2025年上半年までに、中国の太陽光発電の累積設備容量はすでに1000GWを突破し、テラワット時代に突入しました。新規設備容量は前年同期比で増加したものの、6月以降はその伸び率は鈍化しており、専門家は将来の市場が爆発的成長から安定した発展に移行し、業界の重心も「設置争い」から「精密管理」、すなわち精密な運用・保守を通じて全ての電力を「搾り出す」ことに移行する可能性があると予測しています。
SNEC2025太陽光発電展では、複数のインバーターメーカーと監視装置メーカーが異口同音に一つの方向性を強調しました:ストリング単位の電流監視です。その理由は?実測データによれば、部分的な遮光、モジュールの劣化、または配線の緩みだけでも、単一ストリングの発電損失は15%~30%に達する可能性があり、独立した監視がなければ、この種の問題はしばしば「平均値」に隠され、長期にわたって「故障状態で運転」されるからです。
ストリング型太陽光発電システムでは、太陽光発電ストリング接続箱(コンバイナボックス)が複数の太陽光発電ストリングの出力を並列接続して集電した後、インバーターに接続します。その中核的な機能は以下の通りです:
集電:複数のストリング電流をまとめて出力します。
監視:各ストリングの電圧、電流などのパラメータをリアルタイムで監視します。
保護:雷サージ保護、過電流保護、絶縁監視などの保護機能を提供します。
通信:監視データを監視システムまたはクラウドプラットフォームにアップロードします。
このうち監視面では、各ストリングの電流を正確かつリアルタイムに監視することが、保守要員が遮光、ホットスポットの発生、性能劣化、配線故障などの異常を迅速に発見するための効果的な手段です。
ここで、コストパフォーマンスに優れ、信頼性の高い国産電流センサーを採用することができます。16回路または24回路の接続箱において、各ストリングの正極出力銅箔にそれぞれ一個の電流センサーを直列に接続します。全てのセンサーの出力信号(VOUT)はマルチチャネルADCに接続され、MCUが各回路の電流データをリアルタイムで収集し、各ストリング電流の独立した同期監視を実現します。MCUは全てのストリングの電流値を継続的に比較します。例えば、同じ日照条件下で、ある一つの電流(I3など)が他のストリングより著しく低い場合、システムは直ちにそのストリングに遮光、ホットスポット、または配線故障があると判断します。また、履歴データに基づいて、性能劣化が速いストリングを発見し、保守要員に事前警告することも可能です。さらに、電流の上限と下限を設定し、センサーがあるストリングが範囲を超えたことを検出すると直ちに警報を発します。保守プラットフォームはこれらの情報を受信後、保守要員に通知します。このプロセスにより、故障箇所の特定が「発電所全体」から「特定の一つのストリング」に絞り込まれ、保守効率が大幅に向上します。
芯森電子のAN3Vシリーズオープンループホール電流センサーを例にとります。このセンサーは芯森電子が自社開発した自動生産設備で製造され、高い信頼性と一致性を備えています。
適用モデル:AN3V 80 PB55~AN3V 200 PB55は、主流のストリング電流シナリオをカバーします。
芯森 CHIPSENSE
AN3V PB55シリーズ
本センサーの一次側と二次側は絶縁されており、直流、交流、パルス電流の測定に使用されます...
IEC 62109-1:2010
中核的な能力:
±1%の高精度と±0.5%の低非直線性誤差により、遮光、塵、劣化による微小な電流変化を明確に識別できます。例えば、正常なストリング電流が10Aの場合、異常なストリングは8Aまたはそれ以下になる可能性があり、±1%の精度を持つ電流センサーはこの変化を捕捉できます。
測定範囲は±200A~±375Aで、異なる日照と温度下的な電流変動に対応します。
+5V電源供給、低消費電力(典型値6.5mA)、一次側直通銅バスバー(すずメッキ銅材料)の抵抗は極めて低く(0.21mΩ)、插入損失はほとんどなく、測定によってストリングの出力効率が低下することはありません。
4.3kVAC 1分間絶縁耐圧、空間距離及び沿面距離はともに>8mm、IEC 61800-5-1及びIEC 62109-1規格(太陽光発電用インバーター安全規格)に適合し、システムに信頼性の高い強化絶縁保護を提供します。これは接続箱内での応用における前提条件です。
-40℃~105℃の広い動作温度範囲、寒冷や筐体内の高温に耐えられ、TCG±1.6%の低温度ドリフトにより、長期にわたる安定した正確な測定を保証し、高原、砂漠、沿岸などの複雑な気候に適応します。
環境及び製品構造特性
絶縁特性
AN3V PB55シリーズ
芯森 CHIPSENSE
電気的特性
AN3V 80 PB55
※特に断りがない限り、以下のデータは次の試験条件に基づきます:Ta=25℃, Vc=+5V, RL=10kΩ.
事例紹介:
中国北西部某100MW地上設置型発電所で、夏季の定期点検において発電効率全体が低いことが判明しました。接続箱にAN3Vセンサーを追加設置した後、バックエンドシステムは第12区第5接続箱の第2ストリングの電流が平均より25%持続的に低いことを発見しました。
現場調査:コネクターの酸化により接触抵抗が増加していました。
処置後:当該ストリングの出力は正常レベルに回復し、発電所全体の月間発電量は約0.8%向上しました——一見微々たる数字ですが、100MW級の発電所にとっては、月間数万kWhの余剰発電を意味します。
注意事項:
√ 選定:ストリングの最大短絡電流(Isc)×1.25の安全係数に基づきIPM範囲を選択。例:Isc=12Aの場合、IPM≥15Aが必要であり、AN3V80PB55が対応し完全にカバーします。
√ 取付:一次側母線は矢印方向に接続し、出力極性の正確さを確保してください。
√ システム統合:VOUTは差動出力(±2V)であるため、絶縁ADCまたはオペアンプを組み合わせて監視システムに接続することを推奨します。
√ 環境適応:沿面距離>8mm、600V強化絶縁要求(IEC61800-5-1)を満たし、高海拔/高湿度地域に適合します。
結語
AN3Vシリーズのような優れた国産センサーは、SMTはんだ付けによる実装、正確な測定、安全な絶縁といった特徴により、智能接続箱が求める多回路電流監視、高効率な保守、及び高い信頼性という中核的な要求に完璧に適合し、太陽光発電所の効率向上、コスト削減、および安全に重要な技術的支援を提供します。
もちろん、太陽光発電所の運用・保守は、特定の魔法の部品に依存するのではなく、収集可能なデータ+実行可能なプロセス+実践可能なツールに依存しています。