Hệ thống điện mặt trời áp mái - hướng dẫn lắp đặt

HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI HƯỚNG DẪN LẮP ĐẶT
(Bài 2)

TS. ĐẶNG MẠNH CƯỜNG
Trường Cao đẳng Điện lực TP. HCM

I. PHƯƠNG PHÁP ĐẤU NỐI HỆ THỐNG
CÁC TẤM PIN MẠT TRỜI
1.1 Hướng của hệ thống dàn pin
Tối ưu vị trí đặt dàn pin là một trong những
những ưu tiên hàng đầu. Những vấn đề về vị
trí lắp đặt dàn pin, chẳng hạn như trên mái nhà
khơng có vị trí lắp đặt tối ưu, cần có sự cân nhắc
giữa cách bố trí dàn pin và tính thẩm mỹ cho
cơng trình, yếu tố này sẽ giúp cho các người
lắp đặt quyết định vị trí đặt dàn pin tốt nhất và
điều chỉnh hướng nghiêng hợp lý. Hay nói cách
khác, lượng năng lượng mặt trời hàng năm thu
được sẽ biến đổi khi có sự thay đổi góc phương
vị và góc nghiêng của dàn pin.
Ở Việt Nam, tấm pin quay về hướng Nam
và đầu Bắc cao hơn đầu Nam tùy theo vĩ độ của
vị trí lắp pin để nhận được nguồn năng lượng
lớn nhất từ mặt trời. Tuy nhiên, khơng phải tịa

nhà nào cũng xoay theo đúng hướng như mong
muốn. Do đó, tùy theo diện tích, vị trí và các vật
thể đổ bóng lên vị trí lắp tấm pin mà cần tính
tốn góc xoay của hệ thống tấm pin cho phù hợp.
1.2 Góc nghiêng của dàn pin
Khi lắp đặt các dàn tấm pin nên được điều

chỉnh hướng về phía mặt trời để hấp thụ tối đa
bức xạ mặt trời mọi thời điểm. Các tấm pin sẽ
tạo ra mức năng lượng tối đa khi được chiếu
trực diện vng góc với tia sáng mặt trời và
trong điều kiện khơng có đổ bóng trên các tấm
pin. Trên thực tế nếu hệ thống tấm pin mặt trời
lắp đặt cố định muốn nhận năng lượng nhiều
nhất có thể phải được lắp nghiêng một góc so
với phương nằm ngang. Đối với các vị trí lắp đặt
có vĩ độ lớn, góc nghiêng tối ưu cho dàn pin sẽ
cao hơn để tăng hiệu quả năng lượng thu được.

Bảng cóc nghiêng dàn tấm pin tham khảo cho một số thành phố lớn ở Việt Nam
Thành phố
Hồ Chí Minh
Phan thiết
Đà lạt
Đà Nẵng
Hà Nội

Mùa đơng
34
34
36
40
44

Mùa xn/ Mùa
thu
11

11
12
16
21

1.3 Bóng đổ trên dàn pin
Ngồi việc xác định góc nghiêng cũng cần
phân tích đổ bóng để đánh giá và định lượng
ảnh hưởng của đổ bóng trên tấm pin trên dàn
pin. Bóng đổ gây ra do các vật thể ở gần dàn pin
làm cản trở bức xạ mặt trời, đặc biệt là các vật
thể nằm ở đông, nam, tây của dàn pin. Chúng
bao gồm cây cối, các tòa tháp, đường dây của
lưới điện, các tòa nhà và kết cấu khác cũng như
một số các vật thể như ăng-ten, ống khói, cửa
sổ của mái hiên, bồn nước và những dàn pin
đôi khi cũng sẽ gây đổ bóng cho nhau. Bụi bẩn
tích lũy lâu ngày trên mảng pin cũng ảnh hưởng
tương tự như đổ bóng. Dàn pin nên được chiếu

Mùa hạ
-12
-12
-12
-8
-2

Góc nghiêng trung
bình
11

11
12
16
21

sáng lý tưởng nhất là khơng có đổ bóng trong
khoảng thời gian từ 8h sáng đến 16h chiều, do
đây là thời điểm bức xạ mặt trời cao nhất trong
ngày. Tuy nhiên điều này khó có thể đạt được
nên cần cân nhắc đến vị trí cụ thể của dàn pin
cũng như khi giảm thiểu tối đa các vật thể gây
đổ bóng (VD: tỉa bớt hoặc chặt bớt cây). Đối với
những hệ thống nhiều dàn pin theo hàng song
song, các dàn pin có thể đổ bóng lên dàn pin ở
phía sau vào mùa đơng nếu các hàng gần nhau.
Bóng đổ nhiều lên dàn pin sẽ dẫn đến một phần
hoặc cả chuỗi dàn pin ngưng hoạt động tùy
theo hướng bóng đổ và cách kết nối điện của
dàn pin. Khoảng cách tối thiểu giữa các hàng
pin phụ thuộc vào vị trí lắp đặt, chiều cao của
BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG 3 / 2019

