3.3.1 Lựa chọn module PV
Các tấm pin mặt trời được chứng nhận theo tiêu chuẩn IEC/CE/UL là cần thiết. Tuy nhiên, các tấm pin mặt trời có thể hoạt động khác nhau dưới các điều kiện: cường độ bức xạ, nhiệt độ, độ che bóng và điện áp. Do đó, một số tiêu chí để lựa chọn module PV được đưa ra như sau:
Bảng 3.1: Các tiêu chí lựa chọn loại tấm pin năng lượng mặt trời.
Tiêu chí
Chất lượng Hiệu suất của tấm pin mặt trời Khả năng tải Tổn thất nhiệt Suy thoái Số lượng diodes bypass Điều khoản bảo hành Điện áp lớn nhất Các tiêu chí khác
Nhà máy điện mặt trời Bình An TKKT
Trong các tiêu chí trên, tiêu chí về chất lượng sản phẩm là quan trọng nhất
Bảo hành sản phẩm: các sản phẩm được bảo hành 10 năm là rất phổ biến, một số nhà sản suất bảo hành sản phẩm lên đến 12 năm.
Bảo hành công suất: ngoài bảo hành sản phẩm, nhà sản xuất cũng cung cấp bảo hành công suất. Bảo hành theo giai đoạn (ví dụ: đảm bảo 90% công suất bố cho đến năm thứ 10 và 80% công suất công bố cho đến năm 25). Tuy nhiên, một nhà sản suất tấm pin năng lượng mặt trời tốt thường cung cấp bảo hành công suất đầu ra được cố định trong năm thứ nhất và sau đó giảm tuyến tính với trong các năm tiếp theo với các tỷ lệ công suất nhất định, chế độ bảo hành này đảm bảo cho chủ đầu tư hơn bảo hành theo giai đoạn (ví dụ: bảo hành theo giai đoạn sẽ không hỗ trợ trong trường hợp công suất của tấm pin giảm xuống 91% trong năm đầu tiên.)
Rất ít nhà sản xuất bảo hành sản phẩm quá 25 năm. Do đó, các điều kiện bảo hành công suất và bảo hành sản phẩm phải được xem xét một cách cẩn thận.
Tuổi thọ: một tấm pin mặt trời có chất lượng tốt phù hợp với tiêu chuẩn IEC được thiết kế với vòng đời dự án trong 25 năm. Khi hoạt động hơn 30 năm , hiệu xuất của tấm pin sẽ giảm xuống một cách nhanh chóng, điều này đã được chứng minh với tấm pin mặt trời loại tinh thể. Công nghệ màng mỏng vẫn chưa được kiểm chứng, nhưng với các thí nghiêm đã cho thấy tuổi thọ của tấm pin mặt trời loại này nằm trong khoảng 25-30 năm
Lựa chọn tấm pin năng lượng Mặt Trời:
Khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, các tấm pin sẽ chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành dòng điện.
Các tấm pin năng lượng mặt trời có nhiều loại, tuy nhiên lần này, với giá cả cạnh tranh, cả về chất lượng và số lượng sản xuất (thường sản xuất với số lượng lớn) nên tấm pin đa tinh thể được lựa chọn.
Công nghệ:
Loại PV Silic - đơn tinh thể:
Tấm PV đơn tinh thể được tạo ra từ các khối tinh thể thạch anh hình trụ có độ tinh khiết cao. Để tối ưu hóa hiệu suất hoạt động và giảm chi phí của loại PV này, bốn mặt của khối thạch anh sẽ được cắt mỏng và ghép lại thành 1 tấm silic. Từ đó, loại PV đơn tinh thể sẽ có dạng bảng mỏng.
Ưu điểm:
- Tấm PV - loại đơn tinh thể có hiệu suất chuyển đổi quang điện cao nhất trong
số các loại PV quang điện. Vì vậy, chúng phải được làm ra từ thạch anh có độ tinh khiết cao nhất. Hiệu suất hoạt động của PV đơn tinh thể trong khoảng 15- 20%.
- PV silic đơn tinh thể có hiệu suất sử dụng không gian cao. Chúng đòi hỏi ít
không gian hoạt động nhất trong số các loại PV. Vì vậy, những tấm PV loại này sẽ mang lại công suất điện cao nhất.
Tập 1: Thuyết minh phần nhà máy Chương 3
Nhà máy điện mặt trời Bình An TKKT
Nhược điểm:
- PV silic - đơn tinh thể là loại PV có chi phí cao nhất. Xét về mặt tài chính thì
việc chọn PV loại đa tinh thể (hoặc một số loại PV film mỏng) sẽ tối ưu hơn là PV loại này.
- Quá trình sản xuất PV đơn tinh thể (quá trình Czochralski) tạo ra một khối
thạch anh tinh khiết lớn. Việc cắt mỏng bốn mặt của khối thạch anh để tạo ra tấm Silic đơn tinh thể sẽ hao phí một khối lượng lớn thạch anh tinh khiết.
