.svg)
Hệ thống điện mặt trời doanh nghiệp được cấu tạo từ các thành phần chính: tấm quang điện (tấm pin), biến tần (PV inverter), hệ thống lưu trữ (đối với hệ thống năng lượng mặt trời có lưu trữ). Trong đó, biến tần năng lượng hiệu suất cao (inverter) được ví như ‘bộ não’ của toàn bộ hệ thống.
Giá trị biến tần (inverter) chiếm chưa đến 10% chi phí toàn hệ thống khi lắp đặt, nhưng chịu trách nhiệm chính cho hiệu suất của cả hệ thống, có khả năng làm ảnh hưởng tới 20% chi phí lắp đặt hệ thống và kiểm soát chi phí O&M trong suốt vòng đời dự án.
Do đó, việc lựa chọn biến tần (inverter) là rất quan trọng đối với hiệu quả tài chính dài hạn của hệ thống điện mặt trời nhờ vào việc tối đa hóa sản lượng và giảm chi phí bảo hành, bảo trì. Bài viết này sẽ cung cấp thông tin tổng quát mà doanh nghiệp cần biết về các công nghệ biến tần năng lượng mặt trời hiệu suất cao hiện nay và những yếu tố cần cân nhắc để lựa chọn biến tần (inverter) phù hợp cho nhà máy, nhà xưởng.
Biến tần năng lượng mặt trời (inverter) là gì và vai trò trong hệ thống PV
Biến tần (Inverter) là một thiết bị quan trọng trong hệ thống năng lượng mặt trời, đóng vai trò là bộ não của hệ thống. Các tấm quang điện (tấm pin mặt trời) tạo ra dòng điện một chiều (DC), nhưng máy móc trong nhà máy và lưới điện công cộng lại dùng điện xoay chiều (AC). Nếu không có biến tần (inverter), điện DC từ tấm quang điện mặt trời sẽ không thể sử dụng hoặc hòa lưới.
Biến tần năng lượng mặt trời hiệu suất cao giải quyết vấn đề này bằng cách chuyển đổi dòng DC thành AC với điện áp và sóng điện phù hợp. Nhờ đó, doanh nghiệp có thể dùng trực tiếp điện mặt trời cho sản xuất, kết nối với lưới điện, hoặc bán phần điện dư trở lại cho EVN.
Biến tần (Inverter) chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) thành dòng điện xoay chiều (AC) dùng cho sản xuất
Phân loại các biến tần năng lượng mặt trời hiệu suất cao phổ biến
2.1 Biến tần chuỗi (String Inverter)
Biến tần chuỗi là một loại biến tần năng lượng mặt trời hiệu suất cao trung tâm, đóng vai trò là đầu vào của các dòng năng lượng điện được tạo ra bởi chuỗi những tấm PV. Trong hệ thống điện mặt trời sử dụng công nghệ biến tần chuỗi, những tấm quang điện (tấm pin mặt trời) cùng loại được đặt cạnh nhau, cùng 1 hướng và góc độ, liên kết với nhau tạo thành chuỗi và điểm cuối là kết nối vào biến tần (inverter).
Các tấm quang điện trong cùng một chuỗi của hệ thống này hoạt động phụ thuộc vào nhau, khi một tấm quang điện kém hiệu suất do bóng râm, bụi bẩn hoặc nứt vỡ sẽ kéo theo toàn bộ hiệu suất trong chuỗi giảm xuống. Vì vậy, công nghệ biến tần chuỗi sẽ gặp nhiều hạn chế về loại module, diện tích lắp đặt, hướng đón nắng, khả năng mở rộng hay nâng cấp hệ thống.
