Trong 10 năm qua, các sản phẩm phát điện quang điện ngày càng trở nên phổ biến trên khắp thế giới và những đổi mới xung quanh ngành công nghiệp quang điện không ngừng xuất hiện.Những biện pháp đổi mới này đã thúc đẩy việc không ngừng nâng cao hiệu quả của hệ thống phát điện quang điện, giảm chi phí và làm cho hệ thống quang điện trở nên căn cứ hơn và gần gũi hơn với cuộc sống của người dân.
Trong số các biện pháp đổi mới này, hoạt động R&D thông minh về hệ thống phát điện quang điện đã trở thành một trong những mối quan tâm cốt lõi của đổi mới công nghệ toàn cầu.Một số công ty và tổ chức nghiên cứu quang điện tiên phong sử dụng công nghệ Internet, công nghệ cảm biến, phân tích dữ liệu lớn, v.v. để kết nối các hệ thống trạm quang điện biệt lập nhằm giúp các nhà đầu tư đưa ra các quyết định phân tích thu nhập đầu tư và bảo trì an toàn hàng ngày thuận tiện hơn.
Là cốt lõi của hệ thống điện năng lượng mặt trời – các tấm pin mặt trời, nó có vai trò cơ bản là tiếp nhận ánh sáng và chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện.Tuy nhiên, trong những năm qua, hầu hết những nhà máy được gọi là quang điện thông minh tuyên bố đã lắp đặt nền tảng quản lý thông minh vẫn chưa thấy bất kỳ dấu vết “trí thông minh” nào ở cấp độ cơ bản của các mô-đun lõi (tấm pin) phát điện.Các tấm pin mặt trời được trình cài đặt kết nối đơn giản nối tiếp để tạo thành một chuỗi và một số chuỗi được kết nối để tạo thành một mảng quang điện, cuối cùng tạo thành một hệ thống trạm điện.
Vì vậy, có vấn đề gì với sự sắp xếp này?
Đầu tiên, điện áp của mỗi tấm quang điện không cao, chỉ vài chục volt, nhưng điện áp nối tiếp cao tới khoảng 1000V.Khi hệ thống phát điện gặp hỏa hoạn, ngay cả khi lực lượng chữa cháy có thể ngắt công tắc mạch hồi lưu của mạch chính thì toàn bộ hệ thống vẫn rất nguy hiểm, vì chỉ có dòng điện trong mạch hồi lưu bị tắt.Do các tấm pin mặt trời được kết nối với nhau bằng các đầu nối nên điện áp của hệ thống xuống đất vẫn là 1000V.Khi lính cứu hỏa thiếu kinh nghiệm dùng súng nước áp suất cao để phun nước lên các bảng phát điện 1000V này, vì nước có tính dẫn điện nên sự chênh lệch điện áp rất lớn sẽ truyền trực tiếp vào lính cứu hỏa qua cột nước và thảm họa sẽ xảy ra.
Thứ hai, các đặc tính đầu ra của mỗi tấm quang điện không nhất quán, chẳng hạn như dòng điện, điện áp và điểm vận hành tối ưu.Với việc sử dụng lâu dài và sự lão hóa tự nhiên của hệ thống quang điện ngoài trời, sự không nhất quán này sẽ ngày càng trở nên rõ ràng.Đặc điểm của việc phát điện song song phù hợp với “hiệu ứng thùng”.Nói cách khác, tổng công suất phát của một chuỗi tấm pin mặt trời phụ thuộc nhiều hơn vào đặc tính đầu ra của tấm pin yếu nhất trong chuỗi.
Thứ ba, các tấm pin mặt trời sợ bóng tối nhất (các yếu tố che khuất thường là bóng cây, phân chim, bụi, ống khói, vật lạ, v.v.) nên thường được lắp đặt ở những nơi nhiều nắng, nhưng trong các hệ thống phát điện phân tán trên mái nhà. Để đảm bảo vẻ đẹp và sự phối hợp giữa kết cấu tổng thể ngôi nhà và sân trong, gia chủ thường trải đều các tấm pin lên toàn bộ mái nhà.Mặc dù một số bộ phận của những mái nhà này có thể gây ra hiện tượng che bóng nhưng đôi khi, chủ nhân vẫn chưa hiểu hết tác hại và tác hại nghiêm trọng của hiện tượng che bóng trên bảng điện.Do bảng pin bị bóng mờ nên phần tử bảo vệ rẽ nhánh (thường là điốt) trong hộp nối bảng PV phía sau bảng sẽ được tạo ra và dòng điện một chiều lên đến khoảng 9A trong chuỗi pin sẽ được tải ngay lập tức trên đường vòng thiết bị, làm hộp nối PV Sẽ có nhiệt độ cao hơn 100 độ bên trong.Nhiệt độ cao này sẽ ít ảnh hưởng đến bảng pin và hộp nối trong thời gian ngắn, nhưng nếu hiệu ứng bóng không được loại bỏ và tồn tại trong thời gian dài sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến tuổi thọ của hộp nối và bảng pin .
