Khi mục tiêu phát thải carbon ròng bằng 0 trở thành xu hướng toàn cầu, ngành năng lượng tái tạo do điện mặt trời đại diện đang bùng nổ. Tuy nhiên, cùng với thị trường quang điện phát triển mạnh, một số vụ tai nạn an toàn đã gây ra tranh cãi gay gắt. Theo thống kê, hơn 80% vụ cháy tại các nhà máy điện mặt trời do lỗi phía DC gây ra, vì vậy làm thế nào để đảm bảo an toàn cho các nhà máy hiệu quả hơn đã trở thành mối quan tâm lớn của ngành.
Là một người tiên phong tận tâm trong lĩnh vực biến tần điện mặt trời (PV), Sungrow luôn đặt an toàn lên hàng đầu. Dựa trên nhu cầu của khách hàng về cả an toàn và hiệu suất, việc nghiên cứu và phát triển một giải pháp ngắt thông minh mới cho phép nó nhận dạng chính xác nhiều loại lỗi và ngắt nhanh chóng, qua đó đảm bảo an toàn cho trạm điện.
An toàn hơn với ngắt nhanh
Để đảm bảo an toàn phía DC, các tiêu chuẩn GB và IEC liên quan quy định rằng: Trong phương án thiết kế kết nối 3 hoặc nhiều chuỗi vào 1 MPPT, phải thêm thiết bị bảo vệ quá dòng cho các chuỗi phía PV, và không yêu cầu thiết bị bảo vệ trong phương án kết nối 2 chuỗi vào 1 MPPT.
Trên cơ sở ý tưởng thiết kế kết nối 2 chuỗi vào 1 MPPT, Sungrow đã tích hợp một bộ ngắt mới thông qua thuật toán điều khiển bảo vệ của biến tần và phát triển giải pháp ngắt thông minh, có thể cung cấp bảo vệ kép cho an toàn phía DC.Khi xảy ra sự cố như chập mạch và đấu ngược, hệ thống với khả năng ngắt kết nối đáng tin cậy có thể được ngắt nhanh chóng. Tùy theo loại lỗi, hệ thống có thể bị ngắt trong vòng 10 ms ở mức tốt nhất, từ đó thực hiện bảo vệ tức thời, loại bỏ rủi ro và đảm bảo an toàn cho trạm điện.
Hình 1: Phát hiện lỗi, Thời gian ngắt
Xác định lỗi thông minh hơn
Các điều kiện tại các nhà máy điện PV quy mô lớn rất phức tạp, và có nhiều loại mô-đun PV và hệ thống lắp đặt. Trong một số điều kiện vận hành phức tạp, điều này có thể dễ dàng gây ra điện áp không đồng đều giữa các chuỗi và dẫn đến hiện tượng cấp ngược. Sungrow đã thiết kế một logic ngắt thông minh hơnDựa trên cơ sở dữ liệu khổng lồ, vận hành và phân tích dữ liệu lỗi hiện trường thông qua xử lý dữ liệu lớn, phân biệt các loại lỗi như "cấp ngược" và "kết nối ngược" và đưa ra kết luận chính xác.
Hơn nữa, bộ biến tần của Sungrow áp dụng sơ đồ thiết kế kết nối 2 chuỗi vào 1 MPPT. Trong một số trường hợp phản cấp nguồn (backfeeding), ngay cả khi bộ biến tần không bị tắt, các mô-đun và cáp tương ứng chỉ chịu 1 lần dòng điện, điều này nằm trong phạm vi dung sai định mức của chúng, nên hiện tượng phản cấp nguồn sẽ không ảnh hưởng đến an toàn hệ thống và không cần phải tắt hệ thống.
Hình 2: Thử nghiệm tại chỗ - Độ tăng nhiệt của cáp và mô-đun sau khi cấp ngược khi kết nối 2 chuỗi vào 1 MPPT mà không ngắt
Cần lưu ý rằng việc có cần ngắt mạch trong một số trường hợp dòng ngược (backfeeding) hay không phụ thuộc vào việc dòng ngược đó có gây ra hậu quả không an toàn hay không: Ví dụ, trong phương án kết nối 2 chuỗi vào 1 MPPT, cần phải ngắt mạch trong trường hợp xảy ra dòng ngược với cường độ bằng 1 lần. Tuy nhiên, trong phương án thiết kế kết nối nhiều chuỗi vào 1 MPPT (lấy ví dụ kết nối 5 chuỗi vào 1 MPPT), nếu một trong các chuỗi bị trả dòng bởi 4 chuỗi còn lại, sẽ có dòng ngược với cường độ gấp 4 lần, vượt xa phạm vi chịu đựng của các tấm pin và cáp. Với phương án thiết kế như vậy, cần phải ngắt mạch cho mọi trường hợp dòng ngược; nếu không sẽ gây nguy cơ cháy nổ.
Cần đảm bảo cả an toàn và hiệu suất để đạt được hoàn vốn đầu tư cho các nhà máy PV. Mặc dù an toàn có thể được đảm bảo bằng cách ngắt (shutoff), việc ngắt thường xuyên sẽ gây ra một loạt tác động tiêu cực cho dự án:
Ảnh hưởng đến sản lượng phát điện: Nếu hiện tượng cấp ngược xảy ra thường xuyên, sẽ gây ngắt mạch thường xuyên và làm giảm sản lượng phát điện.
Tăng khối lượng công việc vận hành và bảo trì: Sau khi ngắt, nhân viên vận hành và bảo trì phải thường xuyên quay lại hiện trường để đặt lại công tắc cách ly, điều này làm tăng chi phí nhân lực.
Ảnh hưởng đến tuổi thọ của bộ ngắt: Việc ngắt điện thường xuyên sẽ ảnh hưởng đến tuổi thọ sử dụng của bộ ngắt, từ đó ảnh hưởng đến an toàn của các nhà máy điện.
Do đó, việc xem công tắc ngắt có tắt hay không không chỉ là một kiểm chứng cho tính hợp lý của thiết kế hệ thống, mà còn là sự hiểu biết sâu sắc và tầm nhìn về hoạt động và bảo trì của thiết bị, hệ thống và dự án. Giải pháp ngắt nguồn thông minh mới của Sungrow có thể thực hiện ngắt chính xác và đảm bảo an toàn cũng như mang lại lợi ích.