60% hiệu suất điện mặt trời sụt giảm vì những yếu tố này ?

Tiên Nguyễn      2 Bình Luận

Cập nhập : 15/04/2020

Tổn hao trong hệ thống điện mặt trời giống như “ kẻ thù “ khiến sụt giảm công suất điện hệ thống tạo ra.

Một vài yếu tố nhỏ có thể khiến hệ thống đầy tiềm năng, giá trị trở thành sự lo ngại buộc chủ đầu tư liên tục than phiền với bạn.


Và phần tốt nhất ?


Bạn có thể giảm chúng đến mức tối thiểu.

Trong bài viết này, bạn sẽ hiểu rõ những yếu tố làm giảm hiệu suất hệ thống điện mặt trời như một chuyên gia. Đặc biệt :

  • Toàn bộ các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hệ thống điện mặt trời.
  • Cách xác định và hướng cải thiện.
  • Hướng dẫn bạn tính toán những tổn hao này trên phần mềm PVsyst.

Chúng ta hãy bắt đầu nào !


1. Vừa lắp đã bị “hao”?


Ít ai biết được rằng ngay khi vừa lắp đặt NLMT, hệ thống của chúng ta đã phải “chịu” những tổn hao nhất định. 

VD: Bạn dự định lắp hệ NLMT trên mái nhà của mình, dự kiến lắp đặt khoảng 60 kWp ,nhà nhìn ra hướng chính nam. Mái nhà theo hai hướng Tây Bắc và Đông Nam, góc nghiêng theo kết cấu mái khoảng 110.

Thực hiện tính toán mô phỏng cho dự án trên module Project design của phần mềm PVsyst.

Sau khi nhập thông tin PVsyst hiển thị kết quả :

  • Lượng bức xạ thu được trên bề mặt của tấm pin là 1845kWh/m2 .
  • Thông số Loss by respect to optimum, hay là tổn thất khi so sánh với điều kiện tối ưu.

Hiển thị kết quả lựa chọn cách lắp đặt trên PVsyst

Góc nghiêng Tấm Pin​

Cách lắp đặt so với tối ưu

Như vậy, lượng bức xạ mà thực tế hệ thống thu được sẽ khác với lượng bức xạ lớn nhất trên lý thuyết mà hệ thống có thể thu được tại cùng vị trí do cách lắp đặt mà chúng ta lựa chọn.

Phương cách lắp đặt sẽ ảnh hưởng đến khả năng đón nắng của hệ NLMT mà ở đây cụ thể phụ thuộc vào hai yếu tố là góc phương vị và góc nghiêng. Vì vậy việc lựa chọn phương cách lắp đặt cho hệ thống là hết sức quan trọng để tránh các tổn hao này.

Các hệ NLMT phải lắp đặt theo cấu trúc công trình hiện hữu, việc xác định tổn hao rất quan trọng để đánh giá đúng hiệu suất hệ thống và sản lượng dự kiến thu được.


2. Điện nắng mà bị che nắng ?


Ngoài ra, một yếu tố ngoại cảnh ảnh hưởng nhiều đến tổn thất sản lượng của hệ thống NLMT chính là bóng che (shading).

Nguyên lý của hệ thống sử dụng năng lượng từ bức xạ mặt trời nên khi bị che bóng thì việc tổn thất sản lượng là điều tất yếu.

Che bóng tương hỗ giữa các dãy PV

Bóng râm do cây cối và công trình hiện hữu gây ra

Bóng che hay bóng râm có thể đến từ yếu tố bên ngoài như cây cối hoặc công trình hiện hữu tại khu vực lắp pin.

Che bóng còn xảy ra ở dạng tương hỗ giữa các dãy pin trong một số thời điểm nhất định trong ngày (mặt trời mọc, mặt trời lặn).

Hiệu ứng che bóng lên một cell của tấm pin có thể gây sụt giảm công suất của tấm pin đó đến vài chục % do tác động của các diode chống ngược dòng của tấm pin.

Ngoài ra, hiện tượng che bóng còn có thể gây ra các hiệu ứng Mismatch hay quá nhiệt gây nguy hiểm cho thiết bị của chúng ta.


