Toàn tập về Mismatched trong hệ thống điện mặt trời ( Hình ảnh + Video )

Trong bài viết này, chúng ta cùng nhau tìm hiểu :

Các phương pháp hay nhất để đấu nối các tấm pin mặt trời khác nhau về chủng loại

Cách thu được nhiều năng lượng mặt trời bằng cách sử dụng các tấm pin mặt trời khác nhau và đồng thời “khám phá” các phương pháp hay nhất

Hãy đi thẳng vào vấn đề nào !

Những điều cơ bản về cách kết nối các tấm pin mặt trời khác nhau mắc nối tiếp hoặc song song

Kết hợp các tấm pin mặt trời có điện áp hoặc công suất khác nhau hoặc do các nhà sản xuất khác nhau sản xuất là câu hỏi thường gặp của hầu hết các kỹ thuật viên và người tự lắp đặt điện mặt trời.

Mặc dù việc trộn các tấm pin mặt trời khác chủng loại không được khuyến khích, nhưng điều đó không bị cấm và mọi thứ sẽ ổn miễn là các thông số điện của mỗi tấm (điện áp, công suất, ampe) được xem xét cẩn thận.

Khi bạn có ý định nối hai tấm pin do các nhà cung cấp khác nhau sản xuất, thì thật sự các nhà cung cấp không phải là vấn đề.

Vấn đề là ở các đặc tính điện khác nhau của các tấm pin, cùng với sự suy giảm hiệu suất khác nhau.

Chúng ta kết nối các tấm pin mặt trời lại với nhau để tăng năng lượng do mặt trời tạo ra.

Kết nối nhiều tấm pin năng lượng mặt trời nối tiếp, song song hoặc ở chế độ hỗn hợp là một cách hiệu quả và dễ dàng không chỉ để xây dựng hệ thống giàn pin hiệu quả về chi phí mà còn giúp chúng ta bổ sung thêm nhiều tấm pin mặt trời hơn trong tương lai để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của bạn về điện năng tiêu thụ.

Cách kết nối các tấm pin mặt trời của bạn phụ thuộc vào:

  • Loại tấm pin mặt trời của bạn,
  • Điện năng mặt trời bạn muốn tạo ra,
  • Các thành phần hệ thống khác, chẳng hạn như bộ điều khiển sạc, acquy và biến tần.

Có hai loại kết nối tấm pin mặt trời chính - nối tiếp hoặc song song. Bạn sẽ mắc nối tiếp các tấm pin mặt trời khi muốn có điện áp cao hơn.

Tuy nhiên, nếu bạn cần nhận dòng điện cao hơn, bạn nên kết nối song song các tấm pin của mình lại.

Nếu bạn cần cả điện áp cao hơn và cường độ dòng điện cao hơn, bạn phải áp dụng cả hai chế độ kết nối, có nghĩa là một phần của các tấm pin mặt trời của bạn nên được đấu nối tiếp thành các string, sau đó các string được nối song song lại với nhau.

Điều quan trọng nhất cần nhớ là cả hai chế độ kết nối đều cung cấp cho bạn công suất cao hơn.

Do đó, nếu sản lượng điện của một tấm pin mặt trời không thể đáp ứng nhu cầu điện hàng ngày của bạn, bạn nên nghĩ đến việc bổ sung thêm nhiều tấm như vậy cho nó, dù là mắc nối tiếp hay song song.

Tuy nhiên, để có được hệ thống tấm pin năng lượng mặt trời hiệu quả tối đa, bạn nên giữ một số nguyên tắc cơ bản liên quan đến việc kết nối các tấm pin mặt trời.

Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, đừng quên về việc bảo vệ quá dòng cho các tấm pin mặt trời và hệ thống điện mặt trời!

Đấu dây các tấm pin mặt trời theo chuỗi

Như chúng ta đã nói ở trên, khi mắc nối tiếp các tấm pin mặt trời, chúng ta sẽ nhận được công suất tăng lên kết hợp với điện áp cao hơn.

‘Điện áp cao hơn’ như vậy có nghĩa là kết nối nối tiếp thường được áp dụng hơn trong các hệ thống năng lượng mặt trời hóa lưới khi mà:

  1. điện áp hệ thống thường ít nhất là vài trăm vôn trở lên

  2. Bộ biến tần hoặc bộ điều khiển sạc yêu cầu điện áp ngõ vào ở mức cao.

Mắc nối tiếp có nghĩa là kết nối đầu dương (+) của tấm pin với đầu âm (-) của tấm pin tiếp theo cho đến khi cuối cùng bạn chỉ còn lại một đầu cực dương và một đầu cực âm ( hai đầu một chuỗi ), được kết nối với đầu vào của một trong hai biến tần (trong trường hợp hệ thống hòa lưới không có acquy dự phòng) hoặc bộ sạc tích điện (trong trường hợp hệ thống hòa lưới có acquy dự phòng hoặc hệ thống điện mặt trời độc lập).

Khi bạn kết nối các tấm pin mặt trời nối tiếp, tổng dòng điện đầu ra của giàn pin năng lượng mặt trời giống như dòng điện đi qua một tấm pin duy nhất, trong khi tổng điện áp đầu ra là tổng của điện áp rơi trên mỗi tấm pin mặt trời.

Điều này chỉ đúng với điều kiện là các tấm pin được kết nối cùng chủng loại và công suất.

Hãy xem xét các tấm pin mặt trời được mô tả bên dưới, hệ thống hoạt động tại điểm công suất tối đa của chúng (MPP), đồng thời cung cấp điện áp và dòng điện được mô tả tương ứng với điểm theo dõi điện năng này.

missmacth-tấm-pin-mặt-trời---604x219

Đấu nối các tấm pin mặt trời chủng loại khác nhau trong chuỗi
Dưới đây là một ví dụ kết nối các tấm pin mặt trời có điện áp khác nhau và cùng dòng điện hoạt động

Missmatch-tam-pin-mat-troi-2

Bạn có thể thấy rằng nếu một trong các tấm pin mặt trời có điện áp thấp hơn (và cùng mức dòng điện) so với các tấm còn lại, thì công suất đầu ra thấp hơn trong ví dụ trước nhưng tổn thất không đáng kể. Tuy nhiên, mọi thứ hoàn toàn khác nếu bạn kết nối trong các tấm pin nối tiếp với dòng điện khác nhau.

Tuy nhiên, bạn nên nhớ rằng dòng điện được tạo ra từ tấm pin mặt trời phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh, nhiệt độ tấm pin và bức xạ mặt trời.

Nếu tấm pin năng lượng mặt trời có công suất thấp hơn thuộc dòng sản phẩm khác hoặc nhãn hiệu khác, nó có thể hoạt động khác nhau trong cùng điều kiện môi trường xung quanh.

Ví dụ: nếu trong cùng điều kiện môi trường, tấm pin năng lượng mặt trời có công suất khác nhau (ví dụ, 136W) có dòng điện thấp hơn (ví dụ, 7,5A), nó sẽ kéo hiệu suất của toàn bộ giàn pin mặt trời xuống, vì nó sẽ hạn chế dòng điện của giàn pin năng lượng mặt trời đến tối đa chỉ là 7,5A.

Hiệu suất của tấm pin năng lượng mặt trời mạnh bằng hiệu suất của tấm pin yếu nhất.

Khi mắc nối tiếp, một tấm pin yếu như vậy là tấm pin mặt trời có dòng điện thấp nhất.

Ví dụ sau đây giúp bạn thấy điều này chi tiết hơn.

Lần này bạn có một kết nối hàng loạt các tấm pin mặt trời có điện áp khác nhau và dòng điện khác nhau:

Missmatch-tam-pin-mat-troi-3

Trong hình này, bạn có thể thấy có tổng cộng ba loại tấm pin mặt trời khác nhau được sử dụng.

Mỗi loại tấm pin có định mức điện áp, dòng điện và công suất riêng.

Tổng dòng điện ở đây được xác định bởi tấm pin có dòng điện thấp nhất và kết quả là tổng công suất bị giảm nghiêm trọng (40%) so với ví dụ trước, trong đó sự mất mát công suất đầu ra không quá đáng kể.

Hơn nữa, nếu bạn nhìn vào tấm pin đầu tiên trong hàng và giả sử rằng bạn đã đấu dây song song bốn tấm pin như vậy, thì tổng công suất đầu ra sẽ là: 4 x 85W = 340W.

Chỉ cần so sánh điều này với công suất giảm đáng kể là 365W và bạn sẽ thấy rằng nếu bạn kết nối với các tấm pin mặt trời nối tiếp có điện áp và dòng điện khác nhau, thì tổng công suất đầu ra được xác định chủ yếu bởi tấm có xếp hạng dòng điện và điện áp thấp nhất!

Hơn nữa, hãy tưởng tượng một tình huống giả tưởng lý tưởng trong đó dòng điện không ảnh hưởng đến hiệu suất của giàn năng lượng mặt trời - tổng công suất điện mặt trời thu được sẽ là 515W (85W + 126W + 152W + 152W)!

Đấu dây song song các tấm pin mặt trời

Kiểu kết nối cơ bản tiếp theo của các tấm pin mặt trời là đấu song song.

Kết nối các tấm pin mặt trời song song chỉ ngược lại với kết nối nối tiếp và được sử dụng để tăng tổng dòng điện đầu ra của giàn pin và do đó tăng tổng công suất đầu ra trong khi vẫn giữ nguyên điện áp.

“Điện áp giống nhau” là điện áp hệ thống đối với hệ thống tấm pin mặt trời không nối lưới thường thấp bằng 6V hoặc 12V.

Vì lý do này, đấu nối song song là điển hình hơn cho các hệ thống điện mặt trời off-grid.

Trong đấu nối song song, tất cả các cực dương của tấm pin được nối với nhau và tất cả các cực âm cũng được nối với nhau.

Cuối cùng, bạn có một cực dương chung và một cực âm chung của giàn pin năng lượng mặt trời sẽ được kết nối với đầu vào của một trong hai bộ biến tần (trong trường hợp hệ thống nối lưới không có acquy dự phòng) hoặc bộ điều khiển sạc (trong trường hợp hệ thống nối lưới với hệ thống ắc quy dự phòng hoặc hệ thống không nối lưới – off-grid).

Khi bạn kết nối song song các tấm pin mặt trời, tổng điện áp đầu ra của giàn pin mặt trời giống như điện áp của một tấm pin, trong khi tổng dòng điện đầu ra là tổng các dòng điện đi qua mỗi tấm.

Điều sau chỉ hợp lệ với điều kiện là các tấm được kết nối có cùng chủng loại và công suất.

Missmatch-tam-pin-mat-troi-4

Đấu song song các tấm pin mặt trời khác chủng loại

Đây là kết nối song song của các tấm pin mặt trời có điện áp khác nhau và cùng dòng điện:

Missmatch-tam-pin-mat-troi-5

Như bạn có thể thấy, mọi thứ đang trở nên tồi tệ hơn, vì tổng điện áp của giàn pin được xác định bởi tấm pin có điện áp thấp nhất: chúng ta tổn thất 11% trên giàn pin.

Hãy xem điều gì sẽ xảy ra khi bạn mang đến sự đa dạng hơn nữa và kết nối song song các tấm pin mặt trời có điện áp và dòng điện khác nhau:

Missmatch-tam-pin-mat-troi-6

Mọi thứ đang dần trở nên tồi tệ hơn, nhưng rõ ràng là những gì bạn mất ở đây là công suất thấp hơn nhiều so với việc đấu nối tiếp các tấm pin mặt trời khác nhau.

Một số điều quan trọng cần tóm tắt

Cả kết mắc nối tiếp và song song, việc kết nối tấm pin có định mức công suất thấp hơn vào giàn pin sẽ kéo toàn bộ công suất đầu ra xuống mức thấp hơn.

Dòng và điện áp càng thấp, tổn thất năng lượng mặt trời càng cao.

Tuy nhiên, điều này quan trọng hơn nhiều đối với các tấm pin được kết nối song song.

Do đó, nếu bạn muốn tối đa công suất từ giàn pin của mình, bạn chỉ nên kết nối các tấm cùng dòng sản phẩm và cùng công suất.

Trộn các tấm pin khác nhau, dù được kết nối nối tiếp hay song song, LUÔN LUÔN làm giảm công suất thu được từ giàn pin.

Hơn nữa, nếu bạn không có bất kỳ tùy chọn nào khác ngoài việc đấu nối các bảng khác nhau, bạn nên biết rằng:

  1. Đối với đấu nối tiếp - dòng điện các tấm pin giống nhau là quan trọng.

  2. Đối với kết nối song song - điện áp của các tấm pin giống nhau là quan trọng.

Hệ thống đấu nối hỗn hợp các tấm pin mặt trời

Cũng ta có thể kết hợp nối tiếp và kết nối song song.

Missmatch-tam-pin-mat-troi-7

Thật vậy, điều này phụ thuộc vào tổng điện áp đầu ra tối đa có thể có và tổng dòng điện đầu ra tối đa có thể có của giàn năng lượng mặt trời, được giới hạn bởi điện áp đầu vào tối đa và dòng điện đầu vào tối đa của bộ điều khiển sạc của bạn (đối với hệ thống không nối lưới – Off-Grid) hoặc biến tần (đối với hệ thống hòa lưới).

Phép tính trong hình ảnh cho bạn biết có bao nhiêu tấm pin và cách đấu dây.

Những gì bạn cần nhớ là kết nối nối tiếp giúp tăng điện áp, trong khi kết nối song song làm tăng dòng điện.

Cả hai cách đấu nối nối tiếp và song song đều tăng công suất giàn pin, điều này sẽ giảm nếu bạn quyết định đấu dây các tấm pin mặt trời có công suất, chủng loại khác nhau.

Nếu bạn quyết định áp dụng kết nối hỗn hợp, thực tế thì giàn pin mặt trời của bạn bao gồm số lượng tấm pin chẵn (bội số của 2), ví dụ: 4 tấm (2 tấm nối tiếp và 2 tấm song song) hoặc 6 tấm (3 tấm nối tiếp và 2 song song).

Nếu việc tính toán công suất của hệ thống dẫn đến số lượng tấm pin là lẻ (ví dụ: 3 hoặc 5) và bạn chắc chắn rằng mình sẽ không thêm tấm pin trong tương lai, bạn nên sử dụng hệ thống đấu nối tiếp hoặc song song.

Nếu bạn vẫn thích đấu dây các tấm pin mặt trời chủng loại khác nhau hơn là chi tiền để mua các tấm pin mặt trời tương tự thì đó là một ý tưởng thông minh nếu tách các tấm pin thành hai bộ và nối chúng song song.

Tuy nhiên, trong trường hợp như vậy, bạn nên tìm kiếm bộ điều khiển sạc (hoặc biến tần, đối với hệ thống nối lưới) với ít nhất hai nguồn cấp đầu vào hoặc lắp đặt bộ điều khiển sạc thứ hai (hoặc biến tần, đối với hệ thống hòa lưới).

Như bạn thấy, với một giàn pin năng lượng mặt trời bao gồm các tấm pin mặt trời khác nhau, cách duy nhất để tránh thất thoát công suất được lắp đặt là tách các tấm pin thành từng mạch riêng lẻ. Tuy vậy bạn có thể phải đi dây phức tạp hơn và trang bị bộ điều khiển sạc hoặc biến tần đắt tiền hơn.

Những gì bạn muốn :

  1. Sử dụng các tấm pin có cùng chủng loại vả công suất.

  2. Khi kết nối các tấm pin mặt trời khác nhau, để giảm thiểu tổn thất:

Chỉ mắc nối tiếp tấm pin của các nhãn hiệu khác nhau có cùng dòng điện.

Kết nối song song các tấm pin của các nhãn hiệu khác nhau có cùng điện áp.

Kết nối các tấm pin mặt trời khác nhau trong một giàn pin mặt trời không được khuyến khích vì điện áp hoặc dòng điện có thể bị giảm. Điều này dẫn đến công suất đầu ra thấp hơn, và do đó lượng điện sản xuất từ ​​năng lượng mặt trời ít hơn. Do đó, nếu bạn định sử dụng các tấm pin khác nhau, hãy cố gắng chọn những tấm có điện áp và dòng điện tương tự.

Mỗi tấm pin khác nhau trong một giàn pin mặt trời có một điểm theo dõi năng lượng mặt trời tối ưu khác nhau tại một thời điểm nhất định. Giả sử bạn đang sử dụng bộ điều khiển sạc MPPT. Các tấm pin mặt trời khác nhau làm giảm hiệu quả của bộ điều khiển để theo dõi điểm năng lượng tối ưu này. Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời MPPT là một thiết bị thông minh hơn bộ điều khiển sạc PWM về khả năng tiết kiệm năng lượng mặt trời hơn bằng cách theo dõi điểm năng lượng tối ưu của các tấm pin hoặc giàn pin năng lượng mặt trời. Tuy nhiên, trong khi tìm kiếm điểm tối ưu, nó không đủ thông minh để phân tích giữa quá nhiều điểm công suất tối ưu khác nhau.

Làm thế nào để thu được nhiều năng lượng mặt trời hơn từ các tấm pin mặt trời khác nhau bằng cách phá vỡ các quy tắc thông thường ?

Bạn có thể nói, tôi có những tấm pin khác nhau

Tôi đã mua chúng. Đó là một món hời thực sự.

Tôi không muốn vứt bỏ chúng.

Tôi có thể làm gì để tiết kiệm năng lượng mặt trời tối ưu từ chúng?

Có, bạn có thể làm điều đó, nhưng nó đòi hỏi một số vốn đầu tư. Bạn nên mua (các) bộ điều khiển sạc bổ sung và cố gắng tách biệt những điểm khác biệt này bằng cách triển khai ‘Kết hợp lý tưởng’.

Đây là sự kết hợp lý tưởng của các tấm pin mặt trời khác nhau có cùng điện áp, được kết nối song song với sự trợ giúp của bộ điều khiển sạc:

Missmatch-tam-pin-mat-troi-8

Tình huống 1. Các tấm pin mặt trời và bộ điều khiển sạc được dùng cho cùng hệ thống cùng điện áp

Trong trường hợp này, bạn có thể sử dụng bộ điều khiển PWM, nếu bạn đang tìm kiếm một giải pháp chi phí thấp.

Hình trên mô tả kết nối của hai tấm pin mặt trời 12V khác nhau: 100W (18Vmp x 5,5A Imp) và 50W (18Vmp x 2,77 Imp) được dùng cho hệ thống năng lượng mặt trời có điện áp hệ thống là 12V.

Ví dụ, chúng có thể là một tấm pin Mono và một tấm pin Poly.

Hoặc các tấm pin từ cùng một loại (tức là poly hoặc mono) nhưng được sản xuất bởi các nhà sản xuất khác nhau.

Hơn nữa, bạn có thể sử dụng sơ đồ này không chỉ để cô lập sự khác biệt giữa các loại tấm pin mặt trời khác nhau mà còn để giảm thiểu sự khác biệt do môi trường gây ra giữa các tấm pin giống hệt nhau. Ví dụ: bằng cách làm như vậy, bạn sẽ tránh được sự suy giảm hiệu suất khi một trong các tấm pin bị che một phần vào ban ngày hoặc hướng ra một hướng không tối ưu để đón nắng.

Xin lưu ý rằng đây là một sơ đồ đơn giản. Do đó, các thiết bị bổ sung cần thiết để kết hợp các tấm pin mặt trời này, như hộp Combinerbox DC và cầu chì, bị bỏ qua.

Điều tiếp theo là Sự kết hợp lý tưởng của các tấm pin khác nhau có điện áp khác nhau với sự trợ giúp của bộ điều khiển sạc:

Missmatch-tam-pin-mat-troi-9

Tình huống 2. Các tấm pin mặt trời có định mức điện áp cao hơn điện áp hệ thống

Bạn có hai tấm pin mặt trời điện áp cao hơn khác nhau, tức là một tấm 100W / 24V và một tấm 200W / 24V mà bạn muốn kết nối với hệ thống điện mặt trời 12 V đã hoạt động, bao gồm hai tấm pin mặt trời 12V 50 W được kết nối song song với kịch bản trước ( xem hình trên).

Trong trường hợp này, bạn phải sử dụng bộ điều khiển sạc MPPT có khả năng chuyển điện áp bảng điều khiển năng lượng mặt trời 24 V xuống 12V.

Tại sao là bộ điều khiển sạc MPPT?

Bạn có thể hỏi tại sao không sử dụng bộ điều khiển PWM giá rẻ?

Bởi vì bộ điều khiển sạc MPPT chuyển đổi sự chênh lệch điện áp giữa tấm pin mặt trời 24V và giàn acquy 12V để tăng dòng điện đầu ra cao hơn hai lần so với việc sử dụng bộ điều khiển sạc PWM.

Với dòng điện cao hơn hai lần này, công suất được cung cấp ở đầu ra của bộ điều khiển MPPT sẽ cao hơn gần hai lần so với việc sử dụng bộ điều khiển PWM.

Xin lưu ý rằng đây là một sơ đồ đơn giản. Do đó, các thiết bị cần thiết để kết hợp các tấm pin mặt trời và cầu chì bị bỏ qua.

Các video thử nghiệm thực tế về Mismatched

Nguồn Bài Viết : solarpanelsvenue / youtube

3 Likes