ระบบ PV ของคุณทำงานต่ำกว่ามาตรฐานหรือไม่? คู่มือการใช้งานและการกำหนดค่าออพติไมเซอร์

ในแอปพลิเคชันจริงของการผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ (PV) ปัญหา เช่น เงา การวางทิศทางของโมดูลแตกต่างกัน และการเสื่อมสภาพของโมดูล มักจะทำให้ผลผลิตของระบบลดลง งานวิจัยบ่งชี้ว่าเงาสามารถส่งผลให้การสูญเสียพลังงานเกิดขึ้นได้ถึง 70% (ที่มา ① : NREL). โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อโมดูลใดโมดูลหนึ่งถูกบังโดยเงา กระแสไฟฟ้าและกำลังผลิตของวงจรซีรีส์ทั้งหมดสามารถลดลงได้อย่างมาก ในจุดนี้ เครื่องปรับแต่งพลังงานแสงอาทิตย์ก็เข้ามามีบทบาท พวกมันปรับกระแสไฟฟ้าขาออกของโมดูลที่ได้รับผลกระทบผ่านวงจรควบคุม DC-DC ภายใน เพื่อให้ตรงกับกระแสไฟฟ้าของโมดูลอื่นๆ และลดการสูญเสียพลังงานที่เกิดจากการไม่สมดุลได้อย่างมีประสิทธิภาพ บทความนี้จะอธิบายถึงความต้องการในการใช้งานเครื่องปรับแต่งพลังงานแสงอาทิตย์ในทั้งระบบเดิมและระบบใหม่พร้อมทั้งวิธีแก้ปัญหาที่พวกมันมอบให้

มาตรการสำคัญเพื่อเพิ่มกำลังผลิตในโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีอยู่แล้ว

สำหรับโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่กำลังดำเนินการ การติดตั้งเครื่องปรับแต่งเป็นกลยุทธ์การอัพเกรดที่สำคัญอย่างไม่ต้องสงสัย เทคโนโลยีนี้ไม่เพียงแต่เพิ่มกำลังผลิตของระบบอย่างมาก แต่ยังสนับสนุนการดำเนินงานอย่างมั่นคงในระยะยาวของโรงไฟฟ้าอีกด้วย นี่คือสถานการณ์การใช้งานทั่วไปบางส่วน:

การอัพเกรดโรงไฟฟ้าเก่า (โดยไม่ต้องเปลี่ยนโมดูล) โรงงานเก่าบางแห่งที่ดำเนินการมาหลายปีมักประสบกับการลดลงของกำลังผลิตเนื่องจากอายุการใช้งานของโมดูล การเสื่อมสภาพของประสิทธิภาพ และการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมในการทำงาน ตามรายงาน การทำงานของโมดูลที่เสื่อมสภาพอาจลดลงถึง 20% (ที่มา: ② : IEA) ส่งผลให้เกิดปัญหาความไม่สอดคล้องกันอย่างรุนแรง การติดตั้งอุปกรณ์เพิ่มประสิทธิภาพสามารถแก้ไขปัญหานี้ได้ นอกจากนี้ยังช่วยฟื้นฟูกำลังการผลิตที่หายไปให้มากที่สุด อีกทั้งคุณสมบัติการตรวจสอบระดับโมดูลยังช่วยให้ติดตามสถานะการทำงานของโมดูลแบบเรียลไทม์ ทำให้ระบุโมดูลที่มีปัญหาได้อย่างแม่นยำและประหยัดเวลาในการบำรุงรักษา

การปรับปรุงโรงงานเก่า (การเปลี่ยนโมดูลทั้งหมด) โดยทั่วไปแล้ว โรงงานที่สร้างขึ้นก่อนปี 2018 มีแผนจะเปลี่ยนโมดูลเก่าด้วยโมดูลรุ่นล่าสุด ในระหว่างการเปลี่ยนแปลงนี้ การเปลี่ยนแปลงขนาดของโมดูลอาจทำให้เกิดเงา (ตามที่แสดงในภาพด้านล่าง) ส่งผลให้เกิดการสูญเสียพลังงาน ตามประสบการณ์โครงการของเฉิง เกา ระบบที่ใช้เทคโนโลยีออปติไมเซอร์สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าโดยรวมได้อย่างมากในกรณีที่มีเงา โดยมีการเพิ่มขึ้นเฉลี่ย 15% หรือมากกว่า

โมดูลใหม่ที่มีขนาดใหญ่ขึ้นอาจทำให้เกิดเงาบางส่วน

การอัปเกรดโรงงานเก่า (การแทนที่โมดูลบางส่วน)  ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของการผลิตโมดูล เมื่อโมดูลในโรงงานเก่าจำเป็นต้องถูกแทนที่เนื่องจากเสียหาย พวกมันมักจะเผชิญกับปัญหาที่ผู้ผลิตเดิมไม่ได้ผลิตสเปคเดิมแล้ว การเปลี่ยนโมดูลที่เสียหายด้วยโมดูลที่เป็นที่นิยมในตลาดปัจจุบันอาจทำให้เกิดปัญหาความไม่เข้ากันภายในสายโมดูลเดียวกัน เพื่อแก้ไขความท้าทายนี้ การปรับปรุงโดยใช้ออปติมายเซอร์กลายเป็นทางเลือกที่ประหยัดและมีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งสามารถกำจัดปรากฏการณ์ความไม่เข้ากันได้อย่างมีประสิทธิภาพและรับประกันประสิทธิภาพของโรงงาน

