Biến tần cho hệ thống quang điện: những điều bạn cần biết

Image: © Vgreek / Shutterstock.com

Chủ đề bài viết

Khi bị ánh sáng mặt trời chiếu vào, các mô-đun quang điện trên mái nhà sẽ chuyển đổi năng lượng bức xạ tự do thành dòng điện một chiều. Tuy nhiên, do các hệ thống trong nước và lưới điện công cộng chạy bằng dòng điện xoay chiều nên cần có một bộ phận bổ sung để có thể sử dụng được nguồn năng lượng tự tạo này. Thành phần này chính là một bộ biến tần –– bộ chuyển đổi điện áp biến đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều. Những thiết bị này hoạt động như thế nào? Khi nào chúng được sử dụng và cần quan tâm những gì trong quá trình lựa chọn và lắp đặt? Chúng tôi sẽ cung cấp câu trả lời cho những câu hỏi ngay dưới đây.

Biến tần là gì? Chức năng và nhiệm vụ

Khi hệ thống quang điện chuyển đổi bức xạ mặt trời thành năng lượng điện, dòng điện một chiều sẽ được tạo ra. Các hạt mang điện tự do luôn chuyển động theo một hướng –– từ cực dương đến cực âm. Sự khác biệt duy nhất giữa 2 loại điện này là ở mức điện áp và cường độ dòng điện. Dòng điện xoay chiều là dòng điện thay đổi hướng một cách định kỳ. Chất này được sử dụng trong các hệ thống sưởi ấm và lưới điện công cộng vì nó dễ tạo ra hơn trong các nhà máy điện lớn. Cần có bộ chuyển đổi dòng điện hoặc điện áp để vận hành các thiết bị tiêu thụ dòng điện xoay chiều bằng nguồn dòng điện một chiều. Chúng được gọi là bộ biến tần và là một thành phần của hầu hết các hệ thống quang điện.

Công suất điện tử tạo ra dòng điện xoay chiều từ năng lượng tự tạo

Bộ biến tần quang điện "cắt" điện áp DC đến để sau đó đảo ngược cực tính theo định kỳ. Trong khi công việc này trước đây được thực hiện một cách cơ học thì ngày nay các bóng bán dẫn và các mạch điện đặc biệt thực hiện chức năng này. Bộ điều chế độ rộng xung và tạo ra điện áp hình sin rất quan trọng đối với nhiều thiết bị điện. Không giống như điện áp sóng vuông đơn giản hơn, trong đó sự phân cực bị đảo ngược đột ngột nhiều lần, cường độ và hướng dòng điện được luân phiên trơn tru hơn nhiều.

Biến tần cho hệ thống PV còn có nhiều chức năng khác

Bên cạnh việc làm cho điện được tạo ra bởi hệ thống quang điện có thể sử dụng được, bộ biến tần còn đảm bảo hiệu quả và an toàn. Dưới đây là tổng quan về các chức năng quan trọng nhất của chúng:

Chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều

Về cơ bản, bộ biến tần chuyển đổi (hoặc "đảo ngược") dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều hoặc ngược lại (ví dụ như trong bộ biến tần dùng pin). Điều này là cần thiết để điện có thể được sử dụng hoặc đưa vào bộ lưu trữ.

Tối ưu hóa hiệu quả hệ thống quang điện

Bộ biến tần quang điện giám sát công suất của các mô-đun được kết nối và đảm bảo rằng điều này luôn ở mức tối ưu. Các chuyên gia gọi đây là tính năng theo dõi điểm công suất tối đa (MPP), việc này rất cần thiết do các giá trị nhiệt độ và bức xạ khác nhau.

Đảm bảo an toàn hệ thống

Các bộ phận nhỏ gọn này liên tục theo dõi tần số nguồn điện và điều chỉnh nguồn điện tự tạo cho phù hợp. Chúng tự làm mát để tránh quá nhiệt và ngắt kết nối các mô-đun quang điện khỏi lưới điện nếu nó bị hỏng hoặc xảy ra tình huống nguy hiểm. Biến tần cũng có thể làm giảm năng lượng quang điện.

Tăng khả năng tự tiêu dùng và tiết kiệm

Giám sát tích hợp giúp trong việc tiêu thụ năng lượng tự tạo theo nhu cầu và do đó sẽ làm tăng khả năng tự tiêu thụ. Bằng cách này, sẽ có nhiều điện hơn trong nhà. Bạn sẽ có thể tiết kiệm tiền bằng cách mua ít hơn.

Cung cấp điện khẩn cấp khi mất điện

Nếu lưới điện công cộng gặp sự cố, bạn sẽ có lợi thế khi lắp đặt hệ thống quang điện – với bộ biến tần có khả năng cấp nguồn khẩn cấp, bạn có thể tự cung cấp điện độc lập với lưới điện. Nếu bạn cũng có một bộ lưu trữ năng lượng để bổ sung cho hệ thống quang điện của mình, ngôi nhà của bạn vẫn có thể được cung cấp điện vào ban đêm khi mặt trời đã lặn từ lâu.

