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

Bài viết trình bày phương pháp đấu nối hệ thống các tấm pin mặt trời, hướng của hệ thống dàn pin, phương pháp đấu nối hệ thống các tấm pin với biến tần, lắp đặt các tấm solar trên mái nhà.

Trang 1

BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG 3 / 2019 19

TS ĐẶNG MẠNH CƯỜNG

Trường Cao đẳng Điện lực TP HCM

(Bài 2)

HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI - HƯỚNG DẪN LẮP ĐẶT

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

không có vị trí lắp đặt tối ưu, cần có sự cân nhắc

giữa cách bố trí dàn pin và tính thẩm mỹ cho

công 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, không phải tòa

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 toán 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 vuông góc với tia sáng mặt trời và trong điều kiện không 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

1.3 Bóng đổ trên dàn pin

Ngoài 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

sáng lý tưởng nhất là không 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 đông 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

Trang 2

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

20

bóng đổ trong ngày và trong năm Do đó, cần

phải bố trí các giàn pin và mô 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 dòng 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, ngoài ra nếu có 1 tấm pin

sản sinh ra dòng điện thấp thì dòng 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

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 dòng điện làm việc

của từng string 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 Ưu

điểm của phương pháp này là từng string làm

việc độc lập không bị ảnh hưởng nhaun, nếu

string nào giảm dòng sẽ không làm string khác

giảm dòng điện, ngoài 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

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

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 hòa lưới không cần dùng ắc-quy lưu trữ Khi công suất hòa lưới bằng công suất tải thì tải tiêu thụ điện hoàn toàn từ pin mặt trời

- Khi công suất tải tiêu thụ lớn hơn công suất hòa lưới thì tải sẽ nhận thêm công suất lưới

bù vào Buổi tối sẽ dùng năng lượng điện từ lưới điện quốc gia (vì không 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 công trình, khu vực lắp thiết bị

- Vị trí lắp inverter càng gần với giàn pin

sẽ tốt hơn (không nên xa quá 50m)

- Phải có gió tự nhiên, thoáng 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

Trang 3

4

Hướng dẫn lắp đặt Inverter 1 pha:

Trang 4

22

5

Trang 5

6

Hướng dẫn lắp đặt Inverter 3 pha:

Trang 6

24

7

Trang 7

8

Trang 8

26

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 nhôm được bố trí vuông góc với xà gồ mái tôn

và các tấm pin được cố định với giàn khung như hình bên dưới:

trên mái tôn:

- 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

Những điểm cần chú ý khi lắp đặt trên mái tole:

- Tùy thuộc vào mức độ đổ bóng, hướng mái, độ nghiêng mái

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 3.1: Cách lắp bass nẹp giữa 02 tấm pin và bass nẹp

tại tấm pin cuối của dãy

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

Hình 3.5: Lắp đặt bass hook mái ngói

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

Hình 3.6: Lắp đặt rail nhôm lên

bass hook

Trang 9

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 công cơ khí cần được đảm bảo ở mức độ cao

Định dạng
Số trang	9
Dung lượng	1,12 MB