Hội thảo Solis, Tập 36: Ảnh hưởng của mùa đông đến hoạt động của hệ thống điện mặt trời và cân nhắc về vận hành và bảo dưỡng có liên quan

Thông tin tổng quan

Mùa đông tốt đẹp và thực sự đang diễn ra ở bán cầu bắc với nhiệt độ bắt đầu giảm và đã đạt đến điểm đóng băng ở một số vùng. Theo dự báo, thời tiết băng giá và tuyết rơi kéo dài sẽ xảy ra ở châu Âu. Vì vậy, những ảnh hưởng cụ thể của mùa đông đối với hoạt động của hệ thống điện mặt trời là gì, và chúng ta nên thực hiện vận hành và bảo dưỡng (O&M) nhà máy điện một cách hiệu quả như thế nào trong thời tiết lạnh?

Hội thảo Solis này sẽ xem xét những ảnh hưởng của thời tiết lạnh và chia sẻ các phương án để giữ cho các nhà máy năng lượng mặt trời của bạn hoạt động hiệu quả trong mùa đông .

Ảnh hưởng chính của mùa đông đối với các nhà máy PV

Nhìn chung, cường độ bức xạ mặt trời tổng thể tương đối thấp trong mùa đông. Nhìn vào việc phát điện của một nhà máy PV trong một năm, mùa hè là thời kỳ phát điện cao điểm, còn mùa đông là thời kỳ phát điện thấp nhất.

Ngoài ra, các yếu tố chính ảnh hưởng đến hoạt động của các nhà máy điện mặt trời trong mùa đông gồm:

1) Nhiệt độ thấp

Khi thời tiết lạnh giá, nhiệt độ môi trường thường xuống dưới điểm đóng băng (0 ° C) ở một số khu vực, nhiệt độ có thể xuống dưới -10 ° C ở một số khu vực rét đậm;

Nhiệt độ thấp ảnh hưởng đến hoạt động của thiết bị hệ thống

Vì các thiết bị trong hệ thống PV như tấm pin mặt trời, bộ biến tần, bộ thu dữ liệu, pin, v.v. đều có một mức nhiệt độ hoạt động nhất định nên khi nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ cho phép của thiết bị, nhiệt độ có thể ảnh hưởng đến hoạt động bình thường. Cần xem xét yếu tố này khi lựa chọn vị trí lắp đặt và thiết kế của hệ thống.

Khuyến cáo: Thiết bị phải được đặt ở những nơi có nhiệt độ trong giới hạn vận hành của thiết bị. Các vật dụng như pin lưu trữ năng lượng, bộ biến tần PV gia dụng, bộ thu thập dữ liệu, v.v., có thể được lắp đặt trong nhà hoặc trong môi trường chống lạnh.

Nhiệt độ thấp ảnh hưởng đến điện áp Voc của hệ thống PV

Nhiệt độ thấp sẽ khiến điện áp hở mạch (Voc) của dây PV tăng lên. Nếu không xem xét đầy đủ ảnh hưởng của nhiệt độ đến thiết kế ban đầu của hệ thống, trong quá trình vận hành sau này của hệ thống, chuỗi Voc trong điều kiện nhiệt độ thấp có thể vượt quá điện áp đầu vào tối đa cho phép của biến tần, điều này có thể gây ra hư hỏng.

Lấy ví dụ về hệ thống PV gắn với lưới điện 20kW (điện áp đầu vào DC tối đa là 1100V), sử dụng 52 tấm PV 475W. Giả sử rằng nhiệt độ thấp nhất của khu vực trong ngày là -15 ° C, điện áp mạch hở (Voc) thể hiện ở bảng sau:

Chú ý: Hệ số nhiệt độ điện áp mạch hở của tấm PV này là -0,28% /℃,. Giá trị của hệ số này khác nhau đối với các nhãn hiệu khác nhau của tấm PV;

Khuyến cáo: Cần phải xem xét đầy đủ Voc của chuỗi PV ở nhiệt độ cực thấp trong thiết kế sơ bộ của một nhà máy PV. Dành đủ biên độ để tránh quá điện áp DC vào mùa đông gây hư hỏng cho biến tần. Nếu hệ thống có cảnh báo “OV-DC”, cần phải tắt ngay công tắc DC của biến tần và giảm số lượng tấm pin mặt trời của chuỗi PV.

2) Che bóng

Góc chiếu của ánh sáng mặt trời hẹp hơn và bóng tối kéo dài hơn vào mùa đông. Do đó, tấm PV dễ bị che bóng, gây ảnh hưởng lớn đến việc phát điện của hệ thống PV .

