Bài viết này phân tích công suất và sản lượng của bốn tấm pin quang điện thương mại giống nhau loại đa tinh thể làm việc dưới cùng các điều kiện lắp đặt và thời tiết, từ đó đánh giá dung sai công suất dưới điều kiện làm việc thực tế của chúng.
HỘI NGHỊ KHOA HỌC TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ – ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA (MEAE2021) Đánh giá dung sai công suất pin quang điện thương mại điều kiện vận hành thực tế Ngô Xuân Cường 1, *, Đỗ Như Ý 2, Nguyễn Thị Hồng Khoa Kỹ thuật Công nghệ - Đại học Huế, Việt Nam, email: ngoxuancuong@hueuni.edu.vn donhuy.humg@gmail.com Khoa Nhiệt lạnh -Xây dựng, Trường Cao đẳng Công nghiệp Huế, Việt Nam, email nthong@hueic.edu.vn Khoa Cơ điện, Đại học Mỏ - Địa chất, Việt Nam, email THƠNG TIN BÀI BÁO TĨM TẮT Quá trình: Nhận 17/6/2021 Chấp nhận 18/8/2021 Đăng online 20/12/2021 Các thông số kỹ thuật pin quang điện thường nhà sản xuất đưa điều kiện tiêu chuẩn điều kiện nhiệt độ pin làm việc định mức, điều kiện vận thành thực tế thông số thay đổi liên tục phụ thuộc vào yếu tố thời tiết xạ, nhiệt độ, thành phần phổ xạ, góc tới xạ thông số khác Các pin quang điện thương mại có cơng suất định mức có giá trị dung sai cơng suất khác nhau, dung sai lớn nguyên nhân dẫn đến việc giảm đáng kể sản lượng điện chuỗi pin quang điện Bài báo phân tích công suất sản lượng bốn pin quang điện thương mại giống loại đa tinh thể làm việc điều kiện lắp đặt thời tiết, từ đánh giá dung sai cơng suất điều kiện làm việc thực tế chúng Các kết thí nghiệm rằng, sản lượng điện sinh pin quang điện giống loại đa tinh thể nghiên cứu có chênh lệch trung bình lớn vào khoảng 6.1%, dung sai cơng suất trung bình cao 7,686% Từ khóa: pin quang điện, dung sai công suất, đa tinh thể © 2020 Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tất quyền bảo đảm Các hệ thống quang điện ngày xây dựng theo cấu hình song song nối tiếp cố định pin quang điện đơn Do cấu vậy, nên dịng điện điện áp chuổi hay mãng định tế bào quang điện hiệu suất thấp Cho đến nay, vật liệu bán dẫn chủ yếu sử dụng pin quang điện silicon, đặc biệt silicon đơn đa tinh thể Trong loại pin quang điện này, ma trận tế bào đóng gói để hoạt động trời đáng tin cậy 25 năm, ý đến yếu tố độ cứng để chịu tải học, bảo vệ khỏi tác nhân thời tiết độ ẩm, bảo vệ khỏi tác động, cách điện cho an toàn người Các lớp khác mà pin tạo thành sau xếp chồng lên Một mặt phẳng thủy tinh cường lực sử dụng để tăng độ cứng học bảo vệ, Mở đầu Trong năm qua, phát triển không ngừng nhà máy điện tái tạo hệ thống điện q trình tự hóa thị trường điện Việt Nam sách phủ nhằm giảm phát thải khí carbon Trong tình hình đó, hệ thống quang điện có hội phù hợp với lợi quan trọng chúng tạo lượng điện gần với phụ tải điện qua tránh tổn thất truyền tải Hơn nữa, hệ thống quang điện khơng phát khí thải nhiễm, khơng rung động tính mơ đun hóa chúng, tn theo hình thái vị trí lắp đặt chúng gây tác động môi trường thấp so với hệ thống lượng tái tạo khác 54 HỘI NGHỊ KHOA HỌC TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ – ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA (MEAE2021) tế bào quang điện ghép nối kẹp chất đóng gói (phổ biến keo EVA) mặt sau pin không chiếu sáng, thường phủ nhựa composite với tác dụng cản ẩm chất ăn mịn khác Q trình sản xuất pin quang điện, quy trình sản xuất nào, bao gồm số giai đoạn xác định thay đổi khơng thể tránh khỏi đặc tính pin đầu từ tồn quy trình sản xuất Trên sở này, nhà sản xuất pin quang điện xác định dung sai công suất tối đa cho pin quang điện họ phân phối (thường từ 3% đến 10%) [1], dung sai xác định khơng đồng đặc tính I - V pin quang điện nhà sản xuất sản xuất, điều dẫn đến làm giảm hiệu suất hệ thống quang điện bao gồm số pin kết nối nối tiếp song song Viện Fraunhofer Hệ thống Năng lượng Mặt trời ISE thử nghiệm 1.776 pin PV để đạt tiêu chuẩn IEC khoảng 