Đèn đường năng lượng mặt trời thường được mô tả là "hệ thống năng lượng mặt trời", điều này dẫn đến một câu hỏi hợp lý từ người mua: bộ biến tần ở đâu? Trên phần lớn đèn đường năng lượng mặt trời thì không có bộ biến tần, và đó không phải là bộ phận bị thiếu — đó chính là thiết kế. Bộ biến tần chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) thành dòng điện xoay chiều (AC), và một chiếc đèn đường năng lượng mặt trời tiêu chuẩn hoạt động hoàn toàn bằng DC.
Hướng dẫn này giải thích kiến trúc DC bên trong một chiếc đèn đường năng lượng mặt trời tích hợp hiện đại, tại sao bộ điều khiển sạc và bộ biến tần đảm nhận hai nhiệm vụ hoàn toàn khác nhau, những tình huống chính xác mà một dự án thực sự cần bộ biến tần, và cách viết yêu cầu đó vào bản đặc tả hoặc hồ sơ mời thầu. Nội dung được viết cho người mua dự án, nhà thầu EPC và nhà phân phối những người cần câu trả lời thẳng thắn trước khi đặt hàng.
Đèn đường năng lượng mặt trời có cần bộ biến tần không?
Đối với một chiếc đèn đường năng lượng mặt trời ngoài lưới điện tiêu chuẩn, câu trả lời là không. Tấm pin, pin, bộ điều khiển và đèn LED đều là thiết bị DC, vì vậy dòng điện không bao giờ phải thay đổi dạng. Bộ biến tần chỉ cần thiết khi bản thân tải chiếu sáng là AC, hoặc khi dự án yêu cầu dự phòng từ lưới điện hoặc máy phát phải cung cấp đầu ra AC.
Câu hỏi duy nhất quyết định điều này rất đơn giản: đèn ở đỉnh cột thực sự cần gì? Nếu đó là mô-đun LED DC — thứ mà mọi đèn đường năng lượng mặt trời tích hợp đều sử dụng — thì DC từ pin có thể trực tiếp điều khiển nó thông qua bộ điều khiển LED, và bộ biến tần chỉ làm tăng thêm tổn thất chuyển đổi, một điểm hỏng hóc và chi phí. Nếu dự án giữ lại đèn AC hiện có, hoặc khách hàng đã ghi đầu ra 220-240 V AC vào hồ sơ mời thầu, thì bộ biến tần sẽ tham gia vào thiết kế.
Kiến trúc DC bên trong một chiếc đèn đường năng lượng mặt trời tiêu chuẩn
Trong một chiếc đèn đường năng lượng mặt trời tích hợp hiện đại, tấm pin năng lượng mặt trời, pin lithium, bộ điều khiển sạc MPPT và các mô-đun LED chia sẻ một vỏ duy nhất. Ánh sáng mặt trời trở thành điện DC trong tấm pin, bộ điều khiển lưu trữ nó trong pin, và cùng một bus DC điều khiển đèn LED vào ban đêm.
Không có tầng AC nào trong toàn bộ chuỗi đó, đó là lý do tại sao các thiết bị này khép kín và không cần đào rãnh, không cần cáp điện lưới và không cần tủ thiết bị riêng. Bảng dưới đây liệt kê dữ liệu điện đã công bố cho dòng sản phẩm tích hợp VOLTIC ZHENYE SERIES, và mọi model đều là hệ thống DC điện áp thấp.
