THIẾT kế hệ THỐNG điện mặt TRỜI CHO hộ GIA ĐÌNH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT
TRỜI CHO HỘ GIA ĐÌNH


Trang 2/91

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
1.1 Tổng quan năng lượng mặt trời
Hiện nay, đứng trước nhu cầu phát triển công nghiệp và nâng cao đời sống
người dân, việc phát triển nguồn điện cấp cho lưới điện quốc gia đang vô cùng thiết
yếu. Tuy nhiên, vì các vấn đề môi trường nên việc phát triển các nhà máy nhiệt điện
và thủy điện mới gặp rất nhiều hạn chế. Trước tính hình đó, việc ứng dụng những
nguồn năng lượng tái tạo để sản xuất điện năng nổi lên thành xu hướng mới trong
ngành năng lượng. Trong đó nổi trội hơn cả là ngành điện mặt trời vì nó có những
thuận lợi đáng kể so với các nguồn khác.
Đầu tiên, hệ thống điện mặt trời là sạch nhất trong tất cả các hệ thống năng
lượng tái tạo. Điện mặt trời không tạo ra khói, không gây tiếng ồn và không gây ảnh
hưởng tới môi trường xung quanh. Thứ hai là thời gian xây dựng ngắn. Quá trình thi
công và lắp đặt nhà máy điện mặt trời đơn giản hơn rất nhiều so với các loại khác.
Thứ ba là tuổi thọ lâu dài. Các loại pin hiện nay có tuổi thọ lên tới 20 - 30 năm. Tuy
nhiên, hệ thống điện mặt trời cũng có một số nhược điểm không thể tránh khỏi. Một
là nhu cầu diện tích đất lớn do để nhà máy có công suất phát điện lớn thì cần rất
nhiều tấm pin. Hai là hệ thống điện mặt trời không thể kiểm soát được lượng công
suất biểu kiến phát lên lưới. Do nguồn năng lượng là bức xạ từ mặt trời mà nguồn
này thì cố định và thay đổi theo từng thời điểm trong ngày, trong năm. Ta chỉ thể dự
đoán được lượng công suất biểu kiến có thể tạo ra tại một thời điểm và thay đổi
thành phần tác dụng và phản kháng trong đó. Ngoài ra, nhà máy điện mặt trời còn
bị hạn chế thời gian phát do chỉ phát được vào buổi sáng, chỉ tầm 6-8 tiếng/ngày.
Dù vậy, nhờ những ưu điểm và lợi ích của điện mặt trời mang lại giúp nó thành lựa

chọn hàng đầu trong các nguồn năng lượng tái tạo.
Việc áp dụng hệ thống điện năng lượng mặt trời không phải là mới trên thế
giới. Đức đặt mục tiêu sẽ 100% sử dụng năng lượng mặt trời trong vòng 10 năm tới.
Các nước Bắc Âu như Thụy Điển, Phần Lan có các chương trình hỗ trợ và mua điện

Thiết kế hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình


Trang 3/91

mặt trời từ các nhà dân. Vì vậy việc Việt Nam áp dụng sản xuất điện từ năng lượng
mặt trời là một điều thiết yếu.
1.2 Năng lượng mặt trời ở Việt Nam
Việt Nam nằm ở vị trí gần xích đạo và vùng khí hậu nhiệt đới nên được hưởng
nguồn bức xạ mặt trời rất dồi dào. Cường độ bức xạ trung bình trên cả nước là 4.6
kWh/m2,ngày với số giờ nắng hàng năm trung bình là 1700-2500 giờ, tức khoảng
4.6-6.8 giờ/ngày. Đây là điều kiện thuận lợi để phát triển năng lượng điện mặt trời
tại nước ta.
Do diện tích nước ta trải dài trên nhiều vĩ độ và nhiều loại địa hình nên lượng
bức xạ tại tức vùng cũng khác nhau. Trong đó, vùng có lượng bức xạ nhiều nhất là
khu vực Tây Nguyên và Nam Trung Bộ, với cường độ bức xạ từ 4.9-5.7
kWh/m2,ngày và số giờ nắng hàng năm là 2000-2600 giờ, cao nhất vào các tháng
giữa năm (khoảng từ tháng 5 đến tháng 9). Ngoài ra vùng Nam Bộ tuy lượng bức xạ
thấp hơn, 4.3-4.9 kWh/m2,ngày và 2200-2500 giờ/năm, nhưng ưu điểm của khu vực
này là lượng bức xạ phân bố đều trong năm, công suất bức xạ ổn định. Lượng bức
xạ trung bình ngày trong năm của cả vùng phía Nam là 4.9 kWh/m 2. Còn ở phía
Bắc, lượng bức xạ trung bình ngày là 3.7 kWh/m 2 với khu vực có lượng bức xạ cao
nhất là Bắc Trung Bộ, cường độ bức xạ đạt 4.6 - 5.2 kWh/m 2,ngày với số giờ nắng
là 1700-2000 giờ.

