Hệ thống quang điện mặt trời

Một thành phần quan trọng trong hệ thống phát điện mặt trời là bộ biến tần quang điện, giúp chuyển đổi dòng điện một chiều điện áp cao do các tấm pin mặt trời tạo ra thành dòng điện xoay chiều. Bộ biến tần quang điện có thể được chia thành ba loại dựa trên định mức công suất: bộ biến tần công suất cao ba pha có công suất đầu ra lớn hơn 6 kW, bộ biến tần công suất trung bình một pha có công suất đầu ra từ 1 kW đến 6 kW và bộ biến tần siêu nhỏ có công suất đầu ra dưới 1 kW. Trong những năm gần đây, bộ biến tần công suất trung bình và thấp ngày càng thu hút được sự chú ý trên thị trường quang điện. Do sản lượng điện tương đối thấp, các bộ biến tần này chủ yếu được sử dụng trong các hệ thống phát điện mặt trời phân tán trong lưới điện siêu nhỏ.

Là các nút trong lưới điện siêu nhỏ, các bộ biến tần này được triển khai với số lượng lớn trên một khu vực nhất định. Ví dụ, ở các khu vực như Châu Âu và Hoa Kỳ, nhiều hộ gia đình lắp đặt các bộ biến tần công suất trung bình đến thấp trên mái nhà. Tương tự, các nhà ga hoặc mái nhà của nhà máy có thể sử dụng một số lượng lớn các bộ biến tần này để hình thành các nhà máy điện quy mô nhỏ. Việc phân phối rộng rãi này đòi hỏi phải quản lý hiệu quả các bộ biến tần trong một khu vực cụ thể để đảm bảo hoạt động hiệu quả, an toàn và ổn định, đồng thời cho phép đáp ứng nhu cầu kịp thời. Phương pháp quản lý bao gồm việc trang bị cho các bộ biến tần các mô-đun giao tiếp, cho phép hệ thống giám sát giám sát trạng thái của tất cả các bộ biến tần và thực hiện các chức năng điều khiển và lập lịch khi cần thiết.

Một phương thức liên lạc đáng tin cậy, tiết kiệm chi phí và dễ bảo trì là điều cần thiết để kết nối biến tần quang điện. Hiện tại, các phương pháp phổ biến nhất bao gồm giao tiếp không dây (ví dụ: Wi-Fi, LoRa), RS485 và Giao tiếp đường dây điện (PLC). Giao tiếp không dây loại bỏ nhu cầu sử dụng cáp, tiết kiệm cáp liên lạc và nhân công lắp đặt. Tuy nhiên, nó phụ thuộc nhiều vào điều kiện môi trường và dễ bị nhiễu do vật cản của tấm pin mặt trời và nhiễu điện từ.

RS485 cung cấp khả năng liên lạc ổn định và chống nhiễu mạnh mẽ, nhưng nó kéo theo chi phí đáng kể và rủi ro tiềm ẩn trong cả quá trình cài đặt ban đầu cũng như vận hành và bảo trì sau này. Ngược lại, PLC sử dụng các đường dây điện hiện có để truyền dữ liệu, loại bỏ nhu cầu sử dụng thêm hệ thống cáp, giảm chi phí nhân công và vật liệu, đồng thời cho phép liên lạc hiệu quả với chi phí thấp hơn đồng thời mang lại độ tin cậy cao hơn các giải pháp không dây.

Bằng cách tích hợp mô-đun PLC, hệ thống biến tần quang điện trở thành một nút trong lưới điện siêu nhỏ, có khả năng nhận bất kỳ dữ liệu nào được truyền qua lưới điện thông minh. Điều này tạo điều kiện mở rộng chức năng hơn nữa trong tương lai.

Hình 1 thể hiện sơ đồ khối của hệ thống khu vực dành cho thiết bị phát điện quang điện có chức năng PLC. Trong thiết lập này, các thiết bị thu phát PLC được lắp đặt trên các bộ biến tần quang điện nối lưới trong một khu vực xác định, tạo thành cấu trúc liên kết truyền thông sử dụng đường dây điện làm bus truyền thông. Trong số một số thiết bị nhất định trong một khoảng cách nhất định, cần có modem thu phát để thực hiện xử lý dữ liệu trong khu vực. Ngoài ra, một máy tính giám sát có thể được thêm vào để truyền dữ liệu qua mạng lớp trên.