1.อันตรายที่ซ่อนอยู่เบื้องหลังความเฟื่องฟูของอุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ตลาดพลังงานแสงอาทิตย์ทั่วโลกเติบโตอย่างรวดเร็วอย่างน่าทึ่ง ราวกับจรวด ผมยังจำได้ว่าเมื่อ 5 ปีก่อน ตอนที่ไปงานแสดงสินค้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่เยอรมนี กำลังไฟของโมดูลทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 300 วัตต์ แต่ตอนนี้ไม่ใช่เรื่องแปลกที่จะเห็นโมดูลแบบสองด้านขนาด 600 วัตต์ขึ้นไป อย่างไรก็ตาม ท่ามกลางการติดตั้งที่เฟื่องฟูนี้ ประเด็นสำคัญที่มักถูกมองข้ามคือ การป้องกันระบบ

ปีที่แล้ว บริษัทของเรารับทำคดีจากตุรกี เกี่ยวกับโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนขนาด 5 เมกะวัตต์ที่ติดตั้งบนพื้นดิน หลังจากต่อเข้ากับระบบสายส่งได้เพียงสามเดือน อินเวอร์เตอร์สี่ตัวก็ไหม้เสียหายติดต่อกัน จากการตรวจสอบในสถานที่พบว่าเจ้าของประหยัดค่าใช้จ่ายโดยการไม่ติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) ด้านกระแสตรง ความเสียหายที่เกิดขึ้นมีมูลค่าสูงถึงกว่า 200,000 ดอลลาร์สหรัฐ ซึ่งมากพอที่จะซื้ออุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากคุณภาพสูงได้หลายร้อยตัว บทเรียนเช่นนี้ไม่ใช่เรื่องแปลกในอุตสาหกรรมนี้

2."ภัยคุกคามจากแรงดันไฟฟ้า" ที่ระบบเซลล์แสงอาทิตย์ต้องเผชิญ

2.1ฟ้าผ่า: ภัยคุกคามที่อันตรายที่สุด

ผมได้พบกับโครงการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อการประมงที่เสริมกันในไห่หนาน พื้นที่นั้นมีพายุฝนฟ้าคะนองมากกว่า 90 วันต่อปี หัวหน้างานฝ่ายปฏิบัติการแจ้งให้ผมทราบว่า ก่อนที่จะติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่า (SPD) พวกเขาต้องกังวลใจอยู่เสมอในช่วงฤดูพายุฝนฟ้าคะนองทุกปี เหตุการณ์ที่ร้ายแรงที่สุดคือ ฟ้าผ่าที่เกิดขึ้นทำให้เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบสตริงทั้งหมดในระบบ "หยุดทำงาน" พร้อมกัน

ที่น่าสนใจคือ หลายคนคิดว่าฟ้าผ่าโดยตรงเท่านั้นที่เป็นอันตราย แต่ในความเป็นจริง ข้อมูลการตรวจจับของเราแสดงให้เห็นว่า ฟ้าผ่าในรัศมี 3 กิโลเมตร สามารถสร้างกระแสไฟกระชากที่แรงพอที่จะทำลายอุปกรณ์ได้ เคยมีโครงการหนึ่งในบราซิลที่จุดฟ้าผ่าอยู่บนฟาร์มข้างเคียง แต่กลับทำให้โมดูลตรวจสอบทั้งหมดของระบบเซลล์แสงอาทิตย์เสียหาย

2.2ความผันผวนของระบบไฟฟ้า: ฆาตกรที่มองไม่เห็น

เมื่อปีที่แล้ว ในระหว่างที่เรามีส่วนร่วมในโครงการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์บนดาดฟ้าในประเทศเวียดนาม เราได้บันทึกข้อมูลที่น่าตกใจไว้ว่า ความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าในระบบไฟฟ้าท้องถิ่นในช่วงเวลาที่มีการใช้ไฟฟ้าสูงสุดนั้น มักเกิน 15% ความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องนี้ส่งผลเสียต่ออายุการใช้งานของอุปกรณ์มากกว่าแรงดันไฟฟ้าที่พุ่งสูงขึ้นอย่างฉับพลันเสียอีก

ปัญหาที่น่าหนักใจกว่านั้นคือกระแสไฟกระชากที่เกิดจากระบบเซลล์แสงอาทิตย์เอง จำได้ไหมว่าครั้งหนึ่งตอนทดสอบอินเวอร์เตอร์ยี่ห้อหนึ่ง กระแสไฟกระชากที่เกิดขึ้นระหว่างการปิดระบบนั้นสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดไว้ถึงสี่เท่า! กระแสไฟกระชากแบบ "สร้างและใช้เอง" แบบนี้ เป็นสิ่งที่เจ้าของบ้านหลายคนมองข้ามไป

3.SPD ปกป้องระบบเซลล์แสงอาทิตย์ได้อย่างไร?

