nghiên cứu, thiết kế hệ dc dc theo nguyên tắc điều khiển tối ưu công suất (maximum power point tracking – mppt) sử dụng năng lượng mặt trời

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------TRƯƠNG QUỐC THƯỞNG
NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ DC/DC THEO NGUYÊN TẮC ĐIỀU
KHIỂN TỐI ƯU CÔNG SUẤT (MAXIMUM POWER POINT
TRACKING – MPPT) SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

Chuyên ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
KỸ THUẬT ĐIỆN HƯỚNG THIẾT BỊ ĐIỆN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS. NGUYỄN THẾ CÔNG

Hà Nội – Năm 2014


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn này là trung thực và là công trình
nghiên cứu của tôi, chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Hà Nội, ngày tháng năm 2014
Tác giả luận văn

Trương Quốc Thưởng


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................
MỤC LỤC ...............................................................................................................i

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................ v
DANH MỤC CÁC BẢNG ..................................................................................... vi
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ................................................................vii
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
1. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................... 1
2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn .......................................................................... 1
3. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu .................................................... 1
4. Cấu trúc của luận văn....................................................................................... 2
CHƯƠNG 1.

GIỚI THIỆU VỀ NGUỒN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI.............. 3

1.1. Tổng quan về các nguồn năng lượng tái tạo .................................................. 3
1.1.1. Năng lượng gió ..................................................................................... 3
1.1.2. Năng lượng mặt trời .............................................................................. 4
1.1.3. Năng lượng thủy năng ........................................................................... 6
1.1.4. Năng lượng sinh khối ........................................................................... 8
1.1.5. Năng lượng địa nhiệt ............................................................................ 9
1.1.6. Năng lượng từ sóng biển .................................................................... 10
1.2. Giới thiệu về năng lượng mặt trời ............................................................... 11
1.2.1. Giới thiệu chi tiết về nguồn điện năng thu được từ ánh sáng mặt trời ... 11
1.2.2. Các dạng hệ thống quang điện.............................................................. 14
1.2.3. So sánh nguồn năng lượng mặt trời với các nguồn năng lượng tái tạo
khác ............................................................................................................... 16

i


1.2.4. Các dự án năng lượng mặt trời đã được thực hiện ................................ 17
1.2.4.1. Một số nhà máy điện mặt trời trên thế giới ............................................ 17

1.2.4.2. Một số dự án điện mặt trời tại việt nam ................................................ 19
CHƯƠNG 2.

CẤU TRÚC THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC ............................ 21

2.1. Giới thiệu các cấu trúc điển hình ................................................................. 21
2.1.1. Cấu trúc Buck ..................................................................................... 21
2.1.2. Cấu trúc Boost .................................................................................... 22
2.1.3. Cấu trúc Buck – Boost ........................................................................ 23
2.1.4. Cấu trúc Flyback ................................................................................ 25
2.1.5. Cấu trúc Half – bridge ......................................................................... 26
2.1.6. Cấu trúc Full – bridge ......................................................................... 28
2.2. So sánh và lựa chọn phương án ................................................................... 30
2.3. Lựa chọn thiết bị động lực .......................................................................... 32
2.3.1. Tính toán thông số cuộn cảm................................................................ 33
2.3.2.1. Lựa chọn vật liệu lõi cuộn cảm ............................................................. 33
2.3.2.2. Lựa chọn hình dáng lõi ......................................................................... 34
2.3.2.3. Tính toán thông số cuộn cảm................................................................. 34
2.3.2. Tính toán thông số tụ lọc điện áp đầu ra ............................................... 40
2.3.3. Tính toán thông số tụ lọc điện áp đầu ra ............................................... 40
2.3.4. Tính toán thông số tụ lọc điện áp đầu ra ............................................... 41
CHƯƠNG 3.

ĐIỀU KHIỂN THEO ĐIỂM CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI (MPPT) HỆ

NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI................................................................................. 42
3.1. Giới thiệu về các phương pháp điều khiển và đưa ra đánh giá về các phương
pháp .................................................................................................................. 42

ii

3.1.1. Phương pháp điện áp hở mạch (Open circuit voltage method) ............. 42
3.1.2. Phương pháp dòng điện ngắn mạch (Short circuit voltage method) ...... 43
3.1.3. Phương pháp nhiễu loạn và quan sát (Perturb and observe method –
P&O) ............................................................................................................. 44
3.1.4. Phương pháp tăng độ truyền dẫn (Incremental Conductance – INC) .... 45
3.1.5. Phương pháp điều khiển mờ (Fuzzy logic Control Method) ................. 47
3.1.6. Phương pháp mạng noron (Neural network Method) ............................ 48
3.1.7. So sánh các phương pháp điều khiển .................................................... 48
3.1.8. Lựa chọn phương pháp......................................................................... 49
3.2. Chi tiết về phương pháp “nhiễu loạn và quan sát” ....................................... 50
CHƯƠNG 4.

KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ....................................................... 55

4.1. Sơ đồ nguyên lý và mạch động lực của sản phẩm thực nghiệm .................. 55
4.2. Sơ đồ giải thuật ........................................................................................... 58
4.3. Kết quả thực nghiệm ................................................................................... 59
CHƯƠNG 5.

MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG.............................................. 61

5.1. Mô hình hóa pin mặt trời ........................................................................... 61
5.1.1. Mô hình hóa tế bào pin mặt trời ........................................................... 61
5.1.2. Dãy pin trong thực tế............................................................................ 62
5.1.3. Cải tiến mô hình ................................................................................... 63
5.1.4. Hiệu chỉnh mô hình .............................................................................. 64
5.1.5. Phương pháp lặp để xác định Rs và Rp ................................................. 64
5.1.6. Mô hình mô phỏng trong matlab .......................................................... 65

5.2. Mô phỏng hệ thống DC/DC điều khiển xác định điểm công suất cực đại sử
dụng thuật toán P&O ......................................................................................... 68

iii


CHƯƠNG 6.

KẾT LUẬN................................................................................. 72

6.1. Kết luận chung ............................................................................................ 72
6.1. Hướng phát triển của đề tài ......................................................................... 73
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

iv


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
TT

Ký hiệu, chữ

Ý nghĩa

viết tắt

1.

MPPT

Xác định điểm công suất cực đại

2.