3. Các tổn hao phía DC


Tổn hao do cáp DC


Cáp điện DC sẽ bao gồm cáp kết nối các tấm pin thành 1 chuỗi PV, từ các chuỗi về COB (nếu sử dụng String Inverter), hay từ các chuỗi về Inverter (khi sử dụng Central Inverter).

Sự khác biệt về chiều dài hay kích thước cáp giữa các chuỗi có thể tạo ra sự khác nhau về sụt áp.


Tổn hao do đấu nối


Tại các vị trí đấu nối giữa các tấm pin mặt trời trong 1 chuỗi, từ PV tới COB hay về Inverter, tổn hao tại các vị trí trên cũng đáng kể nếu không tại điểm đấu nối không được đảm bảo.

Sụt áp, phát nóng sẽ gây nguy hiểm cho hệ thống.


Tổn hao do tấm pin NLMT


Gồm nhiều loại tổn hao như tổn hao do bụi bẩn, chất lượng tấm pin, nhiệt độ,..

VD: Nhiệt độ là yếu tố môi trường tác động mạnh vào điện áp của tấm pin. Nhiệt độ thấp sẽ làm tăng điện áp trong module và nhiệt độ cao thì làm giảm điện áp.

Ngoài ra, một hệ thống điện mặt trời nối lưới còn chịu ảnh hưởng từ nguồn lưới, sẽ có những tổn hao phụ khác, ảnh hưởng đến quá trình vận hành hệ thống.


4. Các tổn hao phía AC


Hệ thống NLMT sử dụng  Inverter để chuyển đổi năng lượng điện một chiều (DC) sang điện xoay chiều (AC).

Quá trình chuyển đổi này có sự tổn hao trên chính thiết bị biến tần.

Mặc dù các thế hệ Inverter hiện đại đã đạt hiệu suất chuyển đổi lên đến 99%, nhưng tổn thất trên các biến tần vẫn rất đáng kể và bao gồm một số yếu tố chính sau:


Tổn thất trong quá trình hoạt động (hiệu suất chuyển đổi)


Hiệu suất chuyển đổi của Inverter thay đổi theo một họ các đường cong hiệu suất theo điện áp hoạt động.

Điều này ảnh hưởng bởi các tổn hao nhiệt hay tổn thất đóng ngắt của các bộ IGBT, tổn thất do tự dùng của các inverter,…

Đường cong công suất của inverter


Tổn hao quá công suất DC hay clipping


Hệ thống năng lượng mặt trời thường được thiết kế với tỉ số DC/AC ở mức 1.25 – 1.3. 

Điều này bắt nguồn từ việc công suất DC phát ra của hệ pin không phải lúc nào cũng ở công suất cực đại mà phụ thuộc vào các yếu tố thời tiết.

Tuy nhiên, điều này có thể gây ra tổn hao trong trường hợp tỉ số DC/AC quá cao. Khi đó inverter chỉ phát lên phía AC với công suất đến định mức và lượng năng lượng còn lại không được sử dụng.


Tổn thất do ngưỡng điện áp


Chúng ta đã biết các inverter sử dụng nguyên lý dò tìm điểm công suất cực đại (MPPT) và tương ứng một dãy điện áp MPP của mỗi inverter.

Do điều kiện thời tiết hoặc do điều kiện thiết kế mà khi điện áp của chuỗi PV đấu nối vào inverter vượt ra khỏi ngưỡng điện áp MPP.

Hiệu suất của hệ thống sẽ suy giảm và khi đến một ngưỡng nhất định, inverter tự ngắt chuỗi PV do không đủ điện áp để hoạt động hoặc tự ngắt thiết bị để đảm bảo an toàn, gây ra tổn thất sản lượng của hệ thống.


Tổn hao trên cáp AC


Hệ thống cáp điện kết nối từ inverter đến tủ phân phối tổng hoặc đến trạm biến áp trung thế gây ra các tổn thất đáng kể do tỏa nhiệt và tổn thất điện áp trên cáp.


Tổn thất đấu nối


Tại các vị trí đấu nối cáp điện như là đấu nối cáp từ inverter đến tủ phân phối, tổn hao nhiệt và tổn thất điện áp trên các đầu cos đấu cáp cũng rất đáng kể nếu kết nối không đảm bảo chất lượng.

