Sơ đồ lắp đặt pin năng lượng mặt trời chi tiết: Hướng dẫn A-Z

Sơ đồ lắp đặt pin năng lượng mặt trời là yếu tố kỹ thuật đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hiệu suất và tuổi thọ của hệ thống điện mặt trời. Việc chọn cách đấu nối tấm pin phù hợp giúp tăng hiệu quả sử dụng điện và giảm thất thoát năng lượng.  Cùng KITAWA tìm hiểu chi tiết các loại sơ đồ lắp đặt pin NLMT phổ biến qua bài viết sau. 

Sơ đồ lắp đặt pin năng lượng mặt trời là gì?

Sơ đồ lắp đặt pin năng lượng mặt trời là một bản vẽ kỹ thuật chi tiết mô tả cách thức tất cả các thành phần cấu tạo nên hệ thống điện mặt trời được kết nối với nhau về mặt điện và vật lý, đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả, ổn định và tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn.

Sơ đồ này giữ vai trò thiết yếu trong quá trình thiết kế, thi công và bảo trì hệ thống. Các thành phần chính trong sơ đồ đấu nối điện mặt trời bao gồm:

• Tấm pin năng lượng mặt trời: thiết bị chuyển hóa ánh sáng mặt trời thành điện năng. Tấm pin thường được đấu nối với nhau theo cấu hình chuỗi (string) hoặc song song (parallel)

• Inverter (bộ biến tần): Thiết bị chuyển đổi dòng điện DC từ tấm pin thành dòng điện xoay chiều (AC) chuẩn 220V/380V, phù hợp cho sinh hoạt và hòa vào lưới điện. Biến tần được đặt giữa tấm pin và hệ thống tải/lưới điện. Có các loại chính là Inverter Hòa lưới (On-grid), Inverter Độc lập (Off-grid) và Inverter Hybrid.

• Ắc quy/ pin lưu trữ: Lưu trữ điện dư để sử dụng khi không có ánh nắng mặt trời hoặc khi mất điện lưới, thường sử dụng trong hệ thống điện độc lập (Off-grid) và Hybrid

• Hệ thống dây dẫn, cáp điện: Hệ thống dây dẫn đảm bảo truyền tải điện năng giữa các thành phần, trong đó cáp DC chuyên dụng được sử dụng cho đoạn từ pin đến Inverter và cáp AC cho đoạn từ Inverter đến tải/lưới.

• Phụ kiện: Bao gồm Đầu nối MC4 (cho kết nối pin), Ống luồn dây, và các hộp đấu nối.

3 sơ đồ lắp đặt pin năng lượng mặt trời

Việc phân loại hệ thống căn cứ vào cách thức điện năng được sử dụng và khả năng kết nối với lưới điện quốc gia, ảnh hưởng trực tiếp đến sơ đồ lắp đặt kỹ thuật. Dưới đây là sơ đồ lắp đặt điện năng lượng mặt trời phổ biến: 

Sơ đồ đấu nối điện mặt trời hòa lưới (On-grid)

Sơ đồ hòa lưới điện là giải pháp phổ biến nhất trong các dự án điện mặt trời áp mái dân dụng và thương mại bởi lợi ích kinh tế cao. 

Nguyên lý hoạt động: Các tấm pin quang điện (PV module) chuyển đổi bức xạ mặt trời thành dòng điện một chiều (DC). Sau đó biến tần chuyển hóa dòng điện này thành điện xoay chiều (AC) để cấp nguồn cho tải tiêu thụ (hộ gia đình, cơ sở thương mại). 

Nếu công suất phát vượt quá nhu cầu sử dụng, điện năng dư thừa sẽ được đẩy ngược lên lưới điện quốc gia thông qua công tơ hai chiều, thực hiện chức năng bán điện. Ngược lại, khi sản lượng điện mặt trời thấp hơn mức tiêu thụ, hệ thống sẽ tự động lấy điện lưới để bù đắp sự thiếu hụt.

Sơ đồ hệ thống điện mặt trời độc lập (Off- grid)

Sơ đồ độc lập chủ yếu phục vụ các tải tiêu thụ tại những khu vực không có lưới điện công cộng hoặc cho các ứng dụng chuyên biệt cần nguồn điện riêng, tạo ra một mạng lưới điện khép kín, không phụ thuộc vào bên ngoài. Sơ đồ này dành cho khu vực không có lưới điện hoặc cần nguồn điện dự phòng.

