Tại Sao Các Nhà Máy Điện Mặt Trời Làm Việc Không Hiệu Quả?
2022-11-03 15:20
Hiệu quả của một nhà máy điện mặt trời bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, từ bụi bẩn, phấn hoa và bóng cây đổ xuống, cho đến hỏng hóc của các bộ phận, đầu nối và dây cáp khác nhau. Để đảm bảo lợi tức đầu tư tốt nhất, điều quan trọng là phải xác định chính xác các vấn đề và loại bỏ chúng kịp thời. Tất cả những điều này được đảm nhận bởi thiết bị giám sát của nhà máy điện mặt trời, ngoại trừ việc sửa chữa vật lý và thay thế thiết bị.
Lời hứa của nhà sản xuất và thực tế khác nhau
Biến tần PV của một số nhà sản xuất có các giải pháp giám sát tích hợp cho phép bạn xem lượng điện được sản xuất hoặc một số thông số khác. Tuy nhiên, những người hiểu rõ các chi tiết cụ thể của các nhà máy điện mặt trời đều hiểu rất rõ rằng đây chỉ là giọt nước trong đại dương. Việc chỉ biết một hoặc một vài thông số khiến không thể đánh giá đầy đủ hiệu suất của nhà máy điện, nhận thấy các sắc thái ảnh hưởng đến nó và dự đoán các sự cố hoặc tổn thất năng lượng có thể xảy ra do bỏ bê.
Các công cụ giám sát tiêu chuẩn giám sát một số thông số liên quan đến năng lượng và điện do nhà máy năng lượng mặt trời sản xuất. Dữ liệu này thường được cập nhật 15 phút một lần. Để hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của nhà máy điện mặt trời, nhóm các nhà khoa học của chúng tôi đã phát triển một công cụ giám sát thu thập trung bình 25 thông số và dữ liệu được cập nhật cứ sau 10 giây. Dữ liệu gấp mười lần cho phép người giám sát đảm bảo giám sát cực kỳ chính xác và phản ứng với các vấn đề trong thời gian thực.
Dữ liệu nội bộ của chúng tôi cho thấy rằng các nhà máy năng lượng mặt trời hiếm khi đạt được công suất tối đa đã công bố. Điều này là do chúng đã được thử nghiệm và công suất tối đa của chúng được xác định trong điều kiện phòng thí nghiệm hiếm khi đạt được trong thực tế. Kinh nghiệm của Inion Software cho thấy thái độ của các nhà sản xuất có ảnh hưởng lớn: trong nhiều trường hợp, tài liệu về thiết bị giá rẻ được sản xuất bên ngoài Liên minh Châu Âu (EU) cho biết công suất tối đa có thể đạt được trong điều kiện lý tưởng, trong khi các nhà sản xuất EU tính toán mức tối thiểu nhà máy điện của họ sẽ sản xuất trong điều kiện lý tưởng. Nói cách khác, thực tế không thể thấy những con số mà các nhà sản xuất giá rẻ công bố trong thực tế, trong khi các nhà máy điện do EU sản xuất có thể đạt sản lượng cao hơn nữa.
Ngay cả những điều nhỏ nhặt cũng có thể có tác động lớn
Tuy nhiên, hiệu quả của thậm chí hai nhà máy điện mặt trời giống hệt nhau được lắp đặt ở các địa điểm khác nhau có thể khác nhau đáng kể. Không chỉ do độ mây, tính mùa, hướng hay góc của mái che mà còn do nhiều nguyên nhân khác.
Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng ngay cả khi một khu vực nhỏ của tấm pin mặt trời bị che phủ, chẳng hạn như lá rơi, bụi bẩn hoặc bóng cây hoặc bụi rậm – thì hiệu suất tổng thể của nhà máy điện sẽ giảm đáng kể. Trong một số trường hợp, thậm chí một phần mười diện tích được che phủ có thể làm giảm tổng sản lượng tới 30%. Do đó, việc vệ sinh định kỳ các mô-đun năng lượng mặt trời, cắt tỉa cây cối xung quanh và bảo trì tương tự đóng một vai trò quan trọng.
Đồ họa thông tin dưới đây cho thấy hiệu suất của nhà máy điện bị giảm như thế nào nếu lá rơi trên một trong các tấm pin:
Không phải vấn đề nào cũng được chú ý và giải quyết đơn giản như vậy. Các nhà máy điện mặt trời có đầy đủ các thiết bị, đầu nối và các thành phần khác có thể bị hỏng hoặc ngắt kết nối bất ngờ. Do đó, việc sản xuất điện có thể bị giảm hoặc thậm chí ngừng hoàn toàn. Có rất nhiều ví dụ khác nhau. Thông tin chúng tôi thu thập được cho thấy một vấn đề phổ biến với các nhà máy điện mặt trời là hàng tồn kho đang nóng lên. Chúng thường được đặt trong tủ kín để bảo vệ chúng khỏi mưa, tuyết và các yếu tố môi trường khác, nhưng điều này có nguy cơ quá nóng.
Ngay cả những sắc thái nhỏ nhất, chẳng hạn như kết nối kém kín, cũng có thể gây ra sự cố. Độ ẩm xâm nhập qua chúng có thể cản trở hoạt động bình thường. Ví dụ, biến tần bị ảnh hưởng bởi sương sớm có thể đo điện trở cách ly không chính xác và không khởi động đúng giờ. Một công viên năng lượng mặt trời trung bình có thể mất hàng nghìn euro doanh thu mỗi năm do sự cố như vậy.
Infographic thứ hai cho thấy ba nhà máy điện mặt trời hoạt động như thế nào. Do các kết nối được niêm phong kém, hai lỗi không khởi động đúng giờ:
Chất lượng giám sát đặc biệt quan trọng
Có những thứ đơn giản là không thể sửa chữa hoặc cải thiện – điều tự nhiên là các nhà máy năng lượng mặt trời sẽ tạo ra ít điện hơn vào những ngày nhiều mây và vào mùa đông, đồng thời hiệu suất của chúng giảm do hao mòn. Yếu tố thứ hai thường xác định mức giảm nhẹ, lên tới 0,5%, giảm sản lượng mỗi năm. Nói cách khác, nếu trang trại năng lượng mặt trời của bạn sản xuất 10.000 kWh điện trong năm đầu tiên, thì nó vẫn sẽ sản xuất khoảng 9.950 kWh trong năm thứ hai. Đây chỉ là những tính toán lý thuyết, vì điều kiện thời tiết giống hệt nhau không xảy ra hàng năm. Tuy nhiên, để phân biệt các biến động bình thường với các bất thường, cần có một hệ thống giám sát chất lượng cao và đáng tin cậy.
Thông thường trên thị trường, công suất hoạt động của nhà máy điện mặt trời được tính toán nhờ cảm biến bức xạ mặt trời. Nó cho biết liệu nhà máy năng lượng mặt trời có sản xuất điện nhiều như điều kiện thời tiết cho phép hay không. Tuy nhiên, cảm biến này không phải lúc nào cũng phản ánh chính xác điều kiện thời tiết thực tế, bởi nó thường không hoạt động hết công suất do bụi bẩn. Do đó, các chủ trang trại năng lượng mặt trời không phải lúc nào cũng có thể biết liệu điện có được sản xuất hiệu quả hay không. Để xem chính xác hơn hoạt động của nhà máy điện, nhóm các nhà khoa học của chúng tôi đã phát triển một hệ thống giám sát độc đáo không cần cảm biến bức xạ mặt trời. Hiệu quả của nhà máy điện mặt trời được so sánh với công việc của các nhà máy điện lân cận.
Ví dụ, nếu vào những ngày nắng, một nhà máy năng lượng mặt trời sản xuất ít điện năng hơn các nhà máy khác trong cùng khu vực, thì đây là tín hiệu cho thấy nhà máy đó không hoạt động hết công suất.
Đồ họa thông tin sau đây cho thấy công suất của một nhà máy điện khi được đo bằng cảm biến bức xạ mặt trời và được đo bằng cách lấy giá trị trung bình trong khu vực (Màu đỏ biểu thị sản lượng tham chiếu được đo bằng cảm biến bức xạ mặt trời, trong khi màu xanh lá cây biểu thị quá trình tạo ra PV).
Các nhà máy điện mặt trời đang bước vào một giai đoạn mới, khi các thiết bị giám sát được cải tiến nhanh chóng sẽ cho phép nhà máy điện sản xuất điện năng hiệu quả hơn.