Tìm hiểu về biến tần vi mô năng lượng mặt trời (Micro inverter)

Biến tần vi mô năng lượng mặt trời (Micro inverter) là gì? Chúng hoạt động như thế nào? Khi nào sử dụng bộ biến tần vi mô trong các ứng dụng PV?

Một solar micro inverter chuyển đổi dòng điện một chiều của pin năng lượng mặt trời tại một thời điểm thành dòng điện xoay chiều.

Lợi ích ở đây là bộ biến tần vi mô năng lượng mặt trời có thể phản ứng nhanh chóng và tốt với các điều kiện bức xạ mặt trời thay đổi và hệ thống điện mặt trời hiện có với bộ biến tần có thể được bổ sung dần dần với bộ biến tần vi mô.

Microinverter là gì? chúng hoạt động như thế nào?

Trái ngược với hệ thống có một bộ biến tần tập trung, microinverter là bộ biến tần nhỏ hơn được lắp đặt ngay tại vị trí tấm pin. Hầu hết các hệ thống sử dụng giải pháp microinverter – sử dụng một microinverter cho mỗi tấm pin riêng lẻ.

Bởi vì mỗi bộ chuyển đổi vi mô hoạt động tại vị trí pin quang điện độc lập với các bộ chuyển đổi khác trong hệ thống, bộ chuyển đổi vi mô được phân loại là điện tử công suất cấp mô-đun.

Với công nghệ biến tần chuỗi truyền thống, các tấm chỉ có thể sản xuất điện ở mức của tấm có hiệu suất thấp nhất trên cùng một chuỗi. Đối với các microinverter – vì các tấm pin có bộ biến tần riêng nên các tấm vẫn sẽ tiếp tục hoạt động hiệu quả ngay cả khi một tấm trong hệ thống không sản xuất điện.

Kích thước của mỗi bộ chuyển đổi vi mô phụ thuộc vào kích thước của tấm pin và lượng điện mà nó có khả năng tạo ra (được xác định bởi địa lý của bạn, độ nghiêng, hướng mà nó phải đối mặt và hơn thế nữa). Nếu tấm pin của bạn tạo ra nhiều điện hơn so với bộ chuyển đổi vi mô của nó có thể chuyển đổi tại một thời điểm nhất định, dẫn đến tổn thất điện năng.

Lý do sử dụng Solar Micro Inverter:

Trong các hệ thống điện mặt trời thông thường, bộ inverter chuyển đổi dòng điện một chiều được tạo ra bởi các tấm pin mặt trời riêng lẻ thành dòng điện xoay chiều.

Để có thể đạt được mức chuyển đổi đỉnh công suất, nhiều bộ biến tần điện mặt trời sử dụng chức năng Theo dõi MPP: với chức năng này, các điều kiện bức xạ mặt trời khác nhau trong pin mặt trời riêng lẻ có thể được bù đắp. Tuy nhiên, công nghệ này chỉ hoạt động ở một mức độ nhất định.

Nếu một hệ thống PV năng lượng mặt trời tiếp xúc với sự thay đổi thường xuyên giữa ánh sáng và bóng râm, các bộ biến tần điện mặt trời thông thường không thể cung cấp hiệu suất tối ưu.

Trong những trường hợp như vậy, người ta sử dụng cái gọi là Microinverter, được phát triển đặc biệt cho các hệ thống quang điện nhỏ hoặc di động và có thể tối ưu hóa hiệu suất của từng tấm pin năng lượng mặt trời riêng lẻ bằng cách thay đổi bức xạ mặt trời.

Đây không phải là vấn đề với bộ biến tần – vì các tấm pin có bộ biến tần riêng, các tấm pin mặt trời sẽ tiếp tục hoạt động hiệu quả ngay cả khi một tấm trong hệ thống không sản xuất điện.

• Chúng cho phép giám sát hiệu suất từng tấm riêng lẻ. Bạn có thể so sánh hiệu suất của từng tấm pin, thay vì chỉ đánh giá hiệu suất của hệ thống một mình. Điều này có nghĩa là bảo trì thiết bị nhanh hơn, vì dễ dàng xác định xem một tấm pin hoặc bộ inverter vi mô cụ thể có bị lỗi hay không.
• Đây cũng là một giải pháp tốt cho các cài đặt phức tạp hơn có các tấm quay về các hướng khác nhau hoặc nghiêng ở các góc khác nhau. Nếu bạn có một số tấm hướng về phía đông và một số tấm khác quay về phía nam, việc sử dụng bộ biến tần trên mỗi tấm sẽ cho phép chúng hoạt động tối đa khả năng khi ánh sáng mặt trời chiếu vào chúng, vì chúng sẽ không bị ảnh hưởng bởi các vấn đề sản xuất mà các tấm khác trong hệ thống có thể gặp phải.

