1. Giới thiệu
Thiết kế hệ thống điện mặt trời (PV) đòi hỏi tính toán kỹ thuật để đảm bảo hiệu suất cao, độ bền và khả năng hoà lưới (hoặc độc lập). Báo cáo này trình bày các yếu tố quan trọng trong thiết kế hệ thống, bao gồm:
-
Lựa chọn tấm pin mặt trời (PV Module)
-
Tính toán bộ biến tần (Inverter)
-
Xác định công suất tối ưu
-
Cân bằng hệ thống (BOS - Balance of System)
2. Lựa chọn tấm pin mặt trời (PV Module)
2.1. Công nghệ pin phổ biến
| Loại pin | Hiệu suất | Ưu điểm | Nhược điểm | Ứng dụng |
|---|---|---|---|---|
| Mono PERC | 18-22% | Hiệu suất cao, tuổi thọ >25 năm | Giá thành cao | Dự án công suất lớn, diện tích hạn chế |
| Polycrystalline | 15-17% | Giá rẻ, độ bền tốt | Hiệu suất thấp hơn Mono | Hộ gia đình, dự án vừa và nhỏ |
| Thin-film (Màng mỏng) | 10-13% | Nhẹ, linh hoạt lắp đặt | Hiệu suất thấp, giảm nhanh theo thời gian | Mái nhà công nghiệp, ứng dụng di động |
2.2. Tiêu chí lựa chọn
-
Công suất (Wp): Phù hợp nhu cầu (VD: 400Wp – 600Wp/panel).
-
Kích thước & trọng lượng: Tương thích với kết cấu mái/khung đỡ.
-
Chịu tải & độ bền: Khả năng chịu mưa đá, gió >2000Pa.
-
Bảo hành: Tối thiểu 10-12 năm vật lý, 25-30 năm hiệu suất (>80%).
3. Lựa chọn bộ biến tần (Inverter)
3.1. Phân loại Inverter
| Loại | Đặc điểm | Phù hợp |
|---|---|---|
| String Inverter | Biến đổi điện từ chuỗi pin | Hệ thống lớn, ít bị che bóng |
| Micro Inverter | Biến đổi tại từng tấm pin | Hệ thống nhỏ, nhiều bóng râm |
| Hybrid Inverter | Kết hợp lưu trữ (pin Lithium) | Hệ off-grid hoặc dự phòng mất điện |
3.2. Thông số kỹ thuật quan trọng
-
Công suất (kW): Lớn hơn 80-120% tổng công suất pin (VD: 5kW pin → 6kW inverter).
-
Hiệu suất (η): ≥97% (Inverter chất lượng cao).
-
Điện áp đầu vào (MPPT Range): Phù hợp điện áp hệ thống.
-
Bảo hành: 5-10 năm (tuỳ hãng).
4. Tính toán công suất tối ưu
4.1. Công thức cơ bản
Coˆng suaˆˊt hệ thoˆˊng (kWp)=Nhu caˆˋu điện (kWh/ngaˋy)Giờ na˘ˊng đỉnh (PSH)×Hiệu suaˆˊt hệ thoˆˊng (0.75-0.85)Coˆng suaˆˊt hệ thoˆˊng (kWp)=Giờ na˘ˊng đỉnh (PSH)×Hiệu suaˆˊt hệ thoˆˊng (0.75-0.85)Nhu caˆˋu điện (kWh/ngaˋy)
-
Ví dụ:
-
Nhu cầu: 30 kWh/ngày
-
PSH (Việt Nam): 4.5 – 5.5 giờ
→ Công suất tối ưu ≈ 30 / (5 × 0.8) = 7.5 kWp
-
4.2. Yếu tố ảnh hưởng hiệu suất
-
Tổn thất nhiệt: Giảm 0.5% hiệu suất mỗi °C >25°C.
-
Tổn thất do bụi: 5-15% nếu không vệ sinh định kỳ.
-
Tổn thất hệ thống dây (Wiring Losses): 1-3%.
5. Cân bằng hệ thống (BOS - Balance of System)
5.1. Các thành phần chính
-
Khung giá đỡ: Vật liệu nhôm/thép mạ kẽm, chịu lực > gió cấp 12.
-
Hệ thống dây điện: Cáp DC chuyên dụng, chống cháy nổ.
-
Thiết bị bảo vệ:
-
AC/DC Breaker: Ngắt mạch khi quá tải.
-
Lightning Arrester: Chống sét lan truyền.
-
-
Giám sát từ xa: Hệ thống IoT theo dõi hiệu suất thời gian thực.
6. Kết luận & Kiến nghị
6.1. Quy trình thiết kế tối ưu
-
Khảo sát địa điểm → 2. Tính toán nhu cầu điện → 3. Chọn PV/Inverter → 4. Thiết kế BOS → 5. Lắp đặt & vận hành.
6.2. Lưu ý quan trọng
-
Tránh oversizing inverter (gây lãng phí) hoặc undersizing (giảm tuổi thọ).
-
Ưu tiên thiết bị có chứng chỉ IEC/TUV/VDE để đảm bảo an toàn.
-
Dự phòng công suất 10-20% cho nhu cầu tăng sau này.
