Giải pháp điện năng lượng mặt trời hòa lưới

Sơ đồ nguyên lý hệ thống điện Năng lượng mặt trời hòa lưới

Điện năng lượng mặt trời hòa- nối lưới là gì ?

Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa nối lưới ( Grid-Tied PV System) hay còn gọi là hệ thống điện mặt trời “On-Grid” là hệ thống phát điện năng lượng mặt trời được kết nối trực tiếp và hòa vào lưới điện công cộng tại điểm đấu nối, năng lượng điện tạo ra được hòa vào hệ thống điện công cộng và cùng cung cấp cho các phụ tải sử dụng, khi năng lượng điện phát ra được từ hệ thống ít hơn nhu cầu của phụ tải thì một phần năng lượng được bù vào từ lưới điện công cộng và ngược lại khi nhu cầu sử dụng điện ít hơn lượng điện năng phát ra, phần năng lượng dư thừa của hệ thống sẽ được “chảy” vào lưới điện. Trong giải pháp này Hệ thống lưới điện công cộng đóng vai trò vừa là cung cấp năng lượng vừa là lưu trữ và điều hòa năng lượng, nhờ vậy hệ thống điện năng lượng mặt trời luôn được điều khiển để phát điện tối đa mà không cần phải tự điều hòa theo nhu cầu phụ tải để tận dụng hết nguồn năng lượng sạch này, bên cạnh đó không cần phải tính toán, cân đối công suất tiêu thụ của phụ tải khi thiết kế lắp đặt Hệ thống điện năng lượng mặt trời cũng như không cần đầu tư hệ thống pin/ăc-qui lưu trữ để “back-up” và điều hòa năng lượng.

Hoạt động của hệ thống:

Các tấm pin năng lượng mặt trời được kết nối với nhau thành từng mảng và lắp đặt hứng một cách tốt nhất năng lượng từ tia bức xạ của Mặt trời và chuyển hóa thành điện năng dưới dạng dòng điện một chiều, dòng điện này sẽ được Biến tần (Inverter) điều chế thành dòng điện xoay chiều và tự động điều chỉnh các thông số điện như điện áp, tần số, góc pha thỏa mãn điều kiện hòa và hòa vào lưới điện tại điểm đấu nối, Biến tần này gọi là Biến tần năng lượng mặt trời hòa lưới.

Lợi ích của giải pháp:

Giải pháp Điện Năng lượng mặt trời hòa lưới giải quyết được nhiều nhược điểm đối với nguồn năng lượng mặt trời vốn là nguồn năng lượng không liên tục và không thể kiểm soát nguồn phát mà chỉ kiểm soát được hệ thống thu. Việc tận dụng hệ thống điện làm hệ thống lưu trữ, điều hòa và cùng cung cấp năng lượng cho phụ tải sẽ cho phép thu năng lượng mặt trời tối đa và mang lại nhiều lợi ích.

• Không giới hạn phụ tải, tận dụng tối đa:

  Hệ thống cho phép thu năng lượng mặt trời tối đa và Không cần tính toán cân đối phụ tải khi đầu tư hệ thống và không bắt buộc giới hạn công suất tiêu thụ của phụ tải.

• Đầu tư linh hoạt:

  Có thể đầu tư công suất phù hợp với điều kiện diện tích lắp đặt và có thể chia nhiều giai đoạn đầu tư phù hợp với khả năng đầu tư.

• Hệ thống có độ ổn định cao, tuổi thọ dài:

  Các thiết bị chính trong hệ thống như tấm pin, biến tần được sản xuất có độ bền và tuổi thọ theo thiết kế trên 20 năm và không sử dụng hệ pin/ ắc-qui lưu trữ vốn là các thiết bị có độ bền thấp.

• Chi phí đầu tư thấp:

  Vì không cần đầu tư đầu tư hệ pin/ắc-qui nên giải pháp này giảm được đáng kể chi phí đầu tư so với hệ thống độc lập (Off-Grid).

