Trong hệ thống điện mặt trời, việc lựa chọn số lượng tấm pin trong một chuỗi (string) rất quan trọng. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng vận hành, hiệu suất phát điện và độ an toàn của inverter. Đặc biệt tại Việt Nam, các tấm pin thường được lắp đặt trên mái nhà dân dụng, nhà xưởng và công trình thương mại. Nhiệt độ bề mặt mái sẽ tăng cao, đặt biệt vào buổi trưa. Vì vậy, chỉ dựa vào công suất tấm pin hoặc điện áp ở điều kiện chuẩn là chưa đủ để xác định cấu hình string pin mặt trời chính xác. Cùng DH tìm hiểu cách tính số lượng tấm pin mắc nối tiếp, phân biệt điện áp Voc và Vmp, kiểm tra giới hạn MPPT.

String pin mặt trời là gì?

String pin mặt trời là một chuỗi gồm nhiều tấm pin mặt trời, được mắc nối tiếp với nhau nhằm tạo ra mức điện áp phù hợp để cấp nguồn DC cho inverter.

Ví dụ: Một chuỗi pin mặt trời gồm 15 tấm pin, mỗi tấm có điện áp tại điểm công suất cực đại (Vmp) là 40V, sẽ có điện áp Vmp danh định khoảng 600V trong điều kiện đo tương ứng. Tuy nhiên, điện áp thực tế của chuỗi không cố định. Giá trị này thay đổi theo nhiệt độ cell, cường độ bức xạ và trạng thái vận hành của hệ thống. Do đó, khi tính toán string, kỹ thuật DH thường xác định đồng thời số tấm pin mắc nối tiếp, số string kết nối với từng MPPT và giới hạn điện áp, dòng điện của inverter cần lắp.

Vì sao cần tính toán string trước khi chọn inverter?

Tính toán string không đơn thuần là chia tổng công suất tấm pin cho công suất inverter. Đây là bước kiểm tra khả năng tương thích điện giữa giàn pin và thiết bị chuyển đổi điện năng. Một cấu hình không phù hợp có thể dẫn đến những vấn đề sau:

• Điện áp DC vượt giới hạn: Điện áp hở mạch của string pin mặt trời tăng khi nhiệt độ cell giảm, có thể vượt quá điện áp DC tối đa cho phép của inverter.
• Điện áp vận hành quá thấp: Khi tấm pin nóng lên, Vmp giảm. Nếu điện áp chuỗi nằm ngoài dải MPPT, inverter có thể không theo dõi được điểm công suất tối ưu trong điều kiện đó.
• Dòng điện đầu vào vượt giới hạn: Ghép quá nhiều string song song vào cùng một MPPT có thể làm dòng điện vượt thông số cho phép.
• Sản lượng điện giảm: Phân bổ string không phù hợp giữa các MPPT, đặc biệt khi các dãy pin có hướng hoặc độ nghiêng khác nhau. Điều đó, có thể làm giảm khả năng khai thác công suất.
• Rủi ro khi vận hành: Thiết kế sai giới hạn điện áp hoặc dòng điện có thể gây cảnh báo, ngắt bảo vệ và trong trường hợp nghiêm trọng làm hư hỏng thiết bị.

Vì vậy, thứ tự hợp lý là xác định công suất tải thực tế, xem xét thông số tấm pin, tính toán điện áp, kiểm tra dòng điện và MPPT. Từ đó, lựa chọn inverter phù hợp với hệ thống.

>>> Xem thêm: Biến tần Hybrid Deye 

Phân biệt Voc, Vmp và dải điện áp MPPT

Để hiểu cách tính string pin mặt trời, cần nắm rõ ba thông số điện áp quan trọng trên datasheet của tấm pin và inverter.

• Voc (Open-Circuit Voltage) là điện áp hở mạch của tấm pin khi chưa kết nối với tải. Đây là thông số quan trọng, để xác định số tấm pin tối đa có thể mắc nối tiếp. Khi nhiệt độ cell giảm, Voc thường tăng. Vì vậy, cần tính điện áp Voc của chuỗi phải thấp hơn giới hạn điện áp DC tối đa của inverter.
• Vmp (Voltage at Maximum Power) là điện áp tại điểm công suất cực đại của tấm pin. Đây là điện áp tương ứng với điểm làm việc mà tấm pin tạo ra công suất cực đại. Vmp thường giảm khi nhiệt độ cell tăng. Khi tính toán string pin mặt trời, cần xác định Vmp của chuỗi trong điều kiện nóng nhất dự kiến và so sánh với dải điện áp MPPT của inverter. Nếu điện áp chuỗi giảm xuống dưới giới hạn vận hành của MPPT, inverter có thể không khai thác được công suất tối ưu.
• MPPT (Maximum Power Point Tracking) là chức năng theo dõi điểm công suất cực đại, giúp inverter điều chỉnh điểm làm việc để khai thác công suất PV. Dải điện áp MPPT cho biết khoảng điện áp mà bộ theo dõi có thể hoạt động ổn định.

