Nhiều hộ gia đình sử dụng hệ thống điện mặt trời có lưu trữ gặp phải một vấn đề thực tế: nếu họ có hai bộ pin có cùng điện áp định mức nhưng dung lượng khác nhau, liệu chúng có thể được kết nối song song trực tiếp để cấp điện cho cùng một bộ biến tần hay không?
Hầu hết mọi người đều cho rằng “nếu điện áp giống nhau thì đó là loại dùng được cho mọi loại pin”, và việc đấu nối song song thậm chí có thể tăng dung lượng và kéo dài tuổi thọ pin.
Tuy nhiên, trong thực tế vận hành và bảo trì hệ thống lưu trữ năng lượng, phương pháp đấu nối này là một lỗi điển hình có rủi ro cao. Ở mức độ nhẹ nhất, nó có thể gây ra sự suy giảm nhanh chóng của pin và lỗi thiết bị; ở mức độ nặng nhất, nó có thể dẫn đến quá nhiệt, cháy hệ thống quản lý pin (BMS), hoặc thậm chí gây nguy cơ cháy nổ.
Bài viết này, dựa trên kinh nghiệm thực tiễn, giải thích cặn kẽ các rủi ro cốt lõi khi đấu nối song song các loại pin có dung lượng khác nhau, các điều kiện để đấu nối song song đúng quy định và giải pháp sử dụng an toàn nhất cho người dùng thông thường.
- Kết luận chính
Không nên đấu nối trực tiếp hai bộ pin có cùng điện áp nhưng khác dung lượng vào cùng một bộ biến tần.
Ắc quy chì-axit có khả năng chịu lỗi cao hơn một chút và có thể được sử dụng trong các tình huống khẩn cấp ngắn hạn, nhưng điều này sẽ làm giảm đáng kể tuổi thọ của ắc quy.
Pin lithium có khả năng chịu lỗi cực thấp, và việc đấu nối song song các pin có dung lượng khác nhau mà không được phép là hoàn toàn bị cấm, vì các nguy cơ về an toàn là hoàn toàn không thể kiểm soát được.
Hầu hết các hiện tượng phổ biến như pin bị phồng, lão hóa sớm, và hiện tượng biến tần bị ngắt và tắt máy đều do lỗi đấu dây này gây ra.
- Mắc song song các bình ắc quy có dung lượng khác nhau: Ba vấn đề nghiêm trọng có thể dẫn đến lỗi hỏng
- Sự chênh lệchđiện áptạo ra dòng điện tuần hoàn bên trong, khiến các pin “tiêu thụ” năng lượng lẫn nhau.
Ngay cả khi điện áp định mức của các loại pin hoàn toàn giống nhau, các loại pin có dung lượng và tuổi thọ khác nhau chắc chắn sẽ có sự khác biệt về điện trở trong.
Điều này sẽ gây ra sự khác biệt về điện áp thực tế của hai bộ pin trong điều kiện không tải và có tải, tạo thành dòng điện tuần hoàn bên trong giữa các pin.
Khi xả điện dưới tải, pin có dung lượng nhỏ hơn sẽ giải phóng điện năng nhanh hơn và đạt đến điểm bảo vệ điện áp thấp trước, trong khi pin có dung lượng lớn hơn tiếp tục cung cấp điện và sẽ sạc ngược pin có dung lượng nhỏ hơn, khiến pin nhỏ hơn bị xả quá mức, các tấm điện cực bị hư hỏng và vỏ bị phồng.
Nguyên lý sạc bị đảo ngược: pin dung lượng nhỏ được sạc nhanh rồi ngắt, trong khi pin dung lượng lớn chưa bão hòa. Sự chênh lệch điện áp liên tục sẽ tạo ra dòng điện tuần hoàn sinh nhiệt, làm trầm trọng thêm hiện tượng mất nhiệt của pin và đẩy nhanh quá trình lão hóa và hỏng hóc trong thời gian sử dụng lâu dài.
- Việc bảo vệ BMS không đồng bộ của pin lithium có thể dễ dàng gây hư hỏng toàn bộ hệ thống.
Các bộ pin lithium thông thường được trang bị các bo mạch bảo vệ BMS độc lập, chịu trách nhiệm quản lý bảo vệ quá tải, quá xả, quá dòng và ngắn mạch. Khi hai bộ pin có dung lượng khác nhau được kết nối song song, các thông số và ngưỡng kích hoạt của hai hệ thống bảo vệ không thể hoàn toàn đồng bộ.
