Thiết kế điện mặt trời hòa lưới

Có nhiều cách để thiết kế một hệ thống mặt trời hóa lưới đơn giản. Sau đây các bạn hãy cùng Vinagi tìm hiểu các nội dung cơ bản và trình tự thiết kế một hệ thống mặt trời hòa lưới điển hình.

Bước 1: Bạn thu thập lượng điện năng tiêu thụ hàng tháng tại nhà khách hàng và suy ra công suất hệ thống cần lắp đặt như sau:

1. Lấy số kWh điện tiêu thụ hàng tháng chia cho 30 để tìm ra lượng điện năng tiêu thụ hàng ngày.
2. Lấy lượng điện năng tiêu thụ hàng ngày chia cho 4 ( 4 là số giờ nắng đỉnh tính trung bình trên cả nước ta, các khu vực cụ thể sẽ cao hơn hoặc thấp hơn, tuy nhiên bạn đang tính ước chừng nên đây là con số có thể chấp nhận) để tìm ra công suất giàn pin cần lắp đặt ( đơn vị kWP )
Hãy cũng xem 1 ví dụ điển hình:
Nhà bạn tiêu thụ khoảng 600kWh điện trong 1 tháng. Như vậy công suất điện tiêu thụ trong 1 ngày là 600/30= 20kWh điện. Công suất hệ thống điện mặt trời tương ứng là 30/4 = 5kWp.
Bước 2:Kiểm tra công suất lắp đặt ứng với diện tích mái nhà của nhà khách hàng.

Hình 2: Các loại mái nhà phổ biến [Hình : Vietnamsolar]

Tổng diện tích cần thiết để lắp đặt hệ thống = Tổng công suất giàn pin x 7
Ví dụ : hệ thống 5kWP sẽ cần diện tích lắp đặt khoảng 5x7 = 35m2
Với các hệ thống lớn bạn có thể tăng con số này lên 9-10m2 / 1kWp. Cụ thể như sau: hệ thống 100kWP sẽ cần diện tích lắp đặt khoảng 100x10 = 1000m2
Lưu ý Nếu diện tích không đủ, bạn sẽ hạ số kWp cho đến khi phù hợp với diện tích mái nhà của nhà khách hàng.

Bước 3: Tính toán số lượng tấm pin.

Các thông số quan trọng của tấm pin năng lượng mặt trời

P_max : Công suất tối đa của tấm pin tại điều kiện STC
V_mp : Điện áp hoạt động tối đa của tấm pin tại điều kiện STC
V_oc: Điện áp hở mạch tối đa của tấm pin tại điều kiện STC
I_sc: Dòng điện ngắn mạch tối đa của tấm pin tại điều kiện STC

Các dữ liệu này sẽ được dùng để cấu hình hệ thống điện mặt trời

Hình 3: Thông số kỹ thuật của pin Jinko 450W, 455W, 460W, 465W, 470W [ Hình Specification of Pannel Jinko Solar]

Bước 4: Chọn Inverter

Thông số quan trọng của Inverter
những thông số cơ bản của inverter vô cùng hữu ích cho bạn khi cấu hình tấm pin và inverter cho hệ thống điện mặt trời hòa lưới :

P : công suất định mức của inverter
V_dc-max : điện áp DC ngõ vào tối đa của inverter
Vm_ppt Voltage Range : dãy điện áp MPPT của inverter
I_max-input : dòng điện ngõ vào tối đa của inverter
Số lượng MPPT và số lượng cổng input / 1 MPPT

Hình 4: Một số thông số của Inverter [Hình : Datasheet inverter Sungrow]

Kiểm tra dải MPPT của hệ thống
Vm_pptinv-min < Vm_pp-pv < Vm_pptinv-max

Vm_pptinv-min : Điện áp tối thiểu để mạch MPPT hoạt động.
Vm_pptinv-max : Điện áp tối đa cho phép của mạch MPPT.
Vm_pp-pv : Điện áp hoạt động của 1 string

Bước 5: Tính toán chia giàn pin thành string kết nối với inverter

Trong hệ thống điện mặt trời các tấm pin mắc nối tiếp nhau tạo thành 1 chuỗi được gọi là 1 string.
Mắc nối tiếp các tấm pin nhằm đưa điện áp của dãy pin nằm trong khoảng MPPT giúp inverter hoạt động ổn định và đạt hiệu suất cao ( khi mắc nối tiếp các tấm pin, điện áp sẽ là tổng điện áp các tấm pin mắc nối tiếp )
Việc tính toán String giúp bạn xác định số lượng tấm pin mắc nối tiếp để kết nối vào inverter
a) Tính toán số lượng tấm pin tối đa trên 1 string có thể đấu vào inverter :

PV_max = Vm_ppt-max-inv / Vm_pp-pv

Trong đó:

PVmax : số lượng tấm pin tối đa
Vmppt-max-inv : điện áp tối đa dải MPPT của inverter
Vmpp-pv : điện áp hoạt động của 1 tấm pin

b) Tính toán và làm tròn số lượng string

Nstring = N_pv/PV_max

Sau đó làm tròn lên con số nguyên gần nhất.