Thiết kế hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình


Trang 4/91

Hình 1 Biểu đồ bức xạ mặt trời tại Việt Nam

Thiết kế hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình


Trang 5/91

Số giờ nắng trong Cường độ bức xạ

Khu vực

năm

(kWh/m2, ngày)

Đông Bắc

1600 - 1750

3.3 - 4.1

Tây Bắc

1750 - 1800

4.1 - 4.9

Bắc Trung Bộ

1700 - 2000

4.6 - 5.2

Tây Nguyên va Nam Trung Bộ

2000 - 2600

4.9 - 5.7

Nam Bộ

2200 - 2500

4.3 - 4.9

Trung bình cả nước

1700 - 2500

4.6

Bảng 1 Số giờ nắng và cường độ bức xạ theo khu vực.

Thiết kế hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình

Trang 6/91

CHƯƠNG 2.

CÁC CẤU HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI

2.1 Hệ thống độc lập / ngoài lưới điện
Trạm điện mặt trời độc lập là cấu hình hệ thống điện mặt trời thông dụng nhất
trên phạm vi toàn cầu. Mục đích chính là cung cấp điện năng tại chỗ khi không có
nguồn điện khác có khả năng cung cấp tới.
Cấu hình hoạt động theo nguyên lý : panel mặt trời tạo ra điện năng từ ánh
nắng mặt trời, điện năng này sau đó được lưu trữ vào pin acquy và sử dụng khi yêu
cầu.
Ưu điểm :
-

Đơn giản, dễ thi công.

-

Chi phí thấp.
Nhược điểm:

-

Công suất nhỏ.

-

Cung cấp không liên tục do cần thời gian nạp acquy.
2.2 Hệ thống điện mặt trời nối lưới
Trong hệ thống nói với lưới điện, lượng điện được tiêu thụ vào ban ngày được

cung cấp chủ yếu từ hệ thống điện mặt trời, thiếu thì lấy thêm từ điện lưới, dư thì
được chuyển sang lưới điện. Tới chiều tối thì điện được cung cấp từ điện lưới theo
cách thông thường.
Thông qua hệ thống này, người lắp đặt có thể có thêm thu nhập thông qua việc
bán điện dư từ hệ thống điện mặt trời cho công ty điện theo bảng giá được công ty
cung cấp điện thông báo.

Thiết kế hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình


Trang 7/91

Trạm điện loại này đặc biệt hiệu quả đối với những người sử dụng điện năng
chủ yếu vào ban ngày.
Ưu điểm:
-

Giảm phụ thuộc vào công ty điện lực.

-

Thân thiện môi trường.

-

Có thể bán điện lại cho công ty điện.

Nhược điểm

-

Nếu điện lưới bị cắt thì điện năng từ panel mặt trời cũng bị cắt.
2.3 Hệ thống tương tác lưới
Hệ thống tương tác lưới là kết hợp giữa hệ thống điện nối lưới với dãy acquy

dự trữ.
Trong hệ thống này, phần điện năng dư ra từ dàn pin mặt trời sẽ được ưu tiên
sạc dàn acquy dự trữ trước rồi mới trả về điện lưới. Với tính năng này, hệ thống
tương tác lưới khắc phục nhược điểm mất điện khi nguồn lưới bị ngắt của cấu hình
nối lưới điện bình thường.
Ưu điểm:
-

Độ tin cây cao, cung cấp liên tục.

