กำลังผลิตไฟฟ้าของระบบ PV ไม่เป็นไปตามที่คาดหวัง? พาคุณมาทำความเข้าใจกับคู่มือการกำหนดค่าการใช้งานตัวเพิ่มประสิทธิภาพ

ในการประยุกต์ใช้งานจริงของระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ ปัญหา เช่น เงาบดบัง ความแตกต่างของทิศทางโมดูล และการเสื่อมสภาพของโมดูล มักจะทำให้ปริมาณการผลิตไฟฟ้าของระบบลดลง การศึกษาแสดงให้เห็นว่าเงาบดบังสามารถทำให้สูญเสียการผลิตไฟฟ้าได้ถึง 70% (ที่มา ①: NREL) โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อโมดูลใดโมดูลหนึ่งถูกบดบัง กระแสไฟฟ้าและกำลังผลิตของวงจรซีรีส์ทั้งหมดจะลดลงอย่างมาก ดังนั้น ตัวเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานแสงอาทิตย์จึงถูกพัฒนาขึ้น มันปรับกระแสไฟฟ้าขาออกของโมดูลที่มีปัญหาผ่านวงจรควบคุม DC-DC ภายใน เพื่อให้ตรงกับกระแสไฟฟ้าของโมดูลอื่นๆ ช่วยลดการสูญเสียการผลิตไฟฟ้าที่เกิดจากความไม่สมดุลได้อย่างมีประสิทธิภาพ ต่อไปบทความนี้จะอธิบายรายละเอียดเกี่ยวกับข้อกำหนดการใช้งานเฉพาะของตัวเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานแสงอาทิตย์และการแก้ปัญหาที่มันมอบให้ในสถานีพลังงานที่มีอยู่แล้วและสถานีพลังงานที่เพิ่งติดตั้งใหม่

มาตรการสำคัญเพื่อเพิ่มการผลิตไฟฟ้าของสถานีพลังงานที่มีอยู่

สำหรับโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่กำลังดำเนินการอยู่แล้ว การติดตั้งอุปกรณ์เพิ่มประสิทธิภาพเซลล์แสงอาทิตย์ถือเป็นกลยุทธ์การอัพเกรดที่สำคัญอย่างไม่ต้องสงสัย เทคโนโลยีนี้สามารถเพิ่มปริมาณการผลิตกระแสไฟฟ้าของระบบได้อย่างมาก รวมถึงให้การรับประกันที่แข็งแกร่งสำหรับการดำเนินงานระยะยาวของโรงไฟฟ้า นอกจากนี้ยังมีสถานการณ์การใช้งานที่เป็นตัวอย่างดังนี้:

การปรับปรุงโรงไฟฟ้าเก่า (โดยไม่ต้องเปลี่ยนโมดูลใหม่)

โรงไฟฟ้าเก่าบางแห่งที่ทำงานมานานหลายปีมักประสบกับการลดลงของกำลังการผลิตไฟฟ้าเนื่องจากอายุการใช้งานของโมดูล ประสิทธิภาพที่เสื่อมลง และการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมในการทำงาน ตามการศึกษาพบว่าประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าของโมดูลที่เสื่อมสภาพสามารถลดลงได้ถึง 20% (ที่มา ② 1: IEA) ส่งผลให้เกิดปัญหาความไม่สอดคล้องกันของโมดูลอย่างร้ายแรง การติดตั้งอุปกรณ์เพิ่มประสิทธิภาพ (optimizer) ไม่เพียงแต่จะแก้ไขปัญหานี้และฟื้นฟูกำลังการผลิตไฟฟ้าที่หายไปให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ แต่ยังสามารถตรวจสอบสถานะการทำงานของโมดูลแบบเรียลไทม์ผ่านฟังก์ชันการตรวจสอบระดับโมดูล ระบุตำแหน่งของโมดูลที่มีปัญหาได้อย่างแม่นยำ และประหยัดเวลาในการดำเนินงานและการบำรุงรักษา

การปรับปรุงโรงไฟฟ้าเก่า (แทนทั้งหมดด้วยโมดูลใหม่)