Sự khác biệt giữa biến tần năng lượng mặt trời Micro Inverter và string inverter

Về nguyên tắc, bộ biến tần vi mô năng lượng mặt trời đảm nhận nhiệm vụ giống như bộ biến tần thông thường.

Trong khi trong hệ thống biến tần chuỗi, bạn sử dụng một string inverter cho mỗi chuỗi PV hoặc cho toàn bộ hệ thống PV (biến tần đa chuỗi). Trong các hệ thống micro inverter, với mỗi mô-đun PV, sẽ cần một bộ biến tần vi mô của riêng nó.

Chúng được gắn ngay phía sau các tấm pin mặt trời như một khối duy nhất và hoạt động ở đó độc lập với nhau.

Do cấu trúc này, độ phủ bóng khác nhau của tấm năng lượng mặt trời và các điều kiện bức xạ thay đổi chắc chắn không còn là vấn đề. Bộ biến tần vi mô hiện đại phản ứng linh hoạt với sự chiếu xạ mặt trời của từng mô-đun.

Ưu điểm khác của hệ thống Solar Micro Inverter

Hệ thống biến tần vi mô năng lượng mặt trời có những ưu điểm khác:

• Một hệ thống năng lượng mặt trời đang hoạt động với bộ biến tần vi mô không nên được đấu dây qua dòng điện một chiều như trong các hệ thống PV thông thường.
• Bên cạnh đó, bộ biến tần vi mô nhỏ hơn nhiều so với bộ biến tần chuỗi và cũng có thể dễ dàng lắp đặt hơn.
• So với các hệ thống PV thông thường, hệ thống micro inverter cần ít vật liệu hơn.

Nhược điểm trong các hệ thống lớn hơn: dễ bị lỗi và mức độ hiệu quả

Bên cạnh những ưu điểm hiệu quả của hệ thống PV nhỏ, hệ thống biến tần vi mônăng lượng mặt trời cũng có một số bất tiện:

• Trong các hệ thống điện mặt trời lớn, có vô số bộ biến tần vi mô nên chọn một cấu trúc, trong đó các bộ micro inverter riêng lẻ có thể dễ dàng tháo rời và thay thế trong trường hợp có lỗi.
• Vì lý do chi phí, chỉ nên sử dụng các bộ biến tần này trong các hệ thống PV nhỏ, vì mức hiệu suất trung bình của loại biến tần vi mô là từ 89% đến 94%, thấp hơn so với các bộ biến tần cao cấp có bộ theo dõi MPP.

Cách đánh giá bộ micro inverter

Khi so sánh các tùy chọn bộ chuyển đổi vi mô, có một số yếu tố chính cần lưu ý:

Hiệu quả

Cũng giống như tấm pin quang điện, chúng cũng có có hiệu suất khác nhau. Hiệu suất của biến tần là thước đo lượng năng lượng bị mất đi dưới dạng nhiệt trong quá trình chuyển đổi từ điện một chiều sang điện xoay chiều. Bộ biến tần hiệu suất cao hơn dẫn đến hiệu suất tổng thể của hệ thống cao hơn và sản xuất nhiều điện mặt trời hơn.

Kích thước

Mỗi Microinverter có nhiều kích cỡ khác nhau được thiết kế để xử lý các điện áp khác nhau. Thiết bị lớn hơn thường sẽ đắt hơn; tuy nhiên, bạn không muốn cài đặt một bộ chuyển đổi quá nhỏ so với đầu ra năng lượng của tấm pin liên quan, vì điều đó sẽ dẫn đến việc tổn thất năng lượng quá nhiều. Các nhà sản xuất thường liệt kê các nguyên tắc về công suất DC tối đa mà tấm năng lượng mặt trời phải có khi kết nối với sản phẩm của họ.

Sự bảo đảm

Hầu hết các tùy chọn microinverter hiện có trên thị trường hiện nay đều đi kèm với bảo hành 15-25 năm, điều này sẽ bảo vệ bạn khỏi các lỗi sản xuất tiềm ẩn hoặc sự xuống cấp quá mức. Điều quan trọng là phải đọc và so sánh các thỏa thuận bảo hành khi lựa chọn thiết bị năng lượng mặt trời.

Giá bán

Mặc dù chúng thường không phải là thành phần đắt nhất của việc lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời, nhưng điều quan trọng vẫn là cân nhắc mức giá bạn sẽ trả cho bộ biến tần này. Sản phẩm hiệu suất cao hơn với bảo hành dài hơn thường đi kèm với giá cao hơn nhưng có thể đáng giá tùy thuộc vào việc thiết lập hệ thống và sở thích của bạn.

Ứng dụng

Bộ biến tần vi mô năng lượng mặt trời rất hữu dụng, đặc biệt là trong các hệ thống PV nhỏ như hệ thống PV mini trong khu vườn được phân bổ, túp lều trên núi, khu cắm trại hoặc trong hệ thống năng lượng mặt trời không nối lưới, thích hợp cho hoạt động di động.