Các kiểu hệ thống điện mặt trời

Cơ bản về các kiểu hệ thống điện mặt trời.

Chào các anh em, em viết bài tổng quan này dành cho các bác mới tìm hiểu về điện mặt trời, bài viết dạng kiến thức cơ bản mà em nắm được, các bác nào am hiểu có bổ xung thêm thì góp ý để em hoàn thiên thêm bài viết. Thanks!

Bài viết gồm mô tả các hệ thống cơ bản và các câu hỏi thường gặp.

Xây dựng hệ thống điện mặt trời thì có các dạng cơ bản sau:

1. Hệ thống hòa vào lưới điện (ongrid).

1.1 Hệ thống hòa lưới cơ bản.

1.2 Hệ hòa lưới bám tải.

1.3 Hệ hòa lưới bám tải có dự trữ.

1.4 Hệ hòa lưới giới hạn công suất có dự trữ.

2. Hệ thống độc lập với điện lưới.

2.1 Hệ thống độc lập hoàn toàn với lưới điện (offgrid).

2.2 Hệ thống độc lập kết hợp chuyển đổi qua lại với lưới (hybrid offgrid).

3. Hệ thống lai hybrid inverter (hybrid on/offgrid).

Mô tả và ưu khuyết điểm của từng hệ thống:

1. Hệ thống hòa lưới:

1.1) Hệ thống hòa lưới cơ bản:

Là hệ thống chuyển đổi điện năng DC tạo ra từ năng lượng mặt trời thành điện AC phù hợp với điện lưới và hòa vào lưới điện( cùng điện áp, cùng tần số, cùng pha với điện lưới). Các thiết bị cơ bản bao gồm tấm pin mặt trời nối thẳng vào inverter hòa lưới, từ inverter hòa lưới đấu thẳng vào nguồn điện lưới của điện lực.

• Khi có nắng, điện từ tấm pin sẽ được inverter biến đổi thành AC và hòa thẳng vào lưới điện, thiết bị tải trong nhà sẽ dùng điện từ inverter trước, sau đó lấy thêm điện lưới. Nếu điện inverter dư thừa sẽ đẩy thẳng ra điện lưới bán điện, tùy và chính sách mua điện của điện lực ở từng thời điểm.

• Tối hết nắng dùng hòa toàn điện lưới

+ Ưu điểm: hệ thống gọn, ít thiết bị, vốn đầu tư ít, nhanh thu hồi vốn . Phù hợp cho hộ gia đình hoặc cơ quan, văn phòng, nhà xưởng,… sử dụng nhiều điện vào ban ngày.

+ Nhược điểm:

 Cần phải có điện lưới để hoạt động, cúp điện cũng nghỉ chơi luôn.

 Điện thừa bị bơm ra lưới có thể bán được hay không còn tùy và chính sách mua điện của công ty điện lực. Nếu chưa có chính sách mua điện thì tham khảo thêm các hệ hòa lưới nâng cao bên dưới.

1.2) Hệ hòa lưới bám tải không dự trữ

Thiết bị chính và nguyên lý giống như hệ 1.1. Có gắn thêm module đo đếm điện lưới (đo ở ngõ vào ngay trước CB tổng của cả nhà)

Bộ đo đếm này sẽ nối đến inverter, khi có nắng, nếu bộ đo thấy thiết bị vẫn lấy lưới vào thì sẽ phát thêm, phát đến hết mức cong suất của tấm pin tại thời điểm đó mà vẫn lấy lưới thì thôi. Nếu nắng nhiều, tải ít, bộ đo thấy có xu hướng đẩy ra ngoài lưới thì inverter hãm công suất lại để không phát ra điện lực
Hệ này vẫn không chạy khi mất điện lưới, lượng pin thừa khi hãm công suất sẽ mất đi, lãng phí. Hệ này hữu ích nếu chưa có chính sách mua điện và cấu hình công suất hệ thống phù hợp với tải tiêu thụ.

1.3) Hệ hòa lưới bám tải có dự trữ

Giống như hệ 1.2, nhưng inverter có hỗ trợ thêm phần pin lưu trữ.

là hệ thống hòa lưới bám tải có thêm bình ắc quy để dự trữ,

khi tải thấp thì điện mặt trời thừa thay vì bỏ đi thì sẽ nạp vào bình ắc quy (hoặc pin Lithium), khi tải cao inverter sẽ lấy điện từ ắc quy bù thêm nuôi tải buổi tối hết nắng hệ vẫn hòa lưới đủ để nuôi tải đến khi hết bình, hoặc đến ngưỡng điện áp bình đặt trước. Hệ này điện không bị phọt ra lưới ngoài như của hệ hòa lưới đơn giản 1.1, điện không bị lẵng phí như hệ hòa lưới bám tải 1.2, vẫn cần điện lưới để hoạt động, tốn tiền đầu tư ắc quy (hoặc pin Lithium),

Có thể dùng inverter có cả chức năng đấu nối cẩ tấm PV và pin lưu trữ. Hoặc tách rời thiết bị sạc PV riêng, thiết bị hòa lưới từ pin lưu trữ riêng.

