Tại Đức, khi việc ứng dụng năng lượng mặt trời phát triển nhanh chóng, ngày càng nhiều nhà lắp đặt và người tiêu dùng không còn quan tâm đến các vấn đề cơ bản mà đang phải đối mặt với nhiều thách thức thực tiễn hơn trong việc tích hợp hệ thống. Một trong những vấn đề thường được đề cập là:
Có thể công tắc chuyển mạch tự động hai nguồn (ATS) kết nối bộ chuyển đổi quang điện và lưới điện đồng thời và duy trì hoạt động ổn định của hệ thống không?
Tại sao cấu hình này lại trở nên phổ biến hơn ở Đức?
Cấu trúc năng lượng của Đức đang nhanh chóng chuyển hướng sang sản xuất phân tán. Cả người sử dụng dân cư và thương mại đều ngày càng kết hợp hệ thống PV với lưới điện để đạt được nguồn cung điện ổn định.
Trong ứng dụng này, ATS thường được sử dụng để quản lý hai nguồn điện:
- Nguồn điện chính: đầu ra bộ biến tần PV
- Nguồn điện dự phòng: lưới điện
Cấu hình này cho phép ưu tiên sử dụng năng lượng mặt trời trong khi tự động chuyển sang lưới điện khi sản lượng PV không đủ, đảm bảo liên tục cung cấp điện. Tuy nhiên, cách hoạt động của ATS xác định rằng nó không thể kết nối cả hai nguồn điện cùng một lúc.
Vấn đề thực tiễn khi kết nối một Bcông tắc chuyển mạch Power đến cả PV và lưới điện đồng thời
Bảo vệ chống lại đảo pha
Bộ biến tần PV nối lưới phải tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn, và một trong những chức năng quan trọng của nó là bảo vệ chống lại đảo pha. Nói đơn giản, khi lưới điện bị cắt, bộ biến tần phải ngừng xuất điện trong khoảng thời gian xác định (thường là vài mili giây đến hai giây). Điều này được thực hiện để ngăn chặn bộ biến tần tiếp tục cung cấp điện cho lưới và tránh nguy cơ điện giật cho công nhân đang sửa chữa lưới điện.
Nếu công tắc chuyển mạch tự động kết nối bộ biến tần và lưới điện đến tải đồng thời, và lưới thực tế đang ở trạng thái tắt, thì bộ biến tần sẽ trả điện về phía lưới. Tình huống này sẽ khiến chức năng bảo vệ chống đảo pha không hoạt động, dẫn đến nguy cơ an toàn. Ngay cả khi ATS cố gắng kết nối hai nguồn điện đồng thời trong quá trình chuyển đổi bình thường, bộ biến tần sẽ báo lỗi hoặc tắt do phát hiện điện áp bất thường.
Đồng bộ pha
Lưới điện cung cấp dòng điện xoay chiều, có ba tham số chính: điện áp, tần số và pha. Pha của lưới điện là cố định, trong khi bộ biến tần PV hoạt động độc lập xác định pha của riêng nó. Nếu hai nguồn điện xoay chiều có pha khác nhau được kết nối trực tiếp với nhau, dòng điện hình thành một vòng giữa chúng, tạo ra dòng điện dâng cao lớn. Lượng nén này có thể làm hỏng các thành phần điện bên trong của bộ biến tần và có thể khiến cầu chì bị nhảy. Trong những trường hợp nghiêm trọng, nó có thể tạo ra hiện tượng hồ quang.
Ngay cả khi bộ biến tần hoạt động ở chế độ nối lưới, nó cũng tích cực theo dõi pha của lưới. Nếu ATS kết nối cả bộ biến tần và lưới đến tải cùng một lúc, bộ biến tần sẽ phát hiện hai tín hiệu điện áp khác nhau đồng thời, điều này có thể làm gián đoạn logic điều khiển của nó.
Mục đích thiết kế của Bcông tắc chuyển mạch Power Công tắc chuyển đổi
Cần lưu ý rằng ATS dùng để chọn nguồn điện, không phải để kết hợp các nguồn điện. Chức năng của nó là chuyển đổi giữa các nguồn điện, thay vì cho phép hai nguồn điện hoạt động đồng thời. Nếu ATS bị buộc phải kết nối đồng thời hai đầu vào, cần có thêm mạch phát hiện và điều khiển đồng bộ hóa, mà không có trong các sản phẩm tiêu chuẩn.
Dựa trên ba điểm trên, tiêu chuẩn ATS không phù hợp để kết nối bộ biến tần năng lượng mặt trời và lưới điện đồng thời.