| Model | Tấm pin năng lượng mặt trời | Pin | Bộ điều khiển |
|---|---|---|---|
| 100W tích hợp | 6V / 60W | 3.2V 240 Wh LiFePO4 | MPPT |
| 150W tích hợp | 6V / 90W | 3.2V 360 Wh LiFePO4 | MPPT |
| 200W tích hợp | 6V / 120W | 3.2V 480 Wh LiFePO4 | MPPT |
| 300W tích hợp | 6V / 180W | 3.2V 720 Wh LiFePO4 | MPPT |
| Đèn bãi đỗ xe năng lượng mặt trời (150W) | 6V / 90W | 3.2V 360 Wh LiFePO4 | MPPT |
Hai chi tiết rút ra từ bảng đó. Thứ nhất là pin là bộ pin lithium iron phosphate 3.2 V, không phải bộ 12 V hay 24 V, vì vậy điện áp làm việc thấp hơn nhiều so với điện lưới và không có gì để bộ biến tần cấp nguồn. Thứ hai là bộ điều khiển thuộc loại MPPT, theo dõi điểm công suất cực đại của tấm pin thay vì chỉ kẹp điện áp tấm pin — cùng nguyên lý được mô tả trong so sánh của chúng tôi về bộ điều khiển MPPT và PWM. Nếu bạn muốn bảng thông số đầy đủ theo từng model cho dự án của mình, hãy yêu cầu nó thay vì làm việc dựa trên mức trung bình trong catalogue.
Bộ điều khiển so với bộ biến tần: Hai nhiệm vụ khác nhau
Bộ điều khiển sạc và bộ biến tần thường bị nhầm lẫn vì cả hai đều nằm giữa pin và một thứ khác. Chúng điều chỉnh những đại lượng hoàn toàn khác nhau. Bộ điều khiển quản lý cách tấm pin sạc pin và bảo vệ pin; bộ biến tần chuyển đổi DC thành AC cho thiết bị không thể chạy bằng DC.
| Mục | Nhiệm vụ chính | Hướng chuyển đổi | Ứng dụng điển hình trong chiếu sáng đường phố |
|---|---|---|---|
| Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời | Sạc pin an toàn, bảo vệ pin khỏi xả quá mức và vận hành logic chiếu sáng | DC vào, DC ra | Mọi đèn đường năng lượng mặt trời, bao gồm tất cả các mẫu tích hợp |
| Bộ biến tần | Chuyển đổi DC lưu trữ thành AC cho các tải dùng AC | DC vào, AC ra | Chỉ đèn dùng AC, tải phụ trợ dùng AC, hoặc dự phòng từ lưới điện và máy phát |
Trong dải sản phẩm của chúng tôi, bộ điều khiển đảm nhận điều khiển chiếu sáng, điều khiển hẹn giờ và phát hiện sự hiện diện của người, vì vậy lịch trình giảm độ sáng được mô tả trong hướng dẫn của chúng tôi về hoạt động từ chạng vạng đến bình minh chạy ngay bên trong đèn. Không thể thay thế bộ điều khiển bằng bộ biến tần và không thể thay thế bộ biến tần bằng bộ điều khiển: ngay cả một dự án dùng AC hoặc hybrid vẫn cần bộ điều khiển để sạc năng lượng mặt trời và bảo vệ pin. Khi nhà cung cấp đưa ra "bộ biến tần thay cho bộ điều khiển", hệ thống đã bị hiểu sai.
Khi nào một dự án đèn đường năng lượng mặt trời thực sự cần bộ biến tần
Có bốn tình huống phổ biến mà bộ biến tần thực sự thuộc về một dự án chiếu sáng đường phố năng lượng mặt trời. Mỗi tình huống đều xuất phát từ tải ở đỉnh cột, hoặc từ một điều khoản được ghi trong hồ sơ mời thầu, chứ không phải từ bất kỳ hạn chế nào của bản thân công nghệ năng lượng mặt trời.
- Giữ lại các đèn dùng AC hiện có. Một dự án cải tạo tái sử dụng các đèn đã có trên cột cần đầu ra AC, vì vậy cần bộ biến tần DC sang AC hoặc kiến trúc driver AC.
- Khách hàng yêu cầu đầu ra 220-240 V AC. Một số chủ đầu tư chuẩn hóa đầu ra AC để linh hoạt trong tương lai, hoặc đơn giản là yêu cầu điều đó trong thông số kỹ thuật, dù các đèn được lắp đặt là DC.
