Ảnh hưởng của hiện tượng PID đến mô-đun PV và giải pháp khắc phục

Solis: Nguyên nhân và giải pháp khắc phục ‘nhiễu loạn lưới điện’

Cách chọn cáp AC cho hệ thống PV năng lượng mặt trời


Mô tả nguyên nhân và ảnh hưởng

Khi pin mặt trời bị phân cực với điện áp âm cao hơn, tế bào và các phần tử khác của mô-đun sẽ có sự chênh lệch điện áp (Ví dụ: Kính, kết cấu phụ và khung), do đó công suất đầu ra của mô-đun giảm. Điện áp này bằng không vì nó được nối đất hầu hết thời gian. Bởi vì khoảng cách giữa pin mặt trời và khung là rất ngắn, và có thể vật liệu làm kín không đạt chuẩn, nên dòng điện có thể được tạo ra giữa các tế bào và khung. Điều này gây ra hiện tượng rò rỉ hiện tại trong toàn bộ mô-đun PV.

Sự di chuyển ion này ảnh hưởng đến các đặc tính điện của pin mặt trời và khiến công suất điện giảm. Các phép đo sau đây được áp dụng với các mô-đun PV nhạy cảm với PID để minh họa ảnh hưởng và mức độ nghiêm trọng của PID.

Giải pháp PID

Có nhiều loại giải pháp khắc phục PID, nhưng chủ yếu bao gồm ba giải pháp  sau:

Một là: PV- Giải pháp nối đất:

Tại các nhà máy PV có bộ biến tần cách ly điện, có thể ngăn ngừa PID một cách đáng tin cậy bằng cách nối đất cực âm của hệ thống PV, vì cách này làm chuyển điện năng của toàn bộ hệ thống PV sang cực dương.

Tuy nhiên, với các nhà máy PV sử dụng bộ biến tần không có biến áp, giải pháp này đòi hỏi nhiều biện pháp hơn để đáp ứng các yêu cầu của tiêu chuẩn an toàn chính thống quốc tế như: IEC62109, UL1741… Cần thực hiện một số biện pháp khi nối đất cực âm:

1/ Tăng GFDI (phát hiện lỗi DC-nối đất).

2/ Tăng ISO chức năng (kiểm tra cách điện).

3/ Thực hiện các biện pháp chống sét.

4/ Đảm bảo rằng dây trung tính không được kết nối với cuộn dây sơ cấp của máy biến áp hoặc thêm trực tiếp một máy biến áp cách ly cho hệ thống sử dụng bộ biến tần không có máy biến áp.

Hai là: Giải pháp nối đất âm AC ảo:

Giải pháp là lắp thêm một thiết bị bảo vệ PID để cung cấp điểm trung tính lưới ảo N cho bộ nghịch lưu của hệ thống. Điện thế điểm N ảo là s bằng với điện thế điểm giữa của bus DC bên trong biến tần, vì vậy bằng cách nâng điểm N ảo lên điện áp nối đất, chúng ta có thể tăng điện áp nối đất PV để điện áp lớn hơn 0 để tạo ra PV- treo lơ lửng, để đạt được hiệu quả ngăn chặn PID. Nhưng giải pháp này có các vấn đề sau:

1/ Giải pháp hộp chống PID chỉ có thể được thực hiện ở các đơn vị lắp đặt tiện ích thường được kết nối với lưới điện trung áp (MV) không có đường dây trung tính, do đó, một số nhà máy PV C&I yêu cầu đường dây tự nhiên cung cấp điện không thể sử dụng.

2/ Sử dụng giải pháp này có thể ngăn ngừa sự tăng liên tục của PID và không thể khôi phục nguồn điện mô-đun PV.

Ba là: Giải pháp khắc phục PID:

Nguyên tắc thuận nghịch PID của mô-đun PV được sử dụng. Phương pháp này áp dụng một điện áp dương giữa mô-đun PV và mặt đất vào ban đêm để cho phép các ion dẫn điện bị mất từ đường giao nhau PN vào ban ngày quay trở lại, do đó khả năng phát điện của tế bào PV được khôi phục.

Giải pháp khắc phục PID của Solis sử dụng mô-đun PID tích hợp mà không cần cài đặt thêm. Mô-đun này được tích hợp vào mọi biến tần thương mại và tiện ích lớn. Nguyên tắc thuận nghịch PID của mô-đun PV được sử dụng. Khi điện áp hệ thống giảm dưới mức xác định sau khi mặt trời lặn, mô-đun này sẽ thêm một điện thế dương 600-700V giữa PV - và mặt đất. Điều này làm cho các ion dẫn điện bị mất trong ngày quay trở lại điểm nối PN, do đó khôi phục khả năng phát điện của mô-đun PV.

Lợi ích

1/ Giải pháp này có thể sử dụng trong các công trình tiện ích được kết nối với lưới điện trung áp (MV) được lắp đặt đường dây trung tính hoặc không, Do đó, các nhà máy PV C&I yêu cầu đường dây tự nhiên làm nguồn điện cũng có thể được sử dụng.

2/ So với các giải pháp khác, vấn đề liên quan đến điện áp DC được loại bỏ. 1000V, 1100V hoặc thậm chí 1500V, thông qua việc lựa chọn bộ biến tần tương ứng, điện áp hoạt động làm việc của mô-đun PID có thể hoàn toàn phù hợp với điện áp hệ thống.

Chú ý:

1/ Đầu vào mô-đun PID tích hợp là nguồn AC ba pha (U V W) và cổng đầu ra là nguồn DC, được kết nối với PV- và tiếp đất.

2/ Trong quá trình vận hành mô-đun PID, nếu cần bảo trì, vui lòng cắt cầu dao AC, sau đó sửa chữa biến tần và DC.

3/ Biến tần cần được kết nối tốt với đất.

Để kiểm tra hiệu quả của mô-đun PID tích hợp, Solis đã chọn các mô-đun PV suy giảm để kiểm tra EL tại chỗ. Kết quả thử nghiệm như sau:

Kết quả kiểm tra giải pháp khắc phục PID:

Để kiểm tra hiệu quả của mô-đun PID tích hợp, Solis đã chọn các mô-đun PV suy giảm để kiểm tra điện phát quang (EL) tại chỗ. Kết quả thử nghiệm như sau:

Bảng 1-1 cho thấy, sau khi sử dụng giải pháp khắc phục PID tích hợp trong 20 và 40 ngày, công  suất của các mô-đun PV bị ảnh hưởng bởi PID đã được khôi phục đáng kể.

Bảng 1-1 So sánh hiệu ứng kiểm tra EL

Kết luận

Là một yếu tố ảnh hưởng nghiêm trọng đến việc phát điện của các trạm phát điện PV, chúng ta cần quan tâm ngay đến hiện tượng PID trong ngành này. Là những nhà lãnh đạo trong lĩnh vực này, cần phải ngăn chặn những hành động có hại như vậy. Nếu chúng ta không làm điều này ngay bây giờ, thì khách hàng sẽ mất khoản đầu tư lớn trong vài năm nữa.

Bài báo này kết hợp với các thí nghiệm chứng minh rằng mô-đun PID tích hợp có tác dụng rõ ràng trong việc khôi phục khả năng phát điện của mô-đun PV. Phương pháp khắc phục PID chắc chắn là giải pháp dễ dàng nhất, nhanh nhất, giá cả phải chăng nhất và đáng tin cậy nhất./.

SOLIS