Nếu bạn muốn mua một bộ chuyển đổi điện áp, bạn có rất nhiều sự lựa chọn

Bộ biến tần cho hệ thống quang điện có nhiều kiểu dáng khác nhau. Có thể phân biệt giữa bộ biến tần chuỗi, mô-đun và bộ biến tần trung tâm. Ngoài ra, còn có bộ biến tần dùng pin, hybrid và độc lập. Dưới đây là tóm tắt về sự khác biệt giữa chúng:

Bộ biến tần chuỗi thường được sử dụng khi lắp đặt tất cả các mô-đun trên một bề mặt mái. Chúng được đặt ở vị trí trung tâm trong nhà (chẳng hạn như phòng máy) và được trang bị thiết bị theo dõi MPP. Điều này đảm bảo rằng các mô-đun được kết nối hoạt động hiệu quả miễn là tất cả chúng đều tiếp xúc với các điều kiện tương tự.    

Loại biến tần này không phù hợp nếu mô-đun quang điện của bạn được lắp đặt trên các bề mặt mái có hướng khác nhau. Trong trường hợp này, một số bộ biến tần chuỗi hoặc bộ biến tần nhiều chuỗi được sử dụng cho hệ thống quang điện. Loại thứ hai được trang bị nhiều bộ theo dõi MPP và đảm bảo hiệu quả cao ngay cả với các giá trị bức xạ khác nhau.

Cần biết thêm: thuật ngữ “chuỗi” là tổng số của một số mô-đun quang điện riêng lẻ được kết nối nối tiếp.

Bộ biến tần đảm bảo chức năng của từng mô-đun riêng lẻ được gọi là bộ biến tần mô-đun. Chúng được kết nối với các bảng riêng lẻ. Chúng phản ứng nhanh với các giá trị bức xạ khác nhau và do đó đảm bảo hiệu quả cao. Tuy nhiên, bộ biến tần mô-đun chỉ có ý nghĩa đối với các hệ thống nhỏ, vì việc sử dụng nhiều thiết bị như vậy sẽ làm tăng đáng kể chi phí mua và bảo trì. Điều tương tự cũng áp dụng cho nguy cơ hỏng hóc và trục trặc –– điều này cũng tăng lên khi có nhiều thiết bị hoạt động song song.

Nếu tất cả các mô-đun quang điện đều có điều kiện tương tự, bộ biến tần trung tâm sẽ được sử dụng để cấp điện vào nhà hoặc lưới điện. Chúng xử lý nhiều chuỗi và giảm chi phí lắp đặt và bảo trì. Các thiết bị này thường được sử dụng cho các hệ thống quy mô lớn trên mái nhà hoặc cho các hệ thống PV độc lập có công suất phát điện tối đa khoảng 30  kilowatt trở lên. Nếu sản lượng cao hơn đáng kể, một phần điện năng được tạo ra cũng có thể được đưa trực tiếp vào mạng trung thế và phân phối một cách hiệu quả.

Ngoài ra còn có các loại biến tần đặc biệt dành cho các ứng dụng cụ thể. Ví dụ, bộ biến tần pin. Chúng chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều để năng lượng điện có thể được đưa vào bộ lưu trữ năng lượng nếu nó không thể được đưa vào mạng DC. Bộ biến tần lai, chẳng hạn như bộ biến tần được sử dụng trong  Bộ lưu trữ điện Vitocharge  VX3 của Viessmann, kết hợp bộ biến tần quang điện và pin. Bằng cách này, họ đảm bảo tiết kiệm và trong một số trường hợp thậm chí còn cho phép kết nối các tuabin gió, thiết bị CHP hoặc máy phát điện khẩn cấp.    

Một dạng đặc biệt khác là biến tần độc lập, cung cấp điện cho các hệ thống độc lập mà không cần kết nối lưới. Các thiết bị này thường hoạt động linh hoạt hơn. Chúng không cần phải phù hợp với tần số lưới và thường được kết hợp với các bộ lưu trữ.

Dễ dàng tìm loại biến tần phù hợp cho hệ thống quang điện mặt trời của bạn

Bạn đang tìm kiếm một bộ biến tần quang điện cho phép bạn cung cấp năng lượng cho ngôi nhà của mình? Điều quan trọng nhất là chọn đúng thiết bị. Điều này sẽ không chỉ ảnh hưởng đến cách hệ thống của bạn hoạt động mà còn ảnh hưởng đến hiệu quả của nó và hiệu quả về chi phí. Chúng tôi thường khuyên bạn tìm kiếm lời khuyên từ đối tác thương mại.  Phần tổng quan sau đây sẽ cho bạn thấy những gì cần được cân nhắc khi thực hiện lựa chọn của mình.    