- Dự phòng từ lưới điện hoặc máy phát. Khi đèn phải tiếp tục hoạt động qua một đợt nhiều mây kéo dài hoặc phải chuyển sang điện lưới, hệ thống trở thành hybrid nối lưới và bộ biến tần thường xuất hiện cùng với nó.
- Tải phụ trợ dùng AC trên cột. Camera CCTV, biển báo, ổ cắm hoặc bộ sạc xe điện nhỏ chạy bằng AC sẽ cần một bộ biến tần có công suất phù hợp với chu kỳ làm việc của chúng, ngoài đèn.
Trong mỗi trường hợp, câu trả lời thực tế đều giống nhau: một bộ biến tần ngoài lưới so với hybrid được chọn cho tải AC, trong khi bản thân đèn tiếp tục chạy bằng DC. Vì các yêu cầu khác nhau rất nhiều giữa một dự án cải tạo và một khu đất mới, lựa chọn lắp đặt cũng quan trọng — những đánh đổi giữa đầu đèn tích hợp và thiết kế tách rời được trình bày trong so sánh của chúng tôi về đèn đường năng lượng mặt trời tất cả trong một và tách rời.
Đèn đường hybrid nối lưới và các tiêu chuẩn mà hồ sơ mời thầu có thể nêu tên
Khi một đèn đường năng lượng mặt trời được kết nối với lưới điện cũng như với tấm pin và pin của nó, nó chuyển từ một sản phẩm độc lập thành một nguồn năng lượng phân tán nhỏ. Tại thời điểm đó, hồ sơ mời thầu hoặc đơn vị điện lực có thể nêu tên các tiêu chuẩn mà một đèn ngoài lưới thông thường không bao giờ phải đáp ứng.
Đối với phía quang điện, IEC 62124 là tiêu chuẩn chứng nhận cho các hệ thống quang điện độc lập và là tiêu chuẩn cần tìm khi cột đèn phải chứng minh thời gian tự chủ xác định. Đối với bản thân đèn, IEC 60598-2-3 bao gồm các đèn dùng cho chiếu sáng đường và phố. Đối với kết nối lưới của bộ biến tần, các dự án Bắc Mỹ thường tham chiếu IEEE 1547 và UL 1741, trong khi các thị trường khác đặt ra quy tắc kết nối lưới riêng.
Những tiêu chuẩn đó được liệt kê ở đây như những điều cần kiểm tra, không phải như tuyên bố về bất kỳ sản phẩm cụ thể nào. Các chứng nhận được công bố của chúng tôi là CE, RoHS và ISO 9001, và vị thế theo từng thị trường của các chứng nhận đó — bao gồm thị trường mà mỗi chứng nhận thực sự bao phủ — được trình bày trong hướng dẫn chứng nhận theo thị trường của chúng tôi. Khi hồ sơ mời thầu khăng khăng đòi một chứng nhận hoặc phê duyệt cụ thể cho bộ biến tần, hãy coi đó là một bộ lọc cứng và xác nhận trước khi dự thầu, không phải sau khi đặt hàng.
Cần ghi gì trong thông số kỹ thuật
Hầu hết các tranh cãi về bộ biến tần bắt đầu vì yêu cầu đã bị để mơ hồ trong thông số kỹ thuật. Hãy chuyển nhu cầu thành các mục dưới đây, để bất cứ điều gì nhà cung cấp báo giá lại đều có thể được kiểm tra từng mục so với đúng mẫu sản phẩm thay vì so với một brochure chung.
- Đèn dùng DC hay AC, và nếu dùng AC thì điện áp đầu ra và tần số chính xác.
- Công suất đèn, và các tải phụ trợ dùng AC cùng chu kỳ làm việc của chúng, để bộ biến tần không bị thiếu công suất.
- Hệ thống là độc lập, hybrid nối lưới hay dự phòng bằng máy phát, và logic chuyển đổi giữa chúng.