การลดเงา  โรงงานพลังงานแสงอาทิตย์มักมีอายุการใช้งานสูงสุดถึง 25 ปี ในช่วงเวลานี้ สภาพแวดล้อมรอบข้างอาจเปลี่ยนแปลง เช่น อาคารใหม่ที่สร้างขึ้น ต้นไม้ที่ปลูกเพิ่มเติม หรืออุปกรณ์เพิ่มเติมบนหลังคา อาจทำให้เกิดปัญหาเงาสำหรับโมดูลพลังงานแสงอาทิตย์ ในกรณีเช่นนี้ การใช้ออปติมายเซอร์มีความสำคัญเป็นพิเศษ โดยการใช้เทคโนโลยีออปติมายเซอร์ ผลกระทบจากการตกเงาต่อผลผลิตของระบบสามารถลดลงได้อย่างมาก และฟื้นฟูความสูญเสียที่เกิดจากการตกเงา

คำแนะนำในการกำหนดค่าการปรับแต่งสำหรับการติดตั้งใหม่

สำหรับผู้ใช้ที่ยังไม่ได้ติดตั้งระบบพลังงานแสงอาทิตย์ การกำหนดค่าอุปกรณ์เพิ่มประสิทธิภาพอย่างเชิงรุกนั้นมีความสำคัญเท่าเทียมกัน ตั้งแต่ขั้นตอนการวางแผนและการออกแบบเบื้องต้นของโรงงานควรพิจารณาอุปกรณ์เพิ่มประสิทธิภาพ เพื่อให้มั่นใจว่าจะมีประสิทธิภาพ สเถียร และความสามารถในการผลิตไฟฟ้าแบบอัจฉริยะตั้งแต่เริ่มต้น สถานการณ์ต่อไปนี้เหมาะสมเป็นพิเศษสำหรับการติดตั้งอุปกรณ์เพิ่มประสิทธิภาพพลังงานแสงอาทิตย์:

โครงสร้างหลังคาที่ซับซ้อน  หนึ่งในปัจจัยหลักที่กำหนดขนาดของการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์บนหลังคาคือทิศทางของหลังคา โมดูลที่อยู่ในสายเดียวกันและหันไปในทิศทางต่างกันสองทิศทางสามารถทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานได้ อุปกรณ์เพิ่มประสิทธิภาพพลังงานแสงอาทิตย์ช่วยให้แต่ละโมดูลทำงานที่จุดกำลังสูงสุด โดยไม่ถูกกระทบจากโมดูลอื่นในสายเดียวกัน ทำให้สามารถใช้พื้นที่หลังคาได้อย่างเต็มที่

ปัญหาเงาที่เกิดจากการบดบัง  เงาจากหลังคารอบข้างสามารถทำให้การสร้างพลังงานในระบบโฟโตโวลเทอิกสูญเสียลงได้ แม้แต่เงาเล็กๆ จากต้นไม้หรือเงาของสายไฟเหนือศีรษะก็สามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อผลผลิตโดยรวมของโรงงานได้ เครื่องปรับแต่งโฟโตโวลเทอิกใช้ MPPT (Maximum Power Point Tracking) ระดับโมดูลเพื่อปรับแต่งโมดูลที่มีเงาอย่างเป็นอิสระ ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการสร้างพลังงานของระบบโดยรวม

สภาพแวดล้อมธรรมชาติที่เปลี่ยนแปลง ปัจจัยทางสิ่งแวดล้อมทั่วไป เช่น การสะสมของฝุ่น พลั่วของนก และหิมะ ก็สามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อผลผลิตของโรงงานโฟโตโวลเทอิกได้ หากหลังคาของคุณตั้งอยู่ในพื้นที่ที่มีสภาพแวดล้อมธรรมชาติที่เปลี่ยนแปลงบ่อยครั้ง อาจทำให้ประสิทธิภาพของการสร้างพลังงานโฟโตโวลเทอิกลดลง การติดตั้งเครื่องปรับแต่งสามารถแก้ไขความท้าทายเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยให้มีการสร้างพลังงานที่คงที่

ข้อกำหนดด้านความปลอดภัยและการบำรุงรักษา ระบบโฟโตโวลเทอิกสร้างแรงดันไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง และระบบใดที่ไม่สามารถตัดวงจรความปลอดภัยในระดับแรงดันต่ำได้เมื่อเกิดข้อผิดพลาดหรือไฟไหม้ อาจก่อให้เกิดความเสี่ยงทางด้านความปลอดภัย ตัวปรับแต่งโฟโตโวลเทอิกสามารถระบุความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นได้อย่างรวดเร็วผ่านการตรวจสอบในระดับโมดูล และสามารถปิดระบบภายใน 15 วินาที ลดแรงดันไฟฟ้าให้ถึงระดับที่ปลอดภัย และรับประกันความปลอดภัยของระบบโฟโตโวลเทอิกและบุคลากรที่ทำการซ่อมบำรุง

สรุปแล้ว ตัวปรับแต่งโฟโตโวลเทอิกมีบทบาทสำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพของระบบโฟโตโวลเทอิก รับรองความปลอดภัย และช่วยให้การบำรุงรักษาสะดวกยิ่งขึ้น ไม่ว่าจะเป็นโรงไฟฟ้าโฟโตโวลเทอิกที่กำลังดำเนินการหรือใหม่ การติดตั้งตัวปรับแต่งในสถานการณ์เฉพาะเป็นทางเลือกที่ชาญฉลาด

แหล่งที่มา:

① NREL PV Performance:  https://www.nrel.gov/docs/fy19osti/72399.pdf 

② IEA Photovoltaic Power Systems Programme:  https://iea-pvps.org/