AC Coupled là gì trong hệ thống năng lượng mặt trời?

Thêm nguồn điện dự phòng cho hệ thống năng lượng mặt trời kết nối lưới điện

Hệ thống năng lượng mặt trời kết nối lưới điện thường là giải pháp kinh tế, hiệu quả và dễ lắp đặt nhất. Tuy nhiên, nhiều người dùng bất ngờ phát hiện ra rằng trong trường hợp mất điện, dù đã lắp đặt tấm pin mặt trời trên mái nhà, ngôi nhà của họ vẫn không có điện.

Đây không phải là sự cố hệ thống mà là hậu quả của các quy định lưới điện và tiêu chuẩn an toàn. Theo UL, IEEE và các tiêu chuẩn kết nối lưới điện và an toàn khác, các bộ biến tần kết nối lưới phải ngừng hoạt động ngay lập tức trong trường hợp mất điện lưới. Ngăn chặn dòng điện ngược vào lưới điện, đảm bảo an toàn cho nhân viên ngành điện.

Do đó, hệ thống điện mặt trời buộc phải ngừng hoạt động, khiến các hộ gia đình hoặc các cơ sở thương mại hoàn toàn mất điện, thường phải phụ thuộc vào các máy phát điện diesel ồn ào và đắt đỏ hoặc các giải pháp khẩn cấp khác.

Thực tế, không cần phải thay thế hoặc nâng cấp các bộ biến tần năng lượng mặt trời hiện có để bổ sung nguồn điện dự phòng đáng tin cậy cho hệ thống kết nối lưới điện hiện có.

Công nghệ ghép nối AC là một giải pháp được áp dụng rộng rãi và đã được chứng minh là hiệu quả, được thiết kế để giải quyết vấn đề này.

Bằng cách lắp đặt bộ biến tần lưu trữ năng lượng và hệ thống pin trên phía AC, kiến trúc AC Coupled có thể tạo thành một lưới điện vi mô tự cung tự cấp trong trường hợp mất điện, liên tục cung cấp điện cho các tải quan trọng đồng thời bảo toàn đầu tư vào hệ thống năng lượng mặt trời hiện có.

AC Coupled là gì?

Trong kiến trúc AC Coupled, bộ biến tần năng lượng mặt trời và bộ biến tần lưu trữ được kết nối với cùng một đường dây AC. Điện năng DC được tạo ra bởi các tấm pin mặt trời trước tiên được chuyển đổi thành AC bởi bộ biến tần năng lượng mặt trời độc lập, ưu tiên cung cấp cho các tải địa phương, với phần dư thừa được xuất ra lưới điện.

Khi hệ thống cần sạc pin, nguồn điện AC từ xe buýt được chuyển đổi thành DC bởi bộ biến tần lưu trữ và lưu trữ trong pin. Trong quá trình xả, nguồn điện DC từ pin được chuyển đổi ngược lại thành AC để cung cấp cho các tải hoặc cấp điện cho lưới điện.

Từ góc độ dòng chảy năng lượng:

Sạc:
Tấm pin mặt trời (DC) → Biến tần mặt trời (DC→AC) → Biến tần lưu trữ (AC→DC) → Pin (DC)

Xả:
Pin (DC) → Biến tần lưu trữ (DC→AC) → Tải / Mạng lưới (AC)

Điểm quan trọng là trong hệ thống AC Coupled, việc sạc pin từ năng lượng mặt trời bao gồm hai quá trình chuyển đổi năng lượng: DC→AC→DC.

Ưu điểm của hệ thống kết nối AC

Thân thiện với việc nâng cấp

Kết nối AC đã trở thành phương pháp chính để tích hợp lưu trữ năng lượng vào các hệ thống năng lượng mặt trời kết nối lưới điện hiện có. Đối với các hệ thống năng lượng mặt trời đã được lắp đặt và hoạt động, không cần phải thay thế bộ biến tần hiện có. Chỉ cần kết nối bộ biến tần lưu trữ và pin trên phía phân phối AC là có thể thực hiện lưu trữ năng lượng và cung cấp nguồn dự phòng.

Nhiều nghiên cứu quốc tế, chẳng hạn như phân tích của NREL về lưu trữ năng lượng phân tán, cho thấy rằng kết nối AC là phương pháp khả thi và trưởng thành nhất để tích hợp hệ thống lưu trữ vào các hệ thống năng lượng mặt trời kết nối lưới hiện có.

Mở rộng linh hoạt

Trong kiến trúc AC Coupled, hệ thống năng lượng mặt trời và hệ thống lưu trữ hoạt động độc lập và có thể được mở rộng trong phạm vi công suất tương ứng của từng hệ thống. Thiết kế mô-đun này phù hợp với chiến lược đầu tư của các doanh nghiệp và tổ chức công nghiệp: lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời trước, thêm hệ thống lưu trữ sau và mở rộng dần dần.

Khả năng nâng cao của lưới điện vi mô và hệ thống dự phòng

Với các bộ biến tần lưu trữ có khả năng hình thành lưới, hệ thống AC Coupled có thể tạo thành một lưới điện vi mô độc lập trong trường hợp mất điện lưới, cung cấp hỗ trợ điện áp và tần số ổn định để duy trì nguồn cung cấp liên tục cho các tải quan trọng.

Tính linh hoạt cao hơn của các thành phần

Người dùng có thể lựa chọn các thương hiệu khác nhau của bộ biến tần năng lượng mặt trời, bộ biến tần lưu trữ và pin, miễn là chúng đáp ứng các tiêu chuẩn lưới điện và an toàn địa phương, tránh bị ràng buộc bởi nhà cung cấp.