- Thời gian tự chủ yêu cầu trong những ngày nhiều mây, và hồ sơ giảm độ sáng hoặc chiếu sáng một phần đêm mà bộ điều khiển sẽ chạy.
- Khả năng chống xung và chống sét mong đợi cho địa điểm, vì một công trình lắp đặt ở vùng thường có sét nên nêu rõ điều này.
- Các tiêu chuẩn mà bộ biến tần phải có cho kết nối lưới, khi dự án được kết nối với mạng lưới điện lực.
Định cỡ bộ biến tần bằng cách phỏng đoán là một trong những lỗi phổ biến hơn trên các dự án hybrid, và các triệu chứng của nó trùng lặp với lỗi pin thông thường; danh sách kiểm tra trong hướng dẫn của chúng tôi về đèn đường năng lượng mặt trời không hoạt động là một điểm khởi đầu hữu ích khi một hệ thống hỏng không liên tục sau khi lắp đặt.
Tài liệu cần yêu cầu trước khi đặt hàng
Dù dự án là DC hay hybrid, giấy tờ là thứ quyết định việc nó vượt qua kiểm tra và thanh toán cuối cùng nhanh đến mức nào. Hãy yêu cầu mọi tài liệu dưới đây cho đúng mẫu sản phẩm xuất hiện trên báo giá, vì một bảng catalogue chung sẽ không làm hài lòng người đánh giá.
| Tài liệu | Điều nó chứng minh | Vì sao người đánh giá yêu cầu |
|---|---|---|
| Bảng thông số kỹ thuật của mẫu | Thông số tấm pin, pin, bộ điều khiển và đèn cho đúng sản phẩm đó | Đây là cơ sở để đối chiếu báo giá |
| Sơ đồ đi dây hoặc sơ đồ hệ thống | Vị trí của bộ điều khiển, pin, đèn và bất kỳ bộ biến tần nào | Nó loại bỏ mọi nghi ngờ về việc tải là DC hay AC |
| Bảng dữ liệu bộ điều khiển | Loại sạc, chế độ điều khiển và các chức năng bảo vệ | Nó xác nhận chế độ giảm độ sáng và bảo vệ mà bản đặc tả giả định |
| Bảng dữ liệu pin | Hóa học, dung lượng và tuổi thọ chu kỳ dự kiến | Nó hỗ trợ tuyên bố về thời gian tự chủ được dùng để tính kích thước cột |
| Chứng nhận tuân thủ hiện hành cho đúng model đó | Rằng thiết bị được chứng nhận cho thị trường mà nó sẽ được lắp đặt | Phải nêu rõ chứng nhận thực sự bao phủ thị trường nào |
| Dữ liệu bộ biến tần và bằng chứng bảo vệ lưới, nếu là hệ hybrid | Khả năng tương thích với các quy định kết nối của đơn vị điện lực | Đây là hạng mục đầu tiên mà đơn vị điện lực hoặc nhà thầu EPC kiểm tra tại một công trường nối lưới |
Điều khoản sản xuất và giao hàng là một cuộc trao đổi riêng biệt với thiết kế điện; trình tự mẫu, đặt cọc và giao hàng được nêu trong hướng dẫn của chúng tôi về đơn hàng bán buôn và OEM. Nếu bạn vẫn đang quyết định cấu hình, dải đèn đường năng lượng mặt trời tích hợp cho thấy thang công suất, và dải lưu trữ năng lượng đi kèm bao gồm pin và thiết bị hybrid dùng cho các công trường có lưới điện hỗ trợ.
Câu hỏi thường gặp
Đèn đường năng lượng mặt trời có cần bộ biến tần không?
Không, không cần đối với đèn đường năng lượng mặt trời ngoài lưới điện tiêu chuẩn. Tấm pin, pin, bộ điều khiển và đèn LED đều hoạt động trên DC, nên dòng điện không bao giờ đổi dạng. Bộ biến tần chỉ cần thiết khi tải là AC, hoặc khi dự án cần lưới điện hay máy phát dự phòng phải cung cấp đầu ra AC.