Loại PV Silic - đa tinh thể:
Tấm PV đầu tiên trên thế giới được tạo ra là tấm PV silic - đa tinh thể (còn được gọi là polysilicon: p-Si hoặc multi-crystalline silicon: mc-Si). Nó được đưa vào thị trường thế giới chính thức vào năm 1981.
Không giống như PV đơn tinh thể, PV đa tinh thể không được tạo ra bằng quá trình Czochralski. Silic thô sẽ được nung chảy rồi đổ vào khuôn hình vuông, sau đó được làm nguội và cắt ra thành các tấm vuông vắn.
Ưu điểm:
- Quá trình tạo ra tấm PV đa tinh thể đơn giản, ít tốn chi phí và ít hao phí
nguyên liệu hơn nhiều so với PV đơn tinh thể.
- Hiệu suất hoạt động của tấm PV đa tinh thể trong khoảng 15-17%. Nó có thấp
hơn so với PV đơn tinh thể, tuy nhiên hiệu suất này cao hơn nhiều so với tấm PV dạng film mỏng.
- Cũng như PV đơn tinh thể, PV đa tinh thể có tuổi thọ cao. Điều này đã được
chứng minh với các PV đa tinh thể hoạt động trong môi trường khắc nghiệt.
- Trên thị trường, tấm PV p-Si có tỷ trọng tiêu thụ cao nhất. Điều này càng làm
giá của PV p-Si giảm thêm. Nhược điểm:
- So với loại mono-Si, loại PV p-Si có hiệu suất sử dụng không gian thấp hơn.
Với cùng lượng điện năng đầu ra, so với mono-Si, nó cần diện tích lớn hơn. (Tuy nhiên, điều này không có nghĩa mọi loại PV mono-Si sẽ hoạt động tốt hơn các tấm PV dạng p-Si)
Loại PV Silic – film mỏng:
PV dạng film mỏng được tạo ra bằng cách đổ một hoặc nhiều lớp vật liệu quang điện mỏng lên khuôn. Các loại PV film mỏng được phân ra nhiều loại dựa trên vật liệu quang điện tạo ra nó:
- Silic vô định hình (a-Si)
- Cadmium telluride (CdTe)
- Đồng indium gallium selenide (CIS/CIGS)
Phụ thuộc vào công nghệ chế tạo, PV film mỏng chuẩn có thể đạt hiệu suất 7–13%,
Tập 1: Thuyết minh phần nhà máy Chương 3
PV film mỏng đại trà có hiệu suất hoạt động khoảng 9% Ưu điểm:
- Công nghệ sản suất đơn giản nhất là nguyên nhất khiến loại PV này có giá
thành thấp hơn so với các loại PV khác.
- Màu sắc và hình dạng đồng nhất của loại này khiến chúng đẹp mắt hơn.
- Có tiềm năng phát triển các ứng dụng mới nhờ tính linh hoạt.
- Nhiệt độ và sự che bóng ít tác động đến khả năng hoạt động của PV loại này.
- Trong những trường hợp diện tích chiếm đất không quá khắc khe, PV dạng
film mỏng có thể được sử dụng Nhược điểm:
- Mặc dù giá thành thấp nhưng PV film mỏng ít được sử dụng vì nó quá tốn
diện tích.
- Hiệu suất sử dụng không gian thấp đồng nghĩa với việc tăng chi phí đầu tư các
thiết bị đi kèm (ví dụ: giá đỡ giàn PV, cáp,...)
- PV film mỏng có thời gian xuống cấp nhanh hơn các loại còn lại. Điều này
đồng nghĩa với việc thời gian bảo hành ngắn hơn. Kết luận:
Qua kết quả so sánh giữa các loại PV ở trên và xu hướng giá của các tấm pin năng lượng mặt trời trong thời gian tới, đề án kiến nghị sử dụng tấm pin silic đa tinh thể có công suất 330Wp để tính toán cho dự án nhà máy Điện mặt trời Bình An. Điều này cũng thể hiện rõ ở xu hướng sử dụng tấm pin silic đa tinh thể trên thế giới trong những năm gần đây..
Đặc tính kỹ thuật Module PV.
ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT
Công suất cực đại Điện áp hở mạch
Điện áp khi công suất cực đại Dòng ngắn mạch
Dòng điện khi công suất cực đại
Hiệu suất tấm pin ở điều kiện tiêu chuẩn Nhiệt độ vận hành
Tổn thất nhiệt
Khả năng chịu quá tải
Điện áp lớn nhất của hệ thống
CẤU TẠO
Số cell trên một tấm pin
Tập 1: Thuyết minh phần nhà máy Chương 3
Nhà máy điện mặt trời Bình An Loại cell Bề mặt Tấm nền Khung J-Box CHỨNG NHẬN VÀ BẢO HÀNH Các tiêu chuẩn Chứng nhận Bảo hành
Đảm bảo hiệu suất.
3.3.2 Lựa chọn Inverter
Vai trò của inverter:
Inverter là thiết bị chuyển đổi điện DC từ các tấm pin thành nguồn AC và cấp nguồn AC cho lưới điện, bằng kết nối lưới.