Khuyến cáo: Vào mùa đông, nên vệ sinh sạch sẽ bề mặt tấm pin năng lượng mặt trời để ngăn tích tụ bụi bẩn. Cũng nên cắt bớt những cây nhô cao để tránh bị che cũng như loại bỏ đồ đạc che bóng nếu có thể.

3) Tuyết phủ

Một vấn đề lớn khác xảy ra khi vận hành nhà máy PV vào mùa đông là tuyết tích tụ. Tuyết phủ lên tấm pin mặt trời sẽ làm giảm bức xạ mặt trời mà tấm pin mặt trời nhận được và trực tiếp giảm việc phát điện. Hơn nữa, việc các thành phần chiếu xạ không đồng đều trong thời gian dài còn có thể gây ra những nguy hiểm tiềm ẩn lớn hơn do hiệu ứng điểm nóng.

Ngoài ra, tuyết phủ cũng là một thử nghiệm lớn đối với việc thiết kế cấu trúc của toàn bộ hệ thống PV do trọng lượng của tuyết. Sự tích tụ tuyết nghiêm trọng thậm chí có thể làm cho tấm PV sụp đổ, gây hư hỏng thiết bị, gây thương tích cho con người và thiệt hại tài sản.

Khuyến cáo:

1) Dọn sạch tuyết khỏi các tấm trong thời gian thích hợp

Khi tuyết tích tụ lên một nhà máy PV, nhà máy cần được làm sạch kịp thời để ngăn tuyết tích tụ quá nhiều tạo thành băng, khiến nhà máy đè nặng và khó làm sạch. Vui lòng sử dụng các vật mềm để làm sạch, không làm xước kính và không dẫm lên tấm PV.  

Việc dọn tuyết không chỉ áp dụng với các tấm pin mặt trời mà còn áp dụng với các thiết bị như biến tần, tủ phân phối điện. Ví dụ, việc làm sạch tuyết kịp thời từ cửa gió làm mát của biến tần sẽ ngăn bề mặt của biến tần và quạt làm mát bên ngoài không bị đóng băng.

2) Điều chỉnh thiết kế và lắp đặt phù hợp với điều kiện địa phương

Đối với những khu vực thường xuyên có tuyết rơi, chúng ta cần tăng góc nghiêng của tấm pin năng lượng mặt trời ở độ nghiêng tối ưu. Giữ trong giới hạn phát điện hiệu quả, cũng rất thuận tiện cho tuyết trên bề mặt tấm pin năng lượng mặt trời tự trượt xuống.

Khi lắp đặt, cần giữ khoảng cách nhất định giữa đáy của tấm pin năng lượng mặt trời và mặt đất để ngăn tuyết tích tụ dưới đáy. Ngoài ra, các tấm pin mặt trời nên được lắp đặt theo chiều ngang ở những khu vực thường xuyên có tuyết. So với việc lắp đặt theo phương thẳng đứng, giải pháp này có thể đảm bảo có đủ không gian giữa đáy của tấm pin mặt trời và mặt đất để ngăn tuyết xếp chồng lên nhau. Do đặc điểm cấu trúc của bảng điều khiển năng lượng mặt trời, việc lắp đặt theo chiều ngang có lợi cho việc giảm tổn thất phát điện.

Cũng nên lắp đặt biến tần ở nơi có thể tránh được tuyết, chẳng hạn như dưới khung bảng điều khiển năng lượng mặt trời, trong nhà, v.v ... Nếu biến tần được lắp đặt ở nơi thoáng đãng, nên làm thêm một vách ngăn để ngăn tuyết tích tụ nhiều làm tắc ống dẫn khí làm mát của biến tần hoặc tăng thêm trọng lượng khiến biến tần bị rơi và hư hỏng.

3) Vận hành và bảo trì trực tuyến

Cái lạnh khắc nghiệt, gió và tuyết trong mùa đông có thể gây ra những khó khăn lớn trong việc bảo trì một nhà máy PV. Do đó, ngoài việc vận hành và bảo trì như dọn tuyết và thay thế thiết bị, hầu hết việc kiểm tra, vận hành và bảo trì nhà máy PV nên thực hiện từ xa thông qua nền tảng giám sát thông minh của Solis, SolisCloud.

Tóm tắt

Mùa đông đang đến gần! Ngoài việc trang bị đầy đủ các biện pháp bảo vệ ấm và lạnh, bạn cũng cần duy trì trạm phát quang điện của riêng mình, giữ cho các tấm pin sạch sẽ và không bị che bóng.  Nếu tuyết rơi, hãy dọn sạch tuyết nhanh chóng để tránh thiệt hại tiềm ẩn và gây mất điện. Khi thiết kế một hệ thống PV mặt trời mới, việc đảm bảo các điều kiện địa phương và các kiểu thời tiết sẽ đảm bảo rằng nguồn điện được duy trì trong mùa đông khắc nghiệt.