Hệ thống sử dụng biến tần chuỗi truyền thống, khi 1 tấm pin hoạt động kém sẽ kéo giảm hiệu suất trên toàn chuỗi
2.2 Biến tần vi mô (Micro Inverter)
Biến tần vi mô (Micro Inverter) là loại công nghệ mà mỗi tấm quang điện riêng lẻ sẽ kết nối trực tiếp với một biến tần (inverter), làm nhiệm vụ quản lý và chuyển đổi dòng điện DC thành dòng điện AC cho chính tấm PV đó. Vì tính riêng lẻ và độc lập, công nghệ này chỉ phù hợp với các dự án quy mô nhỏ, dự án dân dụng, ở các quy mô dự án lớn lớn hơn, việc lắp đặt biến tần năng lượng mặt trời hiệu suất cao (inverter) trực tiếp vào từng tấm quang điện (tấm pin mặt trời) gây ra chi phí lắp đặt lớn cho việc mua sắm thiết bị và nhân công.
2.3 Biến tần tối ưu hóa phía DC sử dụng Optimizer (DC-Optimized Inverter)
Trong hệ thống ĐMT sử dụng giải pháp biến tần năng lượng mặt trời hiệu suất cao (inverter) kèm Bộ tối ưu công suất Optimizer , biến tần được lắp đặt an toàn trên mặt đất và một thiết bị nhỏ gọn gọi là Bộ tối ưu công suất Optimizer được lắp đặt trên các tấm quang điện. Nhờ đó, biến tần (inverter) nhỏ gọn hơn, tập trung vào chức năng chuyển đổi DC sang AC và tương tác với lưới điện với hiệu suất và độ tin cậy cao hơn. Khi cần tăng quy mô hệ thống ĐMT, biến tần năng lượng mặt trời hiệu suất cao (inverter) có thể thích ứng với sự thay đổi giúp công nghệ này khả thi cho các dự án thương mại lớn và cả những ứng dụng tiện ích nhỏ.
Bộ tối ưu công suất Optimizer được kết nối với từng tấm quang điện, thực hiện điều chỉnh dòng điện và điện áp của từng tấm PV riêng lẻ đến điểm hiệu suất tối ưu theo thời gian thực. Điều này cho phép mỗi tấm PV liên tục sản xuất điện năng tối đa, độc lập với các tấm quang điện khác trong cùng chuỗi. Bằng lượng mặt trời hiệu suất cao cách thực hiện những điều chỉnh này với tốc độ rất cao, hiện tượng không đồng đều giữa các tấm PV, tổn thất do che bóng một phần và các tổn thất điện năng khác thường gặp ở các bộ biến tần (inverter) truyền thống được hạn chế.
Theo báo cáo nghiên cứu từ UNSW Sydney, công nhận công nghệ biến tần năng lượng mặt trời hiệu suất cao tối ưu hóa phía DC sử dụng Bộ tối ưu công suất Optimizer từ SolarEdge (DC-Optimized Inverter) có thể thu được năng lượng nhiều hơn 15% so với các công nghệ thông thường, giúp tối ưu sản lượng toàn hệ thống.
Hệ thống sử dụng Biến tần SolarEdge có sản lượng cao hơn 15% so với giải pháp biến tần chuỗi truyền thống (theo báo cáo UNSW Sydney)
Các yếu tố cần cân nhắc khi lựa chọn biến tần năng lượng mặt trời hiệu suất cao
3.1 Lựa chọn công nghệ giúp sản xuất nhiều điện năng hơn
Ngoài chức năng cơ bản là chuyển đổi dòng điện, biến tần năng lượng mặt trời hiệu suất cao đóng một vai trò quan trọng trong việc tối đa hóa sản lượng điện tạo ra từ các tấm PV. Bằng cách tối ưu hóa hiệu suất của các tấm quang điện, biến tần (inverter) giúp khai thác tối đa sản lượng của hệ thống điện mặt trời, ngay cả trong điều kiện thời tiết không lý tưởng. Các giải pháp biến tần (inverter) sử dụng Bộ tối ưu công suất Optimizer có khả năng liên tục theo dõi điểm công suất tối đa (MPPT) của từng tấm quang điện riêng lẻ, giúp tăng sản lượng đầu ra trên mỗi tấm PV. Các tấm quang điện được hoạt động độc lập, không bị phụ thuộc công suất lẫn nhau, có khả năng xử lý tốt hơn các vấn đề bóng râm, bụi bẩn, kém tương thích và các yếu tố ảnh hưởng hiệu suất khác.
