Tóm lại: Hộp kết hợp năng lượng mặt trời hợp nhất nhiều chuỗi tấm pin mặt trời thành một đầu ra duy nhất trước khi truyền điện đến biến tần. Nó giúp đơn giản hóa việc đấu dây, tăng cường an toàn với chức năng bảo vệ quá dòng và giảm chi phí lắp đặt—nhưng thường chỉ cần thiết cho các hệ thống có bốn chuỗi tấm pin trở lên.
Hộp kết hợp năng lượng mặt trời là gì?
Hộp kết hợp năng lượng mặt trời là một vỏ điện kết hợp đầu ra của nhiều chuỗi mô-đun quang điện (PV) để kết nối với biến tần. Nó chứa các cụm cầu chì bảo vệ quá dòng đầu vào cho nhiều chuỗi, với số lượng chuỗi dao động từ ba đến 52 chuỗi.
Hãy hình dung nó như một trung tâm, nơi tất cả dây điện của tấm pin mặt trời hội tụ trước khi đến bộ biến tần. Thay vì chạy hàng chục dây riêng lẻ trực tiếp đến bộ biến tần, hộp kết hợp sẽ sắp xếp mọi thứ thành một điểm kết nối gọn gàng, dễ quản lý.
Hộp kết nối năng lượng mặt trời tương tự như hộp nối, hoạt động như một vỏ bọc điện, kết nối nhiều dây và cáp thông qua các cổng khác nhau. Thiết bị tưởng chừng đơn giản này đóng vai trò quan trọng trong việc giúp việc lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời an toàn hơn, ngăn nắp hơn và tiết kiệm chi phí hơn.
Hộp kết hợp năng lượng mặt trời hoạt động như thế nào?
Hoạt động của hộp kết hợp năng lượng mặt trời khá đơn giản nhưng thiết yếu. Mỗi dây dẫn chuỗi được nối với một đầu cầu chì và đầu ra của các đầu vào cầu chì được kết hợp vào một dây dẫn duy nhất, kết nối hộp với biến tần.
Sau đây là quy trình từng bước:
- Giai đoạn đầu vào: Nhiều chuỗi tấm pin mặt trời đi vào hộp kết hợp thông qua các đầu cuối riêng lẻ
- Giai đoạn bảo vệ: Mỗi chuỗi đi qua cầu chì hoặc bộ ngắt mạch riêng để bảo vệ quá dòng
- Giai đoạn kết hợp: Thanh cái hoặc khối đầu cuối kết hợp tất cả các đầu vào được bảo vệ
- Giai đoạn đầu ra: Một cáp đơn có dung lượng lớn hơn mang nguồn điện kết hợp đến bộ biến tần
Bộ kết hợp năng lượng mặt trời lấy đầu ra của nhiều cell pin mặt trời và kết hợp chúng thành một đường dây trước khi đưa vào bộ biến tần. Quá trình này duy trì điện áp của từng chuỗi riêng lẻ đồng thời cộng dồn dòng điện, tối đa hóa khả năng cung cấp điện cho bộ biến tần.
Các thành phần chính bên trong hộp kết hợp năng lượng mặt trời
Hiểu được các thành phần bên trong giúp giải thích cách các thiết bị này cung cấp cả chức năng và khả năng bảo vệ:
Cầu dao hoặc cầu chì
Cầu dao DC dạng vỏ đúc (MCCB) bảo vệ mạch điện trong hệ thống phát điện mặt trời, phù hợp với các hệ thống quang điện công suất cao với định mức từ 63A đến 630A. Cầu chì chuỗi PV bảo vệ chống quá dòng bằng cách ngắt dòng điện khi xảy ra sự cố, ngăn dòng điện ngược tiếp tục chạy.
Thiết bị chống sét lan truyền (SPD)
DC Thiết bị chống sét lan truyền bảo vệ hệ thống khỏi hiện tượng quá điện áp thoáng qua, dẫn dòng điện tăng đột biến xuống đất và bảo vệ thiết bị hạ lưu khỏi nguy cơ hư hỏng do quá điện áp. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các công trình lắp đặt ngoài trời dễ bị sét đánh.
Công tắc ngắt DC
Công tắc ngắt kết nối DC cô lập mạch điện trong trường hợp điện áp tăng đột biến hoặc ngắn mạch, cho phép bảo trì an toàn và tắt máy khẩn cấp.
Thanh cái hoặc dải đầu cuối
Thanh dẫn điện là một dải kim loại dẫn điện đa điểm, kết nối nhiều dây dẫn vào thành một khối duy nhất. Thành phần này kết hợp các đầu ra điện từ tất cả các chuỗi.