3.1การป้องกันหลายชั้น: สวม "เสื้อเกราะกันกระสุน" ให้กับระบบ

ระบบป้องกันที่ดีควรเปรียบเสมือนหัวหอมที่มีชั้นป้องกันหลายชั้น โดยปกติเราแนะนำให้ลูกค้าใช้ระบบดังต่อไปนี้กลยุทธ์การป้องกันสามระดับ:

ระดับอาร์เรย์:ติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าชนิด Type 2 ที่กล่องรวมสายไฟเพื่อป้องกันฟ้าผ่าที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าส่วนใหญ่

ระดับอินเวอร์เตอร์: ใช้ SPD สำหรับเซลล์แสงอาทิตย์โดยเฉพาะที่ด้านอินพุต DC ให้ความสำคัญเป็นพิเศษกับการเลือกแรงดัน Uc

จุดเชื่อมต่อโครงข่าย:ติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) ที่เหมาะสมกับลักษณะเฉพาะของระบบไฟฟ้าในพื้นที่ทางด้านกระแสสลับ (AC)

3.2ความเข้าใจผิดในการเลือก: ยิ่งค่าพารามิเตอร์สูง ยิ่งดี

บ่อยครั้งที่พบว่าลูกค้ามักเลือกค่า Imax สูงๆ โดยไม่คำนึงถึงปัจจัยอื่นๆ ในความเป็นจริงแล้ว สำหรับโครงการแบบกระจายส่วนใหญ่ ความสามารถในการจ่ายกระแส 20kA ก็เพียงพอแล้ว กุญแจสำคัญอยู่ที่:

- ความสามารถในการจับคู่แรงดันไฟฟ้า (Uc ≥ 1.2 × แรงดันไฟฟ้าสูงสุดของระบบ)

- ระดับแรงดันไฟฟ้าตกค้าง (นี่เป็นสิ่งสำคัญมาก เพราะเป็นตัวกำหนดว่าอุปกรณ์นั้นจะได้รับการปกป้องอย่างแท้จริงหรือไม่)

- ฟังก์ชันแสดงสถานะการเสื่อมสภาพ (ฟังก์ชันนี้สำคัญมาก เพราะสามารถป้องกัน "SPD ซอมบี้" ได้)

ลูกค้าชาวออสเตรเลียรายหนึ่งยืนยันที่จะติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) ที่มีพิกัด 40kA อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการเลือกค่าแรงดัน Uc ที่ต่ำเกินไป ทำให้อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากเสื่อมสภาพก่อนกำหนดเมื่อระบบทำงานภายใต้ภาระเบา

3.3อย่าปล่อยให้ข้อบกพร่องด้านการป้องกันฉุดรั้งผลตอบแทนจากการลงทุน

ผมเคยเห็นเจ้าของบ้านที่พิถีพิถันหลายคนยินดีจ่ายเงินจำนวนมากเพื่อซื้ออุปกรณ์คุณภาพสูง แต่กลับระมัดระวังเรื่องการป้องกันระบบมากเกินไป ที่จริงแล้ว อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) ที่ออกแบบมาอย่างดี มักมีต้นทุนเพียง 0.3% ถึง 0.5% ของต้นทุนโครงการทั้งหมด แต่สามารถป้องกันไฟฟ้าลัดวงจรได้มากกว่า 80%

ขอแนะนำให้ทุกคนคำนึงถึงสิ่งต่อไปนี้ในระหว่างขั้นตอนการออกแบบ:

- ข้อมูลท้องถิ่นเกี่ยวกับวันที่มีพายุฝนฟ้าคะนอง (ซึ่งสามารถหาได้ง่ายจากกรมอุตุนิยมวิทยา)

- รายงานคุณภาพกริด

- มาตรฐานความทนทานต่อไฟกระชากที่กำหนดโดยผู้ผลิตอุปกรณ์

บทสรุป

เพื่อให้ระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ทำงานได้อย่างเสถียรเป็นเวลา 25 ปี จำเป็นต้องมีการป้องกันไฟกระชากที่เชื่อถือได้ มันเหมือนกับการทำงานบนที่สูงโดยไม่คาดเข็มขัดนิรภัย – คุณอาจจะปลอดภัยใน 99 ครั้งแรก แต่ครั้งที่ 100 อาจทำให้คุณเสียค่าใช้จ่ายอย่างมาก