19


vật thể gây bóng và khoảng thời gian cần tránh
bóng đổ trong ngày và trong năm. Do đó, cần
phải bố trí các giàn pin và mơ phỏng trên phần
mềm thiết kế để có một kết quả chính xác.
1.4 Các phương pháp để đấu nối pin năng

lượng mặt trời
Phương pháp 1: Đấu song song
Khi đấu nối song song các tấm pin, điện áp
làm việc của dàn pin cũng chính là điện áp của
từng tấm pin, và dòng điện làm việc của dàn pin
bằng tổng dòng điện của từng tấm pin. Phương
pháp này có hạn chế là dịng điện có thể rất cao
dẫn đến dây dẫn lớn.
Phương pháp 2: Đấu nối tiếp – 1 Chuỗi
(1 String)
Khi đấu nối tiếp 1 string điện áp làm việc của
dàn pin là tổng điện áp của tất cả các tấm pin
trong string, và dòng điện làm việc của dàn pin
bằng dòng điện qua từng tấm pin. Phương pháp
này có hạn chế là điện áp khá cao dẫn đến nguy
hiểm khi chạm chập, ngồi ra nếu có 1 tấm pin
sản sinh ra dịng điện thấp thì dịng điện cả dàn
cũng thấp theo. Ví dụ khi có bóng đổ trên một
vài tấm pin trong string sẽ làm dòng điện của
các tấm này sinh ra giảm và dẫn đến dòng điện
trong cả dàn sinh ra cũng giảm theo.
Phương pháp 3: Đấu nối tiếp – Nhiều
chuỗi (N String)
Khi đấu nối tiếp N string điện áp làm việc
của từng string là tổng điện áp của tất cả các
tấm pin trong string đó, và dịng điện làm việc
của từng string bằng dịng điện qua từng tấm
pin. Phương pháp này có hạn chế là điện áp
khá cao dẫn đến nguy hiểm khi chạm chập. Ưu
điểm của phương pháp này là từng string làm

việc độc lập không bị ảnh hưởng nhaun, nếu
string nào giảm dịng sẽ khơng làm string khác
giảm dịng điện, ngồi ra các string sẽ có thể
làm việc ở các điểm tối ưu công suất (MPPT)
khác nhau sẽ hiệu quả hơn cho toàn hệ thống.
Phương pháp 4: Kết hợp song song và
nối tiếp trong hệ thống tấm pin mặt trời
Khi đấu hỗn hợp song song và nối tiếp, điện
áp dàn pin bằng điện áp tổng các tấm pin đã
mắc nối tiếp, dòng điện dàn pin sẽ bằng tổng
dòng điện của các nhánh đã mắc song song.
Phương pháp này hài hòa về dòng điện và điện
áp, tùy theo thực tế và yêu cầu của inverter.
20

BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG 3 / 2019

II. PHƯƠNG PHÁP ĐẤU NỐI HỆ THỐNG
CÁC TẤM PIN VỚI BIẾN TẦN
Một hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa
lưới thông thường gồm các thiết bị sau:
- Các tấm pin năng lượng mặt trời.
- Inverter chuyển đổi DC/AC.
- Tủ điện đóng cắt, bảo vệ DC và AC.
- Điện kế.
- Các thiết bị tải xoay chiều AC.
Nguyên tắc làm việc các thiết bị này như
sau:
Điện  NLMT thu được từ tấm pin (Solar
Panel) là điện DC, qua bộ chuyển đổi và hòa