Làm rõ những hiểu lầm thường gặp về công tắc chuyển đổi và tích hợp PV
Hiểu lầm 1: ATS chuyển đổi càng nhanh càng tốt, mà không xem xét đặc tính tải
Chuyển đổi nhanh thực sự giảm thời gian mất điện tải, nhưng không phải tất cả các tải đều phù hợp với việc chuyển đổi quá nhanh. Một số tải kiểu động cơ yêu cầu một khoảng thời gian trễ ngắn trước khi khởi động lại sau khi mất điện; nếu không, sự chênh lệch pha giữa điện áp dư và nguồn điện phục hồi có thể gây ra hiện tượng quá tải. Hơn nữa, bộ biến tần cần một khoảng thời gian phản hồi khi chuyển từ chế độ lưới điện sang chế độ không lưới điện. Nếu ATS chuyển đổi quá nhanh, nó có thể kết nối tải trước khi bộ biến tần ổn định đầu ra, điều này thực sự có thể khiến bộ biến tần tắt bảo vệ. Do đó, tốc độ chuyển đổi của ATS cần phải phù hợp với đặc tính của cả bộ biến tần và tải, thay vì chỉ đơn thuần theo đuổi tốc độ.
Hiểu lầm 2: Điện áp PV không ổn định, và Điện Power Công tắc chuyển đổi sẽ tự động điều chỉnh điện áp
Công tắc chuyển đổi không có khả năng điều chỉnh điện áp. Nó chỉ phát hiện xem điện áp có nằm trong phạm vi đã định không và quyết định xem có chuyển đổi nguồn điện theo đó hay không. Nếu đầu ra quang điện không ổn định, ATS sẽ không “điều chỉnh” điện áp. Việc ổn định điện áp thực sự là trách nhiệm của các thiết bị bảo vệ điện áp khác, không phải của ATS.
Hiểu lầm 3: Chỉ cần cài đặt một ATS, hệ thống PV sẽ không bị mất điện
Một ATS có thể chuyển đổi giữa các nguồn điện, nhưng nó không đảm bảo chuyển điện mượt mà. Đặc biệt trong các hệ thống PV, khi đầu ra của bộ biến tần không ổn định hoặc thời gian chuyển đổi được cài đặt quá dài, các gián đoạn điện ngắn có thể vẫn xảy ra. Do đó, ATS cải thiện độ tin cậy của nguồn cung cấp điện nhưng không hoàn toàn loại bỏ mất điện.
Hiểu lầm 4: Mọi ATS đều có thể được sử dụng trực tiếp trong một hệ thống PV
Không phải tất cả các ATS đều phù hợp với các ứng dụng quang điện. Một số ATS thông thường chỉ được thiết kế cho việc chuyển đổi giữa lưới điện và máy phát điện và có khả năng nhận tín hiệu đầu ra của bộ biến tần yếu hoặc không có. Do đó, trong hệ thống quang điện, cần sử dụng giải pháp ATS phù hợp với nhu cầu quang điện.
Hiểu lầm 5: Một ATS có thể giải quyết tất cả các vấn đề tương thích trong một hệ thống PV
ATS chỉ là một thành phần chuyển đổi trong hệ thống. Nó không thể giải quyết các vấn đề tương thích liên quan đến bộ biến tần, lưới điện, điện áp, tần số và các yếu tố khác. Nếu hệ thống không được thiết kế đúng cách—ví dụ, nếu các phạm vi điện áp không khớp hoặc dây điện không đạt tiêu chuẩn—thì ngay cả khi sử dụng ATS cũng không đảm bảo hoạt động ổn định. Sự ổn định thực sự đến từ thiết kế tổng thể của hệ thống, không phải từ một thiết bị đơn lẻ.
Kết luận
Vậy, ATS có thể kết nối cả bộ biến tần quang điện và lưới điện đồng thời không? Câu trả lời là không.
The ATS do YRO sản xuất tập trung vào việc chuyển đổi nguồn điện. Nó đã trải qua nhiều bài kiểm tra trong phòng thí nghiệm và có thể hoàn thành hành động chuyển đổi một cách ổn định dưới dòng điện định mức, mà không có rủi ro về việc hàn tiếp xúc hoặc tiếp xúc kém. Đối với các hệ thống yêu cầu chuyển đổi nguồn dự phòng ổn định, ATS được bán bởi YRO cung cấp một bảo đảm nền tảng đáng tin cậy.
