Giám sát hiệu suất hệ thống năng lượng mặt trời

Vì sao cần giám sát hiệu suất hệ thống năng lượng mặt trời?

Trong các hệ thống năng lượng mặt trời, việc giám sát hiệu suất hệ thống năng lượng mặt trời không chỉ mang tính kỹ thuật mà còn đóng vai trò quyết định đến hiệu quả đầu tư lâu dài. Một hệ thống được giám sát đầy đủ sẽ giúp đánh giá chính xác khả năng phát điện, phát hiện sớm các suy giảm hiệu suất và tối ưu quá trình vận hành.

Thông số quan trọng hàng đầu trong giám sát hiệu suất hệ thống năng lượng mặt trời chính là độ chiếu xạ mặt trời. Đặc biệt với các nhà máy điện mặt trời hoặc hệ thống pin quang điện quy mô lớn, độ chính xác của phép đo độ chiếu xạ có ảnh hưởng trực tiếp đến việc đánh giá hiệu suất thực tế của toàn hệ thống.

Bên cạnh đó, các yếu tố môi trường như gió, mưa và nhiệt độ cũng tác động đáng kể đến khả năng phát điện của các tấm pin quang điện. Gió giúp làm mát bề mặt pin, từ đó cải thiện hiệu suất, trong khi mưa hoặc bụi bẩn có thể làm giảm lượng bức xạ hấp thụ. Khi nhiệt độ tăng cao, hiệu suất của mô-đun pin mặt trời thường giảm, vì vậy nhiệt độ môi trường và nhiệt độ mô-đun cần được theo dõi liên tục.

1. Hiệu suất tấm pin năng lượng mặt trời

Hiệu suất tấm pin năng lượng mặt trời được hiểu là tỷ lệ giữa điện năng mà tấm pin tạo ra so với năng lượng ánh sáng mặt trời chiếu lên bề mặt của nó. Trong điều kiện tiêu chuẩn, cường độ bức xạ mặt trời vào buổi trưa đạt khoảng 1000 W/m².

Ví dụ, với một tấm pin có diện tích 1 m²:

• Nếu hiệu suất đạt 10%, công suất tạo ra khoảng 100 W
• Nếu hiệu suất đạt 20%, công suất có thể lên đến 200 W

Điều này cho thấy, tấm pin có hiệu suất càng cao thì với cùng diện tích, công suất tạo ra càng lớn. Đây là lợi thế rất quan trọng đối với các công trình có diện tích lắp đặt hạn chế nhưng vẫn cần công suất cao.

Hiện nay, hiệu suất trung bình của các tấm pin năng lượng mặt trời tại Việt Nam đạt trên 16%, trong khi các nhà sản xuất lớn trên thế giới đã phát triển những dòng pin có hiệu suất lên tới 20% – 23%, thậm chí cao hơn trong điều kiện thử nghiệm.

2. Hệ thống giám sát hiệu suất năng lượng mặt trời

Hệ thống giám sát hiệu suất cung cấp dữ liệu chi tiết về khả năng vận hành của hệ thống điện mặt trời theo thời gian thực. Thông qua hệ thống này, người dùng có thể theo dõi lượng điện sản xuất theo giờ, ngày, tháng và nhanh chóng phát hiện các bất thường trong quá trình hoạt động.

Mặc dù một số đơn vị lắp đặt có thể tính thêm chi phí cho hệ thống giám sát, nhưng trên thực tế, đây là khoản đầu tư mang lại giá trị lớn trong suốt vòng đời của hệ thống pin mặt trời. Việc giám sát giúp đảm bảo hệ thống luôn vận hành gần mức tối ưu, từ đó tối đa hóa sản lượng điện và hiệu quả tài chính.

Các loại hệ thống giám sát phổ biến

Giám sát từ xa: Dữ liệu hiệu suất được truyền về nền tảng trực tuyến, cho phép người dùng truy cập qua máy tính hoặc thiết bị di động mọi lúc, mọi nơi.

Giám sát tại chỗ: Thiết bị giám sát được lắp đặt trực tiếp tại công trình, ghi nhận dữ liệu sản xuất điện và các thông số vận hành.

3. Giải pháp giám sát hệ thống năng lượng mặt trời

Để đảm bảo việc giám sát hiệu suất đạt độ chính xác cao, các thiết bị đo khí tượng chuyên dụng đóng vai trò rất quan trọng. Trong đó, các dòng thiết bị khí tượng của Lufft (Đức) được đánh giá là giải pháp phù hợp cho nhiều hệ thống điện mặt trời.