AC/DC

Biến đổi từ xoay chiều sang một chiều

3.

DC/DC

Biến đổi từ một chiều thành một chiều

4.

DC/AC

Biến đổi từ một chiều sang xoay chiều

5.

D

Diot

6.

C

Tụ điện

7.

T

Van bán dẫn

8.

L

Cuộn cảm

9.

R

Tải đầu ra

10.

d

Tỉ lệ mở van

11.

N1

Số vòng dây cuộn sơ cấp

12.

N2

Số vòng dây cuộn thứ cấp

13.

P

Công suất

14.

H

Hiệu suất

15.

Fsw

Tần số chuyển mạch

16.

UV

Điện áp đầu vào

17.

Dmax

Độ mở lớn nhất của van

18.

Eng

Năng lượng tích trong cuộn cảm

19.

Ipk

Dòng điện đỉnh

20.
21.

∆‫ܫ‬

Giá trị dao động của dòng điện

ke

Hệ số điều kiện

22.

kg

Hệ số hình học

23.

J

Mật độ dòng điện

24.

Irms

25.

ߝ

Dòng điện hiệu dụng
Độ ăn sâu của hiệu ứng bề mặt

v

Ghi chú

26.

S

Tiết diện dây dẫn

27.

lg

Khe hở không khí

28.

F

Từ thông dò

29.

α

Hệ số điều chỉnh

30.

VMPPT

Giá trị điện áp khi đạt được MPPT

31.

IMPPT

Giá trị dòng điện khi đạt được MPPT

32.

VOC

Điện áp khi hở mạch

33.

ISC

Dòng điện khi ngắn mạch

34.

t

35.

PCB

36.

q

Điện tích điện tử

37.

G

Bức xạ mặt trời

38.

Rs, Rp

39.

I-V

Đặc tính dòng điện, điện áp

40.

P- V

Đặc tính công suất, điện áp

Thời gian
Bảng mạch in

Điện trở nội song song và nối tiếp trong tấm pin mặt
trời

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2-1: Bảng thông số của các cấu trúc ............................................................. 31
Bảng 2-2: Bảng thông số của sản phẩm thực nghiệm ............................................. 32
Bảng 2-3: Bảng đặc điểm của một số loại lõi ........................................................ 34
Bảng 3-1: Bảng so sánh các thuật toán điều khiển ................................................. 49
Bảng 5-1: Bảng thông số pin mặt trời .................................................................... 65

vi


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1: pin mặt trời đơn tinh thể (bên trái) và pin mặt trời đa tinh thể (bên phải)
.............................................................................................................................. 12
Hình 1.2: Từ trái qua phải Tế bào quang điện, module pin mặt trời, hệt thống pin
mặt ........................................................................................................................ 13
Hình 1.3: Hệ thống năng lượng mặt trời hòa lưới................................................... 15
Hình 1.4: Hệ thống năng lượng mặt trời cục bộ ..................................................... 16
Hình 1.5: Nhà máy điện mặt trời Ivapah Solar Electric Generating ........................ 18
Hình 1.6: Nhà máy điện mặt trời PS20 .................................................................. 18
Hình 1.7: Dự án điện mặt trời lắp tại tòa nhà Bộ Công Thương ............................. 19
Hình 1.8: Dự án điện mặt trời tại Bãi Hương ......................................................... 20
Hình 1.9: Dự án điện mặt trời tại Trung Tâm Hội Nghị Quốc Gia ......................... 20
Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc Buck .............................................................................. 21
Hình 2.2: Sơ đồ dạng sóng của cấu trúc Buck ...................................................... 22
Hình 2.3: Cấu trúc mạch Boost ............................................................................. 23
Hình 2.4: Sơ đồ dạng sóng của cấu trúc Boost ...................................................... 23
Hình 2.5: Cấu trúc mạch Buck - Boost ................................................................. 24
Hình 2.6: Sơ đồ dạng sóng của cấu trúc Buck - Boost ........................................... 24
Hình 2.7: Cấu trúc mạch Flyback ......................................................................... 25
Hình 2.8: Sơ đồ dạng sóng của cấu trúc mạch Flyback ......................................... 26

Hình 2.9: Cấu trúc mạch Half - bridge .................................................................. 26
Hình 2.10: Sơ đồ dạng sóng của cấu trúc Half - bridge ......................................... 28
Hình 2.11: Cấu trúc mạch Full - bridge ................................................................. 28
Hình 2.12: Sơ đồ dạng sóng của cấu trúc Full - bridge .......................................... 30
Hình 3.1: Phương pháp hằng số điện áp................................................................. 43
Hình 3.2: Phương pháp P&O ................................................................................. 45
Hình 3.3: Đồ thị thể hiện phương pháp INC .......................................................... 46
Hình 3.4: Đường cong đặc tính công suất của hệ thống pin mặt trời ...................... 50
Hình 3.5: Sơ đồ giải thuật của thuật toán MPPT .................................................... 52

vii


Hình 3.6: Đồ thị thể hiện tốc độ đáp ứng của thuật toán dưới điều kiện môi trường
thay đổi ................................................................................................................. 53
Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý mạch MPPT sử dụng cấu trúc Boost (được vẽ bằng phần
mềm Proteus) ........................................................................................................ 55
Hình 4.2: Mạch PCB của cấu trúc MPPT Boost.................................................... 56
Hình 4.3: Hình vẽ 3D bộ biến đổi MPPT Boost ..................................................... 57
Hình 4.4: Hệ thống thực nghiệm ............................................................................ 57
Hình 4.5: Sơ đồ giải thuật của thuật toán P&O trên dspic33fj12mc202.................. 58
Hình 4.6: Thay đổi công suất lớn nhất của hệ thống pin mặt trời theo thời gian ..... 59
Hình 4.7: Thay đổi điện áp lớn nhất của hệ thống pin mặt trời theo thời gian ........ 59
Hình 4.8: Thay đổi dòng điện lớn nhất của hệ thống pin mặt trời theo thời gian .... 60
Hình 5.1: Mạch điện tương đương của một tấm pin mặt trời nhỏ ........................... 61
Hình 5.2: Sơ đồ mô phỏng trong Matlab/Simulink của dòng quang điện phụ thuộc
vào bức xạ mặt trời và nhiệt độ .............................................................................. 65
Hình 5.3: Sơ đồ mô phỏng trong Matlab/Simulink của dòng điện trong hệ thống pin
mặt trời phụ thuộc vào dòng quang điện, điện áp pin, số pin mắc nối tiếp, số pin
mắc song song. ...................................................................................................... 66