-

Làm việc hiệu quả.

-

Có thể bán điện cho công ty điện lực.
Nhược điểm:

-

Chi phí cao.

2.4 Tổng kết

Thiết kế hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình


Trang 8/91

Từ các cấu hình trên ta có thể phân loại các cấu hình theo 4 tiêu chí chính :
công suất, khả năng bán điện, sử dụng acquy, chi phí

Cấu hình

Công suất

Khả năng bán điện

Sử dụng acquy

Chi phí

Độc lập

Nhỏ

Không

Có

thấp

Nối lưới

Lớn

Có

Không

Trung bình

Tương tác lưới Lớn

Có

Có

Cao

Bảng 2 Phân tích các cấu hình

Thiết kế hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình


Trang 9/91

CHƯƠNG 3.

THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI

3.1 Pin mặt trời.

3.1.1 Phân loại.
Hiện nay do nhu cầu của ngành điện mặt trời tăng lên rất nhiều nên việc công
nghệ sản xuất pin mặt trời cũng có nhiều tiến bộ đáng kể. Tính tới nay đã có ba thế
hệ pin mặt trời được nghiên cứu và công bố nhưng trong các ứng dụng thực tế thì
chỉ có 3 loại được sử dụng nhiều hơn hết bao gồm:
–

Pin đơn tinh thể (Monocrystalline): thành phần chính là silic, được sản xuất
bằng phương pháp cắt lớp một khối silic nguyên chất được tạo ra từ quá trình
Czochralski.

–

Pin đa tinh thể (Polycrystalline): thành phần chính cũng là silic nhưng được sản
xuất bằng phương pháp nung chảy quặng silic - thạch anh (quartz).

–

Pin màng mỏng (Thin Film): bao gồm một hoặc nhiều lớp mỏng các vật liệu có
tính quang điện được dán trên bề mặt của vật liệu nền.

Hình 2 Pin mặt trời đơn và đa tinh thể

Thiết kế hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình


Trang 10/91

Hình 3 Pin mặt trời dạng màng mỏng

3.1.2 So sánh các loại pin.
Đơn tinh thể
– Hiệu

suất

Đa tinh thể

cao – Giá thành rẻ hơn – Làm việc được trong

nhất.

pin đơn tinh thể

– Giá thành cao

Đặc điểm

nhất.

Màn mỏng

nhưng hiệu suất
thấp hơn.
– Tốc độ suy giảm
công suất thấp.

điều kiện mây mù
– Khả năng chịu nhiệt
cao hơn.

– Gọn, nhẹ.
– Hiệu

suất

và

thành thấp nhất.

Thiết kế hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình

giá


Trang 11/91

Hệ thống điện mặt Nhà máy điện mặt Các dự án văn phòng
trời bị hạn chế về trời có diện tích đất xanh. Vì khối lượng nhẹ
diện tích. Do hiệu lớn. Do tỉ lệ giữa và khả năng dán lên các

Ứng dụng

suất cao nhất nên hiệu suất và chi phí bề mặt nên được sử
sử dụng hiệu quả hợp lý nên ở những dụng để dán lên bề mặt

thích hợp

diện tích lắp đạt khi dự án quy mô lớn cửa sổ
gặp hạn chế để sản giúp tiết kiệm chi
xuất ra công suất phí đầu tư.

lớn nhất.

Bảng 3 So sánh các loại pin
3.1.3 Nguyên lý hoạt động của pin mặt trời.
Pin mặt trời hoạt động dựa trên nguyên lý quang điện.

Hình 4 Cấu tạo pin quang điện

Nguyên liệu tạo nên các tấm pin mặt trời là các vật liệu có tính quang điện, ở
pin mono và poly là silic bán dẫn. Cấu tạo gồm 1 lớp p và 1 lớp n và 1 lớp tiếp xúc

Thiết kế hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình


Trang 12/91

giữa hai lớp và 2 điện cực ở 2 đầu. Khi không có ánh sáng chiếu vào, các electron
và lỗ trống bên trong tấm pin không di chuyển cho nên không tạo ra điện năng. Khi
có ánh sáng chiếu vào, tương đương với có năng lượng cấp vào, các electron và lỗ
trống có đủ năng lượng để vượt qua lớp tiếp xúc khiến chúng di chuyển thành dòng
do đó tạo nên điện năng.

