TÌNH TRẠNG PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG C&I PV
1. Tăng công suất lắp đặt
Ngành công nghiệp PV đang phát triển nhanh chóng nhờ các chính sách thuận lợi và các yếu tố kinh tế. Theo thống kê, công suất PV lắp đặt toàn cầu đã tăng từ 1,25 GW lên 304,30 GW từ năm 2001 đến 2017, với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm là 40,98%. Năm 2020, tổng công suất điện mặt trời lắp đặt ở Hungary đạt 195 MW, cao hơn 73,1% so với năm 2016. Đến cuối năm 2020, tổng công suất điện mặt trời lắp đặt của Bỉ vượt quá 6 GW, chủ yếu là điện mặt trời phân tán. Vào năm 2021, tổng công suất PV được lắp đặt tại Hoa Kỳ đã vượt quá 100 GW, với tốc độ tăng trưởng trung bình hàng năm là 42% trong thập kỷ qua. Theo một báo cáo nghiên cứu do Bộ Năng lượng Hoa Kỳ công bố, sản xuất điện mặt trời sẽ chiếm 40% nguồn cung cấp điện ở Hoa Kỳ vào năm 2035. Indonesia có kế hoạch bổ sung 4,7 GW công suất lắp đặt PV vào năm 2030. Úc có kế hoạch lắp đặt 8,9 GW vào năm 2025 trên cơ sở 14 GW hiện có. Đến năm 2025, công suất PV mới được lắp đặt ở Trung Quốc sẽ đạt 110 GW, tăng 128,22% so với năm 2020. Hình dưới đây cho thấy công suất lắp đặt toàn cầu của C&I PV từ năm 2020 đến năm 2025. Sự tăng trưởng nhanh chóng cho thấy C&I PV đã sẵn sàng để trở thành điểm tăng trưởng chính của ngành PV trong tương lai.
>>> Các sản phẩm Huawei của Điện Phúc Thịnh <<<
2. Mô-đun PV công suất cao
Sự phát triển của các mô-đun PV có thể được chia thành ba giai đoạn. Giai đoạn đầu tiên là từ năm 1981 đến 2012, với các lựa chọn phổ biến là 100 mm và 125 mm. Giai đoạn thứ hai là từ 2013 đến 2018, khi 156 mm và 156,75 mm phổ biến. Giai đoạn thứ ba là sau năm 2018, với 158,75 mm, 160 mm, 161,7 mm, 166 mm, 182 mm và 210 mm là chủ đạo. Kích thước lớn có nghĩa là sản xuất nhiều wafer silicon, pin và mô-đun PV, do đó giảm chi phí trên mỗi watt. Ngoài ra, tấm wafer silicon kích thước lớn có thể cải thiện hiệu quả công suất mô-đun PV và nâng cao hiệu suất mô-đun PV với thiết kế mô-đun PV và pin được tối ưu hóa. Hơn nữa, khi công suất và hiệu quả của mô-đun PV tăng lên, việc sử dụng các tấm silicon kích thước lớn có thể giảm chi phí hỗ trợ, hộp tổ hợp, dây cáp, đất đai, v.v., tiếp tục giảm chi phí trên mỗi watt. Theo thống kê của Hiệp hội Công nghiệp Quang điện Trung Quốc, thị phần của các mô-đun PV theo kích thước từ năm 2019 đến 2025, các mô-đun PV 182 mm và 210 mm sẽ trở thành xu hướng chủ đạo trong thị trường PV trong tương lai.
3. Các kịch bản ứng dụng phức tạp và đa dạng
C&I PV có liên quan chặt chẽ đến các tòa nhà và các nhà máy PV trên mái nhà là loại phổ biến. Hiện tại, hệ thống quang điện tích hợp trong tòa nhà (BIPV) cũng đang được phát triển, đó là sự tích hợp của PV vào lớp vỏ tòa nhà, chẳng hạn như gạch năng lượng mặt trời, tường rèm và giếng trời. Các dự án có nhiều hình thức "PV+" phân tán khác nhau, bao gồm nhà máy PV+, cảng PV+, hậu cần PV+ và trung tâm mua sắm/siêu thị PV+. Các mái nhà PV và các tòa nhà C&I được tích hợp để tạo thuận lợi cho sản xuất và đời sống của người dân.