Trong thực tế vận hành, thường thì một nhóm pin sẽ kích hoạt mạch bảo vệ ngắt kết nối trước, trong khi nhóm còn lại vẫn hoạt động bình thường dưới tải. Việc chuyển mạch tức thời của mạch tạo ra một xung điện áp cao trong chốc lát, có thể khiến biến tần tắt, báo lỗi và khởi động lại trong trường hợp nhẹ, hoặc thậm chí làm hỏng bo mạch bảo vệ BMS và làm cháy các linh kiện cốt lõi của biến tần trong trường hợp nghiêm trọng. Đây là nguyên nhân phổ biến nhất gây ra sự cố trong hệ thống lưu trữ năng lượng độc lập.
- Mất cân bằng tải, cả hai bộ pin đều bị lão hóa sớm cùng lúc.
Việc mắc song song các bình ắc quy có dung lượng khác nhau không thể đạt được sự chia sẻ dòng điện, dẫn đến sự phân bố dòng điện tải không đồng đều. Bình ắc quy có dung lượng nhỏ hơn phải chịu tỷ lệ xả cao hơn và hoạt động dưới tải trọng cao trong thời gian dài, khiến tốc độ suy giảm của nó nhanh hơn nhiều so với bình ắc quy có dung lượng lớn hơn được ghép nối.
Khi thời gian sử dụng tăng lên, sự khác biệt về hiệu suất và điện trở trong giữa hai bộ pin ngày càng lớn, và vấn đề dòng điện tuần hoàn ngày càng trầm trọng, cuối cùng dẫn đến hỏng hóc sớm cả hai bộ pin, gây hại nhiều hơn lợi.
III. Các điều kiện đấu nối song song an toàn duy nhất (tất cả đều không thể thiếu)
Không nên sử dụng kết nối song song trong các trường hợp không chuyên nghiệp. Chỉ có thể sử dụng ổn định trong thời gian ngắn nếu đáp ứng tất cả các điều kiện sau:
- Thương hiệu, kiểu máy và hệ thống cell pin phải hoàn toàn nhất quán. Ưu tiên sử dụng pin mới cùng lô sản xuất. Nghiêm cấm việc trộn lẫn pin mới và pin cũ, cũng như trộn lẫn pin lithium và pin axit chì.
- Điện áp định mức, điện áp ngắt sạc/xả và các thông số bảo vệ hoàn toàn nhất quán;
- Mỗi bộ pin đều có cầu chì và công tắc ngắt mạch được cấu hình độc lập, và tiết diệncũng như chiều dài dây dẫn hoàn toàn đối xứng để loại bỏ sự sai lệch sụt áp trong mạch;
- Nó kết nối với một mô-đun song song chia sẻ dòng điện chuyên nghiệp bên ngoài, thay vì chỉ dựa vào hệ thống quản lý pin (BMS) nguyên bản của nhà sản xuất để điều khiển song song.
- Giải pháp tối ưu cho người dùng thông thường (Không rủi ro)
Đối với các kịch bản lưu trữ năng lượng tại nhà, phương pháp an toàn và tiết kiệm chi phí nhất không phải là mở rộng công suất một cách cưỡng bức thông qua các kết nối song song, mà là cung cấp điện năng riêng biệt, theo thời gian sử dụng.
Việc bổ sung bộ chuyển mạch nguồn kép DC giúp cách ly hoàn toàn hai bộ pin, chỉ cho phép một bộ pin cấp nguồn cho biến tần tại một thời điểm. Điều này loại bỏ hoàn toàn các vấn đề như dòng điện tuần hoàn, xung đột bảo vệ BMS và phân bổ tải không đồng đều, dẫn đến hao mòn đồng đều và tuổi thọ ổn định cho cả hai bộ pin.
Hạn chế duy nhất là sự cố mất điện ngắn trong quá trình chuyển đổi. Thiết bị hoàn toàn tương thích với các tải thông thường như đèn và thiết bị gia dụng và không ảnh hưởng đến việc sử dụng hàng ngày.
- Tóm tắt cuối cùng về cách tránh những sai lầm
- Không nên đấu nối song song các loại pin có cùng điện áp nhưng dung lượng khác nhau một cách tùy tiện, vì rủi ro an toàn của pin lithium cao hơn nhiều so với pin axit chì;
- Tuyệt đối không được đấu nối song song các bình ắc quy nếu không có thiết bị chuyên dụng, hệ thống dây dẫn không đối xứng hoặc sử dụng lẫn lộn giữa bình ắc quy mới và cũ;
- Hệ thống lưu trữ năng lượng tại nhà ưu tiên cung cấp điện theo hình thức chia sẻ thời gian thông qua các công tắc chuyển mạch, phương pháp này an toàn, ổn định và không cần sửa đổi hay thay đổi gì.
An toàn là yếu tố cốt lõi trong việc nâng cấp hệ thống lưu trữ năng lượng. Đừng bỏ qua nguy cơ hư hỏng thiết bị và cháy nổ chỉ vì muốn tăng phạm vi hoạt động một chút.