Bao vây
Vỏ chống chịu thời tiết bảo vệ tất cả các linh kiện bên trong khỏi các yếu tố môi trường. Hầu hết các hộp kết hợp năng lượng mặt trời đều được lắp đặt ngoài trời với xếp hạng NEMA 3R tối thiểu, mặc dù vỏ thép NEMA 4 và vỏ phi kim loại NEMA 4X phổ biến hơn.
Các loại hộp kết hợp năng lượng mặt trời
Hộp kết hợp DC tiêu chuẩn
Đây là loại phổ biến nhất, được thiết kế để kết hợp nhiều đầu vào DC từ một mảng pin mặt trời thành một đầu ra duy nhất. Chúng lý tưởng cho các hệ thống năng lượng mặt trời tiêu chuẩn, nơi sự đơn giản và hiệu quả là yếu tố then chốt.
Hộp kết hợp AC
Hộp kết hợp AC được trang bị Bộ ngắt mạch vỏ đúc AC (MCCB) tích hợp cho đầu vào AC, thường được sử dụng để kết hợp các mạch AC từ biến tần trong các hệ thống lớn hơn.
Hộp kết hợp AFCI
Hộp kết hợp Ngắt Mạch Hồ Quang Lỗi (AFCI) phát hiện tín hiệu hồ quang lỗi và ngắt mạch trước khi sự cố có thể phát triển thành hỏa hoạn hoặc ngắn mạch. Điều này khiến chúng trở thành lựa chọn tuyệt vời cho các công trình có mối quan tâm hàng đầu về an toàn phòng cháy chữa cháy.
Ngắt kết nối hộp kết hợp
Những hộp này cung cấp thêm chức năng ngắt kết nối mảng năng lượng mặt trời tại một điểm duy nhất, tạo thêm lớp an toàn cho việc tắt máy nhanh trong trường hợp khẩn cấp hoặc bảo trì.
Khi nào bạn cần hộp kết hợp năng lượng mặt trời?
Quyết định sử dụng hộp kết hợp chủ yếu phụ thuộc vào kích thước hệ thống của bạn:
Hệ thống yêu cầu hộp kết hợp (4+ chuỗi)
Nếu một dự án chỉ có hai hoặc ba dây, chẳng hạn như một ngôi nhà thông thường, thì không cần hộp kết hợp. Thay vào đó, bạn sẽ gắn dây trực tiếp vào bộ biến tần. Hộp này chỉ dành cho các dự án lớn hơn, từ bốn đến 4.000 dây.
Hộp kết nối được yêu cầu khi có nhiều hơn ba chuỗi pin mặt trời cần kết nối với biến tần. Khi vận hành với ít hơn ba chuỗi pin mặt trời, chúng có thể được kết nối trực tiếp với biến tần mà không cần thêm thiết bị nào khác.
Hệ thống dân dụng nhỏ (1-3 dây)
Đối với các hệ thống điện mặt trời dân dụng quy mô nhỏ với một hoặc hai chuỗi, hộp kết nối năng lượng mặt trời không phải là yêu cầu bắt buộc. Các thiết lập này đơn giản hơn và ít kết nối hơn, giúp việc quản lý hệ thống dây điện dễ dàng hơn mà không cần thêm thiết bị.
Tuy nhiên, ngay cả những hệ thống nhỏ hơn cũng có thể được hưởng lợi từ hộp kết hợp nếu bạn có kế hoạch mở rộng trong tương lai hoặc muốn có khả năng giám sát tập trung và ngắt kết nối.
Ứng dụng thương mại và công nghiệp
Hầu hết các cơ sở thương mại và công nghiệp đều được hưởng lợi từ việc sử dụng bộ kết hợp năng lượng mặt trời. Các hệ thống này thường có nhiều tấm pin và dây nối, vì vậy hộp kết hợp có thể giúp đơn giản hóa hệ thống và tiết kiệm chi phí bằng cách giảm đáng kể vật liệu và thời gian lắp đặt.
Lợi ích chính của hộp kết hợp năng lượng mặt trời
Giảm chi phí
Hộp kết hợp năng lượng mặt trời hợp nhất nguồn điện đầu vào thành một nguồn chính, phân phối đến bộ biến tần năng lượng mặt trời. Điều này giúp tiết kiệm chi phí nhân công và vật liệu nhờ giảm thiểu dây dẫn.
Tiết kiệm chi phí đến từ:
- Giảm yêu cầu về cáp: Thay vì chạy nhiều cáp đến bộ biến tần, bạn chỉ cần một cáp đầu ra lớn
- Giảm thiểu nhân công lắp đặt: Hệ thống dây điện được đơn giản hóa giúp giảm thời gian lắp đặt
- Ít kết nối biến tần hơn: Ít phức tạp hơn ở biến tần làm giảm khó khăn trong việc lắp đặt
Tăng cường an toàn và bảo vệ
Hộp kết hợp năng lượng mặt trời được thiết kế để cung cấp khả năng bảo vệ quá dòng và quá áp nhằm tăng cường khả năng bảo vệ và độ tin cậy của biến tần.