สำหรับสถานีพลังงานที่มักจะแล้วเสร็จในปี 2018 หรือก่อนหน้านั้น มีแผนที่จะแทนที่โมดูลเก่าด้วยโมดูลล่าสุด เมื่อเปลี่ยนเป็นโมดูลใหม่ อาจเกิดการบดบังเงา (ตามที่แสดงในรูปด้านล่าง) เนื่องจากความเปลี่ยนแปลงของขนาดโมดูล ส่งผลให้เกิดการสูญเสียพลังงาน ตามประสบการณ์โครงการของ Shenggao ระบบที่ใช้เทคโนโลยีออปติไมเซอร์สามารถเพิ่มการผลิตกระแสไฟฟ้าโดยรวมได้อย่างชัดเจนเมื่อเผชิญกับการบดบังเงา โดยมีค่าเฉลี่ยเพิ่มขึ้น 15% หรือมากกว่า

โมดูลของสถานีพลังงานที่แล้วเสร็จในอดีตมีขนาดเล็กกว่าและถูกแทนที่ด้วยโมดูลใหม่ที่มีขนาดใหญ่กว่า ส่งผลให้เกิดการบดบังเงาบางส่วน

การปรับปรุงสถานีพลังงานเก่า (การแทนที่บางส่วนด้วยโมดูลใหม่)

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของการผลิตโมดูล เมื่อโมดูลของสถานีไฟฟ้าเก่าจำเป็นต้องถูกแทนที่เนื่องจากความเสียหาย พวกมันมักจะเผชิญกับปัญหาที่ว่าผู้ผลิตเดิมจะไม่ผลิตโมดูลในสเปคเดิมอีกแล้ว หากเปลี่ยนเฉพาะโมดูลที่เสียหายด้วยโมดูลยอดนิยมในตลาดปัจจุบัน อาจเกิดปัญหาความไม่เข้ากันในสายโมดูลเดียวกันได้ เพื่อแก้ไขปัญหานี้ การติดตั้งออปติมายเซอร์กลายเป็นทางเลือกที่ประหยัดและมีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งสามารถลดความไม่เข้ากันได้อย่างมีประสิทธิภาพและรับประกันประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้า

การกำกับดูแลด้านเงา

อายุการใช้งานของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์มักจะอยู่ที่ประมาณ 25 ปี และสภาพแวดล้อมรอบข้างอาจเปลี่ยนแปลงระหว่างการดำเนินงาน ตัวอย่างเช่น การสร้างอาคารใหม่ ต้นไม้ที่ปลูกใหม่ หรืออุปกรณ์ใหม่บนหลังคา อาจก่อให้เกิดปัญหาเงาบดบังสำหรับโมดูลพลังงานแสงอาทิตย์ ในกรณีนี้ การใช้ตัวปรับแต่ง (optimizer) มีความสำคัญเป็นพิเศษ โดยการนำเทคโนโลยีตัวปรับแต่งมาใช้ ผลกระทบจากการบดบังของเงาต่อการผลิตกระแสไฟฟ้าของระบบสามารถลดลงได้อย่างมาก และสามารถกู้คืนการสูญเสียพลังงานที่เกิดจากเงาได้

ข้อเสนอแนะในการกำหนดค่าที่เหมาะสมสำหรับสถานีไฟฟ้าที่ติดตั้งใหม่

สำหรับผู้ใช้ที่ยังไม่ได้ติดตั้งสถานีผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ การกำหนดค่า optimizer ของระบบพลังงานแสงอาทิตย์ล่วงหน้าก็มีความสำคัญอย่างมาก เช่นเดียวกัน ในช่วงเริ่มต้นของการวางแผนและการออกแบบสถานี ควรพิจารณา optimizer เพื่อให้มั่นใจว่าสถานีจะมีความสามารถในการผลิตไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพ มั่นคง และชาญฉลาดตั้งแต่เริ่มก่อสร้าง สภาพดังต่อไปนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการติดตั้ง optimizer พลังงานแสงอาทิตย์:

