Tính Kích Thước Một Inverter Solar Trong Hệ Thống Điện Mặt Trời?

Inverter năng lượng mặt trời là một trong những thành phần quan trọng nhất của hệ thống điện năng lượng mặt trời. Chúng có nhiệm vụ chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) từ các tấm pin thành điện xoay chiều (AC) để cung cấp năng lượng cho các thiết bị sử dụng. Khi nói đến thiết kế hệ thống điện mặt trời của bạn, kích thước của biến tần sẽ đóng một vai trò quan trọng trong sản xuất điện tổng thể. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ thảo luận về những gì ảnh hưởng đến kích thước biến tần.

Đây không phải là một nhiệm vụ khó khăn nếu được thực hiện đúng cách. Bài viết này cho bạn hiểu dễ dàng hơn với sự trợ giúp của một ví dụ đơn giản về cách xác định kích thước một bộ biến tần năng lượng mặt trời

Các yếu tố ảnh hưởng đến kích thước biến tần

Biến tần năng lượng mặt trời có đủ loại kích thước lớn nhỏ khác nhau. Tương tự như các tấm pin mặt trời, kích thước của một biến tần có thể được đánh giá bằng watt (W). Khi nói đến kích thước biến tần năng lượng mặt trời, người lắp đặt sẽ tính đến ba yếu tố chính: kích thước của mảng năng lượng mặt trời, địa lý của bạn và các điều kiện cụ thể của địa điểm.

Kích thước hệ thống

Kích thước của hệ thống năng lượng mặt trời là yếu tố quan trọng nhất trong việc xác định kích thước thích hợp cho inverter. Vì nó chuyển đổi điện một chiều đến từ hệ thống, nên nó cần có khả năng xử lý tất cả điện năng mà hệ thống tạo ra.

Theo nguyên tắc chung, kích thước của biến tần phải tương tự với định mức DC của hệ thống năng lượng mặt trời; nếu bạn đang lắp đặt một hệ thống 6 kilowatt (kW), bạn có thể mong đợi biến tần được đề xuất là khoảng 6000W, cộng hoặc trừ một tỷ lệ phần trăm nhỏ.

Các nhà sản xuất biến tần thường liệt kê các nguyên tắc định cỡ cho công suất hệ thống mà các bộ biến tần của họ có thể được ghép nối với nhau trên tờ thông số sản phẩm của họ. Nếu kích thước của hệ thống được ghép nối với biến tần của họ nằm ngoài các hướng dẫn đã nêu, các nhà sản xuất có thể làm mất hiệu lực bảo hành của họ.

Địa lý

Địa lý cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định kích thước inverter do tác động của nó đến việc sản xuất hệ thống của bạn. Nếu nơi bạn sống có bức xạ mặt trời cao hơn (tức là lượng bức xạ mặt trời lớn hơn) như vậy, một hệ thống 6 kilowatt (kW) trên mái nhà chỗ bạn sẽ tạo ra nhiều điện năng hơn một hệ thống có kích thước tương tự ở nơi ít bức xạ hơn

Bởi vì hai hệ thống này sẽ tạo ra lượng điện DC khác nhau tại một thời điểm nhất định, các bộ biến tần cần thiết để xử lý tải điện đó cũng có thể có kích thước khác nhau. Ở những khu vực có nhiều ánh nắng mặt trời hơn và nhiệt độ vừa phải, bộ inverter có thể sẽ có kích thước gần hơn với công suất tổng thể của hệ thống năng lượng mặt trời để nó có thể xử lý gần với sản lượng điện tối đa của hệ thống tại bất kỳ điểm nào. Ngoài ra, nếu hệ thống gặp phải lượng bức xạ mặt trời thấp hơn hoặc nhiệt độ cao làm giảm hiệu suất của tấm pin, thì ít có khả năng tạo ra sản lượng điện tối đa được xác định bởi xếp hạng DC trong điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn (STC). Trong những tình huống này, một biến tần nhỏ hơn, kích thước nhỏ hơn có thể hoàn thành công việc.

Các yếu tố khác

Một số yếu tố khác sẽ ảnh hưởng đến kích thước của inverter. Tương tự như vị trí địa lý, độ nghiêng và góc phương vị mà hệ thống được lắp đặt sẽ ảnh hưởng đến lượng điện mà hệ thống có thể sản xuất. Các yếu tố môi trường (chẳng hạn như bóng râm, bụi, v.v.) tương tự sẽ đóng một vai trò lớn trong lượng ánh nắng mặt trời chiếu đến

Nhà lắp đặt năng lượng mặt trời sẽ tính đến những cân nhắc này, hiệu quả của thiết bị và hơn thế nữa khi ước tính sản lượng tổng thể của hệ thống. Tất cả sẽ góp phần vào yếu tố suy giảm tổng thể của hệ thống của bạn, được sử dụng để giúp xác định những gì hệ thống của bạn sẽ tạo ra trong một tình huống thực tế (trái ngược với thông số kỹ thuật STC được xác định trong phòng thí nghiệm.) bóng râm, ở độ nghiêng dưới tối ưu, hoặc quay về hướng đông thay vì hướng nam có hệ số suy giảm cao hơn so với hệ thống trên mái nhà hướng nam có nắng.