Biến tần tối ưu hóa DC-Opimized Inverter giúp sản xuất nhiều năng lượng hơn
SolarEdge là thương hiệu tiên phong trong nghiên cứu và giới thiệu giải pháp biến tần năng lượng mặt trời hiệu suất cao tối ưu hóa phía DC sử dụng Optimizer từ 2010. Từ đó đến nay, hãng đã phát triển 5 thế hệ bộ tối ưu công suất Optimizer với công nghệ ngày càng cải tiến , là thành quả của hàng trăm bằng sáng chế từ đội ngũ nghiên cứu SolarEdge.
3.2 Chú ý an toàn cháy nổ
An toàn là yếu tố đặc biệt quan trọng cần được chú ý trong các hệ thống năng lượng mặt trời và biến tần năng lượng mặt trời hiệu suất cao cần được tích hợp nhiều tính năng an toàn khác nhau để bảo vệ cho toàn bộ hệ thống và con người, tài sản bên dưới.
Rủi ro từ điện áp cao trên mái nếu không thể tắt được
Trong trường hợp bình thường, hệ thống PV nhìn chung an toàn và không gây nguy hiểm cho con người cũng như tài sản. Tuy nhiên, khi kết nối các tấm pin ( tấm quang điện) thành chuỗi và có ánh sáng mặt trời, điện áp giữa các tấm pin (tấm quang điện) có thể lên đến 600VDC - 1500VDC. Khi có sự cố hoặc điều kiện thời tiết bất thường, dù đã tắt biến tần hay lưới điện, miễn là vẫn còn được chiếu sáng, vẫn sẽ luôn có điện áp cao bên trong dây dẫn và các tấm pin, có khả năng gây nguy hiểm cho người lắp đặt, bảo trì hay đội ứng cứu. Do đó, doanh nghiệp cần lựa chọn giải pháp công nghệ có khả năng tắt điện áp cao trên mái khi có sự cố hoặc khi cần bảo trì bảo dưỡng.
SolarEdge với công nghệ được cấp bằng sáng chế bản quyền SafeDC™, cơ chế an toàn cốt lõi, được thiết kế để bảo vệ con người trong mọi tình huống. Điểm ưu việt của SafeDC™ là khả năng tự động giảm điện áp DC của từng tấm quang điện xuống mức an toàn khi chạm vào là 1V. Đồng thời, dòng điện giữa các tấm quang điện và các chuỗi cũng được ngắt hoàn toàn.
Công nghệ SafeDC từ SolarEdge giúp bảo vệ an toàn cho các hệ thống PV
Phát hiện và ngăn chặn các lỗi về hồ quang điện
Hồ quang điện là một trong những rủi ro nghiêm trọng nhất trong hệ thống điện mặt trời mái nhà (ĐMTMN), có thể gây cháy nổ hoặc điện giật nếu không được phát hiện và xử lý kịp thời. Đặc biệt, các hệ thống lắp đặt ngoài trời càng tiềm ẩn nguy cơ cao do môi trường dễ cháy và thiết bị điện nhạy cảm.