โครงสร้างหลังคาซับซ้อน

ในช่วงเริ่มต้นของการก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์บนหลังคาหนึ่งในปัจจัยหลักที่กำหนดขนาดของการติดตั้งแผงโซลาร์บนหลังคาคือทิศทางของหลังคา โมดูลในสายเดียวกันหันไปในสองทิศทางที่แตกต่างกัน ส่งผลให้เกิดการสูญเสียพลังงานบางส่วน Optimizer พลังงานแสงอาทิตย์ช่วยให้แต่ละโมดูลทำงานที่จุดกำลังสูงสุดโดยไม่ขึ้นกับโมดูลอื่นในสายเดียวกัน ทำให้สามารถใช้พื้นที่หลังคาได้อย่างเต็มที่ที่สุด

ปัญหาเงาบดบัง

เงาที่เกิดขึ้นรอบ ๆ หลังคาสามารถทำให้การสร้างพลังงานของระบบโฟโตโวลเทอิกสูญเสียลงได้ แม้แต่เงาเล็กน้อยจากต้นไม้หรือสายไฟก็อาจมีผลกระทบอย่างมากต่อการผลิตไฟฟ้าของโรงงานทั้งหมด เครื่องปรับแต่ง PV ใช้การติดตามกำลังสูงสุดระดับโมดูล MPPT เพื่อปรับแต่งโมดูลที่ถูกบล็อกอย่างอิสระและเพิ่มการผลิตพลังงานของระบบโดยรวม

สภาพแวดล้อมธรรมชาติเปลี่ยนแปลงได้

ปัจจัยทางสภาพแวดล้อมทั่วไป เช่น การสะสมของเถ้าถ่าน อุจจาระนก และการสะสมของหิมะ ก็สามารถมีผลกระทบอย่างมากต่อการผลิตไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ได้ หากสภาพแวดล้อมธรรมชาติในพื้นที่หลังคาของคุณมีความผันผวน มีโอกาสสูงที่การผลิตพลังงานแสงอาทิตย์จะไม่เป็นไปตามที่คาดหวัง การติดตั้งเครื่องปรับแต่งสามารถแก้ไขความท้าทายเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพและรับประกันการผลิตไฟฟ้าที่คงที่

ข้อกำหนดด้านความปลอดภัยและการบำรุงรักษา

ระบบโฟโตโวลเทอิกมีลักษณะเด่นของการสร้างแรงดันไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง ในกรณีที่เกิดข้อผิดพลาด ไฟไหม้ หรือสถานการณ์วิกฤตอื่น ๆ หากไม่สามารถตัดระบบโฟโตโวลเทอิกได้อย่างปลอดภัยในระดับแรงดันต่ำ จะมีความเสี่ยงด้านความปลอดภัยที่อาจเกิดขึ้นได้ เครื่องปรับแต่งโฟโตโวลเทอิกสามารถตรวจจับความเสี่ยงที่ซ่อนเร้นได้ทันเวลาผ่านการตรวจสอบระดับโมดูล และสามารถปิดระบบอย่างรวดเร็วภายใน 15 วินาที ลดแรงดันให้ถึงระดับที่ปลอดภัยเพื่อรับประกันความปลอดภัยของระบบโฟโตโวลเทอิกและบุคลากรที่ปฏิบัติงานดูแลรักษา

สรุปได้ว่า เครื่องปรับแต่ง PV มีบทบาทสำคัญในการเพิ่มกำลังการผลิตไฟฟ้าของระบบ PV รับประกันความปลอดภัยและความสะดวกในการบำรุงรักษา ไม่ว่าจะเป็นโรงไฟฟ้าพลังแสงอาทิตย์ที่กำลังดำเนินการหรือยังไม่ได้ติดตั้ง การติดตั้งเครื่องปรับแต่งในสถานการณ์เฉพาะก็ถือเป็นทางเลือกที่ชาญฉลาด

แหล่งที่มา  ① NREL PV Performance  ：https://www.nrel.gov/docs/fy19osti/72399.pdf
แหล่งที่มา  ② IEA Photovoltaic Power Systems Programme  ： https://iea-pvps.org/