Sự khác biệt giữa bộ điều khiển và bộ biến tần là gì?
Bộ điều khiển sạc quản lý cách tấm pin năng lượng mặt trời sạc pin và bảo vệ pin khỏi xả quá mức, hoạt động hoàn toàn trên DC. Bộ biến tần chuyển đổi DC từ pin thành AC cho các tải không thể chạy trên DC. Chúng làm những việc khác nhau, và một dự án hybrid vẫn cần cả hai.
Tôi có thể thêm bộ biến tần vào đèn đường năng lượng mặt trời hiện có không?
Có thể, nhưng chỉ khi có tải AC để nó phục vụ. Thêm bộ biến tần vào một hệ thống mà đèn đã là module LED DC thì không mang lại lợi ích gì và tạo thêm tổn thất chuyển đổi. Nó hợp lý khi bạn giữ lại một đèn AC cũ hoặc thêm camera và biển hiệu chạy bằng AC.
Làm sao tôi biết dự án của mình là DC hay AC?
Hãy kiểm tra đèn trên cột. Đèn đường năng lượng mặt trời tích hợp hoặc all-in-one dùng module LED DC và là hệ thống DC. Nếu hồ sơ mời thầu ghi đầu ra 220-240 V AC, hoặc dự án giữ lại đèn AC hiện có, thì một tầng AC là một phần của thiết kế.
Bộ biến tần có làm giảm hiệu suất của đèn đường năng lượng mặt trời không?
Mọi chuyển đổi DC sang AC đều có tổn thất, nên một bộ biến tần không cần thiết sẽ tăng chi phí và thêm một điểm hỏng hóc mà không cải thiện đầu ra ánh sáng. Khi thực sự cần bộ biến tần cho tải AC, hãy chọn kích thước theo tải thực và chu kỳ làm việc thay vì theo một con số tròn.
Bộ điều khiển MPPT làm gì trong đèn đường năng lượng mặt trời?
Bộ điều khiển MPPT theo dõi điểm công suất cực đại của tấm pin năng lượng mặt trời để nhiều năng lượng sẵn có hơn đến được pin, đồng thời bảo vệ pin khỏi sạc quá mức và xả quá mức. Trong dải sản phẩm của chúng tôi, cùng một bộ điều khiển xử lý điều khiển ánh sáng, điều khiển hẹn giờ và phát hiện hiện diện con người.
Đèn đường năng lượng mặt trời nối lưới có cần phê duyệt khác không?
Có. Khi một đèn được kết nối với mạng lưới điện lực, nó trở thành một nguồn năng lượng phân tán, và hồ sơ mời thầu hoặc đơn vị điện lực có thể yêu cầu bằng chứng kết nối cho bộ biến tần, chẳng hạn IEEE 1547 hoặc UL 1741 ở Bắc Mỹ. Hãy xác nhận tiêu chuẩn nào và thị trường nào áp dụng trước khi dự thầu.
Bước tiếp theo: Xác nhận dự án của bạn là DC hay hybrid
Hãy gửi cho chúng tôi danh sách tải — công suất đèn, camera hoặc biển hiệu nếu có, thời gian tự chủ yêu cầu trong những ngày nhiều mây và liệu công trường có nối lưới hay không — và các kỹ sư của chúng tôi sẽ xác nhận bằng văn bản liệu bộ biến tần có thuộc thiết kế hay không, và lô hàng sẽ kèm những tài liệu nào.
Bắt đầu với dải đèn đường năng lượng mặt trời tích hợp cho các model DC, xem các lựa chọn cột đèn đường năng lượng mặt trời khi vị trí lắp và chiều cao vẫn còn bỏ ngỏ, và xem lại thiết bị lưu trữ năng lượng và hybrid nếu công trường cần dự phòng. Khi yêu cầu đã rõ, hãy gửi cho đội kỹ thuật của chúng tôi và chúng tôi sẽ trả lời theo đúng model thay vì theo mức trung bình của catalogue.