Hình 5.4; Sơ đồ mô phỏng trong Matlab/Simulink của tế bào pin mặt trời ............. 66
Hình 5.5: Đường cong P-V của pin mặt trời .......................................................... 67
Hình 5.6: Đường cong I-V của pin mặt trời ........................................................... 67
Hình 5.7: Sơ đồ mô phỏng cấu trúc mạch Boost trong Matlab/Simulink ................ 68
Hình 5.8: Sơ đồ mô phỏng phương pháp P&O trong Matlab/Simulink .................. 68
Hình 5.9: Sơ đồ mô phỏng hệ thống trong Matlab/Simulink .................................. 69
Hình 5.10: Điện áp đầu ra của hệ thống pin với việc MPPT theo phương pháp P&O
.............................................................................................................................. 69
Hình 5.11: Dòng điện đầu ra của hệ thống pin với việc MPPT theo phương pháp
P&O ...................................................................................................................... 70
Hình 5.12: Công suất đầu ra của hệ thống pin với việc MPPT theo phương pháp
P&O ...................................................................................................................... 70

viii


Hình 5.13: Công suất đầu ra của hệ thống DC/DC với việc MPPT theo phương pháp
P&O ...................................................................................................................... 71

ix


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Với việc trái đất đang ngày càng nóng lên và việc các nhiên liệu hóa thạch
đang trở nên khan hiếm trong thời gian gần đây đã dẫn đến sự chú ý vào việc sử
dụng các nguồn năng lượng tái tạo. Các nguồn năng lượng tái tạo đang trở thành
một sự thay thế tối ưu cho các nguồn năng lượng hóa thạch truyền thống. Các
nghiên cứu về các hệ thống năng lượng mặt trời ngày càng nhiều do nguồn năng
lượng này sẵn có ở mọi chỗ và được xem như là một trong các nguồn năng lượng

tái tạo chủ yếu cho tương lai. Tuy nhiên, công suất đầu ra của pin mặt trời phụ
thuộc đáng kể vào bức xạ mặt trời, nhiệt độ của pin mặt trời và các yếu tố khác. Do
đó, để có thể sử dụng nguồn năng lượng mặt trời một cách hiệu quả nhất thì nhiệm
vụ của các kỹ sư và các nhà nghiên cứu là phải xác định điểm công suất cực đại
(Maximum Power Point Tracking - MPPT) của pin mặt trời.
2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Việc nghiên cứu thuật toán “Xác định điểm công suất cực đại” sẽ có tác giúp
cho cải thiện hiệu suất của việc sử dụng năng lượng mặt trời, giảm chi phí đầu tư
và nâng cao tính ổn định của hệ thống năng lượng mặt trời. Giúp việc sử dụng
nguồn năng lượng sạch này trở nên phổ biến hơn đặc biệt với các khu vực vùng sâu
vùng xa, khu vực hải đảo nơi mà điện lưới chưa thể vươn tới được.
3. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Mục đích của đề tài:
Nghiên cứu được tính khả thi cũng như nâng cao được hiệu suất của hệ thống
năng lượng mặt trời khi sử dụng nguyên tắc điều khiển tìm điểm công suất cực đại.
- Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài:
+ Tìm hiểu chi tiết về nguyên tắc điều khiển tìm xác định điểm công suất cực
đại trong hệ thống năng lượng mặt trời.
+ Mô phỏng và chế tạo thử nghiệm hệ thống DC/DC điều khiển theo nguyên
tắc xác định điểm công suất cực đại .

1


+ Đưa ra kết luận, đề xuất hướng phát triển .
4. Cấu trúc của luận văn
Luận văn bao gồm 6 chương:
Chương 1: Giới thiệu về nguồn năng lượng mặt trời.
Chương 2: Cấu trúc thiết kế mạch động lực.
Chương 3: Nguyên tắc điều khiển theo điểm công suất cực đại (MPPT) trong

hệ thống năng lượng mặt trời.
Chương 4: Kết quả thực nghiệm.
Chương 5: Mô hình hóa và mô phỏng.
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển của đề tài
Luận văn mang ý nghĩa thực tiễn cao và hi vọng là tài liệu hữu ích cho các
sinh viên, kỹ sư quan tâm đến vấn đề này. Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng do
trình độ còn hạn chế nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được
sự góp ý để luận văn hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn thầy TS. Nguyễn Thế Công, TS. Nguyễn Thanh
Sơn, ThS. Nguyễn Thành Khang các thầy cô trong bộ môn Thiết bị điện - Điện tử
trường Đại học Bách khoa Hà Nội và các đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi hoàn thành
luận văn này.

2


CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ NGUỒN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

Nội dung tổng quát của chương là giới thiệu về các nguồn năng lượng tái tạo
đang được con người sử dụng trong đó đặc biệt giới thiệu chi tiết tới nguồn năng
lượng mặt trời – nguồn năng lượng được nghiên cứu trong luận văn. Trong đó có
nêu ra các ưu nhược điểm của các nguồn năng lượng tái tạo. Phần cuối chương
giới thiệu về các dự án về năng lượng mặt trời.
1.1. Tổng quan về các nguồn năng lượng tái tạo
1.1.1. Năng lượng gió [10]
Năng lượng gió dựa trên nguyên lý là gió tạo ra sức quay các turbine và sẽ tạo
ra điện năng. Đây là nguồn năng lượng được coi là vô tận vì gió có sẵn trong tự
nhiên.
Ngoài ra năng lượng gió cũng được coi là một nguồn năng lượng sạch, việc
sản xuất điện năng từ gió làm giảm ô nhiễm không khí như các nguồn điện năng sử

dụng nhiên liệu khí đốt. Chúng không phóng thích khí carbonic, hay các khí độc
như carbon monoxide ảnh hưởng lên môi trường và sức khỏe người dân.
Tuy nhiên, điểm bất thuận lợi chính yếu của nguồn năng lượng này là phụ
thuộc vào thiên nhiên. Dù công nghệ gió đang phát triển cao, và giá thành của một
turbine gió giảm dần từ hơn 10 năm qua, mức đầu tư ban đầu cho nguồn năng lượng
này vẫn còn cao hơn mức đầu tư các nguồn năng lượng cổ điển với cùng công suất.
Gió đến từ thiên nhiên cho nên gió không đáp ứng trọn vẹn được những nhu
cầu cần thiết của con người vì con người không thể kiểm soát được nguồn gió và
nguồn điện năng này không thể giữ lại được phần dư thừa trừ khi chuyển điện qua
các bình ắc quy dự trữ rất tốn kém và không hiệu quả kinh tế.
Nguồn gió nhiều và đều đặn thường ở khu vực xa thành phố, nên ngoài việc sử
dụng tại chỗ, điện năng từ gió khó được chuyển về các khu đông dân cư. Do đó,
trước khi có những biện pháp nhằm giải quyết các bất lợi trên, năng lượng từ gió có
thể xem như một nguồn năng lượng dự phòng ngoài các nguồn năng lượng chính
yếu khác.
3


Dĩ nhiên không có một nguồn năng lượng nào mà không ảnh hưởng lên môi
trường. Trong trường hợp năng lượng gió, ảnh hưởng cần phải lưu tâm là các
turbine gió gây ra tiếng động làm đảo lộn các luồng sóng trong không khí có thể
làm xáo trộn hệ sinh thái của các loài chim hoang dã và làm nhiễu xạ cho việc phát
tuyến trong truyền thanh và truyền hình (Các bất thuận lợi này đã được giải quyết
bằng kỹ thuật làm cánh quạt mới to và cao hơn hiện tại, do đó quạt sẽ quay chậm
hơn, không làm đảo lộn phương hướng di chuyển của chim muông và giảm thiểu sự
biến đổi của hệ sinh thái chung quanh).
Vì lượng gió thổi không đều đặn, cho nên lượng điện năng cung cấp bị dao
động. Để giải quyết trở ngại trên, các turbine gió cần được kết hợp chung với các
nguồn năng lượng khác để có được nguồn điện liên tục và cố định. Tại Liên Hiệp
Châu Âu, những turbine này được nối mạng điện toàn Châu Âu, nhờ đó mà việc sản

xuất điện được điều hòa.
Đối với Việt Nam, tại các tỉnh vùng duyên hải chạy dài từ Ninh Thuận đến
mũi Né, Bình Thuận là những vùng thuận lợi lớn để triển khai các hệ thống turbine
gió. Trong một tương lai không xa, ước tính vào khoảng 30 năm nữa, các nguồn
năng lượng cổ điển như than đá, dầu khí sẽ dần dần bị cạn kiệt; thủy điện sẽ trở
thành một hiểm họa lớn cho môi trường. Trong lúc đó điện năng từ các lò phản ứng
hạt nhân vẫn còn là một khái niệm mơ hồ cho các nhà làm khoa học Việt Nam.
Cuối cùng, chỉ còn lại các nguồn điện năng sạch và có tính khả thi cao.
1.1.2. Năng lượng mặt trời [10]
Mặt trời là nguồn năng lượng lớn nhất mà con người có thể tận dụng được:
sạch, mạnh mẽ, dồi dào, đáng tin cậy, gần như vô tận, và có ở khắp nơi dù ít hay
nhiều. Việc thu giữ năng lượng mặt trời gần như không có ảnh hưởng tiêu cực gì
đến môi trường. Việc sử dụng không thải ra khí và nước độc hại, do đó không góp
phần vào vấn đề ô nhiễm môi trường và hiệu ứng nhà kính.
Mặt trời là một khối cầu có đường kính khoáng 1,4 triệu km với thành phần
gồm các khí có nhiệt độ rất cao. Nhiệt độ bên trong mặt trời đạt đến gần 15 triệu độ,
với áp suất gấp 70 tỷ lần áp suất khí quyển của Trái Đất. Đây là điều kiện lý tưởng

4


cho các phản ứng phân hạch của các nguyên tử hydro. Bức xạ gamma từ các phản
ứng phân hạch này, trong quá trình được truyền từ tâm mặt trời ra ngoài, tương tác
với các nguyên tố khác bên trong mặt trời và chuyển thành bức xạ có mức năng
lượng thấp hơn, chủ yếu là ánh sáng và phần nhiệt của phổ năng lượng. Bức xạ điện
từ này, với phổ năng lượng trải dài từ tia cực tím đến hồng ngoại, phát ra không
gian ở mọi hướng khác nhau. Quá trình bức xạ của mặt trời diễn ra từ 5 tỷ năm nay,
và sẽ còn tiếp tục trong vài tỷ năm nữa.
Mỗi giây, mặt trời phát ra một khối năng lượng khổng lồ vào Thái Dương Hệ,
chỉ một phần rất nhỏ tổng lượng bức xạ đến được Trái Đất. Tuy nhiên, phần năng

lượng này vẫn được xem là rất lớn, vào khoảng 1.367 MW/m2 ở ngoại tầng khí
quyển của Trái Đất. Một phần bức xạ mặt trời phản xạ lại về không gian trên bề mặt
các đám mây. Còn lại 99% bức xạ mặt trời chiếu xuống bề mặt Trái Đất chuyển
thành nhiệt và sau đó tỏa nhiệt lại về không gian. Chỉ cần một phần nhỏ năng lượng
mặt trời được sử dụng thì có thể đáp ứng được nhu cầu về năng lượng của thế giới.
Việc chuyển hóa năng lượng mặt trời được thực hiện thông qua các tấm pin
quang điện hay còn gọi là pin mặt trời. Các tấm pin mặt trời này chuyển đổi trực
tiếp ánh sáng thành điện năng, như thường được thấy trong các máy tính cầm tay
hay đồng hồ đeo tay. Chúng được làm từ các vật liệu bán dẫn tương tự như trong
các con chíp điện tử trong máy tính. Một khi ánh sáng mặt trời được hấp thụ bởi các
vật liệu này, năng lượng mặt trời sẽ đánh bật các hạt điện tích (electron) năng lượng
thấp trong nguyên tử của vật liệu bán dẫn, cho phép các hạt tích điện này di chuyển
trong vật liệu và tạo thành điện. Quá trình chuyển đổi photon thành điện này gọi là
hiệu ứng quang điện. Cho dù được phát hiện từ hơn 200 năm trước, kỹ thuật quang
điện chỉ phát triển rộng rãi trong ứng dụng dân sự kể từ cuộc khủng hoảng dầu mỏ
vào năm 1973.
Các pin mặt trời thông thường được lắp thành một module khoảng 40 phiến
pin, và 10 module sẽ được lắp gộp lại thành chuỗi quang điện có thể dài vài mét.
Các chuỗi pin mặt trời dạng phẳng này được lắp ở một góc cố định hướng về phía

