Bù công suất phản kháng cho hệ thống điện mặt trời

Công suất phản kháng là công suất vô ích, không sinh ra công hữu ích để chuyển đổi năng lượng điện thành các dạng năng lượng khác cần thiết cho tải. Cũng giống như các hệ thống điện thông thường, công suất phản kháng cũng gây ra những bất lợi cho hệ thống điện mặt trời. Vậy những ảnh hưởng đó là gì? Giải pháp nào để bù công suất phản kháng cho hệ thống điện mặt trời? Cùng SUNEMIT tìm hiểu ngay trong bài viết sau nhé!

Ảnh hưởng của công suất phản kháng

Công suất phản kháng được ký hiệu là Q, nó là phần công suất vô ích không sinh ra công, được tạo ra bởi các thành phần phản kháng trong hệ thống điện xoay chiều. Q góp phần tạo ra từ trường trong quá trình khởi động. Nếu không có Q, các phụ tải có tính cảm sẽ không được khởi động. Tuy nhiên trong thực tế, tăng công suất phản kháng sẽ gây những ảnh hưởng xấu gồm:

• Về kinh tế: Do công suất phản kháng vẫn tiêu thụ một phần năng lượng điện, nên người dùng vẫn phải trả tiền điện cho lượng công suất phản kháng tiêu thụ đó. Điều này gây lãng phí về mặt kinh tế.
• Về kỹ thuật: Công suất phản kháng còn gây ra các vấn đề về sụt áp hay làm tổn thất năng lượng trong quá trình truyền tải điện năng.
• Chịu phạt từ ngành điện: Đối với hệ thống điện ở Việt Nam, hệ số công suất cosφ hạ thế được quy định phải đạt từ 0.9 trở lên. Điều này nhằm giảm tổn thất điện áp trên đường truyền tải, đồng thời tăng hiệu suất truyền tải điện của đường dây và máy biến áp. Nếu cosφ <0.9, người dùng sẽ phải chịu phạt từ điện lực do vượt công suất phản kháng.

Với những bất lợi trên, chúng ta cần có những giải pháp phù hợp để bù công suất phản kháng Q, tức là nâng cao hệ số công suất (cosφ). Từ đó, giúp làm giảm tổn hao điện năng, giảm sụt áp và tránh được mức phạt từ ngành điện do vấn đề công suất phản kháng.

Vì sao cần bù công suất phản kháng cho hệ thống điện mặt trời?

Công suất phản kháng sinh ra do tính cảm ứng của các loại phụ tải như: máy biến áp hay các động cơ điện… Do đó ở hệ thống điện mặt trời, chúng cũng tiêu tốn thêm một lượng công suất phản kháng cho việc từ hóa. Vì hệ thống inverter cần sử dụng công suất phản kháng để ổn định lại điện áp khi bị các yếu tố bên ngoài tác động làm điện áp thay đổi.

Chính vì vậy, để ổn định điện áp hệ thống và không phải mua công suất phản kháng khi hệ số công suất cosφ < 0.9 thì chúng ta cần bù một lượng công suất phản kháng nhất định cho hệ thống.

Thông thường, chúng ta sẽ phải tính toán bù công suất phản kháng cho hệ thống điện mặt trời trong trường hợp công suất của các hệ thống solar đó lớn. Điều này thường gặp ở các khu công nghiệp, xí nghiệp, nhà máy sản xuất… Khi công suất của hệ thống lớn hơn nhiều so với tải tiêu thụ, đó chính là nguyên nhân khiến hệ số công suất cosφ giảm.

Các sự cố bù công suất phản kháng trong hệ thống điện mặt trời

Thông thường, để bù công suất phản kháng chúng ta thường sử dụng tụ bù hay các thiết bị bù công suất phản kháng. Tuy nhiên, không phải trong trường hợp nào tụ bù/ thiết bị bù cũng phát huy hiệu quả tốt. Nếu lắp đặt tụ bù không đúng cách hoặc chọn sai loại thiết bị cũng sẽ gây ra các sự cố bù không suất phản kháng không mong muốn. Dưới đây là một số trường hợp phổ biến nhất.