lưới (Grid-tie inverter), có chức năng đổi từ
điện DC – AC cùng pha cùng tần số với điện
lưới, sau đó hệ thống sẽ hòa chung với điện
lưới quốc gia. Hệ thống điện năng lượng mặt
trời hịa lưới khơng cần dùng ắc-quy lưu trữ.
Khi cơng suất hịa lưới bằng cơng suất tải thì tải
tiêu thụ điện hồn tồn từ pin mặt trời.
- Khi cơng suất tải tiêu thụ lớn hơn cơng
suất hịa lưới thì tải sẽ nhận thêm cơng suất lưới
bù vào. Buổi tối sẽ dùng năng lượng điện từ lưới
điện quốc gia (vì khơng có bức xạ mặt trời).
- Các tấm pin sẽ được lắp trên mái nhà.
Cần có đồng hồ đo điện năng hai chiều được lắp
thêm vào để tính toán lượng điện năng lượng
mặt trời sản xuất ra từ tấm pin và điện năng
nhận từ lưới.
Khi xác định vị trí lắp Inverter phải xem xét
một số yếu tố sau:
- Đảm bảo tính thẩm mỹ cho cơng trình,
khu vực lắp thiết bị.
- Vị trí lắp inverter càng gần với giàn pin
sẽ tốt hơn (khơng nên xa q 50m).
- Phải có gió tự nhiên, thống mát để đảm
bảo mức tản nhiệt cho thiết bị và đủ không gian
để lắp các thiết bị trong hệ thống.
- Chọn phương án đi dây dễ dàng từ các
tấm pin đến inverter và từ inverter đến điểm
hòa lưới.
- Xác định và đo chiều dài từ vị trí lắp pin
đến vị trí lắp inverter.

- Xác định phương pháp đi dây điện từ
giàn pin đến vị trí inverter.
- Phải có bản vẽ thể hiện vị trí lăp inverter.


Hướng dẫn lắp đặt Inverter 1 pha:

BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG 3 / 2019

21


22

BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG 3 / 2019

5


Hướng dẫn lắp đặt Inverter 3 pha:

6

BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG 3 / 2019

23


24

BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG 3 / 2019


BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG 3 / 2019

25


III. LẮP ĐẶT CÁC TẤM SOLAR TRÊN MÁI NHÀ
Những điểm cần chú ý khi lắp đặt trên mái tole:
- Tùy thuộc vào mức độ đổ bóng, hướng mái, độ nghiêng mái

quá trình khoan để gia cố các
thanh đỡ của khung giàn
- Sử dụng bass nẹp để cố
định tấm pin và khung giàn
đỡ khi lắp áp sát mái, các bass
nẹp không được quá cao so
với mặt pin vì sẽ gây đổ bóng
vào các cell làm giảm hiệu suất
hệ thống.
3.1 Lắp áp sát mái tole
Rail nhơm được bố trí
vng góc với xà gồ mái tơn

Hình 3.1: Cách lắp bass nẹp giữa 02 tấm pin và bass nẹp
tại tấm pin cuối của dãy

Hình 3.5: Lắp đặt bass hook mái ngói

Hinh 3.2: Cách lắp tấm pin áp sát mái trên mái tole

và các tấm pin được cố định
với giàn khung như hình bên
dưới:
Lắp giàn khung
trên mái tôn:

mà phương án lắp đặt là áp sát mái tôn hay dựng giàn khung
trên mái tôn.
- Chú ý đến vấn đề chống thấm trên mái tole khi thực hiện

Hình 3.6: Lắp đặt rail nhơm lên
bass hook

Hình 3.3: Cách lắp đặt tấm pin bằng giàn khung trên mái tôn.
26

BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG 3 / 2019

- Lắp đặt ấm pin bằng
giàn khung trên mái tôn cũng
tương tự như lắp đặt trên mái
bê tông. Các bảng liên kết giàn


Hình 3.7: Lắp đặt tấm pin bằng giàn khung sắt trên mái ngói

Hình 3.7: Lắp đặt tấm pin bằng giàn khung sắt trên mái ngói

khung với xà gồ mái cần được làm cẩn thận,
đảm bảo chống thấm và gia cố chắc chắn.
3.2 Lắp trên mái ngói
Tùy thuộc vào mức độ đổ bóng, hướng mái,
độ nghiêng mái mà phương án lắp đặt là áp sát
mái ngói hay dựng giàn khung trên mái ngói
Chú ý đến vấn đề chống thấm trên mái ngói khi
thực hiện lắp đặt giàn khung Sử dụng bass nẹp
để cố định tấm pin và khung giàn đỡ khi lắp áp
sát mái, các bass nẹp không được quá cao so với

mặt pin vì sẽ gây đổ bóng vào các cell làm giảm
hiệu suất hệ thống.
- Lắp áp sát mái ngói:
- Lắp đặt giàn khung trên mái ngói
Đối với phương án lắp đặt giàn khung trên
mái ngói, cần đảm bảo xà gồ mái đủ lớn để chịu
được tải trọng của giàn khung. Ngoài ra phải
lưu ý phương pháp chống thấm và gia cơng cơ
khí cần được đảm bảo ở mức độ cao.
BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG 3 / 2019

27