Những lợi ích về an toàn bao gồm:
- Bảo vệ quá dòng cho mỗi chuỗi riêng lẻ
- Bảo vệ chống sét lan truyền chống sét và điện áp tăng đột biến
- Tắt máy khẩn cấp khả năng thông qua các công tắc ngắt kết nối
- Phòng cháy chữa cháy thông qua bảo vệ AFCI trong các mô hình tiên tiến
Tổ chức hệ thống được cải thiện
Nhờ tích hợp tất cả các dây dẫn vào một chỗ, chúng giảm số lượng kết nối với các đầu nối cầu chì, giúp dễ dàng định vị từng dây dẫn. Với hộp kết hợp năng lượng mặt trời, mọi người có thể vận hành toàn bộ hệ thống pin mặt trời từ một điểm dễ dàng và nhanh chóng hơn.
Bảo trì đơn giản
Chúng đơn giản hóa việc bảo trì và sửa chữa vì mọi kết nối đều dễ dàng định vị, tháo rời và kết nối lại. Khi phát sinh sự cố, kỹ thuật viên có thể nhanh chóng xác định chuỗi nào đang gây ra sự cố mà không cần kiểm tra từng kết nối tấm pin riêng lẻ.
Giảm thiểu tổn thất năng lượng
Khi được đặt ở vị trí tối ưu trong hệ thống điện mặt trời, hộp kết hợp sẽ giúp hạn chế tổn thất năng lượng. Vị trí lắp đặt đúng cách giúp giảm thiểu sụt áp và tổn thất điện trở xảy ra trên đường dây dài.
Cách chọn hộp kết hợp năng lượng mặt trời phù hợp
Cân nhắc về kích thước hệ thống
Các nhà sản xuất hộp kết hợp năng lượng mặt trời thường sản xuất các hộp có thể chứa từ 3 chuỗi trở lên. Để xác định kích thước hộp chính xác, hãy xác định số lượng chuỗi trong hệ thống của bạn và sử dụng số liệu đó để tìm kích thước hộp tối thiểu. Kích thước hộp cũng được xác định dựa trên mức điện áp và dòng điện của chuỗi.
Kế hoạch mở rộng trong tương lai
Bạn cũng nên cân nhắc đến các nâng cấp trong tương lai. Nếu bạn định thêm dây sau này, hãy cân nhắc tìm hộp đựng có thể chứa thêm bộ ngắt dây.
Bảo vệ môi trường
Đối với thiết lập ngoài trời, hãy chọn chuẩn ít nhất là IP65 hoặc NEMA 3R. Nếu bạn ở trong môi trường khắc nghiệt hơn (bờ biển, mưa, bụi), hãy nâng cấp lên IP66/IP67 hoặc NEMA 4X để được bảo vệ tốt hơn.
Chất lượng và Chứng nhận
Chất lượng của hộp kết hợp là yếu tố quan trọng nhất, đặc biệt vì đây là thiết bị bảo vệ các linh kiện khác. Để đảm bảo hơn nữa chất lượng của hộp kết hợp, hộp kết hợp phải đạt một số chứng nhận, chẳng hạn như UL1741.
Tuân thủ mã
Đảm bảo hộp kết hợp đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn quan trọng như UL 1741 hoặc UL 508A. Nó cũng phải tuân thủ các tiêu chuẩn NEC hoặc IEC để đảm bảo hệ thống của bạn an toàn và hợp pháp. Nếu hệ thống của bạn cần, hãy tìm kiếm sự hỗ trợ từ AFCI để giúp phát hiện sớm các sự cố hồ quang điện nguy hiểm.
Thực hành tốt nhất về cài đặt
Vị trí tối ưu
Hộp kết hợp nên được đặt giữa các tấm pin mặt trời và biến tần. Khi được đặt ở vị trí tối ưu trong mảng, nó có thể hạn chế tổn thất điện năng. Vị trí đặt hộp kết hợp rất quan trọng vì nếu đặt ở vị trí không tối ưu, chi phí BOS DC có thể tăng do tổn thất điện áp và công suất.
Những cân nhắc quan trọng về vị trí đặt:
- Giảm thiểu đường dây chạy từ các tấm pin để giảm sụt áp
- Vị trí dễ tiếp cận để bảo trì và kiểm tra
- Được bảo vệ khỏi ánh nắng trực tiếp để giảm sự tích tụ nhiệt
- Tránh những khu vực dễ ẩm ướt mặc dù có xếp hạng chống chịu thời tiết
Lắp đặt chuyên nghiệp
Nếu bạn có kiến thức cơ bản về điện, việc lắp đặt hộp kết hợp đấu dây sẵn có thể dễ dàng. Tuy nhiên, đối với các hệ thống năng lượng mặt trời lớn hơn hoặc lắp đặt phức tạp, tốt nhất nên thuê chuyên gia để đảm bảo việc đấu dây đúng cách, an toàn và tuân thủ các quy định địa phương.