5


Nam, hoặc được lắp trên một hệ thống hiệu chỉnh hướng nắng để luôn bắt được
nắng theo sự thay đổi quĩ đạo của nắng mặt trời.
Hiệu quả của pin mặt trời phụ thuộc trực tiếp vào hiệu suất chuyển đổi ánh
sáng thành điện năng của phiến pin mặt trời. Chỉ có ánh sáng mặt trời với mức năng
lượng nhất định mới có thể chuyển đổi một cách hiệu quả thành điện năng, chưa kể
đến một phần lớn lượng ánh sáng bị phản chiếu lại hoặc hấp thụ bởi vật liệu cấu
thành phiến pin. Do đó, hiệu suất tiêu biểu cho các loại pin mặt trời thương mại hiện

nay vẫn tương đối thấp, khoảng 15% (tương đương với 1/6 bức xạ mặt trời chiếu
đến pin được chuyển thành điện). Hiệu suất thấp dẫn đến việc đòi hỏi tăng diện tích
lắp đặt để đạt được công suất đưa ra, tức là tăng giá thành sản xuất. Do đó, mục tiêu
hàng đầu hiện nay của ngành công nghiệp điện mặt trời là tăng hiệu quả pin và giảm
giá thành trên đơn vị phiến pin.
Mỹ, Áo, Tây Ban Nha, Nhật Bản và Pháp là các quốc gia dẫn đầu về khai thác
nhiệt mặt trời, năng lượng điện được tạo ra thông qua các hệ thống tập trung ánh
sáng có công suất lắp đặt lên đến hàng trăm MW. Chỉ riêng vào năm 1995, tại Cộng
Đồng Châu Âu đã có 6,5 triệu m2 diện tích lắp đặt gương tập trung ánh sáng mặt
trời với tốc độ phát triển là 15% trong năm trước đó.
Việt Nam có bức xạ mặt trời vào loại cao trên thế giới, với số giờ nắng dao
động từ 1.600-2.600 giờ/năm, đặc biệt là khu vực phía Nam. Việt Nam hiện có trên
100 trạm quan trắc toàn quốc để theo dõi dữ liệu về năng lượng mặt trời. Tính trung
bình toàn quốc thì bức xạ mặt trời dao động từ 3,8-5,2 kW/m2/ngày. Tiềm năng điện
mặt trời là tốt nhất ở các vùng từ Thừa Thiên Huế trở vào miền Nam (bức xạ dao
động từ 4,0-5,9 kW/m2/ngày).
Cho đến nay, Việt Nam đã lắp đặt hơn 1000 kW hệ thống pin mặt trời. Hầu
hết các hệ quang điện được lắp đặt chỉ có công suất tương đối nhỏ, từ 50-1000 W.
1.1.3. Năng lượng thủy năng [10]
Thủy điện lấy năng lượng từ nguồn nước chảy và chuyển đổi nó thành điện
năng, mà không cần tốn, lãng phí hoặc mất nước trong quá trình sản xuất ra điện
năng.

6


Thủy điện khi sản xuất nó không có chất gây ô nhiễm không khí, không gây ô
nhiễm môi trường và không có chất thải độc hại.
Lợi ích lớn nhất của thuỷ điện là hạn chế được giá thành nhiên liệu. Các nhà
máy thuỷ điện không phải chịu cảnh tăng giá của nhiên liệu hóa thạch như dầu mỏ,

khí thiên nhiên hay than đá, và không cần phải nhập nhiên liệu. Các nhà máy thuỷ
điện cũng có tuổi thọ lớn hơn các nhà máy nhiệt điện, một số nhà máy thuỷ điện
đang hoạt động hiện nay đã được xây dựng từ 50 đến 100 năm trước. Chi phí nhân
công cũng thấp bởi vì các nhà máy này được tự động hoá cao và có ít người làm
việc tại chỗ khi vận hành thông thường.
Các nhà máy thuỷ điện hồ chứa bằng bơm hiện là công cụ đáng chú ý nhất để
tích trữ năng lượng về tính hữu dụng, cho phép phát điện ở mức thấp vào giờ thấp
điểm (điều này xảy ra bởi vì các nhà máy nhiệt điện không thể dừng lại hoàn toàn
hàng ngày) để tích nước sau đó cho chảy ra để phát điện vào giờ cao điểm hàng
ngày. Việc vận hành cách nhà máy thuỷ điện hồ chứa bằng bơm cải thiện hệ số tải
điện của hệ thống phát điện.
Sự phát điện của nhà máy điện cũng có thể ảnh hưởng đến môi trường của
dòng sông bên dưới. Thứ nhất, nước sau khi ra khỏi turbine thường chứa rất ít cặn
lơ lửng, có thể gây ra tình trạng xối sạch lòng sông và làm sạt lở bờ sông. Thứ hai,
vì các turbine thường mở không liên tục, có thể quan sát thấy sự thay đổi nhanh
chóng và bất thường của dòng chảy. Tại Grand Canyon, sự biến đổi dòng chảy theo
chu kỳ của nó bị cho là nguyên nhân gây nên tình trạng xói mòn cồn cát ngầm.
Lượng oxy hoà tan trong nước có thể thay đổi so với trước đó. Cuối cùng, nước
chảy ra từ turbine lạnh hơn nước trước khi chảy vào đập, điều này có thể làm thay
đổi số lượng cân bằng của hệ động vật, gồm cả việc gây hại tới một số loài. Các hồ
chứa của các nhà máy thuỷ điện ở các vùng nhiệt đới có thể sản sinh ra một lượng
lớn khí methane và carbon dioxide. Điều này bởi vì các xác thực vật mới bị lũ quét
bị mục nát trong một môi trường kỵ khí và tạo thành methane, một khí gây hiệu ứng
nhà kính mạnh. Methane bay vào khí quyển khí nước được xả từ đập để làm quay
turbine. Ở Việt Nam thủy điện vẫn là nguồn năng lượng chính cung cấp chủ yếu

