Khi lựa chọn một nhà máy điện mặt trời, các cá nhân và doanh nghiệp quan tâm nhiều nhất đến công suất của nó – sau cùng, điều này sẽ quyết định lượng điện sẽ được sản xuất. Các thiết bị, hệ thống và cảm biến khác cho phép giám sát và phân tích hoạt động của nhà máy điện thường bị đánh giá thấp. Nhưng chúng không nên như vậy: nhà máy điện mặt trời sẽ được sử dụng trong vài thập kỷ, vì vậy nhiều lỗi khác nhau và giám sát chất lượng kém có thể ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả sản xuất điện.
Hiệu suất của một nhà máy điện mặt trời bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, từ bụi, đất, phấn hoa và bóng đổ bởi cây cối, đến sự cố của các bộ phận, đầu nối và 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 đúng lúc. Tất cả những điều này do thiết bị giám sát của nhà máy điện mặt trời đảm nhận, 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 điện mặt trời 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 biết cụ thể về các nhà máy điện mặt trời đều hiểu rất rõ rằng đây chỉ là một giọt nước trong đại dương. Chỉ biết một hoặc một vài thông số sẽ 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 có thể xảy ra hoặc tổn thất năng lượng do bỏ qua.
Các công cụ giám sát tiêu chuẩn giám sát một số thông số liên quan đến năng lượng và công suất được sản xuất bởi nhà máy năng lượng mặt trời. Dữ liệu này thường được cập nhật 15 phút một lần. Để hiểu rõ hơn về cách hoạt động của nhà máy điện mặt trời, nhóm các nhà khoa học của chúng tôi đã phát triển một công cụ giám sát ghi lại trung bình 25 thông số và dữ liệu được cập nhật cứ sau 10 giây. Dữ liệu nhiều hơn 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 được công bố. Điều này là do chúng được thử nghiệm và công suất tối đa của chúng được xác định trong các điều kiện phòng thí nghiệm và 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) chỉ ra công suất tối đa có thể đạt được trong điều kiện lý tưởng, trong khi các nhà sản xuất EU tính toán số lượng tối thiểu của điện mà các nhà máy điện của họ sẽ sản xuất trong điều kiện lý tưởng. Nói cách khác, thực tế không thể nhìn thấy con số mà các nhà sản xuất giá rẻ công bố trên thực tế, trong khi các nhà máy điện do EU sản xuất có thể đạt sản lượng cao hơn nữa.
Ngay cả những việc nhỏ cũng có thể có tác động lớn
Tuy nhiên, hiệu quả của ngay cả hai nhà máy điện mặt trời giống hệt nhau được lắp đặt ở các vị trí khác nhau có thể khác nhau đáng kể. Không chỉ do mây, theo mùa, hướng hoặc góc của mái mà còn do nhiều nguyên nhân khác.
Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng nếu ngay cả 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 bao phủ có thể làm giảm tổng sản lượng lên đến 30%. Do đó, việc làm sạch định kỳ các mô-đun năng lượng mặt trời, cắt tỉa thảm thực vật xung quanh và bảo dưỡng tương tự đóng một vai trò quan trọng.
Đồ thị dưới đây cho thấy hiệu suất của nhà máy điện bị giảm như thế nào nếu lá rơi trên một trong các tấm:
Không phải mọi vấn đề đều 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 hỏng hoặc ngắt kết nối bất ngờ. Kết quả là, 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 đối 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 gây quá nhiệt.
Ngay cả những sắc thái nhỏ nhất, chẳng hạn như kết nối kém kín, có thể gây ra vấn đề. Hơi 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 thời gian. Trung bình một công viên năng lượng mặt trời có thể mất hàng nghìn euro doanh thu mỗi năm do sự cố như vậy.
Đồ thị thứ hai cho thấy ba nhà máy điện mặt trời hoạt động như thế nào. Do kết nối kém kín, hai kết nối không khởi động đúng lúc:
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, và hiệu suất của chúng giảm do hao mòn. Yếu tố thứ hai thường quyết định sự suy giảm nhẹ, lên đến 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 phải có một hệ thống giám sát chất lượng cao và đáng tin cậy.
Thông thường trên thị trường người ta tính toán công suất hoạt động của nhà máy điện mặt trời nhờ cảm biến bức xạ mặt trời. Nó cho thấy 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 có thể phản ánh chính xác các điều kiện thời tiết thực, vì 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 được 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 yêu cầu 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 gần đó.
Ví dụ, nếu vào những ngày nắng, một nhà máy năng lượng mặt trời sản xuất ít điện hơn các nhà máy khác trong cùng khu vực, thì đây là tín hiệu cho thấy nhà máy đang hoạt động không 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 vùng (Màu đỏ cho biết sản lượng tham chiếu được đo bằng cảm biến bức xạ mặt trời, trong khi màu xanh lá cây cho thấy sản lượng 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 sản xuất điện hiệu quả hơn.
Thông tin về các Tác giả
Tiến sĩ Robertas Janickas là CTO tại Inion Software. Ông có hơn 10 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực quản lý, phần mềm, phát triển SW & HW. Inion Software là công ty phát triển nền tảng giám sát nhà máy điện mặt trời và hệ thống quản lý năng lượng để quản lý pin tại một nơi.
Nguồn: Tạp chí PV
