【LVYUAN】ソーラーパネル直列・並列の注意点をまとめ【太陽光発電3】
この前ソーラーパネル取付の注意点の一文にはソーラーパネルの直列と並列の繋がりも簡単に説明いたしました。ソーラーパネルを効率的に家やRV車の電気機器に接続する方法について考えてみましょう。複数のソーラーパネルを接続する際には、直列接続と並列接続という2つのオプションがあります。どちらの方法を選ぶかは、具体的な条件や環境に応じて決めることが重要です。以下では、それぞれの接続方法の特徴について説明します。
直列接続と並列接続の違い
ソーラーパネルを複数枚直列・並列に繋ぐと、電圧と電流の変化はこの通りです。
直列の場合：電圧は枚数倍（電流は変化なし）
並列の場合：電流は枚数倍（電圧は変化なし）
システム構築に最も直接的な影響を与えます。そのため、ソーラーシステムの構築前の計画はまず、どのぐらいの出力を実現したいのが一番考えすべきのものです。
直列接続と並列接続のメリットとデメリット
直列接続のメリットは
- 高電圧による送電損失の低減：直列接続では、複数のソーラーパネルが直列に接続されるため、合計の電圧が増加します。高電圧の利点は、電力を長距離に送る際の送電損失を低減できることです。
- 高い電圧条件での最適な動作：高い電圧条件での最適な動作：多くのインバーターは高電圧条件で最も効率的に動作するため、直列接続では効率的なエネルギー変換が期待できます。
- パネル故障の影響を最小限に抑える：直列接続では、1つのパネルの故障が他のパネルに影響を与えず、システム全体の性能に大きな影響を与えることがありません。
並列接続のメリットは
- 高い電流容量：並列接続では、複数のパネルの合計の電流容量は、接続された各パネルの電流容量の合計となります。これにより、システム全体の出力が向上します。
- パネル間の出力の均等化：並列接続では、異なる条件下で動作するパネル間の出力を均等化することができます。そのため、1つのパネルの出力が低下しても、他のパネルが補填することでシステム全体の出力が安定します。
システムが必要なパネルの枚数を決めたら、接続作業を始まります。システム構築のためには、直列・並列をうまく組み合わせて、全体の電流・電圧がシステムが許容する最大電流・最大電圧の範囲内にする必要があります。
直列接続と並列接続の選択
ここではLVYUAN社のソーラーシステム（AC3kw～10kw出力）の例を挙げて直列と並列のメリットとデメリットを説明させていただきます。
3kwソーラーシステムの構築
1640wソーラー発電キットにはPV1600W出力ハイブリッド インバーター一台と410wソーラーパネル四枚の組み合わせです。まずは各々の仕様を見せてください。
ハイブリッド インバーターのPV（ソーラー）仕様
PV最大入力（W）：1,600W / 1.6kW
PV動作電圧範囲：30V ～ 100V （MPPT動作範囲：30V ～ 85V）
PV最大入力電流：60A
410wソーラーパネル仕様
開路電圧（V）：37.3V（ポータブル電源と対応可否の参考）
短絡電流（A）：13.95A
システム構築のためには、直列・並列をうまく組み合わせて、全体の電流・電圧がハイブリッド インバーターが許容する最大電流・最大電圧の範囲内にする必要があります。そのため、このシステムは四枚ソーラーパネルを利用して2直2並の接続方法が一番おすすめです。
合計の最大電圧・電流を計算する際には、パネル単体の最大電圧（＝開放電圧）、最大電流（＝短絡電流）を使って、総電圧と総電流は下記のようになります。
電圧：37.3V（パネル単体の開放電圧） × 2枚= 74.6V
電流：13.95A（パネル単体の短絡電流） × 2枚=27.9A
3kwハイブリッドインバーターの電圧範囲（MPPT動作範囲：30V ～ 85V）、最大入力電流60Aの許容範囲内に収まっていることを確認できます。3kwハイブリッドインバーターは比較的小規模なソーラーシステムに適しています。特に家庭電力節約、補足用のソーラーシステムや小規模な商業用途を汎用しています。
結論：3KWハイブリッドインバーター410Wソーラーパネルの接続方法：2直列＋2並列
5kwソーラーシステムの構築
LVYUAN3kw以上のインバーターは全て500V以内高電圧条件で働いてます（3kwシステムは100V以内の電圧を抑制されています）。多くのインバーターは高電圧条件で最も効率的に動作するため、電流・電圧共に許容範囲内で十分余裕がある場合には、電圧をなるべく上げる構成（直列数を増やし、並列数を減らす）とした方がよいと思われます。電流が増えると、ソーラーパネルとチャージコントローラ間の送電ロスが大きくなるためです。
ソーラーパネルの直列と並列接続の注意点
1、直列接続する際に考慮すべきバイパスダイオード
ソーラーパネルの直列接続とバイパスダイオードは、ソーラーパネルの電気的な特性や効率性に関連しています。
直列接続時のバイパスダイオードは、ソーラーパネルの出力安定性と効率性を向上させる重要な役割を果たします。部分的な影や汚れによって影響を受けたセルの出力が制限されると、他のセルと比べて電圧が低下し、システム全体の出力が減少します。
バイパスダイオードは、影響を受けたセルを回避するための経路を提供し、そのセルの低い電圧が他のセルに伝播するのを防ぎます。
これにより、出力低下が最小限に抑えられ、システム全体の効率が向上します。大規模なソーラーシステムでは、バイパスダイオードの適切な配置と設計が重要であり、個々のセルのパフォーマンスを最大化し、信頼性と持続可能性を確保します。
（参考写真リンク：http://home.solar-make.com/?eid=219）
2、並列接続する際に考慮すべき逆流防止ダイオード
