En un parque solar fotovoltaico los paneles o módulos (PV) se encuentran conectados en series, formando lo que llamamos cadenas o strings (STR) y varias de estas cadenas, conectadas en paralelo, conformando los que llamamos bloques o blocks (BK). Es la misma distribución que encontramos en las diferentes células que conforman un módulo, con la diferencia de que un módulo, podemos quitarlo de una cadena y sustituirlo por otro fácilmente y una célula de un panel se antoja bastante más complicado.
Los PV suelen estar catalogados por potencia, dentro de un límite superior e inferior. Es decir, que podemos tener 100 módulos de 220W y que las potencias oscilen en torno a 200±2%, por ejemplo.
Las características particulares de cada uno de los paneles individuales, queda reflejado en lo que se denominan "Flash Tests". Aquí se muestra lo que podría ser un FT real:
| Fabricante | Modelo | Watts(W) | Eficiencia(%) | Voc (V) | Isc (A) | Vmp (V) | Imp (A) | Tolerancia(%) | Peso(Kg) |
| ST | ST-340 | 340 | 15.76 | 50.5 | 8.85 | 42.0 | 8.1 | -3.0~3.0 | 29.0 |
Es precisamente el problema de la diferencia de voltajes entre módulos conectados en serie y en paralelo el que provoca un problema de perdida de eficiencia en nuestra instalación. Si tenemos varios ST configurados, por ejemplo, con el mismo tipo de módulos, para simplificar, y sus voltajes van desde 300V a 370V...desgraciadamente todos los ST bajarán su voltaje hasta el que menos ofrezca, en este caso 300. La distribución dentro de cada bloque de las placas que confirman cada uno de las cadenas puede llegar a ser un factor importante a la hora de optimizar el rendimiento del parque.
EL SUJETO
En este caso el sujeto podría ser cualquier parque fotovoltaico, pero en particular, yo lo tendría en cuenta para parques que se encuentran en las fases previas a la construcción, ya que es mucho más fácil ordenar las placas antes de ser instaladas que modificar el orden en parque ya construidos, aunque un estudio de lo que se encuentra construido y una valoración de las posibles mejoras nunca viene mal.
OBJETIVOS Y REQUISITOS
En primer lugar, tomando datos reales de un parque solar, simplemente por considerar que las placas han sido puestas sin ningun criterio que tenga en cuenta los problemas derivados del mismatch, realizaremos unos cálculos de donde podremos comparar de forma aproximada y estimada tres casos:
a) Potencia calculada a través de flash tests de la forma en la que están realmente instalados los módulos.
b) Potencia calculada segun flash tests en el peor de los casos en cuanto a orden se entiende.
c) Potencia calculada según flash test bajo supuesto de un voltaje medianamente optimizado.
En segundo lugar, compararemos estos tres casos para ver que porcentaje de mejora podríamos conseguir.
Por último, tendríamos dos decisiones posibles que tomar. En el primer caso, pudiera ser que ordenando las placas antes del montaje de estas, consiguiéremos un aumento significativo de la producción posterior. En el segundo caso, llegaríamos a la conclusión de que es menos costoso e igual de efectivo realizar el cálculo una vez instaladas las placas, calculando el voltaje por string y modificando únicamente los strings que peor voltaje ofrezcan, instalando otras placas que compensen esta bajada detectada.
Si el caso fuese el primero,el siguiente objetivo sería conseguir un método iterativo al que ofreciéndole una lista de PV con sus respectivos Flash Tests y configurándole parámetros necesarios como el número de strings necesarios y los módulos por string que queremos instalar, nos proporcione la agrupación óptima de paneles, para que todos los string maximicen el voltaje y así optimizar la generación del parque.
En primer lugar, tomando datos reales de un parque solar, simplemente por considerar que las placas han sido puestas sin ningun criterio que tenga en cuenta los problemas derivados del mismatch, realizaremos unos cálculos de donde podremos comparar de forma aproximada y estimada tres casos:
a) Potencia calculada a través de flash tests de la forma en la que están realmente instalados los módulos.
b) Potencia calculada segun flash tests en el peor de los casos en cuanto a orden se entiende.
c) Potencia calculada según flash test bajo supuesto de un voltaje medianamente optimizado.