>>> Xem thêm: Biến tần hòa lưới bám tải Deye 

Nhiệt độ ảnh hưởng như thế nào đến điện áp string pin mặt trời?

Nhiệt độ là yếu tố quan trọng trong quá trình thiết kế hệ thống điện mặt trời, vì điện áp của tế bào quang điện thay đổi theo nhiệt độ vận hành.

Khi nhiệt độ thấp, điện áp Voc tăng

Khi cell pin có nhiệt độ thấp, điện áp hở mạch của tấm pin thường tăng. Điều này, làm tổng Voc của string tăng theo số lượng tấm pin mắc nối tiếp. Các công trình tại khu vực miền núi phía Bắc có thể có nhiệt độ thiết kế thấp hơn đáng kể, so với các dự án tại TP.HCM hoặc khu vực ven biển miền Trung và các tỉnh miền Nam

Khi nhiệt độ cao, điện áp Vmp giảm

Trên thực tế, mái tôn hoặc mái bê tông có thể hấp thụ nhiều nhiệt vào thời điểm bức xạ mặt trời cao. Nhiệt độ cell pin có thể cao hơn đáng kể, so với nhiệt độ không khí. Khi các tấm pin năng lượng mặt trời nóng lên, Vmp thường giảm. Điều này khiến điện áp vận hành của các String pin mặt trời thấp hơn giá trị tại điều kiện STC.

Nếu thiết kế quá ít tấm pin mắc nối tiếp, điện áp chuỗi có thể giảm xuống dưới giới hạn MPPT trong điều kiện nắng nóng. Hậu quả là inverter có thể không duy trì được điểm làm việc tối ưu trong một số thời điểm.

Cách Tính Số Lượng Tấm Pin, Số String Và Công Suất Hệ Thống Điện Mặt Trời Theo Inverter

Công thức tính số tấm pin theo công suất inverter

Số tấm pin lắp tối đa = Công suất PV tối đa của inverter (Wp) / Công suất một tấm pin (Wp)

(Kết quả được làm tròn xuống số nguyên gần nhất)

Ví dụ: Công suất PV tối đa của inverter Hybrid Deye SUN-8K-SG05LP1-EU-SM2-P, có công suất PV Max 16kW. Nếu hệ lắp tấm pin Aiko 650W 1 mặt kính.

Số lượng tấm pin lắp tối đa: 16.000/650=24.61

Vậy hệ thống điện mặt trời 8kW này lắp tối đa được 24 tấm pin Aiko 650W.

Lưu ý: Đây mới là giới hạn theo công suất. Cần kiểm tra thêm điện áp, dòng điện và số string cho phép của inverter.

Công thức tính số tấm pin tối đa trên một string pin mặt trời

Số tấm pin tối đa/string = Điện áp DC tối đa của inverter (V) / Voc của một tấm pin tại STC (V)

(Kết quả được làm tròn xuống số nguyên gần nhất)

Ví dụ: Điện áp DC tối đa của inverter 1.000V và Voc của một tấm pin là 49,5V.

Số tấm pin tối đa/string = 1.000 : 49,5 = 20,20.

Vậy có thể lắp tối đa 20 tấm pin/string.

Công thức tính điện áp của một string

Điện áp Vmp của string = Số tấm pin/string × Vmp của một tấm pin

Trong đó, Vmp là điện áp tại điểm công suất cực đại của tấm pin.

Ví dụ: Số tấm pin/string 14 tấm, Vmp của một tấm pin 41V.

Điện áp Vmp của string = 14 × 41 = 574V

Điện áp Vmp của string pin mặt trời là 574V. Cần đối chiếu giá trị này với dải MPPT của inverter. Khi thiết kế thực tế, Vmp thay đổi theo nhiệt độ nên không thể chỉ dựa vào giá trị danh định để xác nhận cấu hình.

