื้นฐานของแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าระหว่างการเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนาน ทำให้เกิดลักษณะการทำงานและผลกระทบที่แตกต่างกันในหลายด้าน มาสำรวจความแตกต่างเหล่านี้กันต่อไป

แผงโซลาร์เซลล์แบบอนุกรมกับแบบขนานในความซับซ้อนของการเดินสาย

เนื่องจากกระแสไฟฟ้ามีพฤติกรรมแตกต่างกันในระบบเดินสายแบบอนุกรมและแบบขนาน ความต้องการทางไฟฟ้าและฮาร์ดแวร์ที่คุณต้องใช้จึงเปลี่ยนแปลงไปด้วย

ในการเชื่อมต่อแบบอนุกรม กระแสไฟฟ้าจะคงที่เท่ากับแผงเดียว ซึ่งหมายความว่าสายไฟไม่จำเป็นต้องรับกระแสไฟฟ้าสูง ดังนั้นคุณจึงมักจะใช้สายที่บางลงได้โดยไม่เสียประสิทธิภาพหรือความปลอดภัย

ในทางตรงกันข้าม การเชื่อมต่อแบบขนานจะเพิ่มกระแสไฟฟ้ารวม ซึ่งหมายความว่าคุณมักจะต้องใช้สายเคเบิลที่ยาวขึ้นเพื่อเชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์แต่ละแผงแยกกัน และสายที่หนาขึ้นเพื่อรองรับกระแสไฟฟ้ารวมที่สูงขึ้นอย่างปลอดภัยที่จุดต่อสาย การตั้งค่านี้ยังต้องการอุปกรณ์เสริมเพิ่มเติม เช่น ขั้วต่อสาขา กล่องรวมสาย และฟิวส์หรือเบรกเกอร์แยกสำหรับแต่ละสายชุดเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานความปลอดภัย

การเปรียบเทียบส่วนประกอบของการเดินสายแผงโซลาร์เซลล์แบบอนุกรมกับแบบขนาน

รายการ	การเดินสายแบบอนุกรม	การเดินสายแบบขนาน
ขั้วต่อสาขา MC4	ไม่จำเป็น	จำเป็น
ขนาดสายเคเบิล	ขนาดเล็กกว่า (แอมป์ต่ำ)	ขนาดใหญ่กว่า (แอมป์สูง)
เบรกเกอร์/ฟิวส์ต่อสายชุด	ไม่บังคับ	แนะนำ
กล่องรวมสาย	ไม่จำเป็น	มักจำเป็น

แผงโซลาร์เซลล์แบบอนุกรมกับแบบขนานในสภาวะมีเงามืด

เงามืดสามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อผลลัพธ์ของระบบแผงโซลาร์เซลล์ และวิธีการเดินสายแผงของคุณจะกำหนดว่าระบบจะรับมือได้ดีแค่ไหน

ในการตั้งค่าแบบอนุกรม หากแม้แต่แผงเดียวมีเงาบังบางส่วน ประสิทธิภาพของสายทั้งหมดอาจลดลง อย่างมาก เนื่องจากกระแสไฟฟ้าต้องไหลผ่านแผงทุกแผงในสาย และแผงที่มีเงาบังจะกลายเป็นคอขวด แม้จะมีไดโอดบายพาส การสูญเสียประสิทธิภาพก็อาจมีนัยสำคัญ

ด้วยการเดินสายแบบขนาน แต่ละแผงทำงานอย่างอิสระ หากแผงใดแผงหนึ่งมีเงาบัง แผงอื่น ๆ จะยังคงผลิตพลังงานได้โดยไม่ถูกกระทบ นี่ทำให้การตั้งค่าแบบขนาน ทนทานต่อเงาบังบางส่วนได้มากกว่า และเหมาะสำหรับการติดตั้งที่แผงอาจเผชิญกับมุมต่าง ๆ หรือสิ่งกีดขวางเป็นระยะตลอดวัน

แผงโซลาร์เซลล์แบบอนุกรมกับแบบขนานในเรื่องประสิทธิภาพ

การเชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์โดยพื้นฐานแล้วให้กำลังวัตต์เท่ากันภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน ไม่ว่าจะเดินสายแบบอนุกรมหรือขนาน แต่ละการตั้งค่าจะส่งผลต่อประสิทธิภาพการเดินสายและการออกแบบระบบในแง่ของแรงดันและกระแสไฟฟ้า

ในการเชื่อมต่อแบบอนุกรม แรงดันไฟฟ้าของแผงจะรวมกันในขณะที่กระแสไฟฟ้ายังคงเท่าเดิม ส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าสูงขึ้นและกระแสไฟฟ้าต่ำลง ช่วยลดการสูญเสียพลังงานในสายไฟ โดยเฉพาะในระยะทางไกล

การเชื่อมต่อแบบขนานรักษาแรงดันไฟฟ้าเท่ากับแผงเดียวแต่เพิ่มกระแสไฟฟ้ารวม เหมาะสำหรับระบบแรงดันต่ำ แต่บ่อยครั้งต้องใช้สายไฟที่หนาขึ้นเพื่อรองรับกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นและป้องกันการสูญเสียพลังงาน

โดยสรุป ทั้งสองวิธีมีประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมที่เหมาะสม แต่การเชื่อมต่อแบบอนุกรมอาจให้ประสิทธิภาพที่ดีกว่าเล็กน้อยเนื่องจากกระแสไฟฟ้าต่ำกว่าและการสูญเสียความต้านทานลดลง

แผงโซลาร์เซลล์แบบอนุกรมกับแบบขนาน - ข้อดีและข้อเสีย

การเลือกเชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์แบบอนุกรมหรือแบบขนานขึ้นอยู่กับความต้องการแรงดันไฟฟ้าของระบบ อุปกรณ์ และการตั้งค่าของคุณ แต่ละแบบมีข้อดีและข้อเสีย การเปรียบเทียบด้านล่างจะช่วยให้คุณตัดสินใจว่าแบบใดเหมาะสมที่สุดสำหรับโครงการโซลาร์เซลล์ของคุณ

การเชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์แบบอนุกรมกับแบบขนาน: ข้อดีและข้อเสีย

ประเภทการเชื่อมต่อ	ข้อดี	ข้อเสีย
ซีรีส์	แรงดันไฟฟ้ารวมสูงขึ้น (Voc รวมกัน) กระแสไฟฟ้าต่ำกว่าช่วยลดการสูญเสีย ต้นทุนการเดินสายไฟต่ำกว่า การเดินสายไฟเรียบง่าย โดดเด่นในแสงน้อย กระตุ้นการชาร์จเร็วขึ้น	เอาต์พุตขึ้นอยู่กับแผงที่อ่อนแอที่สุด ลดประสิทธิภาพเมื่อมีเงาบัง ทนทานต่อความล้มเหลวของแผงน้อยกว่า แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นเพิ่มความเสี่ยงไฟฟ้าช็อตระหว่างการบำรุงรักษา
ขนาน	ความเสี่ยงแรงดันเกินต่ำกว่า ทนทานต่อเงาและความล้มเหลวของแผงได้ดีกว่า ขยายระบบได้ง่ายกว่า	การจัดวางซับซ้อนกว่า ต้นทุนการเดินสายสูงกว่า การชาร์จเริ่มช้ากว่า

เมื่อใดที่แผงโซลาร์เซลล์แบบอนุกรมดีกว่า

การเชื่อมต่อแบบอนุกรมเป็นตัวเลือกที่ดีกว่าในระบบที่ทำงานที่แรงดันสูงขึ้นหรือจำเป็นต้องเดินสายไฟระยะไกล เหมาะอย่างยิ่งในสถานการณ์ต่อไปนี้:

• อินเวอร์เตอร์หรือคอนโทรลเลอร์ MPPT มี แรงดันเริ่มต้นสูง
• สถานที่ติดตั้งได้รับ แสงแดดสม่ำเสมอและไม่มีสิ่งกีดขวาง ตลอดวัน
• ต้องการกระแสไฟฟ้าต่ำเพื่อลดการสูญเสียพลังงานในระยะทางเดินสายที่ ยาวขึ้น
• ต้องการสายไฟขนาดเล็กกว่าเพื่อ ประหยัดพื้นที่และต้นทุนวัสดุ
• ต้องการ การจัดวางสายไฟที่เรียบง่ายกว่า โดยใช้สาขาขนานหรือตู้รวมสายให้น้อยที่สุด

เมื่อใดที่แผงโซลาร์เซลล์แบบขนานดีกว่า

การเชื่อมต่อแบบขนานเหมาะสมกว่าสำหรับระบบแรงดันต่ำหรือสภาพแวดล้อมที่มีเงาแปรผัน เหมาะที่สุดในสถานการณ์ดังนี้:

• ระบบใช้ ตัวควบคุมการชาร์จแบบ PWM ซึ่งต้องการแรงดันของแผงให้ตรงกัน
• เกิดเงาบางส่วนบ่อยครั้ง ดังนั้นจึงต้องการการทำงานของแผงแบบอิสระเพื่อรักษาประสิทธิภาพ
• ความยืดหยุ่นของระบบและการขยายในอนาคตเป็นสิ่งสำคัญ เพื่อให้สามารถเพิ่มแผงได้อย่างง่ายดาย
• ต้องการแรงดันไฟฟ้าต่ำเพื่อความปลอดภัยในการติดตั้งและบำรุงรักษา

คุณสามารถใช้การเชื่อมต่อแบบไฮบริดในระบบโซลาร์เซลล์ โดยผสมผสานการเดินสายแบบอนุกรมและขนานเพื่อใช้ประโยชน์จากข้อดีของทั้งสองวิธี วิธีนี้ช่วยปรับสมดุลแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า ปรับปรุงความทนทานต่อเงา และเพิ่มความยืดหยุ่นโดยรวมของระบบ อย่างไรก็ตาม สายแผงโซลาร์เซลล์ทั้งหมดที่เชื่อมต่อแบบขนานต้องมีขนาดเท่ากันเพื่อให้ระบบทำงานได้อย่างถูกต้อง