一方、ソーラーパネルの並列接続時に考慮すべき逆流防止ダイオードは、逆流電流の制御を目的として配置される重要な要素です。これにより、電力損失やダメージを最小限に抑え、安全で効率的な運転を確保することができます。特に複数のパネルが組み合わさる大規模なソーラーシステムでは、逆流防止ダイオードの正確な選択と配置が重要です。
購入リンク：https://lvyuan.jp/collections/accessories/products/backflow-prevention-diode-15a-mc4-connector
並列接続では、複数のソーラーパネルがポジティブ（＋）端子とネガティブ（－）端子を並列に接続されます。しかし、パネル間の微小な電圧差や環境条件の変動により、逆流電流が発生する可能性があります。
（参考写真リンク：http://home.solar-make.com/?eid=219）
LVYUAN社生産されたソーラーパネルはバイパスダイオード内臓されています。バイパスダイオードのダブルセキュリティで、信頼性と効率を最大限に引き出します。太陽光の力を最大限に利用し、持続可能なエネルギーを手に入れましょう。
3、接続する際に考慮すべきソーラーパネルの仕様
複数の太陽光パネルを接続する場合、最も簡単な方法はすべてのパネルが同じ仕様を使用することです。この場合、並列接続を行う際には各システム（シリーズ）のパネルの数を揃える必要があります。この原則に従わないと、発電効率が低下する可能性があります。
だが、異なる特性を持つパネルを混在して使用する必要がある場合、発電効率を向上させるために以下の2つのポイントに従うことができます。
- 直列接続された各パネルの短絡電流は基本的に同じであること。
- 並列接続された各システム（シリーズ）の開放電圧は大体同じである必要であること。
これらの条件を守ることで、異なる特性を持つパネルの組み合わせでも、より効率的な発電が可能となります。だが、パネル間の特性や性能の違いにより、パネル間での電力の均等な分配が難しくなる場合があります。長期によると、一部のパネルが過負荷になったり、効率が低下したりする可能性があります。 これにより、パネル間での出力のバランスが悪化し、システム全体の効率が低下する可能性があります。そのため、購入する前、パネルの選択をしっかり確認した方がいいだと思います。
LVYUAN社の100W～545Wソーラーパネルは全部バイパスダイオードが揃っている非常に魅力的な人気商品です。また、ソーラーパネルの間に接続するために、よく用いられる、MC4コネクタ付きのダイオードも販売されています。これならワンタッチ接続可能ですね。TUV認証製品なので、「25年間で83%」以上の高水準のリニア出力を保証致します。
まとめ
直列接続は配線が簡素であり、並列接続は特に仕様違いのパネルの出力差に対する影響が少ないです。しかし、直列接続ではパネルの出力差が出力全体に影響を与える可能性があり、並列接続では配線の管理が複雑になる場合があります。ソーラーシステム構築において、システムの設計とソーラーパネル仕様選定は重要であり、パネルの特性や出力均等性、配線の管理などを考慮し、最適な接続方式を選択する必要があります。
6 応答
前川 幸市
御社の太陽光パネル200W-20V2枚購入しました。取扱説明書にはストリングごとに逆流防止ダイオードの設置して下さいと記載ありますが、しないといけないでしょうか？また設置されている場所は端子ボックス内ですか？
太田孝之
LY36M200Wを2枚並列接続での使用を考えています。パネルに逆流防止ダイオード内蔵とありますが、逆流防止ダイオードの後付けは不用と言うことでよろしいでしょうか？よろしくお願いします。
catme41
この度、御社のハイブリッドインバーターと２００Wパネルを並列をを交えて接続しようと思いますが逆流ダイオードがパネルに内蔵とありますが、本当に逆流ダイオードは不要でしょうか？カタログや仕様書に明記されていますか、非常に不安です。もし不要であれば他社製品との差別化ができると思いますが製品の特長として大きく表記願います。
ぱぱり～ん
100Wのパネルを4枚並列で接続しております。色々なサイトで逆流ダイオードを入れないとインバーターが壊れるとか、逆流ダイオードは絶対に必要などの記載が多く、２０Ａのダイオードを取り付けていますが、一番肝心なのはダイオードの足が細いのにケーブルが２ｓｑなのが納得できないのですが理由を教えて頂けましたら幸いです。
またバッテリーとインバーター間のケーブルが３．５ｓｑで接続していますが、１００Ｗくらいの小型冷蔵庫を一晩稼働させ、朝にケーブルを触ったらほんのり温かくなっていたのでケーブルをダブルで配線し直しました。 これで解消されると思いますが、２つのバッテリーを循環電圧を防ぐためこちらでもダイオードでバッテリー間を回り込みさせない配線をしております。
ここでもダイオードを使ってループ接続（各３本ずつ）していますが、１本でも大丈夫なのでしょうか。
押山一郎
※逆流防止ダイオードの件でお尋ねいたします。
御社のソーラーパネル(410w2枚)を並列で接続し、バッテリーは12V130アンペア―のサイクルバッテリーを使用しシステムを組みたいと思います。この時ソーラーパネルに逆流防止ダイオード
を新たに付けなくてもよいのですか? 御社のパネルにはダイオードか実装済みと聞いていますので、この点をお教えねがいます。
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塚本洋三
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並列接続の注意点として、開放電圧がだいたい同一とありますが、解放電圧の差はどの位まで許容されるのでしょうか？