Nhà máy điện mặt trời

Định nghĩa về Nhà máy Điện Mặt trời

Nhà máy điện mặt trời tạo ra điện năng sử dụng năng lượng mặt trời, được phân loại thành nhà máy quang điện (PV) và nhà máy điện mặt trời tập trung (CSP).

Nhà máy Quang Điện

Chuyển đổi ánh sáng mặt trời trực tiếp thành điện năng bằng cách sử dụng các tế bào quang điện và bao gồm các thành phần như mô-đun quang điện, bộ chuyển đổi và pin.

Một nhà máy quang điện là hệ thống PV quy mô lớn được kết nối với lưới điện và được thiết kế để sản xuất điện năng hàng loạt từ bức xạ mặt trời. Một nhà máy quang điện bao gồm nhiều thành phần, chẳng hạn như:

• Mô-đun quang điện: Là đơn vị cơ bản của hệ thống PV, được tạo thành từ các tế bào quang điện chuyển đổi ánh sáng thành điện. Các tế bào quang điện, thường làm từ silic, hấp thụ photon và giải phóng electron, tạo ra dòng điện. Mô-đun quang điện có thể được sắp xếp theo chuỗi, song song hoặc chuỗi-song song, tùy thuộc vào nhu cầu về điện áp và dòng điện của hệ thống.

• Cấu trúc lắp đặt: Có thể cố định hoặc điều chỉnh. Cấu trúc cố định rẻ hơn nhưng không theo dõi chuyển động của mặt trời, có thể giảm sản lượng. Cấu trúc điều chỉnh có thể nghiêng hoặc xoay để theo dõi mặt trời, tăng cường sản lượng năng lượng. Chúng có thể điều khiển thủ công hoặc tự động, tùy thuộc vào yêu cầu kiểm soát.

• Bộ chuyển đổi: Là thiết bị chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) do các mô-đun quang điện tạo ra thành dòng điện xoay chiều (AC) có thể được cấp vào lưới điện hoặc sử dụng cho tải AC.

• Bộ chuyển đổi có thể được phân loại thành hai loại: bộ chuyển đổi trung tâm và bộ chuyển đổi vi mô. Bộ chuyển đổi trung tâm là các đơn vị lớn kết nối nhiều mô-đun quang điện hoặc mảng và cung cấp một đầu ra AC duy nhất. Bộ chuyển đổi vi mô là các đơn vị nhỏ kết nối với mỗi mô-đun quang điện hoặc bảng và cung cấp các đầu ra AC riêng lẻ. Bộ chuyển đổi trung tâm hiệu quả và tiết kiệm chi phí hơn cho các hệ thống quy mô lớn, trong khi bộ chuyển đổi vi mô linh hoạt và đáng tin cậy hơn cho các hệ thống quy mô nhỏ.

• Bộ điều khiển sạc: Điều chỉnh điện áp và dòng điện từ các mô-đun quang điện để ngăn chặn việc sạc quá mức hoặc xả quá mức pin. Chúng có hai loại: điều chế rộng xung (PWM) và theo dõi điểm công suất tối đa (MPPT). Bộ điều khiển PWM đơn giản và rẻ hơn nhưng lãng phí một phần năng lượng. Bộ điều khiển MPPT hiệu quả hơn và tối ưu hóa sản lượng năng lượng bằng cách khớp với điểm công suất tối đa của các mô-đun quang điện.

• Pin: Là thiết bị lưu trữ điện dư thừa do các mô-đun quang điện hoặc mảng tạo ra để sử dụng sau này khi không có ánh sáng mặt trời hoặc khi lưới điện bị ngắt. Pin có thể được phân loại thành hai loại: pin axit-chì và pin lithium-ion. Pin axit-chì rẻ hơn và được sử dụng rộng rãi hơn, nhưng có mật độ năng lượng thấp, tuổi thọ ngắn và cần bảo dưỡng nhiều hơn. Pin lithium-ion đắt hơn và ít phổ biến hơn, nhưng có mật độ năng lượng cao, tuổi thọ dài và cần bảo dưỡng ít hơn.

• Công tắc: Kết nối hoặc ngắt các phần của hệ thống, như mô-đun quang điện, bộ chuyển đổi và pin. Chúng có thể là công tắc thủ công hoặc tự động. Công tắc thủ công cần sự vận hành của con người, trong khi công tắc tự động hoạt động dựa trên các điều kiện hoặc tín hiệu đã xác định trước.