3.1.4 Thông số.
Khi lựa chọn các tấm pin, ta cần biết các thông số để phù hợp với hệ thống
đang thiết kế. Các thông số cơ bản của một tấm pin năng lượng mặt trời bao gồm.
-

Công suất đỉnh (Pmax hay Wp): Là công suất lớn nhất của tấm pin được nhà sản
xuất đo được trong điều kiện chuẩn STC thường với bức xạ và nhiệt độ là 1000
W/m2, 25oC.

-

MPP: Max Power Point. Là điểm trên biểu đồ I-V của tấm pin mà đạt công suất lớn
nhất. Điểm này được biểu diễn bởi Impp và Vmpp là giá trị dòng điện và điện áp tối
ưu

-

Điện áp hở mạch và dòng điện ngắn mạch (Voc và Isc): Là giá trị điện áp lúc hở
mạch và điện áp lúc ngắn mạch của tấm pin. Tại hai giá trị này thì công suất của
tấm pin bằng 0.

-

Hệ số công suất nhiệt (Pmax temperature coefficient): Là hệ số thay đổi của công
suất theo nhiệt độ pin chênh lệch với nhiệt độ chuẩn. Thường mang giá trị âm,
nghĩa là công suất tấm pin giảm khi nhiệt độ tăng lên.

-

Hệ số nhiệt của điện áp hở mạch (Voc temperature coefficient): Là hệ số thay đổi
của Voc theo nhiệt độ pin chênh lệch với nhiệt độ chuẩn. Thường mang giá trị âm,
nghĩa là điện áp hở mạch của pin giảm khi nhiệt độ pin tăng lên.

Thiết kế hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình


Trang 13/91

-

Hệ số nhiệt của dòng điện ngắn mạch (Isc temperature coefficient): Là hệ số thay
đổi của Isc theo nhiệt độ chênh lệch với nhiệt độ chuẩn. Thường mang giá trị
dương, nghĩa là dòng điện ngắn mạch của pin tăng khi nhiệt độ tăng.

-

Các biểu đồ đặc trưng cho khả năng hoạt động của pin như biểu đồ I-V, biểu đồ P-V,
biểu đồ điện áp theo nhiệt độ.

Hình 5 Tương quan giữa biểu đồ I-V và P-V.

Thiết kế hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình


Trang 14/91

Hình 6 Biểu đồ P-V thay đổi theo cường độ bức xạ

Hình 7 Biểu đồ P-V thay đổi theo nhiệt độ

Thiết kế hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình


Trang 15/91

Hình 8 Biểu đồ I-V thay đổi theo nhiệt độ và cường độ bức xạ

3.2 Bộ biến tần (Inverter).

3.2.1 Chức năng và nguyên lý hoạt động.
Chức năng chính của bộ biến tần là chuyển đổi điện áp (dòng diện) DC thành
dòng điện AC với tần số mong muốn. Bên cạnh đó, các bộ biến tần dành cho hệ
thống pin mặt trời còn có thể được tích hợp thêm các chức năng khác như điều
khiển sạc, điều khiển hòa lưới, tìm điểm MPPT (công suất tối ưu), v.v
Nguyên lý hoạt động của bộ biến tần là nguyên lý băm xung cấp tín hiệu điều
khiển các linh kiện điện tử công suất để nghịch lưu tín hiệu DC thành tín hiệu AC.

Thiết kế hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình


Trang 16/91

Hình 9 Mạch Inverter 3 pha đơn giản.

3.2.2 Thông số.
Đối với biến tần sử dụng cho hệ thống pin mặt trời, ta quan tâm tới các thông
số:
–

Khoảng điều chỉnh điện áp tối ưu (Vmpp range) : Điện áp tối ưu (Vmpp) tổng
của dãy pin nối tiếp phải nằm trong khoảng điều chỉnh này của Inverter để Inverter
có thể điều khiển chế độ làm việc tối ưu của dàn pin.

