Cách thiết kế cấu hình chuỗi PV tối ưu cho tích hợp biến tần

Trong một Hệ thống quang điện (PV), Cấu hình chuỗi dây đúng cách là yếu tố quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất biến tần, đảm bảo tính ổn định của hệ thống và đạt được sản lượng điện tối ưu. Thiết kế sơ đồ kết nối chuỗi dây với biến tần tối ưu đòi hỏi phải xem xét các thông số kỹ thuật của mô-đun, giới hạn của biến tần và điều kiện môi trường.

1. Hiểu rõ các giới hạn đầu vào của bộ biến tần

Hiệu suất chuyển đổi của bộ biến tần bị ảnh hưởng bởi điện áp hoạt động — hiệu suất giảm khi điện áp quá thấp hoặc quá cao. Điện áp hoạt động càng gần với điện áp định mức của bộ biến tần, hiệu suất chuyển đổi càng cao. Biểu đồ dưới đây thể hiện đường cong hiệu suất của bộ biến tần 1100V. Biến tần ba pha.

2. Cách tính số lượng chuỗi tối ưu?

Để đảm bảo hiệu suất tối ưu của bộ biến tần, cấu hình chuỗi phải đáp ứng hai điều kiện thiết kế sau:

Điều kiện 1: Tổng điện áp (Voc) ≤ Điện áp tối đa (Vdcmax)
Số lượng mô-đun tối đa trong mạch nối tiếp ≤ Vdcmax / Voc (tại nhiệt độ thấp nhất của địa điểm)

Điều kiện 2: Vmpp thuộc khoảng điện áp MPPT
Vmpp = Vpm × [1 + (T – 25) × Kv]

Nơi:
T = Nhiệt độ môi trường xung quanh cực đại tại địa phương (°C)
Kv = Hệ số nhiệt độ của điện áp (thường là âm)

3. Trường hợp thực tế: Module 635W + Biến tần 1100V

Thông số kỹ thuật mô-đun (STC):
Điện áp mạch hở (Voc): 56,57 V
Điện áp điểm công suất tối đa (Vmpp): ~48V
Hệ số nhiệt độ điện áp (Kv): -0.25%

Điều kiện môi trường:
Nhiệt độ cao nhất: 50°C → Giá trị Vmpp đã điều chỉnh ≈ 45V
Nhiệt độ thấp nhất: -10°C → Điện áp hiệu chỉnh (Voc) = 61,5V

Thông số kỹ thuật của bộ biến tần:
Điện áp đầu vào DC tối đa: 1100V
Dải điện áp MPPT: 300V – 1000V
Điện áp hoạt động định mức: 600V

Tính toán số lượng dây khuyến nghị:
Số mô-đun tối đa trong chuỗi: 1100V / 61,5V ≈ 17 mô-đun (để đảm bảo biên độ an toàn điện áp)
Cấu hình điện áp hoạt động tối ưu: 600V / 48V ≈ 12,5 → Đề xuất sử dụng 14 đến 16 mô-đun nối tiếp.

Khuyến nghị: 14–16 mô-đun trên mỗi chuỗi cung cấp sự cân bằng tối ưu giữa hiệu suất và chi phí.

4. Mẹo tối ưu hóa thiết kế

5. Tại sao “Tích hợp biến tần tối ưu” lại quan trọng đến vậy?

Tăng cường hiệu suất hệ thống: Càng gần điện áp hoạt động với điện áp định mức của bộ biến tần, hiệu suất chuyển đổi càng cao.
Giảm chi phí dây dẫn: Nhiều mô-đun hơn trên mỗi chuỗi → ít chuỗi tổng cộng hơn → ít dây dẫn cần thiết hơn.
Giảm tổn thất dòng điện: Dòng điện thấp hơn dẫn đến giảm tổn thất nhiệt.
Tăng hiệu suất lâu dài: Hệ thống được thiết kế phù hợp đảm bảo tính ổn định lâu dài và hiệu suất năng lượng cao hơn trong suốt vòng đời.

6. Kết luận

Thiết kế cấu hình chuỗi PV tối ưu cho tích hợp biến tần là một nhiệm vụ phức tạp, vượt xa việc chỉ đơn giản là kết nối thêm các mô-đun. Nó đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về hành vi của các thành phần, thông số kỹ thuật của biến tần, ảnh hưởng của môi trường và các tác động về chi phí. Thiết kế thông minh dẫn đến một hệ thống năng lượng mặt trời thông minh hơn và mang lại lợi nhuận cao hơn.