• Các đồng hồ đo: Là thiết bị đo và hiển thị các thông số khác nhau của hệ thống, như điện áp, dòng điện, công suất, năng lượng, nhiệt độ hoặc bức xạ. Đồng hồ đo có thể là analog hoặc kỹ thuật số, tùy thuộc vào loại hiển thị và độ chính xác cần thiết. Đồng hồ analog sử dụng kim hoặc vạch để hiển thị giá trị, trong khi đồng hồ kỹ thuật số sử dụng số hoặc biểu đồ để hiển thị giá trị.

• Dây cáp: Là dây dẫn truyền điện giữa các thành phần khác nhau của hệ thống. Dây cáp có thể được phân loại thành hai loại: dây cáp DC và dây cáp AC. Dây cáp DC truyền dòng điện một chiều từ các mô-đun quang điện đến bộ chuyển đổi hoặc pin, trong khi dây cáp AC truyền dòng điện xoay chiều từ bộ chuyển đổi đến lưới điện hoặc tải.

Phần phát điện bao gồm các mô-đun quang điện, cấu trúc lắp đặt và bộ chuyển đổi tạo ra điện năng từ ánh sáng mặt trời.Phần truyền tải bao gồm các dây cáp, công tắc và đồng hồ đo truyền điện năng từ phần phát điện đến phần phân phối.

Phần phân phối bao gồm pin, bộ điều khiển sạc và tải lưu trữ hoặc tiêu thụ điện năng.Sơ đồ dưới đây cho thấy một ví dụ về bố trí của nhà máy quang điện:

Việc vận hành của một nhà máy quang điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố, như điều kiện thời tiết, nhu cầu tải và tình trạng lưới điện. Tuy nhiên, một vận hành điển hình bao gồm ba chế độ chính: chế độ sạc, chế độ xả và chế độ kết nối lưới.

Chế độ sạc xảy ra khi có ánh sáng mặt trời dư thừa và nhu cầu thấp. Trong chế độ này, các mô-đun quang điện tạo ra nhiều điện năng hơn so với nhu cầu. Điện năng dư thừa sạc pin thông qua bộ điều khiển sạc.

Chế độ xả xảy ra khi không có ánh sáng mặt trời hoặc nhu cầu tải cao. Trong chế độ này, các mô-đun quang điện tạo ra ít điện năng hơn so với nhu cầu của tải. Điện năng thiếu hụt được cung cấp bởi pin thông qua bộ chuyển đổi.

Chế độ kết nối lưới cũng có thể xảy ra khi có sự cố lưới điện và cần nguồn điện dự phòng. Trong chế độ này, các mô-đun quang điện tạo ra điện năng có thể được sử dụng bởi tải thông qua bộ chuyển đổi.

Ưu điểm

• Nhà máy điện mặt trời sử dụng năng lượng tái tạo và sạch, không phát ra khí nhà kính hoặc chất ô nhiễm.

• Nhà máy điện mặt trời có thể giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và tăng cường an ninh và đa dạng năng lượng.

• Nhà máy điện mặt trời có thể cung cấp điện năng ở các khu vực xa xôi nơi kết nối lưới điện không khả thi hoặc không đáng tin cậy.

• Nhà máy điện mặt trời có thể tạo ra việc làm và lợi ích kinh tế cho cộng đồng và vùng miền.

• Nhà máy điện mặt trời có thể hưởng lợi từ các chính sách và ưu đãi hỗ trợ phát triển và triển khai năng lượng tái tạo.

Nhược điểm

• Nhà máy điện mặt trời đòi hỏi diện tích đất lớn và có thể gây tác động môi trường lên động vật hoang dã, thực vật và tài nguyên nước.

• Nhà máy điện mặt trời có chi phí vốn ban đầu cao và thời gian hoàn vốn dài so với các nhà máy điện truyền thống.

• Nhà máy điện mặt trời có hệ số công suất thấp và phụ thuộc vào điều kiện thời tiết và chu kỳ ngày đêm ảnh hưởng đến sản lượng và độ tin cậy.

• Nhà máy điện mặt trời cần hệ thống dự phòng hoặc lưu trữ để đảm bảo cung cấp điện liên tục trong các giai đoạn có ít hoặc không có ánh sáng mặt trời.

• Nhà máy điện mặt trời đối mặt với các thách thức kỹ thuật như tích hợp vào lưới, kết nối, truyền tải và phân phối.