7


cho lưới điện quốc gia. Trong đó phải kể đến các nhà máy thủy điện lớn như Hòa

Bình, Sơn La…
1.1.4. Năng lượng sinh khối [10]
Sinh khối là một thuật ngữ có ý nghĩa bao hàm rất rộng dùng để mô tả các vật
chất có nguồn gốc sinh học vốn có thể được sử dụng như một nguồn năng
lượng. Với định nghĩa như vậy, sinh khối bao gồm cây cối tự nhiên, cây trồng công
nghiệp, tảo và các loài thực vật khác, hoặc là những bã nông nghiệp và lâm nghiệp.
Sinh khối cũng bao gồm cả những vật chất được xem như chất thải từ các xã hội
con người như chất thải từ quá trình sản xuất thức ăn nước uống, bùn/nước cống,
phân bón, sản phẩm phụ gia (hữu cơ) công nghiệp (industrial by-product) và các
thành phần hữu cơ của chất thải sinh hoạt.
Trên quy mô toàn cầu, sinh khối là nguồn năng lượng lớn thứ tư, chiếm
khoảng 14-15% tổng năng lượng tiêu thụ của thế giới. Ở các nước đang phát triển,
sinh khối thường là nguồn năng lượng lớn, trung bình đóng góp khoảng 35% trong
tổng cung cấp năng lượng. Vì vậy năng lượng sinh khối giữ vai trò quan trọng và có
khả năng sẽ giữ vai trò sống còn trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng của thế
giới trong tương lai.
Các nguồn sinh khối được chuyển thành các dạng năng lượng khác như điện
năng, nhiệt năng, hơi nước và nhiên liệu qua các phương pháp chuyển hóa như đốt
trực tiếp và turbin hơi, phân hủy yếm khí (anaerobic digestion), đốt kết hợp (cofiring), khí hóa (gasification) và nhiệt phân (pyrolysis).
Ngoài ra, việc sử dụng sinh khối để tạo năng lượng có tác động tích cực đến
môi trường. Hiển nhiên việc đốt sinh khối không thể giải quyết ngay vấn đề mất cân
bằng vể tỷ lệ CO2 hiện nay. Tuy nhiên, vai trò đóng góp của sinh khối trong việc
sản xuất năng lượng vẫn rất đáng kể trong việc bảo vệ cân bằng môi trường, vì nó
tạo ra ít CO2 hơn năng lượng hóa thạch. Một cách khái quát, CO2 tạo ra bởi việc đốt
sinh khối sẽ được "cô lập" tạm thời (sequestered) trong cây cối được trồng mới để
thay thế nhiên liệu. Nói một cách khác, đó là một chu kỳ tuần hoàn kín với tác động
hết sức nhỏ lên môi trường.

8

Trong khi nguồn năng lượng hóa thạch ngày càng cạn kiệt, nhu cầu sử dụng
điện ngày càng cao thì giải pháp sử dụng nguồn điện sinh khối để thay thế mang ý
nghĩa to lớn trên các khía cạnh kinh tế, xã hội và môi trường. Hơn nữa, Việt Nam
lại có tiềm năng to lớn để phát triển điện sinh khối cả trong hiện tại và tương lai.
Tuy nhiên, số các dự án năng lượng tái tạo đi vào hoạt động tính đến thời điểm này
vẫn còn quá ít và chỉ có vài dự án là điện sinh khối nối lưới, việc đầu tư mang nặng
tính tự phát, thiếu quy hoạch tổng thể và chưa tương xứng với tiềm năng hiện có
của quốc gia.
1.1.5. Năng lượng địa nhiệt [10]
Năng lượng địa nhiệt là năng lượng được tách ra từ nhiệt trong lòng Trái Đất.
Năng lượng này có nguồn gốc từ sự hình thành ban đầu của hành tinh, từ hoạt động
phân hủy phóng xạ của các khoáng vật, và từ năng lượng mặt trời được hấp thụ tại
bề mặt Trái Đất.
Lượng năng lượng địa nhiệt là rất lớn. Các nhà khoa học ước tính chỉ cần 1
phần trăm lượng nhiệt chứa trong lớp 10 km phía trên vỏ trái đất đã tương đương
với 500 lần năng lượng mà các nguồn dầu, khí của trái đất mang lại.
Một lượng lớn các nhà máy điện dạng thủy nhiệt đã được xây dựng và đưa vào
vận hành ở cả các nước phát triển và đang phát triển. Một số nhà máy sử dụng công
nghệ nhà máy điện phân tách hơi nước và chu trình hơi nước truyền thống, số khác
sử dụng chu trình nhị nguyên trong đó dùng các môi chất làm việc có nhiệt độ bay
hơi thấp hơn nước.
Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VAST) cũng tiến hành nghiên cứu,
khảo sát khả năng sản xuất điện từ nguồn địa nhiệt nhưng đến nay chưa có dự án
sản xuất điện nào. Viện Địa chất - Khoáng sản cũng đã từng hợp tác với một công
ty lớn của Mỹ để biến nhiệt trong lòng đất thành điện nhưng không thành công vì
giá điện từ địa nhiệt cao hơn so với giá điện hiện nay do chi phí cho công nghệ này
lớn.