Bảo trì và Giám sát
Yêu cầu bảo trì tối thiểu
Hộp kết hợp không cần bảo trì nhiều. Môi trường và tần suất sử dụng sẽ quyết định mức độ bảo trì. Tốt nhất là nên kiểm tra định kỳ xem có rò rỉ hoặc lỏng lẻo kết nối không, nhưng nếu hộp kết hợp được lắp đặt đúng cách, nó sẽ tiếp tục hoạt động trong suốt vòng đời của dự án năng lượng mặt trời.
Danh sách kiểm tra định kỳ
Mặc dù ít có khả năng cần bảo trì, nhưng vẫn nên kiểm tra hộp kết hợp thường xuyên để đảm bảo chúng hoạt động bình thường. Hộp kết hợp kém chất lượng hoặc bị lỗi có thể hỏng, gây ra nguy cơ cháy nổ và hư hỏng nghiêm trọng cho hệ thống PV của bạn.
Kiểm tra định kỳ phải bao gồm:
- Kiểm tra các kết nối lỏng lẻo
- Kiểm tra độ ẩm xâm nhập vào các miếng đệm
- Kiểm tra tính toàn vẹn của cầu chì hoặc máy cắt
- Kiểm tra chức năng ngắt kết nối
- Giám sát dữ liệu hiệu suất hệ thống
Cân nhắc về chi phí và ROI
Đầu tư ban đầu so với lợi ích dài hạn
Mặc dù hộp kết hợp làm tăng chi phí ban đầu cho việc lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời, nhưng chúng mang lại giá trị đáng kể thông qua:
- Giảm chi phí nhân công lắp đặt
- Giảm chi phí vật liệu thông qua hợp nhất dây
- Độ tin cậy của hệ thống được nâng cao giảm các cuộc gọi dịch vụ
- Khắc phục sự cố dễ dàng hơn giảm thiểu thời gian chết
- Khả năng mở rộng trong tương lai tránh thiết kế lại hệ thống
Khi đầu tư có ý nghĩa
Nếu hệ thống năng lượng mặt trời của bạn bao gồm nhiều chuỗi tấm pin, hộp kết hợp năng lượng mặt trời có thể giảm đáng kể chi phí vật liệu và nhân công bằng cách giảm thiểu độ phức tạp của hệ thống dây điện.
Đối với các hệ thống có bốn dây trở lên, lợi ích thường lớn hơn chi phí phát sinh. Ngay cả với các hệ thống nhỏ hơn, khoản đầu tư này vẫn có thể xứng đáng nếu bạn coi trọng việc tổ chức hệ thống, các tính năng an toàn hoặc có kế hoạch mở rộng trong tương lai.
Phần kết luận
Hộp kết hợp năng lượng mặt trời đóng vai trò là trung tâm tổ chức và an toàn thiết yếu trong các hệ thống năng lượng mặt trời vừa và lớn. Bằng cách hợp nhất nhiều chuỗi tấm pin thành một đầu ra duy nhất, chúng giúp đơn giản hóa việc đấu nối dây, tăng cường bảo vệ và giảm chi phí. Mặc dù không cần thiết cho các hệ thống dân dụng nhỏ với ba chuỗi hoặc ít hơn, hộp kết hợp ngày càng trở nên hữu ích khi độ phức tạp của hệ thống tăng lên.
Khi lựa chọn hộp kết hợp, hãy ưu tiên chất lượng, kích thước phù hợp, bảo vệ môi trường và tuân thủ quy định. Với việc lắp đặt đúng cách và bảo trì tối thiểu, một hộp kết hợp chất lượng sẽ cung cấp dịch vụ đáng tin cậy trong nhiều thập kỷ, đồng thời giúp hệ thống năng lượng mặt trời của bạn an toàn và dễ quản lý hơn.
Cho dù bạn đang có kế hoạch lắp đặt hệ thống mới hay nâng cấp hệ thống hiện có, việc hiểu chức năng của hộp kết hợp năng lượng mặt trời và thời điểm bạn cần sử dụng hộp kết hợp sẽ giúp bạn đưa ra quyết định sáng suốt về khoản đầu tư năng lượng mặt trời của mình.
Có liên quan
Hướng dẫn đầy đủ về hộp kết hợp năng lượng mặt trời: Từ công nghệ cơ bản đến công nghệ tiên tiến