Nó cũng theo dõi tình trạng của lưới điện và nếu cần thiết trong trường hợp điều kiện bất thường, nó sẽ dừng một cách chính xác. Sau khi phục hồi trạng thái lưới, nó sẽ đồng bộ lại với lưới điện. Lựa chọn inverter:
Không có biến tần cụ thể nào là tốt nhất cho tất cả các tình huống. Các công nghệ mô- đun PV và bố trí khác nhau có thể phù hợp với các loại biến tần khác nhau. Để lựa chọn PV inverter, có thể cân nhắc giải pháp phân tán (nhiều PV inverter loại vài chục kW đặt rải rác) hoặc giải pháp trung tâm (vài inverter ≥ 500kW đặt tại chỗ).
Như đã phân tích ở trên, trong giai đoạn hiện nay đối với nhà máy điện mặt trời nối lưới công suất lớn như nhà máy điện mặt trời Bình An thì giải pháp sử dụng các bộ inverter trung tâm với công suất từ 500KVA/inverter trở lên và sử dụng công nghệ 1500VDC là phù hợp.
Bảng 3.6: Các tiêu chí lựa chọn inverter cho dự án ĐMT Bình An
Tiêu chí
Hiệu suất của inverter
Dải điện áp hoạt động với điểm công suất cực đại
Tập 1: Thuyết minh phần nhà máy Chương 3
Nhà máy điện mặt trời Bình An
Tiêu chí
Hệ số quá tải của inverter
Chương trình ưu đãi Chất lượng nguồn điện/các quy định lưới điện
Độ tin cậy của sản phẩm
Các inverter có công suất đầu ra AC lớn được nhiều hãng sản xuất inverter lớn chế tạo, đề án kiến nghị sử dụng loại inverter có công suất đầu ra AC khoảng 1250kVA để tính toán cho dự án nhà máy Điện mặt trời Bình An trong giai đoạn lập báo cáo nghiên cứu khả thi.
Các yêu cầu kỹ thuật chính của inverter 1250kVA được mô tả như sau:
Bảng 3.8: Thông số kỹ thuật yêu cầu của Inverter 1250kVA
Thông số kỹ thuật Đầu vào DC
Điện áp làm việc
Điện áp đầu vào lớn nhất Dòng điện làm việc lớn nhất Số lượng đầu và DC
Đầu ra AC
Công suất tối đa Điện áp làm việc Tần số
Số pha
Hiệu suất tối đa
Tập 1: Thuyết minh phần nhà máy Chương 3
Hình 3.13: Inverter trung tâm loại 1250kW điển hình Phương pháp điều khiển inverter
Chức năng điều khiển phía DC: Điều khiển theo dõi điểm làm việc với công suất cực đại (MPPT)
Chức năng điều khiển phía lưới AC: điều khiển công suất tác dụng, công suất phản kháng. Công suất phản kháng có thể được điều chỉnh hoặc kiểm soát thông qua cổng truyền thông. Inverter có thể hoạt động với hệ số công suất cố định hoặc ở công suất
phản kháng cố định. Inverter có thể thay đổi hệ số công suất trong dãi cos từ -0,9 đến
0,9 tại công suất định mức
Vận hành: tự động khởi động/ dừng
Chức năng khác: Giới hạn công suất đầu ra (nếu công suất của nhà máy vượt quá công suất của inverter thì inverter sẽ giới hạn công suất đầu ra)
3.3.3 Lựa chọn hộp kết nối (String combiner box)
Vai trò của SCB:
Ngay cả trước hoặc sau khi kết nối nối tiếp, cường độ dòng điện cực đại của tấm pin nhỏ hơn 10A. Để tạo ra dòng điện thích hợp cho hệ thống năng lượng, loại SCB này sẽ được sử dụng, các “PV strings” sẽ được kết nối song song vào SCB. Các mối nối thường được làm bằng các đầu nối trục vít và phải có chất lượng cao để đảm bảo tổn thất thấp hơn và tránh quá nóng.
Các SCB có thiết bị bảo vệ và cách ly, chẳng hạn như cầu
Tập 1: Thuyết minh phần nhà máy Chương 3
Nhà máy điện mặt trời Bình An TKKT
chì và công tắc ngắt tải và phải được thiết kế theo tiêu chuẩn chống thấm nước IP65 để làm việc được ở vị trí ngoài trời.
Công nghệ:
Bảng 3.3: Thông số kỹ thuật chính của các loại hộp gom dây điển hình
Đầu vào Điện áp định mức Số lượng ngõ vào Dòng điện định mức Đầu ra Dòng điện định mức Dao cắt tải (LBS) Chống sét Số lượng ngõ ra
3.3.4 Lựa chọn khung giá đỡ
Vai trò của Khung giá đỡ
Khung giá đỡ là kết cấu hỗ trợ để lắp đặt đúng các tấm pin.
Để sử dụng trong môi trường khắc nghiệt, như bão, cọc bê tông và khung kết cấu có đặc điểm kỹ thuật thích hợp được lựa chọn. Trong môi trường biển hoặc trong phạm vi
cách bờ biển khoảng 3 km, có thể yêu cầu bảo vệ ăn mòn bổ sung hoặc bổ sung thêm
lớp phủ trên các kết cấu.