9

1.1.6. Năng lượng từ sóng biển [10]
Đại dương là một nguồn năng lượng tái tạo vô tận cho việc chế tạo điện năng
sử dụng cho thế giới. Tổng quát, về lý thuyết đánh giá thế năng của đại dương có
thể đạt 100.000 TW/năm (trong khi đó tiêu thụ năng lượng điện của thế giới là
16.000 TW/năm). Trong những năm gần đây thế giới đã quan tâm rộng rãi tới năng
lượng của sóng biển. Dưới đây trình bày 2 phương pháp tạo điện năng từ đại dương:
Năng lượng từ thủy triều: Nguyên lý phát điện thủy triều tương tự như nguyên
lý phát điện thủy lực, tức là lợi dụng sự chênh lệch mức nước triều lên xuống để
làm quay động cơ và máy phát điện. Ở những vùng có biên độ triều tương đối lớn,
người ta xây đê ngăn nước có nhiều cửa tạo thành một hồ chứa và trong đê lắp tổ
máy phát điện bánh xe nước. Khi nước triều lên cao bên ngoài một cửa nào đó thì
cửa đó mở ra, nước biển chảy vào hồ chứa, dòng nước vào làm quay bánh xe thủy
động, kéo theo làm quay máy phát điện. Khi nước triều rút xuống thì cửa đóng lại
và cánh cửa khác mở ra, nước từ hồ chứa chảy ra biển và dòng nước lại làm quay
máy tải động. Cứ như thế, trạm điện thủy triều không ngừng phát điện.
Năng lượng từ sóng: Phương pháp tạo ra dòng điện từ sóng biển là dùng máy
phát điện đặt nổi trên mặt biển như một cái bơm nằm ngang, pít tông nối liền với
phao, tùy theo sóng biển lên xuống mà pít tông cũng chuyển động lên xuống, biến
động lực của sóng biển thành động lực của không khí bị nén. Không khí bị nén dưới
áp suất cao phụt qua miệng phun của turbin làm cho máy phát điện hoạt động. Khi
đó, năng lượng của sóng biển đã chuyển thành điện năng. Phát điện bằng năng
lượng sóng biển không tốn một chút năng lượng “khởi động” nào, lại không gây ô
nhiễm môi trường, do đó nó là một nguồn năng lượng sạch, hy vọng sẽ giúp giải
quyết nguy cơ thiếu năng lượng của toàn thế giới.
Tuy nhiên, có nhiều nguyên nhân khách quan khiến việc sử dụng nguồn năng
lượng vô tận từ đại dương vào quá trình sản xuất điện năng bị gián đoạn như: việc
nước biển làm biến dạng và ăn mòn máy móc, việc cần có những dây cáp đắt tiền
ngầm dưới biển để truyền tải điện vào bờ, đặc biệt chi phí đầu tư cho các dự án

này đòi hỏi thời gian nghiên cứu lâu dài và cần nhiều vốn. Chính vì thế, khả năng

10


cạnh tranh của năng lượng biển với các nguồn năng lượng thay thế khác còn chưa
cao. Dẫu vậy, các nước phát triển trên thế giới vẫn không ngừng tìm tòi, cải tiến
công nghệ để khai thác nguồn năng lượng xanh vô tận này.
Điều kiện Việt Nam, với hơn 3.000km đường bờ biển, có tiềm năng lớn để
phát triển năng lượng từ đại dương, việc bổ sung, đa dạng hóa nguồn năng lượng từ
biển là cần thiết để phục vụ phát triển bền vững.
1.2. Giới thiệu về năng lượng mặt trời
1.2.1. Giới thiệu chi tiết về nguồn điện năng thu được từ ánh sáng mặt trời
Từ nguồn ánh sáng mặt trời con người có thể thu được rất nhiều năng lượng
dùng cho cuộc sống hàng ngày như nhiệt năng đun sôi nước, sấy khô… một trong
các dạng năng lượng thu được lý tưởng nhất đó là điện năng. Nguồn điện năng này
thu được thông qua các hệ thống pin quang điện (pin mặt trời) gồm nhiều tế bào
quang điện ghép lại.
1.2.1.1. Tế bào quang điện (Photovoltaic cell) [11]
Tế bào quang điện là kỳ công của vật lý tinh thể và bán dẫn. Nó được cấu tạo
từ các lớp phẳng và mỏng của các vật liệu đặc biệt gọi là bán dẫn xếp chồng lên
nhau.
Có 3 lớp vật liệu chính: lớp trên cùng gọi là silicon loại n (n: negative, âm),
vật liệu này có khả năng “phóng thích” các hạt tích điện âm gọi là electron một khi
được đưa ra ngoài ánh sáng mặt trời. Lớp dưới cùng gọi là lớp p, tích điện dương
khi tiếp xúc với bức xạ mặt trời (p: positive, dương). Lớp vật liệu ở giữa gọi là lớp
chèn (junction), lớp này có vai trò như một lớp phân cách (insulator) giữa lớp n và
lớp p. Các electron được phóng thích từ lớp n sẽ di chuyển theo đường ít bị cản trở
nhất, tức là di chuyển từ lớp n tích điện âm ở bên trên về lớp p tích điện dương ở
bên dưới. Như vậy, nếu vùng p và vùng n được nối bởi một mạch điện tạo bởi các

dây dẫn mỏng, dòng electron sẽ di chuyển trong mạch điện này, tạo ra dòng điện
một chiều có thể được sử dụng trực tiếp hoặc được “dự trữ” để dùng sau. Cường độ
dòng điện sinh ra phụ thuộc vào số lượng và phương thức nối các tế bào mặt trời
trong pin mặt trời.
11


Vật liệu bán dẫnn cơ bbản và được sử dụng rộng rãi nhất trong tế bào quang điện
là silicon đơn tinh thể.. Các tế
t bào silicon đơn tinh thể cũng có hiệuu su
suất cao hơn cả,
thông thường có thể chuyển
chuy đổi đến 23% năng lượng mặt trời thu nh
nhận được thành
điện. Các tế bào này cũng
ũng rất
r bền và có tuổi thọ sử dụng cao. Vấn đềề chủ yếu là giá
thành sản xuất. Tạo
o nên silicon tinh thể
th lớn và cắt chúng thành những
ng mi
miếng nhỏ và
mỏng (0,1- 0,3 mm) là rấất tốn thời gian và chi phí cao. Do đó, để giảm
m giá thành ssản
xuất, người ta phát triểnn nghiên cứu
c các vật liệu thay thế cho tế bào silicon đơn tinh
thể, ví dụ như tế bào
ào silicon đa tinh thể, các pin quang điệnn công ngh
nghệ “màng
mỏng”, và các tổ hợp tập

p trung.