  1. Tôi cần loại biến tần nào?  Nó phụ thuộc vào việc cài đặt. Biến tần chuỗi thường được sử dụng cho những ngôi nhà dành cho một gia đình. Nếu hệ thống của bạn được lắp đặt trên một số bề mặt mái có hướng khác nhau hoặc có sự khác biệt lớn giữa lượng ánh nắng và bóng râm giữa các mô-đun riêng lẻ, thì bộ biến tần nhiều chuỗi cũng có thể đáng giá. Ngoài ra, thường cần có bộ biến tần pin –– ví dụ: nếu bạn lắp đặt bộ lưu trữ điện trong mạng AC.

  2. Biến tần cần lớn đến mức nào đối với hệ thống quang điện mặt trời của tôi?  Kích thước hoặc công suất phụ thuộc vào các mô-đun được kết nối. Nó thường được biểu thị bằng kilo-volt-ampe (kVA) hoặc kilowatt (kW) và gần tương ứng với đầu ra mô-đun của chuỗi được kết nối. Mô phỏng riêng lẻ có thể giúp xác định điều này.

  3. Làm cách nào để chọn biến tần phù hợp cho hệ thống của tôi?  Khi bạn đã biết loại và công suất biến tần mình cần, bạn thường phải đối mặt với nhiều lựa chọn. Bạn có thể chọn những thiết bị tốt nhất dựa trên hiệu quả của chúng, cùng nhiều yếu tố khác. Giá trị này càng cao thì tổn thất điện năng càng ít. Năng suất tăng và hiệu quả chi phí của toàn bộ hệ thống được cải thiện.

Nhiều lựa chọn phù hợp với nhu cầu của bạn

Các    Gói hệ thống quang điện Vitovolt  300    của Viessmann không chỉ bao gồm các mô-đun quang điện kèm   hệ thống lắp đặt mà còn có bộ biến tần và cáp kết nối cần thiết. Vì tất cả các thành phần được kết hợp hoàn hảo với nhau nên bạn sẽ có được sự an tâm tuyệt vời và mức hiệu quả cao.    Nếu bạn chọn một giải pháp riêng lẻ, bạn có thể kết hợp  mô-đun quang điện  Vitovolt    300   với các biến tần phù hợp.

Những điều cần lưu ý trong quá trình cài đặt và vận hành

Bạn đã xác định đúng biến tần. Bây giờ nó nên được lắp đặt ở đâu? Nhiệt độ là yếu tố quan trọng cần cân nhắc ở đây vì nhiệt được tạo ra trong quá trình vận hành hệ thống. Việc truyền nhiệt tốt rất cần thiết để ngăn chặn sự suy giảm hiệu suất và lỗi. Vì vậy, điều quan trọng là phải lắp đặt bộ biến tần quang điện trên tường nơi nó không bị cản trở bởi các thiết bị khác hoặc đồ đạc. Biến tần phải được đặt càng gần đồng hồ điện càng tốt. Phải tuân thủ các thông số kỹ thuật lắp đặt của nhà sản xuất và thường phải chừa một khoảng trống tối thiểu cho trần, tường và các vật thể khác.    

Đi dây đúng cách với dây DC lớn    

Biến tần được kết nối với các mô-đun của hệ thống quang điện bằng cáp DC. Vì chúng thường phải truyền khoảng cách rất xa nên bạn nên sử dụng cáp đồng đủ độ lớn. Theo quy định, chúng được bao gồm trong các giải pháp hệ thống như gói hệ thống quang điện của Viessmann. Đối với các kết nối được thiết kế riêng, các đối tác của chúng tôi cần chọn hệ thống cáp thích hợp.

Bảo trì thường xuyên để đảm bảo tuổi thọ lâu dài và hoạt động hiệu quả

Bộ biến tần là một trong những thành phần nhạy cảm nhất của hệ thống quang điện và thường có tuổi thọ 10 năm. Thường xuyên  bảo trì hệ thống quang điện của bạn  sẽ đảm bảo rằng mọi thứ luôn hoạt động một cách đáng tin cậy và hiệu quả. Điều quan trọng là phải kiểm tra các kết nối cáp định kỳ. Ngoài ra, bạn phải luôn cập nhật phần mềm biến tần để tối đa hóa hiệu quả.

Bài viết liên quan

Sản xuất DHW bằng năng lượng mặt trời và giảm chi phí vận hành

Sản xuất DHW với sự hỗ trợ của hệ thống nhiệt mặt trời có thể bảo tồn các nguồn tài nguyên quý giá và giảm chi phí vận hành. Nhưng bạn cần phải ghi nhớ một số điều.

Đọc thêm

Connecting a PV system: here's what you need to know

Who is authorised to connect a PV system? What do I need to bear in mind and how much does it cost? We answer the most important questions here.

Đọc thêm

Tính toán hệ thống nhiệt năng mặt trời – kích thước và thiết kế

Hiệu quả là một yếu tố quan trọng khi tính toán kích thước và thiết kế của hệ thống nhiệt năng mặt trời. Để đảm bảo vận hành hiệu quả thì có một vài yếu tố quan trọng. Bài viết này cho bạn biết những gì cần chú ý.

Đọc thêm
Liên hệ hỗ trợ

Bạn có câu hỏi về các giải pháp và sản phẩm của Viessmann?

Liên hệ ngay