Công nghệ đã được phát triển hoàn thiện

Hệ thống điện xoay chiều (AC) là nền tảng của các mạng lưới điện toàn cầu. Các kiến trúc kết nối AC dễ dàng tuân thủ các tiêu chuẩn của nhà điều hành lưới điện về bảo vệ, đo lường và điều khiển, giúp thuận lợi cho việc vận hành và bảo trì lâu dài.

Hạn chế của hệ thống kết nối AC

Hiệu suất thấp hơn

Việc chuyển đổi từ dòng điện một chiều (DC) sang dòng điện xoay chiều (AC) vốn dĩ gây ra một số tổn thất năng lượng., Giảm hiệu suất tổng thể. Điều này xảy ra khi năng lượng mặt trời sạc pin, khi pin xả điện cho các tải, hoặc khi điện được cấp vào lưới điện.

Chi phí cao hơn

Hệ thống AC Coupled thường yêu cầu các bộ biến tần năng lượng mặt trời và lưu trữ độc lập, cùng với hệ thống pin và các thiết bị bảo vệ và điều khiển phía AC. So với các giải pháp DC Coupled tích hợp cao, số lượng thiết bị chuyển đổi điện năng tăng lên dẫn đến chi phí phần cứng ban đầu và chi phí lắp đặt cao hơn.

Diện tích lớn hơn

Vì các kiến trúc AC Coupled sử dụng nhiều thiết bị độc lập, diện tích vật lý của chúng thường lớn hơn so với các hệ thống DC Coupled. Các bộ biến tần lưu trữ bổ sung, tủ pin và thiết bị phân phối và bảo vệ AC liên quan yêu cầu thêm không gian tường, sàn hoặc phòng.

Kết nối AC so với kết nối DC

Trên thực tế, không có sự so sánh tuyệt đối về “tốt hơn” giữa AC và DC Coupling; chúng đại diện cho hai phương pháp thiết kế hệ thống khác nhau.

Bảng dưới đây so sánh hai kiến trúc về các đường dẫn năng lượng, thiết bị chính, hiệu suất hệ thống, chi phí, khả năng mở rộng và hoạt động trong trường hợp mất điện lưới, giúp độc giả đưa ra quyết định thông minh dựa trên yêu cầu của dự án.

Cách chọn phương án kết nối phù hợp

Hệ thống năng lượng mặt trời kết hợp lưu trữ mới

Nếu chi phí và hiệu quả là những yếu tố quan trọng hàng đầu, và khả năng mở rộng trong tương lai bị hạn chế, kết nối DC thường là lựa chọn ưu tiên.

Nếu dự kiến có sự mở rộng đáng kể về năng lượng mặt trời hoặc lưu trữ trong tương lai, hoặc việc vận hành liên tục trong trường hợp mất điện lưới là yếu tố quan trọng, kết nối AC có thể mang lại sự linh hoạt cao hơn.

Trong các dự án năng lượng mặt trời kết hợp lưu trữ mới cho nhà ở, các bộ biến tần hybrid tích hợp cao đã trở thành giải pháp phổ biến.

Các GODE’s Biến tần lai THON Tích hợp các chức năng đầu vào năng lượng mặt trời, quản lý pin và biến tần trong một thiết bị duy nhất, hỗ trợ cả chế độ hoạt động kết nối lưới điện và nguồn điện dự phòng từ khi hệ thống được triển khai.

Đối với các hệ thống năng lượng mặt trời mới, bộ biến tần hybrid THON kết hợp ưu điểm về hiệu suất và tính gọn nhẹ của kết nối DC với khả năng tạo lưới AC, cho phép chuyển đổi nhanh chóng sang chế độ không kết nối lưới trong trường hợp mất điện. Khi kết hợp với pin lưu trữ, nó có thể cung cấp liên tục cho các tải quan trọng trong hộ gia đình mà không cần bộ biến tần lưu trữ bổ sung.

Thêm dung lượng lưu trữ cho hệ thống năng lượng mặt trời hiện có

Kết nối AC hầu như luôn là lựa chọn tiện lợi và tiết kiệm chi phí nhất cho việc nâng cấp hệ thống lưu trữ, giúp tránh việc phải thay thế các bộ biến tần năng lượng mặt trời hiện có đang hoạt động bình thường.

Thêm vào Bộ pin LF Việc tích hợp vào hệ thống hiện có có thể giảm sự phụ thuộc vào lưới điện và giảm đáng kể, thậm chí loại bỏ hoàn toàn, chi phí điện năng theo thời gian, với mức tiết kiệm vượt xa chi phí đầu tư ban đầu cho hệ thống.

Pin được thiết kế để duy trì 80% dung lượng ban đầu ngay cả sau hơn 10 năm sử dụng hàng ngày. Ngoài ra, chế độ bảo hành 5 năm hàng đầu đảm bảo lợi nhuận đầu tư và tiềm năng tiết kiệm.

Yêu cầu cụ thể

• Để đạt hiệu suất sạc tối đa: hãy chọn kết nối DC.
• Để linh hoạt với nhiều thương hiệu: hãy chọn AC Coupling.
• Đối với không gian lắp đặt hạn chế: Kết nối DC thường có thiết kế gọn nhẹ hơn.
• Để thuận tiện cho việc nâng cấp: hãy chọn AC Coupling.

Kết luận

Kết nối DC và kết nối AC mỗi loại đều có những ưu điểm riêng. Kết nối DC nổi trội về hiệu suất và chi phí hệ thống mới, trong khi kết nối AC mang lại tính linh hoạt, tương thích và tiện lợi trong việc nâng cấp hệ thống. Lựa chọn cuối cùng nên dựa trên việc dự án là mới hay nâng cấp, ngân sách, yêu cầu về hiệu suất, kế hoạch mở rộng trong tương lai và điều kiện lắp đặt.