Quản lý hiệu ứng điểm nóng trong các mô-đun quang điện
Hiệu ứng điểm nóng trong các mô-đun quang điện là một vấn đề phổ biến do nhiều yếu tố gây ra và có những biện pháp phòng ngừa tương ứng có thể được thực hiện:
Nguyên nhân của Hiệu ứng Điểm nóng
- Bóng đổ: Khi một phần cell pin của mô-đun quang điện bị che khuất (bởi lá cây, bụi, phân chim, v.v.), các cell pin này có thể chuyển sang trạng thái phân cực ngược, tiêu thụ điện năng và gây ra sự gia tăng nhiệt độ cục bộ. Nhiệt tích tụ này có thể tạo ra các điểm nóng, có khả năng làm hỏng cell pin hoặc vật liệu bao bọc.1118
- Lỗi bên trong: Các vấn đề về chất lượng bên trong cell pin, chẳng hạn như lỗi bên trong hoặc hàn kém, cũng có thể dẫn đến hiệu ứng điểm nóng. Những vấn đề này tạo ra điện trở cao bất thường trong quá trình vận hành, dẫn đến tăng mức tiêu thụ điện năng và làm nóng cục bộ.4
- Thiết kế mô-đun kém:Nếu thiết kế các mô-đun quang điện không phù hợp, chẳng hạn như các ô được đặt quá gần nhau hoặc sắp xếp không đúng cách, có thể dẫn đến hiện tượng che bóng và điểm nóng.111819
Tác động của Hiệu ứng Điểm nóng
- Hiệu suất mô-đun giảm: Hiệu ứng điểm nóng làm giảm đáng kể công suất đầu ra của các cell pin bị che khuất, ảnh hưởng đến hiệu suất tổng thể của mô-đun quang điện. Dữ liệu thực nghiệm cho thấy hiệu ứng điểm nóng có thể làm giảm công suất đầu ra cực đại khoảng 10%.2
- Nguy cơ an toàn: Hiệu ứng điểm nóng kéo dài làm tăng tốc độ lão hóa mô-đun và có thể gây ra hỏa hoạn, gây ra rủi ro an toàn cho các nhà máy điện quang điện.19
Các biện pháp phòng ngừa
- Cài đặt điốt Bypass
- Nguyên lý hoạt động: Một diode bypass được mắc song song ở cả hai đầu của mỗi chuỗi cell. Khi cell bị che khuất chuyển sang trạng thái phân cực ngược, diode sẽ dẫn điện, làm ngắn mạch phần bị che khuất và giảm dòng điện chạy qua, do đó giảm lượng nhiệt tỏa ra.123
- Xác minh hiệu ứng: Các mô phỏng và thử nghiệm thực tế cho thấy việc lắp đặt diode bypass có thể giảm đáng kể điện áp ở cả hai bên của cell pin bị che khuất, ngăn chặn dòng điện quá mức và kiểm soát hiệu quả hiệu ứng điểm nóng. Dữ liệu thực nghiệm cho thấy khi lắp đặt diode bypass, dòng điện giảm đáng kể và độ suy giảm công suất đầu ra tối đa không vượt quá 5%.2
- Thiết kế hệ thống quang điện một cách chu đáo
- Khoảng cách giữa các mảng:Khi thiết kế nhà máy quang điện, điều cần thiết là phải thiết lập khoảng cách thích hợp giữa các mảng pin để tránh che bóng lẫn nhau.23
- Chiều cao hỗ trợ: Thiết kế chiều cao khung đỡ hợp lý, đặc biệt là ở những khu vực có thảm thực vật. Cần bảo dưỡng thường xuyên để tránh cây cối mọc um tùm gây che bóng.3
- Môi trường xung quanh:Trong quá trình thiết kế và xây dựng nhà máy quang điện, hãy cân nhắc đến môi trường xung quanh để tránh tòa nhà che khuất các tấm pin mặt trời.2
- Quản lý vận hành và bảo trì
- Vệ sinh thường xuyên: Vệ sinh bề mặt của các mô-đun quang điện thường xuyên để loại bỏ bụi và chất thải, giảm thiểu hiện tượng điểm nóng.23
- Phát hiện lỗi: Sử dụng cảm biến hồng ngoại và đo điện để thường xuyên kiểm tra trạng thái hoạt động của các mô-đun quang điện, kịp thời xác định và xử lý các sự cố điểm nóng. Cảm biến hồng ngoại có thể quan sát chính xác các điểm nóng và hỗ trợ tạo báo cáo tự động, hỗ trợ nhân viên bảo trì ra quyết định.
- Chiến lược phòng ngừa sáng tạo
- Điện trở nối tiếp: Việc lắp đặt điện trở trong chuỗi cell pin có thể chia sẻ điện áp ngược mà các cell điểm nóng gặp phải, giúp giảm cả tổn thất công suất và nhiệt độ. Mạch phòng ngừa được thiết kế bao gồm bộ so sánh điện áp, MOSFET công suất, diode và điện trở chia điện áp để kiểm soát hiệu quả các hiệu ứng điểm nóng.7
- Tối ưu hóa cấu trúc mảng quang điện:Bằng cách tối ưu hóa cấu trúc của các mảng quang điện, chẳng hạn như kết nối các mô-đun năng lượng mặt trời tương thích theo chuỗi hoặc tái cấu trúc bố cục mảng thông qua mạch chuyển mạch, có thể giảm thiểu hiệu ứng điểm nóng do che bóng.4
Phần kết luận
Để ngăn ngừa và kiểm soát hiệu quả hiệu ứng điểm nóng, cần có một phương pháp tiếp cận đa chiều. Các nhà sản xuất nên quản lý chặt chẽ quy trình sản xuất để đảm bảo cell và module chất lượng cao; người dùng nên lựa chọn nhà sản xuất cell đáng tin cậy trong quá trình mua sắm; thiết lập bố trí hợp lý trong thiết kế nhà máy để tránh che bóng; và thường xuyên vệ sinh và giám sát trong quá trình bảo trì để kịp thời xử lý sự cố.
Các chiến lược cải tiến, chẳng hạn như điện trở nối tiếp và cấu trúc mảng quang điện được tối ưu hóa, mặc dù tốn kém hơn, nhưng có thể kiểm soát hiệu ứng điểm nóng hiệu quả hơn, nâng cao hiệu suất phát điện và độ tin cậy của hệ thống quang điện.