–

Định mức công suất: Phải lớn hơn với công suất đỉnh do dàn pin phát ra.

–

Chế độ hiệu chỉnh công suất.

–

Số nhánh có thể nối vào bộ biến tần.

–

Các hệ thống bảo vệ như quá tải, quá nhiệt, ngắn mạch.

Thiết kế hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình


Trang 17/91

CHƯƠNG 4.

CÔNG THỨC TÍNH BỨC XẠ MẶT TRỜI

Bức xạ mặt trời là công suất chiếu sáng của mặt trời trên một đơn vị diện tích
tại địa điểm khảo sát.
Bức xạ mặt trời phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố. Các đại lượng được dùng để
tính độ rọi:
-

Vĩ độ ϕ

-

Góc lệch mặt trời δ: là vị trí của mặt trời so với đường chân trời vào các ngày

trong năm. Công thức tính :
 360
( n + 284) 
δ = 23.45sin
 365


, trong đó:

n là số thứ tự ngày trong năm. Ví dụ : 1/1 thì n = 1, 1/2 thì n = 32
-

Góc giờ ω : là góc dùng để xác định vị trí mặt trời tại các thời điểm trong ngày.
Cách xác định :

ω = 15( TG − 12 )

Ví dụ tại 9h sáng thì

, TG là số giờ.

ω = 15( 9 − 12 ) = −45

o

-

Góc cao độ αS : là góc giữa tia bức xạ và mặt phẳng nằm ngang.

-

Góc thiên đỉnh θZ : là góc giữa tia bức xạ và đường pháp tuyến mặt phẳng
ngang. θS và αS phụ nhau.

-

Góc tới θ : là góc giữa tia bức xạ và pháp tuyến bề mặt khảo sát.

-

Góc nghiêng β: là độ nghiêng của bề mặt tấm pin.

Thiết kế hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình


Trang 18/91

-

Góc phương vị mặt trời γS : là góc lệch so với hướng nam của hình chiếu mặt
trời trên bề mặt ngang. Khi mặt trời hướng Đông thì γ S < 0 , hướng tây thì γS >
0, hướng Nam γS = 0, hướng Bắc γS = 180,

-

− 180 ≤ γ S ≤ 180

.

Góc quay tấm pin γ : là góc lệch so với hướng nam của tấm pin. Cách xác định

gia trị tương tự góc phương vị mặt trời.

-

Bức xạ mặt trời lên bề mặt Trái Đất: bao gồm hai thành phần trực xạ E b và
tán xạ Ed . Các thông số này xem ở bảng giá trị được các đài thủy văn cung cấp.

EΣ = Eb + Ed
-

Hệ số chuyển đổi từ mặt phẳng ngang sang sang mặt phẳng nghiêng Rb:

Rb =

-

cos θ
cos θ Z

Hệ số phản xạ mặt đất Rg. Hệ số phản xạ của một số vật liệu :

Vật liệu

Hệ số phản xạ

Nhôm đánh bóng

0.8

Crôm đánh bóng

0.6

Đồng đánh bóng

0.82

Giấy dầu

0.18

Lá cây, mặt đất

0.2 - 0.29

Tuyết

0.65 - 0.8

Gạch đỏ

0.65

Sơn trắng kẽm

0.78

Sơn đen dầu

1

Thiết kế hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình


Trang 19/91

Bảng 4 Hệ số phản xạ mặt đất

Các bước tính độ rọi nắng:
-

Dựa vào thời điểm tính toán xác định các góc lệch δ và góc giờ ω.

-

Dựa vào thiết kế và bố trí xác định được góc nghiêng β và góc quay tấm pin γ.

-

Góc cao độ mặt trời tại thời điểm tính toán :

sinα S = sinφ sin δ + cos φ cos δ cos ω
-

Xác định góc tới:

cos θ = sinφ (sin δ cos β + cos δ cos γ cos ω sin β )
+ cos φ (cos δ cos ω cos β − sin δ cos γ sin β ) + cos δ sin γ sin ω sin β
-

Góc thiên đỉnh θZ = 90 - αS.