Bước 6: Kiểm tra dòng điện tối đa cho phép ngõ vào

Mỗi cổng ngõ vào của inverter sẽ có quy định dòng điện cho phép tối đa ngõ vào.
Nhà sản xuất đưa ra con số trên để quy định mỗi ngõ vào sẽ kết nối tối đa bao nhiêu string.
Bạn kết nối sao cho: I_sc < I_{max-input-inv}
Trong đó:

Isc : Dòng điện ngắn mạch tối đa của tấm pin.
Imax-inout-inv : Dòng điện tối đa cho phép ngõ vào của inverter.

Bước 7: Kiểm tra điện áp tối đa của hệ thống

Sử dụng điều kiện sau : V_oc-pv < Vdc_max-inv

Ví dụ : Inverter 5kWp có điện áp ngõ vào tối đa là 600V, một string của bạn gồm 8 tấm pin ( mỗi tấm có V_oc = 46.4 )
Theo công thức ta sẽ có : 46.4 x 8 = 371.2 (V) < 600V Như vậy hệ thống thỏa mãn điều kiện điện áp tối đa.

Sau bước này bạn đã có cấu hình hoàn chỉnh, thỏa mãn tất cả điều kiện và đạt mức tối ưu cho hệ thống. Thật đơn giản phải không nào!

Bây giờ chúng ta hãy cùng làm một ví dụ điển hình:
Nhà khách hàng có diện tích mái khoảng 140m2 , yêu cầu lắp đặt tấm pin 330W của Panasonic, Inverter của Goodwe

Bước 1:
Tính toán số lượng tấm pin là
N_pv = 140/(7x0.33) = 60.6 ~ 60 ( tấm pin )
Tổng công suất giàn pin
P = 330W x 60= 19.8 kWP
Bước 2:
Chọn inverter Pinv = 19.8 / 1.2 = 16.5kW chọn số gần nhất 17kW
Chọn inverter 17kW của hãng Goodwee
Bước:
Thu thập các thông số kỹ thuật quan trọng Tấm pin Panasonic 330 W với các thông số kỹ thuật như sau :

Pmax : 330 (W)
Vmp : 58 (V)
Voc : 69.7 (V)
Isc : 6.07 (A)

Hình 5: Thông số kỹ thuật pin Panasonic model VBH330SA17 [Hình: Datasheet model VBH330SA17 ]

Inverter Goodwe:

P : 17 kW
Vdc-max : 1000 V
Vmppt : 260 - 850V
Imax-input : 22A 2 MPPT/ mỗi MPPT có 2 ngõ vào

Hình 6: Thông số kỹ thuật Inverter Model GK17K-DT GoodWe [Hình: Datasheet model GK17K-DT ]

Bước 4 Tính toán số lượng string

PV_max= V_mppt-max-inv / V_mp-pv = 850 / 58 = 14 tấm

Tính toán và làm tròn số lượng string
Nstring = Npv/PVmax = 60 /14 = 4.28 ~ 5
60 tấm pin sẽ chia làm 5 string, mỗi string bao gồm 12 tấm pin để kết nối vào inverter.
Vì inverter chỉ có 4 ngõ vào ( 2MPPT x 2 input ) do đó sẽ có 2 string mắc song song với nhau trước khi kết nối với ngõ vào của inverter.
Bước 5 :
Kiểm tra dòng điện tối đa ngõ vào
I_sc = 6.07 x 2 < I_{max-input-inv} = 22 -> Điều kiện trên thỏa mãn
Bước 6 : Kiểm tra điện áp tối đa của hệ thống
V_oc-pv < V_dcmax-inv (69.7 x 12 = 836.4 V) < 1000V Inverter -> Điều kiện trên thỏa mãn

Như vậy hệ thống sẽ bao gồm 60 tấm pin 325W chia thành 5 string và kết nối vào inverter 17kWP. Trong đó có 3 string kết nối với 3 ngõ vào và 2 string còn lại đấu song song trước khi kết nối với ngõ vào còn lại.

Đối tác có nhu cầu lắp đặt hệ thống điện năng lượng mặt trời, đừng ngần ngại liên hệ trực tiếp tới hotline của Vinagi: 0888 727 338 bạn sẽ được tư vấn và hướng dẫn chi tiết. Ngoài ra còn có những ưu đãi khác đang chờ đoán bạn.