a. Mặc dù bộ điều khiển bù công suất phản kháng đã được đưa vào ngay sau khi hệ thống điện mặt trời được kết nối, nhưng trên thực tế lượng điện tiêu thụ vẫn tăng, doanh nghiệp vẫn phải chi trả nhiều hơn cho hóa đơn tiền điện của mình. Nguyên nhân là do phương pháp đấu điểm truy cập năng lượng ở phía trên điểm bù công suất phản kháng. Đặc biệt, khi công suất hệ thống tương đối lớn mà phụ tải của doanh nghiệp lại thấp hơn bình thường sẽ khiến cho điện năng mà hệ thống điện mặt trời cung cấp tăng cao, có thể vượt tới 25% phụ tải thiết kế. Điều này khiến hệ thống điện vẫn tiêu tốn một phần công suất phản kháng dù đã cài đặt bộ điều khiển bù công suất phản kháng.

b. Một trường hợp khác, vào ban ngày khi các tấm pin mặt trời tạo ra đủ năng lượng điện mà không cần điện lưới cung cấp, thiết bị bù công suất phản kháng sẽ không thể hoạt động. Còn vào ban đêm, thiết bị này vẫn hoạt động bình thường. Khi đó, nếu nhu cầu công suất phản kháng của phụ tải không đổi, hệ số công suất cosφ do bộ điều khiển bù công suất phản kháng tính toán sẽ có giá trị âm. Điều này không chỉ gây ra những tổn thất về năng lượng điện mà còn ảnh hưởng đến các thiết bị điện (hư hại, hỏng hóc) do hiện tượng quá áp của lưới điện.

Các giải pháp bù công suất phản kháng cho hệ thống điện mặt trời

Để bù công suất phản kháng cho hệ thống điện mặt trời, có nhiều phương pháp khác nhau, tuy nhiên phổ biến nhất là:

Điều chỉnh chế độ làm việc của bộ điều khiển bù công suất phản kháng

Chỉnh chế độ làm việc của bộ điều khiển bù công suất phản kháng từ bù theo hệ số công suất cosφ mục tiêu sang bù theo công suất phản kháng. Tuy nhiên, phương pháp này được đánh giá là không chính xác, có thể gây ra hiện tượng bù thiếu hoặc bù thừa công suất phản kháng và gây tổn thất năng lượng.

Chuyển sang sử dụng bộ bù công suất phản kháng chủ động (SVG)

Chuyển sang sử dụng bộ bù công suất phản kháng chủ động (bộ bù tĩnh) cho hệ thống điện mặt trời. Thiết bị có ưu điểm là chỉ bù mức công suất phản kháng cần thiết cho tải, không bù quá mức. Nguyên nhân là do bộ bù chủ động có tính năng động cao, có thể tính toán mức công suất phản kháng đủ để cung cấp cho các nhu cầu cần thiết. Trong khi đó, các tụ bù thông thường không thể theo dõi tải nên có thể xảy ra hiện tượng bù thừa hoặc bù thiếu không hiệu quả. Bên cạnh đó, ngay cả khi điện áp lưới thấp, bộ bù chủ động vẫn sẽ hoạt động bình thường để bù công suất phản kháng. Điều này giúp khắc phục triệt để sự cố công suất phản kháng trên các hệ thống điện mặt trời hiện nay.

Như vậy với những thông tin chi tiết về nguyên nhân và các giải pháp bù công suất phản kháng cho hệ thống điện mặt trời, hi vọng đã giúp người dùng tránh được vấn đề này, vừa giúp tiết kiệm điện năng vừa tránh được mức phạt từ ngành điện khi hệ số công suất xuống thấp.

Tuy nhiên, nếu bạn vẫn không thể khắc phục được hiện tượng này, hãy liên hệ tới các kỹ sư và chuyên gia điện mặt trời SUNEMIT để được tư vấn và hỗ trợ kịp thời, đảm bảo hệ thống hoạt động tối ưu và không lãng phí điện năng.

Phạm Hân

Phạm Hân là chuyên viên marketing tại Công ty điện mặt trời Sunemit. Với nhiều năm làm việc trong ngành marketing và 3 năm tìm hiểu về lĩnh vực điện năng lượng mặt trời, Hân hi vọng có thể mang đến cho độc giả những kiến thức bổ ích, giúp bất kỳ ai cũng có thể hiểu rõ về hệ thống để lựa chọn giải pháp điện mặt trời tối ưu.