20% pin không đạt thử nghiệm, 8% bị lỗi từ nhà sản xuất [2] Hiệu ứng không phù hợp “MISMATCH” cho biết sai lệch điện tế bào quang điện toàn pin Nguyên nhân sai lệch yếu tố bên bên tế bào đơn lẻ [2, 3] Các yếu tố bên ngồi kể đến là: chất bẩn phần trước tế bào; suy thoái vật liệu sử dụng để bao bọc tế bào; việc che bóng phần tế bào quang điện che bóng khơng đồng nhóm tế bào quang điện đám mây gây lớp khói Điều gây gia nhiệt phần nhỏ tế bào quang điện (hiện tượng hotspot) dẫn đến vỡ cháy pin quang điện Các yếu tố bên bao gồm: đặc điểm bên ngồi khơng đồng tế bào, sản xuất không đối xứng, suy thoái lớp nở tế bào, khuyết tật sản xuất, phá vỡ tế bào Tất yếu tố dẫn đến việc giảm hiệu suất pin, có nghĩa cơng suất tạo pin nhỏ tổng công suất tạo tế bào quang điện đơn lẻ Các yếu tố xác định mắt thường như: bong bóng, vết nứt tế bào, ăn mịn dây nối tế bào, tách lớp mặt sau pin mặt trời, bóng mờ phần màu sắc khơng đồng chất đóng gói [4] Việc cải thiện sản xuất pin đạt nhờ vào lựa chọn thích hợp tế bào, nhiên có nghĩa chi phí sản xuất pin tăng lên Vì lý này, nên chấp nhận mức giảm công suất sinh từ thấp 5% công suất có từ tất tế bào quang điện giống Bài báo [5] đánh giá hiệu suất hệ thống quang điện, đặc biệt ý đến hiệu ứng dung sai, báo cho thấy tỷ lệ dung sai cơng suất đáng kể nào, mặt giảm công suất đầu ra, hệ thống quang điện hoạt động điều kiện che bóng phần Từ phân tích trên, nghiên cứu thiết lập hệ thống điện mặt trời hòa lưới áp mái thực nghiệm để phân tích cơng suất sản lượng bốn pin quang điện thương mại giống loại đa tinh thể làm việc điều kiện lắp đặt thời tiết, từ đánh giá dung sai cơng suất điều kiện làm việc thực tế chúng Các kết thực nghiệm cho phép định lượng giá trị công suất dung sai cơng suất thực tế, qua cho thấy tầm quan trọng việc lựa chọn pin có dung sai giảm với mục đích cung cấp dẫn hữu ích cho nhà thiết kế nhà máy quang điện Mơ hình thực nghiệm Bảng Thông số kỹ thuật pin quang điện SUN330-72P Thông số Công suất đỉnh Dung sai công suất Điện áp Pmp Dòng Pmp Điện áp hỡ mạch Dòng ngắn mạch Hiệu suất pin Loại tế bào Số diode bypass Giá trị 330Wp 5% 37.8V 8.73A 45.5V 9.22A 17.09% Đa tinh thể 156.75x156.75mm Tất giá trị điện đo điều kiện tiêu chuẩn 55 HỘI NGHỊ KHOA HỌC TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ – ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA (MEAE2021) Để nghiên cứu đánh giá dung sai công suất pin quang điện điều kiện làm việc thực tế, nghiên cứu đề xuất mơ hình hệ thống điện mặt trời hịa lưới áp mái với cơng suất 1,32kWp gồm có pin quang điện thương mại loại đa tinh thể SUN330-72P, thơng số kỹ thuật chúng trình bày bảng 1, vi biến tần hòa lưới HY1200-Pro với cổng vào MPPT, thông số bảng định tìm thấy xấp xỉ vĩ độ vị trí lắp đặt [6, 7] Hệ thống lắp đặt vào thí nghiệm từ 28/12/2020, điện sinh từ hệ thống điện mặt trời hòa lưới áp mái đưa thẳng vào lưới điện thông qua đồng hồ điện tử chiều điện lực địa phương cung cấp, để ghi nhận sản lượng điện phát lên lưới Thêm vào sản lượng điện pin quang điện sinh hệ thống đo lường lưu trữ tích hợp sẵn bên vi biến tần hịa lưới ghi nhận, thơng số lưu trữ tảng liệu nhà sản xuất, cho phép người sử dụng lấy thông tin xử lý Tần suất lưu liệu phần mềm kể 5-6 phút lần, có tín hiệu khoảng thời gian có ánh sáng mặt trời Bảng Thông số kỹ thuật vi biến tần hịa lưới HY-1200-Pro Thơng số Hãng Loại Số đầu vào MPPT Công suất đầu vào đề xuất Điện áp khởi động Điện áp DC đầu vào cực đại Dải điện áp MPPT Dải điện áp DC hoạt động Dòng điện ngắn mạch DC cực đại Dòng điện đầu vào cực đại Công suất đầu đỉnh Dòng điện đầu cực đại Điện áp định mức/phạm vi Giá trị Huayu HY-1200-Pro 4 × 210~400W 20V 60V 25~55V 20~60V 13A × 10.4 A 1200W 4.34A 230Vac/ a.c.184~265V Tần số định mức/ phạm vi 50.0/47.5~51.5Hz Hệ số công suất >0.95 Hiệu suất biến tần đỉnh 96.5% Hiệu suất MPPT tỉnh 99% Tiêu thu điện vào buổi đêm