• Chi phí vận hành, bảo trì thấp:

  Các thiết bị chính được thiết kế không cần bảo trì hoặc là bảo trì chi phí thấp và việc vận hành hoàn toàn tự động không cần người vận hành cùng với việc cho phép giám sát từ xa qua hệ máy tính và thiết bị di động, vì vậy hệ thống gần như không tốn chi phí vận hành.

Nhược điểm của giải pháp :

Giải pháp điện năng lượng mặt trời hòa lưới mang lại nhiều lợi ích tuy nhiên cũng có những nhược điểm mà nhà đầu tư cần xem xét khi quyết định đầu tư.

• Không vận hành được khi mất điện:

  Vì hệ thống hòa nối vào lưới điện công cộng nên khi lưới điện mất điện hệ thống sẽ tự động tách ra khỏi hệ thống điện việc này đồng nghĩa với việc nếu bị mất điện lưới công cộng thì phụ tải cũng sẽ mất điện theo mặt dù là trong thời gian có nắng và dĩ nhiên là không áp dụng giải pháp này tại các vùng không có điện lưới.

• Phải được cấp phép :

  Hệ thống điện công cộng như là phần “đệm” nên việc đấu nối vào lưới điện phải được sự cho phép của Điện lực và Cơ quan quản lý nhà nước và hệ thống phải đáp ứng các tiêu chuẩn cũng như chất lượng điện năng theo quy định. Ở Việt Nam việc đấu nối hệ thống điện hòa lưới đã được cho phép theo Quyết định số 11/2017/QĐ-TTg của Thủ Tướng Chính Phủ và cụ thể hóa bằng thông tư số 16/2017/TT-BCT của Bộ Công Thương cùng với sự hỗ trợ tích cực của EVN.

• Giới hạn hệ thống :

  Việc sử dụng hệ thống điện công cộng làm hệ thống “đệm” ( lưu trữ và điều hòa) vì vậy tổng công suất của năng lượng mặt trời trong một quốc gia hay vùng miền phụ thuộc vào năng lực “điều hòa” của hệ thống tại quốc gia hay vùng miền đó. Ở Việt Nam, theo quy hoạch điện VII, tổng công suất cho điện tái tạo bao gồm Điện gió, Điện mặt trời và Điện sinh khối là 850MW đến năm 2020 và mở rộng thêm 4,000MW đến năm 2030. Tuy nhiên, việc này nên quan tâm đến với các nhà máy phát điện năng lượng mặt trời với công suất lớn đến hàng chục MW.

Các thiết bị chính trong hệ thống:

• Tấm pin năng lượng mặt trời:

Các tấm pin năng lượng mặt trời đươc lắp đặt để đón tối đa năng lượng từ bức xạ mặt trời

• Tấm pin năng lượng mặt trời được liên kết thành từng mảng, được lắp đặt để tiếp thu tối đa năng lượng từ bức xạ mặt trời và chuyển hóa thành điện năng. Tấm pin năng lượng mặt trời chiếm phần lớn chi phí đâu tư và quyết định về mặt hiệu suất chuyển đổi năng lượng.

• Biến tần năng lượng mặt trời :

Biến tần năng lượng mặt trời là trái tim của hệ thống.

• Biến tần năng lượng mặt trời được ví như là trái tim của hệ thống, quyết định sự hoạt đông ổn định của hệ thống và quyết định chất lượng điện năng sản xuất ra, nên đây là thiết bị quan trọng nhất của hệ thống.

• Hệ thống trung gian và bảo vệ:

Tủ điện đấu nối DC để liên kết các tấm pin năng lượng mặt trời và bảo vệ cho hệ thống

• Hệ thống này bao gồm dây dẫn và các thiết bị đấu nối, đóng cắt, đo lường và bảo vệ được lắp đặt bên trong tủ điện.

• Điện kế hai chiều:

Nhân viên Điện Lực lắp đặt điện kế hai chiều tại 1 dự án

Điện kế hai chiều ( Net-metering) thường được các cơ quan Điện Lực cung cấp và lắp đặt để đo lường công suất theo hai chiều, chiều tiêu thụ điện và chiều ngược lại là phát điện lên lưới. Việc đo lường hai luồn công suất này làm căn cứ để tính toán tiền điện theo cơ chế “bù trừ”.