Hơn nữa, một số bóng thuộc về sự che chắn lặp đi lặp lại tần số cao (ví dụ, các nhánh phía trước mái quang điện của ngôi nhà sẽ liên tục chặn tấm pin bằng gió. Việc che chắn xen kẽ tần số cao này làm cho thiết bị bypass theo một chu kỳ: ngắt kết nối – dẫn – ngắt kết nối).Diode được bật và làm nóng bởi dòng điện công suất cao, sau đó độ lệch ngay lập tức bị đảo ngược để triệt tiêu dòng điện và tăng điện áp ngược.Trong chu kỳ lặp đi lặp lại này, tuổi thọ của diode bị giảm đi rất nhiều.Một khi diode trong hộp nối bảng PV bị cháy, đầu ra hệ thống của toàn bộ bảng năng lượng mặt trời sẽ không hoạt động.
Vậy có giải pháp nào có thể giải quyết cùng lúc ba vấn đề trên không?Các kỹ sư đã phát minh rahộp nối PV thông minhsau nhiều năm làm việc chăm chỉ và luyện tập.
Hộp nối PV có thể định vị này sử dụng chip quản lý nguồn quang điện DC chuyên dụng để thiết kế và xây dựng bảng mạch điều khiển, có thể lắp đặt trực tiếp trong hộp nối quang điện.Để thuận tiện cho việc lắp đặt của các nhà sản xuất tấm pin mặt trời, thiết kế đã dành riêng bốn ổ cắm dây băng tần xe buýt, để hộp nối có thể dễ dàng kết nối với tấm pin mặt trời và đầu racápVàđầu nốiđược cài đặt sẵn trước khi rời khỏi nhà máy.Hộp nối này hiện là hộp nối thông minh PV thuận tiện nhất trong ngành quang điện để lắp đặt và bảo trì.Nó chủ yếu cung cấp giải pháp cho ba vấn đề chính nêu trên đang gây khó khăn cho ngành quang điện.Nó có các chức năng sau:
1) Chức năng MPPT: Thông qua sự hợp tác giữa phần mềm và phần cứng, mỗi bảng điều khiển được trang bị công nghệ theo dõi công suất tối đa và các thiết bị điều khiển.Công nghệ này có thể tối đa hóa việc giảm hiệu suất phát điện do các đặc tính khác nhau của bảng điều khiển trong dãy bảng gây ra và giảm thiểu tác động của “hiệu ứng thùng” đến hiệu suất của nhà máy điện có thể cải thiện đáng kể hiệu suất phát điện của nhà máy điện.Từ kết quả thử nghiệm, hiệu suất phát điện của hệ thống thậm chí có thể tăng 47,5%, giúp tăng thu nhập đầu tư và rút ngắn đáng kể thời gian hoàn vốn đầu tư.
2) Chức năng tắt thông minh đối với các điều kiện bất thường như hỏa hoạn: Trong trường hợp xảy ra hỏa hoạn, thuật toán phần mềm tích hợp của hộp nối bảng PV và mạch phần cứng có thể xác định xem có xảy ra bất thường trong vòng 10 mili giây hay không và chủ động cắt đứt kết nối giữa mỗi bảng pin.Điện áp 1000V được giảm xuống mức điện áp mà cơ thể con người có thể chấp nhận được khoảng 40V để đảm bảo an toàn cho lính cứu hỏa.
3) Công nghệ điều khiển tích hợp thyristor MOSFET được sử dụng thay cho diode Schottky truyền thống.Khi bóng bị chặn, dòng điện bỏ qua MOSFET có thể được khởi động ngay lập tức để bảo vệ sự an toàn của bảng pin.Đồng thời, do đặc tính VF thấp duy nhất của MOSFET, nhiệt sinh ra trong hộp nối tổng thể chỉ bằng 1/10 so với hộp nối thông thường.Công nghệ này giúp tuổi thọ của hộp nối quang điện được kéo dài và tuổi thọ của tấm pin mặt trời được đảm bảo tốt hơn.
Hiện tại, các giải pháp kỹ thuật cho hộp nối PV thông minh đang lần lượt xuất hiện, chủ yếu xoay quanh việc tối ưu hóa và cải thiện hiệu suất phát điện của chuỗi quang điện cũng như cải thiện các cơ chế phản ứng cháy của hệ thống quang điện như chức năng tắt máy.
Phát triển và thiết kế “hộp nối PV thông minh” không hẳn là một công việc phức tạp và sâu sắc.Tuy nhiên, làm thế nào hộp nối thông minh có thể thực sự đáp ứng được những điểm yếu và khó khăn của thị trường quang điện?Cần tìm sự cân bằng tốt nhất về chức năng điện của hộp nối, tuổi thọ của các thiết bị điện tử, chi phí và thu nhập đầu tư của hộp nối thông minh.Người ta tin rằng trong vài năm tới, hộp nối PV thông minh sẽ có nhiều ứng dụng hơn trong hệ thống quang điện và tạo ra nhiều giá trị hơn cho các nhà đầu tư.
2023-03-08