Công thức tính số string cần lắp

Số string cần lắp = Tổng số tấm pin / Số tấm pin trên mỗi string

Ví dụ: Tổng số tấm pin dự kiến 42 tấm, số tấm pin/string là 14 tấm.

Số chuỗi = 42 / 14 = 3 chuỗi

Vậy hệ thống cần 3 string, mỗi string gồm 14 tấm pin.

Công thức tính tổng số tấm pin và công suất hệ thống

Tổng số tấm pin = Số string × Số tấm pin trên mỗi string

Tổng công suất PV (Wp) = Tổng số tấm pin × Công suất một tấm pin (Wp)

Ví dụ: Hệ thống gồm 3 string, mỗi string có 14 tấm pin 620W:

• Tổng số tấm pin = 3 × 14 = 42 tấm.
• Tổng công suất PV = 42 × 620 = 26.040Wp = 26,04kWp.

Hệ thống có 42 tấm pin, tổng công suất 26,04kWp. Cấu hình này phù hợp nếu không vượt giới hạn công suất PV, điện áp, dòng điện và số string của inverter.

Các công thức trên giúp ước tính nhanh số lượng tấm pin, số string và tổng công suất giàn pin theo thông số danh định. Trước khi thi công, cần kiểm tra lại giới hạn điện áp theo nhiệt độ thiết kế, dải MPPT, dòng ngắn mạch và hướng dẫn của nhà sản xuất để xác nhận cấu hình cuối cùng.

>>> Xem thêm: Tấm pin năng lượng mặt trời Aịko 650W 1 mặt kính

Cách chọn inverter phù hợp với string pin mặt trời

Sau khi xác định số lượng tấm pin mắc nối tiếp, bước tiếp theo là đối chiếu cấu hình giàn pin với các thông số inverter.

• Điện áp DC tối đa, đây là giới hạn điện áp đầu vào của inverter. Tổng Voc của chuỗi pin trong điều kiện phải đáp ứng giới hạn này.
• Dải MPPT quyết định khả năng theo dõi điểm công suất cực đại, trong quá trình vận hành. Cần kiểm tra điện áp string so với phạm vi MPPT. 
• Dòng điện đầu vào và số lượng MPPT. Nếu inverter có nhiều MPPT, kỹ thuật có thể phân bổ các nhóm string pin mặt trời theo hướng mái hoặc điều kiện bức xạ khác nhau.
• Công suất giàn pin và công suất inverter. Tỷ lệ công suất DC/AC cũng cần được đánh giá khi lựa chọn inverter. Tổng công suất của tấm pin, có thể lớn hơn công suất AC của inverter. Tuy nhiên, phải nằm trong giới hạn công suất PV đầu vào.
• Điều kiện môi trường và nhu cầu sử dụng cần xem xét: nhiệt độ vận hành, độ ẩm, bụi bẩn, đặc điểm mái nhà, khả năng che bóng…

Đối với hệ thống hybrid, cần kiểm tra riêng các thông số phía PV và pin lưu trữ. Dải điện áp pin lưu trữ không thể thay thế cho dải điện áp đầu vào PV.

Kết luận

Tính toán string pin mặt trời rất quan trọng, trước khi triển khai hệ thống mặt trời. Một cấu hình phù hợp phải đáp ứng giới hạn điện áp DC tối đa, dải MPPT, điều kiện khởi động và giới hạn dòng điện.

Tại Việt Nam, cần đặc biệt chú ý đến nhiệt độ cell pin trên mái trong điều kiện nắng nóng. Đồng thời, đánh giá điều kiện phù hợp với vị trí lắp đặt. Việc lựa chọn số tấm pin cần kết hợp dữ liệu module, thông số inverter và điều kiện thực tế của dự án. Nếu bạn đang cần thiết kế hệ thống điện mặt trời, hãy liên hệ ngay DH để được tư vấn báo giá ưu đãi.

Công Ty TNHH Thiết Bị Công Nghiệp DH

• Văn phòng: 120/61/39 đường số 59, P. An Hội Tây, TP. Hồ Chí Minh
• Kho hàng: 551/266 Lê Văn Khương, P. Tân Thới Hiệp, TP. Hồ Chí Minh
• Điện thoại: 0967 517 968
• Trang web: www.solardh.com.vn – www.inverterdeye.vn
• Fanpage: Điện mặt trời Solar DH