Hình 1.1: pin mặt trời đơn
đơ tinh thể (bên trái) và pin mặt trời đaa tinh th
thể (bên phải)
[11]
1.2.1.2. Hệ thống pin quang điện (Photovoltaic System) [11]
Cơ chế quang điệnn cho thấy
th cường độ dòng quang điện tỷ lệ thuận
thu với cường
độ ánh sáng mặt trời.. Dòng điện sinh ra truyền qua chuỗi các tế bào quang điện, hay
còn gọii là module quang điện, có thể cung cấp điện ở bất cứ qui mô nào, ttừ vài
miliwatt như trong máy tính bỏ
b túi cho đến vài MW như qui mô các nhà máy điện.
Dòng quang điện mộtt chiều
chi có thể được nạp vào bình ắc quy để dự tr
trữ cho các sinh
hoạt về ban đêm hoặcc vào nh
những ngày không có nắng. Một bộ điềều khiển thường
được cài giữaa module và bình ắc quy như một dạng ổnn áp, giúp thu được tối đa
năng lượng từ mặt trời khi điều kiện ánh sáng và nhiệt độ thay đổii liên ttục, và lý do
quang trọng nữaa là tránh tr
trường hợp ắc quy bị sạc quá tải. Toàn bộ các thiết bị này

12


liên kết lại thành hệ thống
ng quang điện sản xuất điện một chiềuu có đi
điện thế do động

từ 12 đến 24 volt. Điện
n một
m chiều có thể được chuyển đổi thành
ành đđiện xoay chiều
thông qua bộ biến điện.
n. Bộ
B biến điện DC/AC ngày nay có công suấtt ttừ 100-20,000
W và hiệu suất đạt tớii 90%.
Các module có thể được lắp nối với nhau một cách dễ dàng ttạo thành chuỗi
module có công suất đáp ứng với nhu cầu điện đặt ra. Một khi đượcc llắp đặt, thì chi
phí bảo trì cho module gầần như không đáng kể.
Module và các chuỗ
ỗi quang điện thường được đánh giá dựaa vào công su
suất tối
đa của chúng ở điều kiện
n thử
th nghiệm tiêu chuẩnn (Standard Test Conditions, vi
viết tắt
là STC). STC đượcc qui định là module vận hành ở nhiệt độ 250C vvới tổng lượng
bức xạ chiếuu lên module là 1000 W/m2 và dưới phân bố phổ củaa kh
khối khí 1,5 (Air
Mass 1,5, góc nắng chiếếu nghiêng 370). Do các điều kiện thử nghiệệm trong phòng
thí nghiệm là tương đốii lý tưởng
t
so với điều kiện thực tế củaa các khu vvực lắp đặt,
các module chỉ đạt hiệuu suất
su cỡ 85-90% hiệu suất thử nghiệm ở đi
điều kiện chuẩn
(STC). Các module quang điện ngày này rất an toàn, bền và đáng
áng tin ccậy, với tuổi

thọ sử dụng dao động từ 20-30 năm.

Hình 1.2: Từ trái qua phảải Tế bào quang điện, module pin mặt trời,, hhệ thống pin mặt
[11]
1.2.1.3. Hiệu suấtt của
c pin mặt trời [11]
Hiệu suất tối đa củaa phần lớn pin mặt trời hiện nay trên thị trườ
ờng là 15%, tức
là chỉ có 15% ánh nắng mặt
m trời được pin mặt trời chuyển thành điệện. Mặc dù trên
lý thuyết, hiệu suất tối đa
đ của pin mặt trời có thể đạt đến 32,3% (t
(tức là có giá trị

13


kinh tế rất lớn), trên thực tế hiệu suất thấp hơn hơn một nửa giá trị lý thuyết, và con
số 15% không được các ngành công nghiệp năng lượng xem là mang lại lợi ích kinh
tế lớn. Các tiến bộ kỹ thuật gần đây cho phép tạo ra trong phòng thí nghiệm các tế
bào quang điện đạt hiệu suất tới 28,2%. Các pin mặt trời dạng này vẫn còn phải qua
các thử nghiệm trong điều kiện thực tế. Nếu thử nghiệm thành công trong các môi
trường thử nghiệm khắc nghiệt trong tự nhiên, các pin mặt trời dạng này sẽ được
xem là mang lại lợi ích kinh tế cụ thể và do đó việc phát triển điện mặt trời qui mô
lớn là có tính khả thi về mặt kinh tế có thể ứng dụng đại trà.
Một trong những ứng dụng rộng rãi nhất ngày nay của điện mặt trời là cung
cấp điện cho các trạm theo dõi dự báo đặt ở vùng sâu vùng xa. Hầu hết trong số hơn
20 ngàn hệ thống điện mặt trời phục vụ công tác dự báo sử dụng ngày nay trên khắp
thế giới có công suất nhỏ hơn 200 W và dùng để theo dõi thời tiết, nhiệt độ và lưu
lượng nước, giám sát lượng chất thải công nghiệp và rò rỉ đường ống ...

1.2.2. Các dạng hệ thống quang điện
1.2.2.1. Hệ thống hòa lưới [11]
Có hai dạng hệ thống quang điện kết nối lưới: trực tiếp và trữ ắc quy. Module
quang điện và bộ chuyển DC/AC là 2 thành phần thiết yếu trong cả 2 dạng hệ thống
hòa lưới. Module quang điện có vai trò chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành dòng
điện một chiều, và bộ chuyển DC/AC chuyển dòng điện một chiều này thành điện
xoay chiều.
Hệ thống quang điện nối trực tiếp tương đối đơn giản hơn và hiệu quả hơn
trong vài trường hợp. Hệ thống này chuyển đổi tức thời dòng điện một chiều thành
điện xoay chiều và kết nối vào lưới điện. Hệ thống này không có biện pháp dự
phòng vì nó không sử dụng bất cứ thiết bị trữ điện nào. Nếu nguồn điện trung tâm
bị cắt, thì sẽ xảy ra hiện tượng mất điện ở đầu tải.
Hệ thống quang điện sử dụng bình trữ điện ắc quy thì khắc phục được trường
hợp mất điện khi nguồn điện trung tâm bị cắt. Hệ thống bao gồm một bộ ắc quy và
các thiết bị điều khiển điện tử phức tạp. Một khi nguồn điện trung tâm bị cắt thường
vào ban tối, điện dự trự từ ắc quy sẽ được sử dụng thay thế cho đến khi cạn nguồn

14