-

Góc phương vị:

sin γ S =

cos δ sin ω
cos α S

-

Xác định các thông số tổng xạ, trực xạ, tán xạ và hệ số tán xạ mặt đất.

-

Tổng bức xạ xạ trên bề mặt tấm pin đặt nghiêng sẽ được xác định theo:

 1 + cos β 
 1 − cos β 
Eβ = Eb Rb + Ed 
 + EΣ Rg 

2
2





Thiết kế hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình


Trang 20/91

CHƯƠNG 5.

QUY TRÌNH THIẾT KẾ

Quy trình thiết kế hệ thống năng lượng mặt trời bao gồm các bước chính:
−

Lựa chọn cấu hình, tính toán nhu cầu năng lượng.

−

Tính toán công suất thực tế của hệ thống điện mặt trời.

−

Lựa chọn thiết bị.

−

Tính toán tính kinh tế.

−

Xây dựng bản thiết kế chi tiết.

5.1 Lựa chọn cấu hình, tính toán nhu cầu năng lượng.
Để lựa chọn cấu hình, ta cần dựa vào mục đích, nhu cầu của người sử dụng và

đặc điểm của vị trí lắp đặt. Như đã trình bày ở chương 2, mỗi cấu hình sẽ có những
ưu và nhược điểm phù hợp với từng trường hợp. Như hệ thống độc lập thì phù hợp
với nhưng nơi hẻo lánh, không có nguồn điện lưới. Hệ thống nối lưới thì sẽ phù hợp
với nơi có mức liên tục cung cấp cao. Hệ thống tương tác lưới và hệ thống bù lưới
phù hợp với các phụ tải công suất nhỏ do chi phí đầu tư cao.
Phụ thuộc vào nhu cầu và mục đích của hệ thống điện mặt trời mà ta tính toán
nhu cầu năng lượng khác nhau. Nếu mục đích là cung cấp điện cho cả căn hộ thì
nhu cầu năng lượng chính là tổng công suất các thiết bị trong căn hộ. Nếu hệ thống
có acquy thì nhu cầu năng lượng cần cộng thêm công suất sạc cho acquy. Tuy nhiên,
trong một số trường hợp, ta chỉ cần một lượng công suất nhất định, không nhất thiết
phải bằng với tổng năng lượng tòa nhà sử dụng. Cụ thể là trong trường hợp cấu hình
nối lưới, người lắp đặt không có nhu cầu cấp điện bằng pin mặt trời mà chỉ có nhu
cầu bán điện lên lưới thì dựa vào điều kiện kinh tế và nhu cầu cá nhân mà họ sẽ lựa
chọn một mức công suất nhất định.

Thiết kế hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình


Trang 21/91

Ở đây, cấu hình nối lưới rất phù hợp với hộ gia đình ở thành phố Hồ Chí Minh.
Lý do là vì đa số các hộ gia đình đều không ở nhà vào buổi sáng, lượng điện năng
tiêu thụ rất thấp. Vì vậy thay vì để trống căn nhà như vậy thì khi lắp đặt 1 dàn điện
mặt trời nối lưới sẽ giúp người lắp đặt có thêm 1 khoảng thu nhập.
5.2 Ước lượng công suất thực của dàn pin.
Công suất thực tế của dàn pin phụ thuộc vào hai yếu tố chính đó là bức xạ mặt
trời tại địa điểm lắp đặt và nhiệt độ môi trường. Ở đây để ước lượng công suất của

dàn pin mặt trời, ta chỉ xét ảnh hưởng của bức xạ mặt trời do không có dữ liệu nhiệt
độ cụ thể.
5.2.1 Ước lượng công suất bức xạ.
Áp dụng các công thức đã nêu ở phần 4, ta thực hiện việc tính toán ước lượng
công suất bức xạ mặt trời qua các bước sau:
Xét địa điểm thực tế tại Thành phố Hồ Chí Minh cớ vĩ độ là 11 o. Dàn pin được
ở lớp mái có độ nghiêng là 15o, mặt đón nắng quay 40o hướng Tây Nam .
Ta có góc lệch mặt trời theo các ngày trong năm được biểu hiện ở hình sau:

