太陽光パネルを直列につなぐと電圧が加算され、電流は基本的に1枚分のままです。ストリングを並列につなぐと電圧は同じまま、電流が加算されます。設計では、低温時の最大開放電圧がPCSの最大入力電圧を超えないこと、高温時の動作電圧がMPPT範囲を外れないこと、並列後の電流がPCS・接続箱・ケーブルの定格内であることを、採用するモジュールとPCSの仕様書で確認します。
直列は電圧、並列は電流が増える
モジュールN枚を直列接続したストリングでは、開放電圧Vocと最大出力動作電圧VmpをN枚分加算します。電流Impや短絡電流Iscは、同じ仕様・同じ日射条件なら基本的に1枚分です。
同じストリングをM回路並列にすると、電圧は1ストリング分のまま、ImpとIscがM回路分に増えます。実設備では温度、日射、ばらつき、劣化、影の影響があるため、単純な定格値だけでなくPCSメーカーの設計条件を使います。
| 接続 | 電圧 | 電流 | 主な上限制約 |
|---|---|---|---|
| 直列枚数を増やす | 加算 | 基本は同じ | PCS最大入力電圧・MPPT範囲 |
| 並列回路を増やす | 基本は同じ | 加算 | MPPT入力電流・短絡電流・配線容量 |
低温時の開放電圧で直列枚数の上限を確認する
モジュール電圧は温度で変わり、一般にセル温度が低いほどVocが高くなります。年間で最も低い設計温度を想定し、仕様書のVoc温度係数を用いて補正した1枚当たりVocに直列枚数を掛け、PCSの最大入力電圧を下回ることを確認します。
平均気温ではなく設置場所の最低温度、モジュールのばらつき、メーカー指定の余裕を見ます。上限ぎりぎりの設計は、機器交換時に選択肢を狭めます。
- ✓モジュールのVocとVoc温度係数を確認する
- ✓設置場所の設計最低温度を決める
- ✓低温補正後Voc×直列枚数を計算する
- ✓PCS最大入力電圧とメーカー指定条件を照合する
高温時はMPPT下限を外れないか確認する
夏季はモジュール温度が上がり、動作電圧が下がります。高温時のVmpを補正し、直列枚数を掛けたストリング動作電圧がPCSのMPPT範囲内にあるかを確認します。電圧が下限を下回ると、発電できても最大電力点を追従できない時間が増えるおそれがあります。
起動電圧、定格入力電圧、MPPT範囲、最大入力電圧は別の仕様です。カタログの一つの電圧値だけで接続可否を判断しません。
並列数はMPPTごとの入力電流で確認する
並列数を増やすと電流が増えるため、PCS全体の入力電流だけでなく、MPPT回路ごとの最大入力電流と許容短絡電流を確認します。接続箱、ヒューズ、開閉器、コネクタ、DCケーブルも同じ電流と電圧に耐える必要があります。
方位、傾斜、日影条件、モジュール枚数が大きく異なるストリングを同じMPPTへまとめると、発電特性の不一致が損失につながります。複数方位の屋根では、MPPTの分け方を配置計画と同時に決めます。
増設・交換では既設ストリングを再計算する
モジュール交換で出力だけが近い製品を選んでも、Voc、Vmp、Isc、Imp、温度係数が違えば既設PCSの入力条件に合わないことがあります。代替品の仕様で直列・並列構成を再計算し、コネクタ互換性、最大逆電流、ヒューズ条件も確認します。
現地では、設計図と実際の直列枚数、極性、ストリング電圧を照合します。直流回路は開放しても日射があれば電圧を発生するため、有資格者が適切な測定器と保護具を用い、メーカー手順に従って作業します。
よくある質問
Q.パネルを多く直列につなぐほど発電量は増えますか？
A.容量は増えますが、PCS最大入力電圧とMPPT範囲を外せません。直列枚数だけで発電量を最大化する考え方ではありません。
Q.並列数を増やせばPCSへ何回路でもつなげますか？
A.MPPTごとの入力電流、許容短絡電流、端子数、接続箱・保護機器の定格が上限になります。
Q.定格電圧だけ見ればよいですか？
A.低温時Voc、高温時Vmp、起動電圧、MPPT範囲、最大入力電流をセットで確認します。
POINT
この記事のまとめ
ストリング設計は、低温時Vocで直列上限、高温時VmpでMPPT下限、並列後Iscで入力電流と保護機器を確認します。モジュールとPCSの型式が決まった段階で計算表を残し、交換・増設時にも再計算してください。
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参考にした一次情報
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