Doanh nghiệp cần ưu tiên lựa chọn các giải pháp biến tần năng lượng mặt trời hiệu suất cao tích hợp công nghệ phát hiện và ngắt hồ quang điện theo các tiêu chuẩn mới nhất như IEC 63027:2023 – tiêu chuẩn tiên tiến hơn so với UL1699B trước đây, giúp hệ thống tự động xử lý sự cố nhanh chóng, bảo vệ con người và tài sản.
biến tần năng lượng mặt trời hiệu suất cao không chỉ bảo vệ hệ thống khỏi các lỗi như quá áp, quá dòng hay ngắn mạch, mà còn cần tích hợp khả năng phát hiện và ngắt hồ quang điện để đảm bảo an toàn toàn diện. Doanh nghiệp có thể tham khảo thêm các giải pháp tiên tiến như công nghệ Sense Connect độc quyền từ SolarEdge – được tích hợp trong thế hệ Optimizer mới nhất. Công nghệ này giúp phát hiện sớm các bất thường nhiệt tại đầu nối, từ đó ngăn chặn hồ quang điện trước khi chúng xảy ra, góp phần duy trì tiêu chuẩn an toàn điện và giảm thiểu rủi ro cho hệ thống.
3.3 Vấn đề an ninh mạng
Hệ thống năng lượng mặt trời cung cấp điện trực tiếp cho doanh nghiệp đồng thời kết nối Internet để theo dõi các giám sát và quản lý, điều này mang đến những mối đe dọa về an ninh mạng ở những hệ thống PV kém an toàn. Không chỉ đe dọa tính liên tục của hoạt động kinh doanh, một hệ thống PV không an toàn còn có thể trở thành cánh cổng vô hình cho tin tặc truy cập vào các tải năng lượng cũng như các thông tin dữ liệu kỹ thuật số rộng lớn hơn của tổ chức, gây ra thiệt hại về vật chất, tài chính và uy tín.
Trước những cuộc tấn công an ninh mạng ngày càng nhiều, nhiều cơ quan tổ chức trên thế giới cũng đã ban hành các tiêu chuẩn an ninh mạng khác nhau dành cho hệ thống điện mặt trời như RED 2014/53/EU (EU), UK PSTI (Anh), NIST IR 8498 (Mỹ),...Doanh nghiệp và nhà máy cần lựa chọn các giải pháp công nghệ đạt các tiêu chuẩn an ninh mạng đã được áp dụng rộng rãi để bảo vệ tốt hơn cho dự án và cơ sở dữ liệu của doanh nghiệp.
Sử dụng biến tần có tích hợp bảo mật an ninh mạng giúp bảo vệ doanh nghiệp bạn tốt hơn
3.4. Giám sát và quản lý từ xa ở cấp độ từng tấm quang điện
biến tần năng lượng mặt trời hiệu suất cao đóng vai trò là trung tâm kiểm soát toàn bộ hệ thống năng lượng mặt trời, thu thập dữ liệu về sản lượng điện năng, hiệu suất hệ thống và các vấn đề tiềm ẩn theo thời gian thực. Dữ liệu này cho phép chủ doanh nghiệp và các chuyên gia kỹ thuật giám sát tình trạng và hiệu quả của các hệ thống năng lượng mặt trời từ xa, chẩn đoán mọi vấn đề kịp thời và thực hiện các hành động khắc phục khi cần thiết.
Khả năng giám sát và quản lý từ xa, đến cấp độ từng tấm quang điện, cho phép chủ doanh nghiệp theo dõi hiệu suất của toàn hệ thống và của từng tấm PV. Giúp đội ngũ kỹ thuật có thể kịp thời phát hiện chính xác vị trí của tấm pin mặt trời ( tấm quang điện) gặp sự cố, thực hiện các điều chỉnh và xử lý nhanh chóng, đảm bảo hiệu suất năng lượng tối ưu cho toàn dự án. Quyền truy cập từ xa cũng cung cấp thông tin chi tiết về hoạt động và báo cáo năng lượng, khả năng điều chỉnh linh hoạt các chỉ số mà không cần phải trực tiếp đến dự án.
Nhanh chóng phát hiện tấm PV gặp vấn đề nhờ phần mềm giám sát từ xa ở cấp độ từng tấm quang điện giúp việc quản lý và vận hành dễ dàng hơn