Nguyên lý hoạt động: Hệ thống độc lập (Off-grid) có nguyên lý hoạt động khác biệt so với hòa lưới ở chỗ nó không kết nối lưới điện, nhưng vẫn biến đổi dòng điện DC từ tấm pin. Thay vì đẩy lên lưới, năng lượng điện dư thừa sẽ được bộ điều khiển sạc dẫn vào pin lưu trữ để tích trữ. 

Vào ban đêm hoặc khi sản lượng điện mặt trời không đủ, Inverter độc lập sẽ trích xuất điện DC từ ắc quy và biến đổi thành điện AC để cấp nguồn cho tải tiêu thụ.

Sơ đồ đấu nối hệ thống điện mặt trời Hybrid

Sơ đồ hybrid là sự kết hợp tính năng của hòa lưới và độc lập, mang lại sự linh hoạt tối đa trong việc quản lý nguồn năng lượng. Hệ thống này cho phép người dùng tự chủ và an toàn hơn về điện.

Nguyên lý hoạt động: Hệ thống hybrid (hòa lưới có lưu trữ) kết hợp ưu điểm của cả 2 hệ thống trên, duy trì cả kết nối lưới điện quốc gia và hệ thống lưu trữ.

Tấm pin quang điện biến đổi bức xạ mặt trời thành dòng điện một chiều (DC), truyền tải đến biến tần Hybrid (inverter hybrid). Nguyên tắc ưu tiên là điện năng mặt trời sẽ được cung cấp cho tải tiêu thụ trước tiên. Năng lượng dư thừa sau đó được nạp vào pin Lithium-ion hoặc ắc quy.

Khi pin lưu trữ đầy, biến tần sẽ điều phối điện năng dư theo hai hướng: đẩy lên lưới điện hoặc thực hiện chức năng Zero Export bằng cách điều chỉnh giảm công suất sản xuất để ngăn chặn việc phát ngược lên lưới.

Cách đấu nối tấm pin năng lượng mặt trời

Việc đấu nối tấm pin là thao tác kỹ thuật quan trọng nhất trong quá trình lắp đặt, quyết định tổng điện áp và dòng điện của chuỗi (String), ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất hoạt động của Inverter. 

Đấu nối tấm pin theo chuỗi (đấu nối tiếp)

Đấu nối nối tiếp được thực hiện bằng cách nối cực dương (+) của tấm pin này với cực âm (-) của tấm pin kế tiếp, tạo thành một chuỗi dài. Nguyên lý của kết nối này là tăng điện áp của chuỗi trong khi dòng điện giữ nguyên. 

Điều này có nghĩa là điện áp tổng bằng tổng điện áp của từng tấm pin, nên nó thường được ứng dụng trong các hệ thống cần điện áp cao (thường là 400V - 1000V DC) để giảm tổn thất điện năng trên dây dẫn.

Đấu nối tấm pin song song

Đấu nối song song được thực hiện bằng cách nối các cực dương (+) của tất cả tấm pin với nhau và các cực âm (-) của tất cả tấm pin với nhau. Nguyên lý của kết nối này là giữ nguyên điện áp của chuỗi trong khi tăng dòng điện.

Theo đó dòng điện tổng bằng tổng dòng điện của từng tấm pin, thường được ứng dụng trong các hệ thống có điện áp thấp hoặc khi cần kết nối các chuỗi pin khác nhau với một Inverter có nhiều đầu vào MPPT.

Đấu nối hỗn hợp

Mắc nối tiếp và song song pin năng lượng mặt trời là giải pháp tối ưu trong hầu hết các dự án thương mại và dân dụng lớn. Cách đấu nối này giúp cân bằng giữa điện áp và dòng điện để phù hợp với dải điện áp đầu vào MPPT của Inverter. 

Cách tính toán chuỗi pin (String) phải đảm bảo rằng tổng điện áp tối đa của chuỗi không vượt quá điện áp tối đa cho phép của Inverter trong điều kiện nhiệt độ lạnh nhất. Và tổng điện áp tối thiểu của chuỗi luôn cao hơn điện áp khởi động của Inverter trong điều kiện nhiệt độ nóng nhất.

Việc nắm vững các sơ đồ lắp đặt pin năng lượng mặt trời chi tiết đảm bảo hệ thống điện của bạn vận hành tối ưu hiệu suất và tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn kỹ thuật nghiêm ngặt. Hệ thống được thiết kế và lắp đặt đúng kỹ thuật sẽ tối đa hóa sản lượng điện, kéo dài tuổi thọ thiết bị và bảo vệ bạn khỏi các rủi ro về điện. Liên hệ ngay với KITAWA qua hotline 0942699539 để nhận tư vấn và báo giá lắp điện mặt trời chi tiết.