>>> Các sản phẩm Trinal Solar của Điện Phúc Thịnh <<<
NHỮNG THÁCH THỨC VỀ AN TOÀN HỆ THỐNG PV
1. Rủi ro an toàn thiết bị từ lỗi DC
Như đã đề cập ở trên, các mô-đun PV công suất cao (182 mm và 210 mm) đã trở thành xu hướng chủ đạo trên thị trường, nguồn DC và dòng điện của hệ thống PV tiếp tục tăng. Mặc dù có chi phí thấp hơn, các mô-đun PV công suất cao gây ra rủi ro an toàn cao hơn trong trường hợp xảy ra sự cố DC. Khi xảy ra sự cố, dòng điện ngắn mạch được tạo ra tại điểm sự cố sẽ tăng lên tương ứng. Theo Định luật Joule Q = I2 x R x T, nếu dòng điện tăng gấp đôi, nhiệt tại điểm ngắn mạch tăng gấp bốn lần và nguy cơ hỏa hoạn tăng lên rất nhiều. Theo thống kê, 74% lỗi biến tần là do lỗi DC (dựa trên số liệu thống kê về 175 GW chạy của Huawei). Đối với hệ thống PV được nối đất, lỗi DC có thể được phân loại thành lỗi giữa các đường dây và lỗi nối đất. Kết nối ngược chuỗi PV, nguồn cấp ngược đầu vào DC, quá điện áp và ngắn mạch bên trong biến tần là những lỗi DC-to-line phổ biến. Trong một hệ thống PV, nhiều chuỗi PV được kết nối song song với phía đầu vào của hệ thống PV. Khi một hoặc nhiều chuỗi quang điện được kết nối ngược lại, chuỗi quang điện có cực tính chính xác sẽ đưa dòng điện vào chuỗi quang điện có cực tính ngược. Nếu dòng điện không được ngắt kịp thời và vượt quá giới hạn mà các mô-đun PV có thể chịu được, các mô-đun PV sẽ bị hư hỏng, thậm chí bị cháy, gây ra nguy cơ hỏa hoạn. Ngắn mạch thanh cái DC là một lỗi bên trong của biến tần. Nếu biến tần không thể ngắt nguồn điện DC đầu vào, một lượng lớn năng lượng sẽ tích tụ tại điểm lỗi, đe dọa nghiêm trọng đến sự an toàn của dây cáp và thiết bị, thậm chí có thể gây cháy.
Lỗi nối đất đề cập đến điện trở thấp giữa một điểm ở phía DC và mặt đất (nói chung, tiềm năng của mặt đất là 0). Đó là, điểm được kết nối trực tiếp với mặt đất thông qua một dây dẫn, được gọi là ngắn mạch giữa điểm và mặt đất. Trong hệ thống PV, nguyên nhân chính gây đoản mạch xuống đất là do dây dẫn bên trong bị hở do hư hỏng cáp. Lỗi nối đất là một lỗi DC nghiêm trọng. Nó sẽ tạo ra dòng điện hàng trăm hoặc hàng nghìn ampe trong mạch. Nếu dòng điện không được ngắt kịp thời, một lượng nhiệt lớn sẽ được tạo ra và thiết bị sẽ bị hỏng
Các vòng cung được tạo ra sẽ làm tan chảy nhiều thành phần trong thời gian ngắn. Ngoài ra, dòng điện mang theo lực điện từ, có thể làm hỏng thiết bị. Ngoài lỗi giữa các đường dây và lỗi nối đất, các lỗi đầu cuối, chẳng hạn như ngắn mạch, quá dòng và kết nối lỏng lẻo do thao tác kết nối cáp không đúng cách, sụt lún đất, các thành phần lão hóa và các tiếp điểm lỏng lẻo cũng là những lỗi phổ biến của DC. Một lỗi gây ra bởi dòng điện cao đi kèm với sự gia tăng nhiệt độ. Do đó, lỗi đầu cuối thường đi kèm với hiện tượng quá nhiệt đầu cuối, tương tự như các lỗi trước đó. Nếu dòng điện không được ngắt kịp thời, thiết bị đầu cuối sẽ bị đốt cháy hoặc thậm chí gây ra hỏa hoạn.