Các hệ thống điện mặt trời có hệ số suy giảm cao hơn sẽ không đạt được sản lượng năng lượng tối đa của chúng và do đó có thể cung cấp công suất biến tần nhỏ hơn so với kích thước của hệ.

Làm thế nào để tính kích thước Inverter năng lượng mặt trời?

Tính kích thước biến tần bao gồm hai phần: định cỡ điện áp và dòng điện

Trong quá trình tính kích cỡ inverter, bạn cần tính đến các giới hạn cấu hình khác nhau (xem bảng bên dưới).

Ví dụ dưới đây là một hệ thống pin năng lượng mặt trời ở Việt Nam với:

  • 14 tấm pin năng lượng mặt trời 320W
  • Một biến tần 6KW

Bảng tiếp theo tóm tắt các giới hạn cấu hình, cần được xem xét khi định cỡ bộ biến tần (Dữ liệu từ bảng dữ liệu biến tần và pin năng lượng mặt trời).

Tấm Pin (Thông số ví dụ)Inverter (Thông số ví dụ)
Điện áp hở mạchVOC = 45,8VĐiện áp đầu vào tối đa Vmax = 600V
Điện áp công suất tối đa VMPP (STC) = 37,1Dải điện áp MPPT: 250V – 480V
Hệ số suy giảm điện áp VOC = -0.32%/°CDòng điện đầu vào tối đa = 25A
Hệ số nhiệt độ của ISC = 0,05%/°C
Dòng ngắn mạch ISC = 9.10A
Nhiệt độ thấp nhất: -10°C
Nhiệt độ cao nhất: 70°C

A) Kích thước điện áp

Ở nhiệt độ thấp nhất (phụ thuộc vào vị trí, ở đây -10°C), điện áp mạch hở Voc của các mô-đun trong mỗi chuỗi không được vượt quá điện áp đầu vào tối đa của biến tần (600 V):

1) Tính toán điện áp mạch hở ở -10°C:

UOC (-10°C) = ((1- (35 * (TCOC /100))) * UOC STC)  = ((1- (35 * (-0.32/100)))*45.8)

= 50,93 Vôn

2) Tính N số tấm pin tối đa trong mỗi chuỗi:

N = Điện áp đầu vào tối đa (600V) /50,93 Volt = 11,78 (luôn làm tròn xuống)

Số lượng tấm pin mặt trời trong mỗi chuỗi không được vượt quá 11 tấm pin

Bên cạnh đó, ở nhiệt độ cao nhất (phụ thuộc vào vị trí, ở đây là 70°c), điện áp MPP VMPP của mỗi chuỗi phải nằm trong phạm vi MPP của biến tần năng lượng mặt trời (250V – 480V):

3) Tính toán điện áp nguồn tối đa VMPP ở 70°C:

VMPP (70°C) = ((1+ (45*(TCOC/100))) * VMPP (STC)) = ((1+ (45 * (-0.32/100)) )* 37.1)

= 31,76 Vôn

4) Tính số mô-đun M tối thiểu trong mỗi chuỗi:

M = Điện áp MPP tối thiểu (250V) / 31,76 Volt = 7,87 (luôn làm tròn)

Số lượng tấm pin mặt trời trong mỗi chuỗi phải có ít nhất 8 tấm pin

B) Kích thước dòng điện

Dòng ngắn mạch  ISC của hệ thống năng lượng mặt trời không được vượt quá Dòng đầu vào tối đa cho phép của bộ biến tần điện mặt trời:

1) Tính toán dòng điện tối đa ở 70°C:

USC (70 °C) = ((1+ (45 * (TCSC/100))) * ISC) = ((1+ (45 * (0.05/100))) * 9.1)

= 8,89 A

2) Tính P số chuỗi lớn nhất:

P = Dòng điện đầu vào tối đa (25A) /8,89A = 2,84 chuỗi (luôn làm tròn xuống)

Hệ thống PV không được vượt quá 2 chuỗi

C) Kết luận:

  • Hệ thống năng lượng mặt trời bao gồm hai chuỗi song song, được kết nối với bộ biến tần năng lượng mặt trời.
  • Trong mỗi chuỗi có mười tấm pin mặt trời, được kết nối với nhau.

Nếu kích thước hệ thống năng lượng mặt trời vượt quá so với công suất biến tần là các bộ biến tần có công suất thấp hơn sẽ ít tốn kém hơn so với các bộ lớn hơn của chúng. Nhưng kích thước hệ không nên quá lớn vì nó có thể gây ra sự cắt bớt. Nó xảy ra khi các tấm pin tạo ra quá nhiều DC để biến tần có thể xử lý tại một thời điểm nhất định. Khi điều này xảy ra, biến tần sẽ hạn chế lượng năng lượng mà nó chuyển đổi, dẫn đến tổn thất điện năng từ hệ thống của bạn.

Mặt khác, bạn không muốn cài đặt một biến tần quá lớn vì biến tần của bạn sẽ hoạt động hiệu quả nhất nếu nó chạy gần với công suất tổng thể của nó. Nếu biến tần quá lớn so với hệ, nó sẽ không tạo ra lượng điện như mong muốn.