Nguyên lý Tối ưu hóa điểm công suất cực đại (MPPT) của từng tấm pin đối với Microinverter
Trong một hệ thống năng lượng mặt trời (NLMT) sử dụng Microinverter, mỗi tấm pin hoạt động gần như độc lập. Yếu tố cốt lõi giúp các tấm pin này đạt được hiệu suất tối đa, bất kể điều kiện môi trường, chính là Nguyên lý Tối ưu hóa điểm công suất cực đại (Maximum Power Point Tracking - MPPT) được tích hợp riêng cho từng tấm pin.
1. MPPT là gì?
Để hiểu MPPT, chúng ta cần biết rằng hiệu suất của một tấm pin năng lượng mặt trời không phải là một hằng số. Nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:
- Cường độ bức xạ mặt trời: Nắng mạnh hay yếu.
- Nhiệt độ của tấm pin: Nhiệt độ cao thường làm giảm hiệu suất.
- Độ bám bẩn: Bụi bẩn, lá cây, phân chim.
- Bóng che: Một phần tấm pin bị che khuất.
Mỗi tấm pin tại một thời điểm nhất định sẽ có một "điểm làm việc" tối ưu, nơi nó có thể sản xuất ra lượng điện năng (công suất) cao nhất. Điểm này được gọi là Điểm Công suất Cực đại (Maximum Power Point - MPP). Nếu tấm pin hoạt động ở ngoài điểm này, nó sẽ không đạt được công suất tối đa và lãng phí năng lượng.
MPPT là một thuật toán thông minh, được tích hợp trong bộ biến tần (trong trường hợp Microinverter là trong chính mỗi Microinverter), có nhiệm vụ liên tục theo dõi và điều chỉnh điện áp và dòng điện đầu ra của tấm pin để đảm bảo nó luôn hoạt động tại MPP, từ đó tối đa hóa công suất sản sinh ra.
2. MPPT hoạt động như thế nào với Microinverter?
Điểm khác biệt và cũng là ưu điểm vượt trội của Microinverter là mỗi tấm pin (hoặc nhóm rất nhỏ các tấm pin) được trang bị một bộ MPPT độc lập. Điều này hoàn toàn khác với String Inverter truyền thống, nơi chỉ có một hoặc vài bộ MPPT cho toàn bộ chuỗi tấm pin.
Cách Microinverter thực hiện MPPT cho từng tấm pin:
- Đọc dữ liệu liên tục: Mỗi Microinverter liên tục đọc và phân tích dữ liệu điện áp (V) và dòng điện (I) đầu ra của tấm pin mà nó kết nối.
- Tính toán công suất: Từ V và I, nó tính toán công suất hiện tại (P = V x I) mà tấm pin đang sản xuất.
- Thay đổi điểm làm việc: Thuật toán MPPT sẽ thử nghiệm bằng cách thay đổi một chút điện áp hoặc dòng điện đầu ra của tấm pin.
- Quan sát phản ứng: Nó quan sát xem sự thay đổi đó có làm tăng hay giảm công suất hay không.
- Điều chỉnh để tối ưu: Dựa trên phản ứng, MPPT sẽ liên tục điều chỉnh điểm làm việc cho đến khi tìm thấy và duy trì tấm pin ở MPP, nơi công suất đầu ra là cao nhất. Quá trình này diễn ra liên tục, hàng ngàn lần mỗi giây.
3. Lợi ích của MPPT riêng lẻ cho từng tấm pin (khi dùng Microinverter)
Chính việc tích hợp MPPT vào từng Microinverter đã mang lại những lợi ích vượt trội, giải quyết các hạn chế cố hữu của String Inverter:
-
Khắc phục vấn đề bóng che cục bộ:
- Trong hệ thống String Inverter, nếu một phần của chuỗi bị che bóng (do lá cây, ống khói, bụi bẩn, v.v.), tấm pin đó sẽ hoạt động kém hiệu quả. Vì các tấm pin được đấu nối tiếp, tấm pin yếu nhất sẽ làm giảm hiệu suất của toàn bộ chuỗi, giống như một sợi dây đèn Giáng Sinh bị hỏng một bóng sẽ làm tối cả dây.
- Với Microinverter, mỗi tấm pin có MPPT riêng. Nếu một tấm pin bị che bóng, chỉ tấm pin đó bị ảnh hưởng. Các tấm pin còn lại trong hệ thống vẫn được tối ưu hóa riêng biệt và hoạt động ở công suất cực đại, đảm bảo tổng sản lượng điện của hệ thống ít bị ảnh hưởng nhất.
-
Xử lý sự không đồng nhất của tấm pin:
- Các tấm pin có thể có hiệu suất khác nhau do dung sai sản xuất, độ lão hóa khác nhau hoặc điều kiện nhiệt độ không đều trên mái nhà.
- MPPT riêng lẻ cho phép mỗi tấm pin được tối ưu hóa dựa trên đặc tính riêng của nó tại thời điểm đó, khai thác tối đa tiềm năng của từng tấm pin.
-
Tăng sản lượng điện tổng thể: Bằng cách đảm bảo mỗi tấm pin luôn sản xuất ở công suất cao nhất có thể, hệ thống Microinverter thường mang lại sản lượng điện tổng thể cao hơn đáng kể, đặc biệt ở những hệ thống có nhiều yếu tố gây bóng che hoặc mái nhà phức tạp.
-
Chẩn đoán lỗi chính xác: Vì mỗi Microinverter giám sát công suất của tấm pin riêng lẻ, bạn có thể dễ dàng theo dõi sản lượng của từng tấm pin thông qua hệ thống giám sát. Nếu một tấm pin bất ngờ giảm sản lượng, bạn sẽ biết ngay đó là tấm pin nào đang gặp vấn đề (ví dụ: bẩn, hỏng hóc), giúp việc bảo trì và sửa chữa nhanh chóng, hiệu quả hơn.
Nguyên lý MPPT của từng tấm pin là xương sống của công nghệ Microinverter, biến nó thành một giải pháp NLMT thông minh, linh hoạt và hiệu quả, giúp tối đa hóa lợi nhuận từ khoản đầu tư năng lượng sạch của bạn
