CHƯƠNG 4 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP
4.2 Tính tốn và đánh giá ảnh hưởng của giải pháp
Việc thay thế Bypass Diode cần thực hiện hợp lý để đảm bảo không làm giảm hiệu suất của tấm pin NLMT khi có hiện tượng bóng che. Đồng thời, Bypass Diode phải có khả năng chịu dịng xung lớn và có chi phí thay thế kinh tế.
Bypass Diode được lựa chọn là Diode VSB2045-MB3 của hãng Vishay (Loại Bypass Diode có khả năng chịu dịng xung cao). Kích thước và vị trí lắp đặt của Bypass Diode được thể hiện như hình dưới.
Hình 4.1: Kích thước và vị trí lắp đặt của Bypass Diode VSB2045-MB3
Thông số chi tiết của Bypass Diode VSB2045-MB3 được thể hiện chi tiết trong bảng sau
Bảng 4.1: Thông số Bypass Diode VSB2045-MB3 Thông số cực đại ( Nhiệt độ vận hành TA = 25 °C)
Thông số Ký hiệu VSB2045 Đơn vị
Mã ký hiệu trên Diode V2045
Trang 76
Thông số cực đại ( Nhiệt độ vận hành TA = 25 °C)
Dòng phân cực thuận cực đại IF(AV) 20 A
Dòng xung cực đại IFSM 250 A
Dải nhiệt độ vận hành TOP -40 to +150 °C
Dải nhiệt độ lưu trữ TSTG -40 to +175 °C
Nhiệt độ đảo chiều dẫn tới hạn TJ (3) ≤ 200 °C
Xem xét đặc tính nhiệt độ - hiệu suất và tổn thất – dòng phân cực thuận của Bypass Diode VSB2045-MB3 chi tiết như hình sau
Hình 4.2: Đặc tính nhiệt độ - hiệu suất và tổn thất – dòng phân cực thuận của Bypass Diode VSB2045-MB3
Dòng xung cực đại chịu đựng của Bypass Diode VSB2045-MB3 lên tới 250A. Từ các kết quả phân tích tính tốn tại chương 3, Bypass Diode VSB2045-MB3 có khả năng đảm bảo vận hành an tồn, tin cậy trong trường hợp cách vị trí sét đánh ≥ 3m.
Tuy nhiên, khi thay thế Bypass Diode cần lưu ý đến tổn thất trên Bypass Diode và hiệu suất của tấm pin khi có hiện tượng bóng che. Sử dụng cơng cụ Simulink của phần mềm Matlab tính tốn. Simulink là một mơi trường lập trình đồ họa dựa trên MATLAB để lập mơ hình, mơ phỏng và phân tích các hệ thống động lực học đa miền. Giao diện chính của nó là một cơng cụ sơ đồ khối đồ họa và một bộ thư viện khối có thể tùy chỉnh.
Matlab Simulink có sẵn các khối PV Cells có thể lựa chọn theo các model từ các nhà sản xuất khác nhau (JA Solar, Canadian Solar, SunPower, Panasonic ...) với ngõ vào bao gồm bức xạ và nhiệt độ tấm pin. Đầu ra của các khối PV Cells bao gồm dịng, áp và cơng suất ngõ ra.
Trang 77
Hình 4.3: Cửa sổ cài đặt đặc tính của các Cells trong module PV Cells – Matlab Simulink
Do tác dụng của Bypass Diode trong việc tăng hiệu suất tấm pin khi có hiệu ứng bóng che, luận văn xây dựng mơ hình trên Matlab Simulink mơ phỏng hiện tượng bóng che trên tấm pin NLMT. Trong đó, tấm pin NLMT có 3 Bypass Diode riêng biệt cho mỗi chuỗi 20 Cells. Đặc tính của Bypass Diode được cài đặt trong Matlab Simulink theo cửa sổ bên dưới.
Trang 78
Hình 4.4: Cửa sổ cài đặt đặc tính của Bypass Diode trong Matlab Simulink
Xây dựng hồn chỉnh mơ hình mơ phỏng hiện tượng bóng che trên tấm pin mặt trời. Chi tiết của mơ hình được thể hiện trong hình dưới đây
Hình 4.5: Mơ hình mơ phỏng hiệu ứng bóng che trong Matlab Simulink
Kết quả tính tốn đặc tuyến V-I và đặc tuyến P-V của tấm pin cho trước và sau khi thay thế Bypass Diode được thể hiện chi tiết trong 2 đồ thị sau
Trang 79
Hình 4.6: Đặc tuyến V-I của tấm pin trước và sau khi thay thế Bypass Diode
Hình 4.7: Đặc tuyến P-V của tấm pin trước và sau khi thay thế Bypass Diode
Kết quả tính tốn cho thấy thay thế Bypass Diode làm tăng hiệu suất của tấm pin khi có hiệu ứng bóng che (khoảng 5%). Do đó, việc thay thế Bypass Diode không làm ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc của tấm pin. Tuy nhiên, giải pháp thay thế Bypass Diode có chi phí tương đối cao khi thực hiện ở quy mơ lớn. Chi phí cho mỗi Bypass Didoe là 0.6186 Dollars/1 Diode tương đương 14183 đồng/1 Diode [34]. Quy đổi theo mỗi tấm pin có chi phí thay thế Bypass Diode vào khoảng 42549 đồng/ 1 tấm pin. Đối với NMĐMT Sơn Mỹ 3.1 với hơn 130000 tấm pin có tổng cơng suất là 50MWp, ước tính có khoảng 60000 tấm pin cách vị trí kim thu sét ESE trong khoảng < 7m và cần được thay thế. Do đó, ước tính riêng chi phí mua sắm thay thế lên tới 2,552 tỷ đồng và chưa kể đến chi phí nhân cơng và các chi phí tạm dừng sản xuất điện.
Trang 80 Từ các phân tích trên, giải pháp thay thế Bypass Diode mang tính hiệu quả cao về mặt kỹ thuật. Bypass Diode được thay thế có khả năng chịu dịng xung cảm ứng lên đến 250A, đảm bảo vận hành an toàn, tin cậy trong trường hợp cách vị trí sét đánh ≥ 3m và làm tăng hiệu suất tấm pin khi có hiệu ứng bóng che. Thay thế Bypass Diode đặc biệt phù hợp với các hệ thống điện mặt trời quy mô nhỏ (đặc biệt là các hệ thống điện mặt trời áp mái).
Trang 81