Một đầu cos không tiếp xúc tốt gây ra phát nóng, sụt áp đáng kể và tiềm ẩn nguy cơ sự cố gây nguy hiểm cho hệ thống.

Tủ điện hạ thế

Cáp điện hạ thế

Tổn thất trên các máy biến áp


Các hệ thống NLMT có sử dụng MBA nâng áp cần phải kể đến tổn hao trên các MBA này.

Tổn hao trên các MBA bao gồm tổn hao do sắt từ (tổn hao không tải) và tổn thất đồng (tổn hao có tải), sản lượng điện tổn hao do các MBA có thể lên đến 0.1% tổng sản lượng.


5.Hướng dẫn tính toán tổn hao hệ thống điện mặt trời trên phần mềm PVSYST



Bạn đã sẵn sàng để tính toán và tìm phương án giảm tổn hao đến mức tối thiểu ?


Có quá nhiều vấn đề chúng ta phải quan tâm khi thiết kế 1 hệ thống điện mặt trời tối ưu, chúng ta không thể cắt giảm đồng thời các tổn thất này. Vì vậy, tùy vào vị trí, khu vực lắp đặt, chúng ta sẽ cân đối lựa chọn giải pháp nào là tối ưu, cắt giảm tổn hao nào là cần thiết để phù hợp về mặt kỹ thuật và kinh tế cho dự án.

Về các Tác Giả

Phan K. Phúc Thiện: Tốt nghiệp Đại học Bách Khoa chuyên ngành Hệ thống điện và là đồng sáng lập của KWS, hiện đang theo đuổi chương trình thạc sĩ nghiên cứu về lĩnh vực năng lượng tái tạo và tối ưu trong hệ thống điện. Với mong muốn chia sẻ và lan tỏa kiến thức, Thiện và KWS đang hướng đến những nội dung hữu ích cho cộng đồng năng lượng Việt Nam với các bài viết về năng lượng mặt trời và năng lượng điện gió cũng như là kênh youtube về các video hướng dẫn sử dụng các phần mềm liên quan như PVsyst, Windpro.

Mình là Nguyễn Thị Thanh Hoa, mặt khác mọi người hay gọi mình là "Bông". Mình đang hoạt động trong team KWS, mình và KWS là những người có đam mê về điện mặt trời và muốn góp sức mình để giúp mọi người, từ những người mới sẽ nắm được kiến thức cơ bản về điện mặt trời hay những người đã biết thì phát triển được kiến thức và kỹ năng để tiến bộ trong công việc. Hãy xem qua bài trình bày về tổn thất và video hướng dẫn của nhóm mình nhé.

Mình là Nguyễn Hoàng Thủy Tiên, tên thân mật là Tiên Tiên, mình “may mắn thoát thân” ra trường Bách Khoa từ 2 năm trước. Hiện tại mình đã và đang tham gia thiết kế các dự án điện mặt trời, điện gió. Mình cùng một nhóm bạn cùng trường thực hiện dự án KWS, đó cũng là tên của nhóm. Tiêu chí của chúng mình: “đã là kiến thức, thì cứ share, không giấu nha”. Cùng chia sẻ để phát triển nhé !

Tiên Nguyễn

Mình là Nguyễn Hoàng Thủy Tiên, tên thân mật là Tiên Tiên, mình “may mắn thoát thân” ra trường Bách Khoa từ 2 năm trước. Hiện tại mình đã và đang tham gia thiết kế các dự án điện mặt trời, điện gió. Mình cùng một nhóm bạn cùng trường thực hiện dự án KWS , đó cũng là tên của nhóm. Tiêu chí của chúng mình: “đã là kiến thức, thì cứ share, không giấu nha”. Cùng chia sẻ để phát triển nhé !

Có thể bạn sẽ thích...

  • Bài viết rất hay và thiết thực cho dân thiết kế, ủng hộ và cảm ơn nhóm. Hi vọng sẽ nhận được thêm nhiều bài viết từ nhóm!

  • {"email":"Email address invalid","url":"Website address invalid","required":"Required field missing"}
    >

    LÀM THẾ NÀO ĐỂ THU THẬP ĐỦ THÔNG KHI KHẢO SÁT LẮP ĐẶT ĐIỆN MẶT TRỜI

    TÀI LIỆU MIỄN PHÍ

    Share
    Tweet
    Share
    Pin