>>> Các sản phẩm Huawei của Điện Phúc Thịnh <<<
2. Rủi ro an toàn tài sản từ các vụ cháy hồ quang DC
Như đã thảo luận trước đó, C&I PV đang phát triển theo các kịch bản ứng dụng phức tạp và đa dạng. Việc tích hợp các tòa nhà PV và C&I giúp chủ doanh nghiệp giảm chi phí điện và lượng khí thải carbon, nhưng cũng mang lại rủi ro an toàn cao hơn. Các hệ thống C&I PV chủ yếu được lắp đặt ở phía người sử dụng điện. Sự cố an toàn không chỉ gây nguy hiểm cho chính hệ thống mà còn ảnh hưởng đến môi trường xung quanh và các tòa nhà, gây thiệt hại về tài sản hoặc thậm chí là thương tích cá nhân. tổn thất lớn nhất. Theo nghiên cứu của Mannheimer Versicherung, một công ty bảo hiểm nổi tiếng của Đức, số tiền bồi thường cho các vụ cháy nhà máy PV chiếm 32% tổng số tiền trong một năm, đứng vị trí số 1 trong số tiền bồi thường của công ty. Thống kê cho thấy hơn 60% các vụ cháy nhà máy PV là do hồ quang DC. Các điểm tiếp xúc lỏng lẻo hoặc kém, cáp bị đứt hoặc ẩm, vật liệu cách điện bị lão hóa hoặc hư hỏng, quá trình cacbon hóa và ăn mòn có thể gây ra hồ quang. Trong một hệ thống PV, có nhiều đầu nối dây ở phía DC. Ngoài các bộ phận cách điện khác, một nhà máy quang điện cấp MW có hàng nghìn điểm tiếp xúc và có khả năng xảy ra hồ quang điện cao. Nếu không thể nhanh chóng ngắt các vòng cung DC, chúng sẽ gây ra cháy điện, dẫn đến tổn thất tài sản lớn hoặc thậm chí đe dọa đến an toàn cá nhân. Do đó, việc tắt máy chủ động và nhanh chóng là chìa khóa để đảm bảo an toàn tài sản của các hệ thống C&I PV.
3. Rủi ro về an toàn cá nhân từ điện áp cao hoặc dây dẫn tiếp xúc
Như đã nêu trước đây, hỏa hoạn do điện là một sự cố an toàn gây ra tổn thất lớn nhất cho hệ thống PV. Khi hỏa hoạn hoặc trường hợp khẩn cấp khác xảy ra trên nhà máy PV trên mái nhà, lính cứu hỏa cần đến hiện trường để chữa cháy. Tuy nhiên, đối với nhà máy điện mặt trời trên mái nhà, các mô-đun PV sẽ tiếp tục được cấp điện và không thể ngắt kết nối đầu ra của mô-đun PV ngay cả khi biến tần bị tắt. Điều này có nghĩa là sau khi xảy ra cháy, hệ thống vẫn tạo ra điện áp cao hàng trăm, thậm chí hàng ngàn vôn. Nếu nhân viên cứu hỏa bắt đầu giải cứu trong tình huống này, họ sẽ gặp rủi ro nghiêm trọng. Do đó, cần nhanh chóng ngắt điện áp mô-đun PV xuống dưới mức điện áp an toàn. Bằng cách này, sự an toàn cá nhân của lính cứu hỏa có thể được bảo vệ và lính cứu hỏa có thể lên mái nhà một cách an toàn để cứu hỏa.
Ngoài điện áp cao trên mái nhà, có một số rủi ro điện giật có thể dễ dàng bỏ qua trong PV hệ thống, ví dụ, rủi ro điện giật do giảm điện trở cách điện của hệ thống. Điện trở cách điện cho biết tính toàn vẹn của vật liệu cách nhiệt. Nếu mô-đun quang điện, cáp DC hoặc đầu nối bị hỏng hoặc lớp cách điện bị cũ, điện trở cách điện sẽ thấp. Nói cách khác, nếu điện trở cách điện của hệ thống giảm, lớp cách điện bị hỏng. Do đó, dây dẫn bên trong cáp bị hở và rò rỉ điện xảy ra trong hệ thống, gây điện giật và đe dọa đến an toàn cá nhân của nhân viên O&M
Tóm lại, một hệ thống PV liên quan đến nhiều rủi ro an toàn khác nhau đối với thiết bị PV, tài sản trong môi trường xung quanh và an toàn cá nhân của nhân viên O&M và nhân viên cứu hỏa. Với sự phổ biến của các mô-đun PV công suất cao, lỗi DC mang lại rủi ro thiết bị cao hơn. Hơn nữa, do các hệ thống C&I PV được phân bổ chủ yếu ở phía tiêu thụ nên các vụ cháy nổ do hồ quang điện ảnh hưởng đến chính hệ thống PV cũng như môi trường xung quanh, đe dọa đến sự an toàn tài sản của chủ sở hữu. Điện áp cao trên mái nhà và dây dẫn cáp lộ ra ngoài cũng có thể gây điện giật cho lính cứu hỏa và nhân viên O&M khi họ đến hiện trường để chữa cháy hoặc O&M. Do đó, thiết kế an toàn của nhà máy PV cần xem xét đến thiết bị, tài sản và an toàn cá nhân. Cần có một thiết kế giải pháp có hệ thống để xây dựng một nhà máy PV thực sự an toàn và đáng tin cậy.
>>> Các sản phẩm Trinal Solar của Điện Phúc Thịnh <<<