Hệ này do không có chức năng offgrid, nên cũng không chạy khi mất điện.

2. Hệ thống độc lập với lưới điện:

Là hệ thống điện mặt trời hoạt động độc lập, không phụ thuộc vào điện lưới.

Khi có nắng điện sẽ được nạp vào ắc quy, tải tiêu thụ sẽ lấy từ điện mặt trời và bình khi có nắng, và lấy hoàn toàn từ bình ắc quy khi hết nắng.

2.1) Hệ thống độc lập hoàn toàn với lưới điện (offgrid).

- Hệ offgrid DC: thiết bị bao gồm tấm pin pv đấu điều khiển sạc, sạc đấu vào pin lưu trữu (không có inverter/kích). Các thiết bị điện phải là loại DC, dùng điện DC trực tiếp từ bình ắc quy không cần chuyển qua AC. VD như đèn led DC, quạt DC, ... Hệ này đơn giản, phù hợp khu vực không có điện lưới nhu cầu cỡ nhỏ. Không có nắng thì đồng nghĩa là không có điện, trừ khi tính thêm pin lưu trữ dự phòng.

- Hệ offgrid AC: Các thiết bị cơ bản bao gồm: tấm pin mặt trời, điều khiển nạp Solar charge controller, inverter offgrid ( hoặc Inverter kết hợp điều khiển nạp), bình ắc quy (pin Lithium). Hệ thống sẽ chuyển đổi điện DC từ pin mặt trời và bình acquy thành AC 220v dùng cho các thiết bị điện AC thông thường.

Hệ thống độc lập nói chung có ưu điểm là không phụ thuộc vào lưới điện, phù hợp cho khu vực không có điện lưới.

Nhược điểm là lượng điện tiêu thụ phụ thuộc hoàn toàn vào mặt trời, trời ít nắng thì thì phải giảm điện tiêu thụ. Tiền đầu tư ac quy lớn, tuổi thọ ắc quy ngắn phụ thuộc vào số chu kỳ sạc xả, lâu thu hồi vốn.

2.2) Hệ thống độc lập kết hợp chuyển đổi qua lại với lưới (offgrid có nối lưới).

Ở khu vực có điện lưới, nếu sử dụng hệ thống độc lập thì có thêm giải pháp chuyển qua lại giữa điện lưới và điện mặt trời khi tải lớn hơn công suất inverter hoặc khi điện mặt trời bị thiếu (Sử dụng loại inverter Hybrid Offgrid).

Khi PV+Pin lưu trữ đủ cấp tải, thì không cần lưới.
Khi PV+Pin lưu trữ không đủ cấp tải, inverter chuyển qua lưới hoàn toàn.

Không kết hợp cùng lúc cả 3 nguồn: PV - pin trữ - lưới

3. Hệ thống lai inverter hybrid (hybrid on/offgrid).

Kết hợp ưu điểm của hệ hòa lưới và hệ độc lập ta có hệ thống lai ( hybrid On/Offgrid). Sử dung inverter hybrid On/Offgrid.

Hệ thống bao gồm : tấm pin mặt trời, inverter inverter hybrid on/offgrid, pin lưu trữ

Hệ thống hoạt động như sau:

- khi có nắng và có điện lưới hệ thống sẽ hòa vào lưới điện giống như hệ 1.3-Hệ hòa lưới bám tải có dự trữ (xem mục 1.3 ở trên).

- Khi có nắng và cúp điện: khi tải tiêu thụ ít hơn điện mặt trời tạo ra, phần điện thừa nạp vào ắc quy. Khi tải nhiều inverter sẽ lấy từ ắc quy bù vào nuôi tải.

- Khi tắt nắng và cúp điện: Hệ lấy hoàn toàn điện từ ắc quy nuôi tải đến khi hết bình, hoặc đến ngưỡng điện áp bình đặt trước.

Khi cúp điện: Inverter sẽ cấp một đường AC riêng tách hẳn với lưới (EPS) để cấp cho tải

Xem thêm chi tiết hệ inverter hybrid ở đây: https://bit.ly/3zrIGbX

NGOÀI RA CÒN CÓ CÁC KỂU LẮP ĐẶT HỆ THÔNG NHƯ SAU:

- Dùng điện mặt trời song song với điện lưới: tức là dùng hệ độc lập (offgrid) cho các thiết bị công suất nhỏ ( như đèn chiếu sang, quạt, tủ lạnh..). Còn các thiết bị công suất cao vẫn sử dung điện lưới (Máy lạnh, bếp điện, nổi cơm điện, bàn ủi, máy giặt...). Tuy nhiên hệ thống điện trong nhà phải được phải được tính toán tách đường dây điện vào thiết bị ngay từ đầu khi xây dựng.

• Các thiết bị cơ bản:

Tấm pin mặt trời

Sạc pin (PWM hoặc MPPT)

Kích điện AC, inverter kết hợp cả kích điện và sạc trong 1.

Inverter hòa lưới

Inverter hòa lưới có lưu trữ (không có chức năng offgrid)

Inverter hòa lưới có lưu trữ hybrid on/offgrid

Pin lưu trữ lithium, ắc quy