En segundo lugar, compararemos estos tres casos para ver que porcentaje de mejora podríamos conseguir.
Por último, tendríamos dos decisiones posibles que tomar. En el primer caso, pudiera ser que ordenando las placas antes del montaje de estas, consiguiéremos un aumento significativo de la producción posterior. En el segundo caso, llegaríamos a la conclusión de que es menos costoso e igual de efectivo realizar el cálculo una vez instaladas las placas, calculando el voltaje por string y modificando únicamente los strings que peor voltaje ofrezcan, instalando otras placas que compensen esta bajada detectada.
Si el caso fuese el primero,el siguiente objetivo sería conseguir un método iterativo al que ofreciéndole una lista de PV con sus respectivos Flash Tests y configurándole parámetros necesarios como el número de strings necesarios y los módulos por string que queremos instalar, nos proporcione la agrupación óptima de paneles, para que todos los string maximicen el voltaje y así optimizar la generación del parque.
En un principio se realizaría el método en un archivo excel configurado con macros Visual Basic. De conseguir el propósito se estudiarán otras formas de usar dicho método, como por ejemplo, vía web, o software dedicado.
PASOS
1)Tomar una muestra de un parque real de los módulos instalados en un inversor, que es caso que nos ocupa, por su configuración.
2)Calcular los parámetros según la configuración real.
3)Calcular los parámetros obligando a la agrupación a ser la peor posible.
4)Calcular los parámetros para una agrupación equilibrada.
5)Calcular el posible % de mejora o empeoramiento producido por las reagrupaciones.
6)Estudiar si es viable la agrupación antes del montaje o si por el contrario es suficiente con detectar los strings mas deficitarios restituyendo el voltaje necesario para no degradar al conjunto.
DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE CÁLCULO.
Como la tabla que engloba a los flash test es muy larga para ponerla en el blog, voy a describir lo que me encuentro y dejarlo reflejado en resúmenes.
Los datos que van a describir nuestra instalación son los siguientes:
Link a archivo Excel con tablas
-2112 módulos que cuelgan de un inversor
-96 strings, cada uno de los cuales porta 22 módulos
-Rango de voltajes encontrado se encuentra entre 27,356V y 37,025V.
-Se realiza el calculo de sumar cada uno de los voltaje por string, estando en un rango comprendido entre 654,981V y 622,47V.
-Según esto...todos los strings estarían trabajando a 622,47V.
-Reorganizamos los strings ordenando de la peor forma posible los módulos, es decir, colocando en un string los 22 peores módulos encontrados. De esta forma vemos que la peor configuración provocaría que los strings trabajasen a 615,699V.
-Viendo en la gráfica la población de módulos que tenemos podemos suponer que seríamos capaces de realizar una configuración de strings cuya media por módulos fuese de 29,1V, que es justo el lugar donde la aportación en voltaje de los módulos esta en la mitad(corte de línea roja con verde). Con esta configuración media, diríamos que conseguiríamos que los strings trabajasen a 29,1*22=640,2V
Con estos datos podríamos suponer que mejoraríamos la peor de las configuraciones en un 3,83% y la actual en un 2,77%.
Si seguimos suponiendo...que el parque no se encuentra ni mejor ni peor...sino que esto el una medida adecuada de lo que nos encontraríamos.... el parque consta de una potencia instalada de 18MW...una mejora del 2,77% no hay que infravalorarla...sobre todo porque la generación es contínua. Los módulos que yo conozco perdían entre un 2% y un 3% anual...es decir...sería como ganarle una año de vida a la maxima potencia al parque...
¿Compensa ordenarlas?
Si comprobamos cuantos strings se quedan por debajo de la media, vemos que son unos 22, que habría que modificar para subirlos de voltaje.
Bajo mi punto de vista, y con la experiencia de haber formado parte del equipo de construcción de algún que otro parque, opino que la mejor forma de afrontar este problema sería:
-Obtener los flash test de las placas que vamos o hemos recibido lo antes posible. Con objeto de poder analizar la población con la que nos vamos a encontrar.