Các thiết bị đo của Lufft có thể tích hợp trực tiếp vào hệ thống giám sát pin quang điện thông qua:

• Giao thức truyền thông Modbus
• Phạm vi đo rộng, độ chính xác cao
• Tuổi thọ cảm biến ước tính lên tới 10 năm

Công nghệ đo độ chiếu xạ bao gồm:

• GHI: Độ chiếu xạ toàn cầu trên bề mặt nằm ngang
• GTI: Độ chiếu xạ toàn cầu trên bề mặt nghiêng, phù hợp với góc lắp đặt tấm pin
• DHI: Độ chiếu xạ khuếch tán trên bề mặt ngang

Dữ liệu từ các cảm biến này được truyền về bộ thu thập dữ liệu hoặc bộ điều khiển trung tâm của hệ thống điện mặt trời để phân tích và đánh giá hiệu suất.

4. Những yếu tố làm suy giảm hiệu suất hệ thống điện năng lượng mặt trời

Ảnh hưởng của góc nghiêng và góc phương vị

Ngay từ giai đoạn lắp đặt, hệ thống điện mặt trời đã tồn tại những tổn hao nhất định. Góc nghiêng của tấm pin ảnh hưởng trực tiếp đến lượng bức xạ thu được. Trong điều kiện lý tưởng, ánh sáng mặt trời chiếu vuông góc với bề mặt pin sẽ tạo ra sản lượng cao nhất. Tại Việt Nam, góc nghiêng lắp đặt thường được khuyến nghị trong khoảng 12–13 độ.

Góc phương vị – hướng lắp đặt của hệ thống – cũng rất quan trọng. Do Việt Nam nằm ở Bắc bán cầu, hướng lắp tối ưu thường là quay về phía Nam. Các hướng khác vẫn có thể sử dụng nhưng hiệu suất sẽ thấp hơn.

Ảnh hưởng của che bóng đối với hệ thống điện mặt trời

Che bóng là một trong những nguyên nhân gây sụt giảm sản lượng điện nghiêm trọng. Chỉ cần một phần nhỏ của tấm pin bị che bóng, công suất của toàn bộ tấm pin có thể giảm đáng kể do tác động của các diode chống ngược dòng.

Nguồn che bóng có thể đến từ:

• Các tấm pin che nhau
• Cây cối, công trình cao tầng
• Các vật cản xuất hiện theo thời gian

Ngoài việc làm giảm công suất, che bóng còn có thể gây hiện tượng quá nhiệt hoặc mismatch, ảnh hưởng đến độ an toàn của hệ thống.

Tổn hao trên dây Cap AC và DC

Sự khác biệt về chiều dài hay kích thước là nguyên nhân gây suy giảm hiệu suất, 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 dây dẫn càng dài, điện trở càng lớn, trong quá trình dẫn điện sẽ gây tỏa nhiệt và tổn thất điện áp trên cáp.

Tổn hao do tấm pin năng lượng mặt trời

Ngoài yếu tố bị phủ bóng do ngoại cảnh, còn có nhiều tác nhân gây hại cho pin mặt trời như tổn hao do bụi bẩn, chất lượng tấm pin, nhiệt độ.

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.

Ảnh hưởng của Inverter đối với hệ thống điện mặt trời

Hệ thống điện năng lượng mặt trời sử dụng Inverter để chuyển hóa từ dòng điện một chiều (DC) sang dòng điện hai chiều (AC). Các thế hệ Inverter hiện đại đã đạt hiệu suất chuyển đổi lên đến 99% tổn thất trên các biến tần vẫn rất đáng kể và bao gồm một số yếu tố sau:

• Tổn thất trong quá trình chuyển đổi điện năng: Hiệu suất chuyển đổi của Inverter thay đổi theo một họ các đường cong hiệu suất theo điện áp hoạt động.
• Tổn thất do 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. Trường hợp tỉ số DC/AC quá cao thì sẽ gây tổn hao. 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: Inverter sử dụng nguyên lý dò tìm điểm công suất cực đại (MPPT) và tương ứng một dãy điện áp MPP của mỗi inverter. 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 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.

5. Kết luận

Giám sát hiệu suất hệ thống năng lượng mặt trời là yếu tố then chốt để đảm bảo hệ thống vận hành ổn định, an toàn và đạt hiệu quả kinh tế cao nhất. Việc đầu tư vào các giải pháp giám sát chính xác ngay từ đầu giúp phát hiện sớm các vấn đề, giảm thiểu tổn thất và tối ưu sản lượng điện trong suốt vòng đời của hệ thống.

Để đặt mua sản phẩm với chất lượng tốt nhất, Quý khách hàng hãy liên hệ:

CÔNG TY TNHH DAKIA GROUP

Email: Dakiatech.sales@gmail.com

Địa chỉ: 385/30 Đường Lê Văn Thọ, Phường Thông Tây Hội, TP.HCM

Hotline: 034.3535.797 hoặc đặt hàng trực tiếp Tại đây

DAKIA rất hân hạnh được phục vụ quý khách!

Liên hệ yêu cầu báo giá: