Shenzhen ZK Electric Technology Co., Ltd. cindy@zundrive.com +86-15920127268
PV (PV) Inverter Nước Hoạt Động Như Thế Nào Vào Những Ngày Nhiều Mây?
Bộ biến tần nước quang điện (PV), các thành phần quan trọng trong hệ thống xử lý và bơm nước bằng năng lượng mặt trời, phải đối mặt với những thách thức độc đáo khi ánh sáng mặt trời bị che khuất bởi mây. Không giống như điều kiện trời quang đãng, nơi bức xạ mặt trời vẫn tương đối ổn định, những ngày nhiều mây mang lại cường độ ánh sáng dao động, giảm thông lượng photon và bức xạ phân tán—những yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến sản lượng của tấm PV. Tuy nhiên, bộ biến tần nước PV hiện đại được thiết kế với các công nghệ thích ứng để duy trì hoạt động liên tục và hiệu quả ngay cả trong điều kiện ánh sáng không tối ưu như vậy.
Thách thức cơ bản của điều kiện nhiều mây nằm ở sự sụt giảm mạnh mẽ trong sản lượng mô-đun PV. Các tấm PV dựa trên silicon tiêu chuẩn thường yêu cầu bức xạ tối thiểu là 100–200 W/m² để tạo ra điện áp khả dụng, nhưng bầu trời nhiều mây thường cung cấp 50–300 W/m², với những lần giảm thường xuyên xuống dưới ngưỡng. Để giải quyết vấn đề này, bộ biến tần nước PV tích hợp các mạch khởi động điện áp thấp làm giảm điện áp đầu vào tối thiểu cần thiết để kích hoạt. Các mạch này sử dụng công tắc MOSFET (Transistor hiệu ứng trường bán dẫn kim loại-oxit) có độ nhạy cao để phát hiện và khuếch đại các tín hiệu điện yếu từ các tấm PV, cho phép bộ biến tần bắt đầu hoạt động ngay cả khi sản lượng của tấm giảm 30–40% so với mức danh định.
Một sự thích ứng quan trọng khác là các thuật toán Theo dõi điểm công suất tối đa (MPPT) tiên tiến được điều chỉnh cho các điều kiện ánh sáng động. Các hệ thống MPPT truyền thống, được thiết kế cho bức xạ ổn định, gặp khó khăn với sự dao động nhanh chóng của bầu trời nhiều mây, dẫn đến thu hoạch năng lượng không hiệu quả. Ngược lại, bộ biến tần nước PV hiện đại sử dụng các thuật toán nhiễu và quan sát (P&O) với các kích thước bước thích ứng hoặc các phương pháp dẫn điện gia tăng điều chỉnh tần số theo dõi trong thời gian thực. Ví dụ, khi bức xạ thay đổi hơn 5% mỗi giây—một hiện tượng phổ biến vào những ngày nhiều mây—hệ thống MPPT chuyển sang tốc độ lấy mẫu nhanh hơn (lên đến 100 lần mỗi giây) để khóa vào điểm công suất tối đa (MPP) mới. Điều này đảm bảo bộ biến tần trích xuất công suất tối đa có sẵn từ mảng PV, ngay cả khi cường độ ánh sáng thay đổi.
Việc tích hợp lưu trữ năng lượng giúp tăng cường hơn nữa độ tin cậy vào những ngày nhiều mây. Nhiều hệ thống biến tần nước PV kết hợp với pin hoặc siêu tụ điện để lưu trữ năng lượng dư thừa được tạo ra trong thời gian ngắn ánh sáng mặt trời xuyên qua. Mô-đun điều khiển công suất hai chiều của bộ biến tần quản lý dòng điện giữa mảng PV, bộ phận lưu trữ và hệ thống bơm nước/màng: khi sản lượng PV không đủ, nó lấy năng lượng được lưu trữ để duy trì tốc độ xử lý hoặc bơm nước liên tục; khi bức xạ tăng tạm thời, nó chuyển hướng công suất dư thừa để sạc lại bộ lưu trữ. Hiệu ứng đệm này ngăn chặn việc tắt máy thường xuyên và đảm bảo hệ thống đáp ứng nhu cầu nước cơ bản (ví dụ: 5–10 m³/h đối với các hệ thống cộng đồng quy mô nhỏ) ngay cả trong thời gian nhiều mây kéo dài.
Quản lý nhiệt cũng đóng một vai trò trong việc duy trì hiệu suất. Bầu trời nhiều mây thường tương quan với nhiệt độ môi trường xung quanh thấp hơn, điều này có thể cải thiện hiệu suất của tấm PV (các tấm silicon tăng ~0,4–0,5% hiệu suất trên mỗi °C giảm) nhưng có nguy cơ ngưng tụ trên các thành phần của bộ biến tần. Bộ biến tần nước PV giải quyết vấn đề này bằng các vỏ bọc kín, được xếp hạng IP65 để ngăn chặn hơi ẩm xâm nhập và tản nhiệt tích hợp để tản nhiệt từ thiết bị điện tử công suất. Một số kiểu máy thậm chí còn bao gồm bộ sưởi công suất thấp được kích hoạt khi nhiệt độ bên trong giảm xuống dưới 5°C, đảm bảo tụ điện và chất bán dẫn hoạt động trong phạm vi nhiệt độ tối ưu của chúng.
Trong ứng dụng thực tế, những điều chỉnh này chuyển thành các kết quả hoạt động hữu hình. Một nghiên cứu thực địa năm 2023 về các hệ thống thẩm thấu ngược chạy bằng PV trong các cộng đồng ven biển cho thấy rằng các bộ biến tần có khởi động ánh sáng yếu và MPPT thích ứng duy trì 60–70% sản lượng nước danh định vào những ngày nhiều mây, so với 30–40% đối với các mẫu bộ biến tần cũ hơn. Đối với hệ thống tưới tiêu nông nghiệp, điều này có nghĩa là cung cấp nước liên tục cho cây trồng trong thời gian thời tiết nhiều mây, giảm căng thẳng cho cây trồng và giảm năng suất.
Mặc dù điều kiện nhiều mây vốn có giới hạn sản lượng hệ thống PV, bộ biến tần nước PV hiện đại giảm thiểu những hạn chế này thông qua sự kết hợp của việc kích hoạt điện áp thấp, theo dõi công suất động, tích hợp lưu trữ năng lượng và thiết kế nhiệt chắc chắn. Khi công nghệ nước năng lượng mặt trời tiếp tục phát triển—với những cải tiến mới nổi như tấm PV perovskite (cung cấp hiệu quả ánh sáng yếu cao hơn) và hệ thống MPPT do AI điều khiển—độ tin cậy của chúng vào những ngày nhiều mây sẽ chỉ được cải thiện, mở rộng khả năng tồn tại của các giải pháp nước chạy bằng năng lượng mặt trời ở các khu vực có kiểu thời tiết thay đổi.