-Con estos datos podremos hacer un cálculo aproximado del voltaje medio que deberíamos tener.
-En fase de construcción y mediante alguna herramienta informática nada complicada y una pistola de códigos que nos permita vincular flash test con números de serie de placas, intentar conseguir que los strings ni se pasen ni se queden por debajo de nuestro voltaje estimado.
-En ultimo lugar verificar los strings ya construido el parque, analizando valores eléctricos reales, e intentando apuntar a aquellos string que nos provoquen fallos...seguramente serán muchos menos que los que nos hemos encontrado en este estudio.
No obstante, solo es el punto de vista que tengo...cada uno que saque sus conclusiones.
2)Calcular los parámetros según la configuración real.
3)Calcular los parámetros obligando a la agrupación a ser la peor posible.
4)Calcular los parámetros para una agrupación equilibrada.
5)Calcular el posible % de mejora o empeoramiento producido por las reagrupaciones.
6)Estudiar si es viable la agrupación antes del montaje o si por el contrario es suficiente con detectar los strings mas deficitarios restituyendo el voltaje necesario para no degradar al conjunto.
DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE CÁLCULO.
Como la tabla que engloba a los flash test es muy larga para ponerla en el blog, voy a describir lo que me encuentro y dejarlo reflejado en resúmenes.
Los datos que van a describir nuestra instalación son los siguientes:
Link a archivo Excel con tablas
-2112 módulos que cuelgan de un inversor
-96 strings, cada uno de los cuales porta 22 módulos
-Rango de voltajes encontrado se encuentra entre 27,356V y 37,025V.
-Se realiza el calculo de sumar cada uno de los voltaje por string, estando en un rango comprendido entre 654,981V y 622,47V.
-Según esto...todos los strings estarían trabajando a 622,47V.
-Reorganizamos los strings ordenando de la peor forma posible los módulos, es decir, colocando en un string los 22 peores módulos encontrados. De esta forma vemos que la peor configuración provocaría que los strings trabajasen a 615,699V.
-Viendo en la gráfica la población de módulos que tenemos podemos suponer que seríamos capaces de realizar una configuración de strings cuya media por módulos fuese de 29,1V, que es justo el lugar donde la aportación en voltaje de los módulos esta en la mitad(corte de línea roja con verde). Con esta configuración media, diríamos que conseguiríamos que los strings trabajasen a 29,1*22=640,2V
Con estos datos podríamos suponer que mejoraríamos la peor de las configuraciones en un 3,83% y la actual en un 2,77%.
Si seguimos suponiendo...que el parque no se encuentra ni mejor ni peor...sino que esto el una medida adecuada de lo que nos encontraríamos.... el parque consta de una potencia instalada de 18MW...una mejora del 2,77% no hay que infravalorarla...sobre todo porque la generación es contínua. Los módulos que yo conozco perdían entre un 2% y un 3% anual...es decir...sería como ganarle una año de vida a la maxima potencia al parque...
¿Compensa ordenarlas?
Si comprobamos cuantos strings se quedan por debajo de la media, vemos que son unos 22, que habría que modificar para subirlos de voltaje.
Bajo mi punto de vista, y con la experiencia de haber formado parte del equipo de construcción de algún que otro parque, opino que la mejor forma de afrontar este problema sería:
-Obtener los flash test de las placas que vamos o hemos recibido lo antes posible. Con objeto de poder analizar la población con la que nos vamos a encontrar.
-Con estos datos podremos hacer un cálculo aproximado del voltaje medio que deberíamos tener.
-En fase de construcción y mediante alguna herramienta informática nada complicada y una pistola de códigos que nos permita vincular flash test con números de serie de placas, intentar conseguir que los strings ni se pasen ni se queden por debajo de nuestro voltaje estimado.
-En ultimo lugar verificar los strings ya construido el parque, analizando valores eléctricos reales, e intentando apuntar a aquellos string que nos provoquen fallos...seguramente serán muchos menos que los que nos hemos encontrado en este estudio.
No obstante, solo es el punto de vista que tengo...cada uno que saque sus conclusiones.
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