Thiết kế hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình


Trang 22/91

Hình 10 Góc lệch mặt trời Sigma
Theo tài liệu tham khảo [2], ta có bảng tổng xạ và trực xạ tại một số địa
phương như sau: (đơn vị kWh/m2)

Tháng

Cao Bằng

Móng Cái

Đà Nẵng

Gia Lai

Cần Thơ

Tổng xạ Trực xạ Tổng xạ Trực xạ Tổng xạ Trực xạ Tổng xạ Trực xạ Tổng xạ Trực xạ

1

2.391

0.708

2.592

1.041

3.564

2.028

4.210

4.210

5.001

2.836

2

2.487

0.726

2.295

0.504

4.221

2.289

5.150

5.150

5.697

3.375

3

2.964

0.810

2.661

0.690

5.100

2.826

5.540

5.540

5.964

3.408

4

3.591

1.059

3.300

0.993

5.760

2.288

5.630

5.630

5.799

3.110

5

4.752

1.824

4.788

2.094

6.312

3.996

5.500

5.500

4.800

2.216

6

4.983

1.863

4.749

1.924

5.964

3.879

4.990

4.990

4.278

1.562

7

5.331

2.295

4.992

2.520

6.480

4.389

4.820

4.820

4.728

2.066

8

5.382

2.550

5.154

2.886

5.886

3.675

4.570

4.570

4.359

1.792

9

5.016

2.397

5.205

3.168

5.148

3.039

4.490

4.490

4.695

2.134

10

3.930

1.662

4.566

2.667

4.140

2.313

4.500

4.500

4.488

2.008

11

3.276

1.350

3.744

1.941

3.027

1.344

3.850

3.850

4.440

2.148

12

2.745

1.068

3.006

1.389

2.454

1.173

3.780

3.780

4.737

2.490

Số liệu của Thành phố Hồ Chí Minh lấy theo Cần Thơ.

Thiết kế hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình

Trang 23/91

Thông số trên lấy theo trung bình 1 ngày vậy bức xạ trong 1 giờ với số giờ
nắng là 7 có giá trị là :

Tháng

Tổng xạ

Trực xạ

1

0.714

0.405

2

0.814

0.482

3

0.852

0.487

4

0.828

0.444

5

0.686

0.317

6

0.611

0.223

7

0.675

0.295

8

0.623

0.256

9

0.671

0.305

10

0.641

0.287

11

0.634

0.307

12

0.677

0.356

Bảng

5 Bức xạ trung
bình trong các tháng

Áp dụng các công thức và số liệu độ rọi này ta thu được biểu đồ độ rọi trung

bình các tháng trong năm tại địa điểm lắp đặt :(đơn vị W/m2)

Thiết kế hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình


Trang 24/91

Hình 11 Bức xạ mặt trời các tháng trong năm

Tháng

Etb

1

760.15

2

848.33

3

861.73

4

815.43

5

664.59

6

591.94

7

652.96

8

610.7

9

670.45

Thiết kế hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình


Trang 25/91

10

655.92

11

665.19

12

721.55

Bảng 6 Giá trị bức xạ trung bình trong các tháng

Bức xạ trung bình năm Etbn = 621.1747W/m2

Hệ số bức xạ =

Etbn
= 0.621
1000

5.3 Lựa chọn thiết bị và biểu đồ công suất của dàn pin.
5.3.1 Panel pin mặt trời.
Khi lựa chọn pin, ta sẽ xem xét các yếu tố quan trọng tại địa điểm và thông số
kỹ thuật của pin. Các thông số tại địa điểm có thể kể đến bao gồm ví dụ: điều kiện
khí hậu, thời tiết, diện tích có sẵn và nhu cầu. Các thông số của pin ta cần quan tâm
là : công suất, hiệu suất, điện
Do hạn chế về diện tích là 16m2 nên ở đây ta sẽ cố định số lượng tấm pin là 8
tấm. Và cũng vì địa điểm có diện tích nhỏ nên cần tối đa lượng công suất tạo ra nên
ta lựa chọn sử dụng loại pin mono.
Lựa chọn tấm pin Sunergy Mono 360W với các thông số :

Thiết kế hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình