Đèn điện mặt trời độc lập là gì và cách hoạt động của nó như thế nào

Định nghĩa về nhà máy điện mặt trời tự sở hữu

Nhà máy điện mặt trời tự sở hữu là cơ sở sản xuất điện mặt trời được xây dựng, sở hữu và vận hành bởi các doanh nghiệp, tổ chức hoặc cá nhân nhằm chủ yếu đáp ứng nhu cầu sử dụng điện của chính họ. Khác với nguồn cung cấp điện từ lưới điện công cộng, đây là một hệ thống cung cấp điện tương đối độc lập, và điện năng mà nó tạo ra chủ yếu được cung cấp cho chính những người xây dựng, như cung cấp điện cho các nhà máy, trường học, trung tâm dữ liệu, hoặc các biệt thự lớn.

Các thành phần chính của nhà máy điện mặt trời tự sở hữu và chức năng của chúng

Tấm pin mặt trời (mô-đun quang điện)

Đây là các thành phần cốt lõi của nhà máy điện mặt trời, chức năng của chúng là chuyển đổi năng lượng mặt trời thành dòng điện một chiều. Tấm pin mặt trời được cấu tạo từ nhiều đơn vị tế bào quang điện. Khi ánh sáng mặt trời chiếu lên tấm pin, vật liệu bán dẫn (như silicon) trong các tế bào quang điện sẽ hấp thụ photon, tạo ra cặp electron-lỗ. Dưới tác động của điện trường nội bộ của tế bào, electron và lỗ sẽ di chuyển đến hai cực của tế bào, do đó tạo thành dòng điện một chiều. Ví dụ, hiệu suất chuyển đổi quang điện của các tấm pin silicon đơn tinh thể phổ biến có thể đạt khoảng 15% - 20%, trong khi đó, hiệu suất của các tấm pin đa tinh thể silicon thấp hơn một chút, dao động từ 13% - 18%.

Bộ chuyển đổi

Vì dòng điện một chiều được tạo ra bởi các tấm pin mặt trời và hầu hết thiết bị điện cần dòng điện xoay chiều, chức năng của bộ chuyển đổi là chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều. Nó sử dụng các mạch điện tử phức tạp và kỹ thuật như điều chế rộng xung (PWM) để chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều phù hợp với yêu cầu của lưới điện hoặc thiết bị tải. Ví dụ, trong một bộ chuyển đổi chất lượng cao, dòng điện một chiều có thể được chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều có tần số 50Hz hoặc 60Hz (tùy thuộc vào tiêu chuẩn lưới điện ở các khu vực khác nhau) và điện áp ổn định để đáp ứng nhu cầu của các thiết bị tải xoay chiều như động cơ và thiết bị chiếu sáng.

Bộ điều khiển sạc (trong một số hệ thống)

Bộ điều khiển sạc chủ yếu được sử dụng để kiểm soát quá trình sạc của acquy lưu trữ (nếu có). Nó có thể ngăn chặn việc acquy bị sạc quá mức và xả quá mức, bảo vệ tuổi thọ của acquy. Ví dụ, khi acquy đã sạc đầy, bộ điều khiển sạc sẽ tự động ngắt mạch sạc giữa các tấm pin mặt trời và acquy; khi acquy có mức sạc thấp, bộ điều khiển sạc có thể kiểm soát kết nối của tải để tránh việc xả quá mức acquy và đảm bảo rằng acquy có thể hoạt động trong phạm vi sạc an toàn.

Acquy lưu trữ (thành phần tùy chọn)

Acquy lưu trữ được sử dụng để lưu trữ điện năng được tạo ra bởi các tấm pin mặt trời để có thể cung cấp điện khi không có đủ ánh sáng mặt trời (như ban đêm hoặc ngày mưa). Các loại acquy lưu trữ thông thường bao gồm acquy chì-axit và acquy lithium-ion. Acquy chì-axit có chi phí thấp hơn nhưng mật độ năng lượng tương đối thấp và tuổi thọ ngắn hơn; acquy lithium-ion có mật độ năng lượng cao và tuổi thọ dài nhưng chi phí cao hơn. Ví dụ, trong một số nhà máy điện mặt trời tự sở hữu không nối lưới, acquy lưu trữ có thể lưu trữ điện dư thừa được tạo ra bởi các tấm pin mặt trời trong ngày và cung cấp điện cho các thiết bị tải như hệ thống chiếu sáng và thiết bị giám sát vào ban đêm.

Tủ phân phối và hệ thống giám sát

Tủ phân phối được sử dụng để phân phối điện, phân phối dòng điện xoay chiều được tạo ra bởi bộ chuyển đổi đến từng nhánh tải. Đồng thời, nó cũng có thể bảo vệ mạch, như lắp đặt cầu chì và cầu dao, để ngăn ngừa quá tải và ngắn mạch. Hệ thống giám sát được sử dụng để theo dõi tình trạng hoạt động của nhà máy điện mặt trời, bao gồm công suất phát điện của các tấm pin mặt trời, điện áp và dòng điện đầu ra của bộ chuyển đổi, mức sạc của acquy lưu trữ (nếu có), và các tham số khác. Qua hệ thống giám sát, các sự cố thiết bị và tình huống phát điện bất thường có thể được phát hiện kịp thời, thuận tiện cho việc bảo trì và quản lý.

Quá trình hoạt động của nhà máy điện mặt trời tự sở hữu

Giai đoạn phát điện

Trong ngày khi có đủ ánh sáng mặt trời, các tấm pin mặt trời hấp thụ năng lượng mặt trời và chuyển đổi nó thành dòng điện một chiều. Trong quá trình này, công suất đầu ra của các tấm pin mặt trời sẽ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như cường độ, góc, và nhiệt độ của ánh sáng mặt trời. Ví dụ, khi ánh sáng mặt trời trực tiếp và mạnh, hiệu suất phát điện của các tấm pin mặt trời cao và công suất đầu ra lớn; trong khi đó, vào ngày mưa hoặc khi góc mặt trời thấp, hiệu suất phát điện và công suất đầu ra sẽ giảm tương ứng.

Giai đoạn chuyển đổi điện và lưu trữ (nếu có acquy lưu trữ)

Dòng điện một chiều được tạo ra bởi các tấm pin mặt trời trước tiên đi vào acquy lưu trữ thông qua bộ điều khiển sạc (nếu có), hoặc trực tiếp đi vào bộ chuyển đổi để được chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều. Nếu có acquy lưu trữ, khi acquy chưa đầy, bộ điều khiển sạc sẽ điều chỉnh dòng sạc theo trạng thái sạc của acquy và công suất đầu ra của các tấm pin mặt trời để đảm bảo acquy được sạc an toàn và hiệu quả. Khi không có acquy lưu trữ hoặc acquy đã đầy, dòng điện một chiều sẽ trực tiếp đi vào bộ chuyển đổi để chuyển đổi.

Giai đoạn cung cấp điện

Dòng điện xoay chiều được chuyển đổi bởi bộ chuyển đổi đi vào tủ phân phối, và tủ phân phối phân phối điện đến từng nhánh theo nhu cầu của tải để cung cấp điện cho các thiết bị điện. Trong quá trình này, hệ thống giám sát sẽ theo dõi tình hình phát điện và cung cấp điện thực tế để đảm bảo sự ổn định và an toàn của nguồn cung cấp điện. Nếu là nhà máy điện mặt trời tự sở hữu nối lưới, sau khi đáp ứng nhu cầu sử dụng điện của chính mình, điện dư thừa có thể được phản hồi lại lưới điện công cộng; nếu là nhà máy điện mặt trời tự sở hữu không nối lưới, khi nguồn điện mặt trời không đủ (như ban đêm), cần bổ sung nguồn cung cấp điện thông qua nguồn điện dự phòng (như máy phát điện diesel).