Đồ án Thiết kế cung cấp điện và năng lượng mặt trời

Đồ án Điện Tử Công Suất Thiết kế cung cấp điện và năng lượng mặt trời
TRƯỜNG ĐH SPKT-ĐHĐN Page 1
LỜI MỞ ĐẦU
Điện năng đang ngày càng đóng vai trò hết sức quan trọng trong đời sống
con người chúng ta. Chính vì những ưu điểm vượt trội của nó so với các
nguồn năng lượng khác (như: dễ chuyển thành các dạng năng lượng khác,
dễ truyền tải đi xa, hiệu suất cao) mà ngày nay điện năng được sử dụng
hết sức rộng rãi trong mọi lĩnh vực từ công nghiệp, dịch vụ,...cho đến phục
vụ đời sống sinh hoạt hằng ngày của mỗi gia đình. Có thể nói rằng ngày
nay không một quốc gia nào trên thế giới không sản xuất và tiêu thụ điện
năng, và trong tương lai thì nhu cầu của con người về nguồn năng lượng
đặc biệt này sẽ tiếp tục được năng cao.
Hiện nay, đất nước ta đang trên con đường công nghiệp hóa- hiện đại
hóa nên nhu cầu sử dụng điện năng trong tất cả các lĩnh vực ngày càng
tăng. Vì vậy năng lượng điện có vai trò hết sức quan trọng đối với sự
phát triển kinh tế và ổn định chính trị xã hội. Với tính ưu việt đó điện
năng được sử dụng rộng rãi, không thể thiếu trong sinh hoạt và sản xuất.
vì vậy khi xây dựng một nhà máy, một khu công nghiệp hay một tòa nhà
cao tầng thì vấn đề xây dựng một hệ thống điện để cung cấp điện năng
cho các tải tiêu thụ là không thể thiếu được.
Hệ thống điện ngày càng phức tạp, đòi hỏi việc thiết kế cung cấp có
nhiệm vụ đề ra những phương án cung cấp điện hợp lí và tối ưu. Một
phương án cung cấp điện tối ưu sẽ giảm chi phí đầu tư xây dựng hệ
thống điện giảm tổn thất điện năng vận hành đơn giản và thuận tiện trong
việc bảo trì sửa chữa.
Ngày nay các nguồn năng lượng sơ cấp đang có nguy cơ bị suy kiệt, do
con người càng ngày có nhu cầu sử dụng điện càng cao nên việc khai
thác các tài nguyên sơ cấp cũng nhiều để cung cấp đủ lượng điện cho
https://giaoan.com.vn/

con người sử dụng. Mà hầu như các quy trình chuyển nguồn năng lượng
sơ cấp này sang điện năng thương gây ô nhiễm môi trường. Nên yêu cầu
cấp thiết hiện nay là tìm kiếm ra nguồn năng lượng sạch và có thể sử
dụng trong tương lai, ứng dụng nguồn năng lượng đó trong thiết kế cung
cấp điện cho con người
Trên cơ sở đó và được sự hướng dẫn của Thầy Trần Duy Chung
chúng em thực hiện thiết kế cung cấp điện năng lượng mặt độc lập trời
cho một gia đình có các thiết bị điện gồm: 2 điều hòa, 1 tủ lạnh, 1 tivi, 3
máy quạt, 1 máy giặt, 15 bóng đèn (led)

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………...

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN.................................................... 6
1.1 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN....................6
1.2 GIỚI THIỆU NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI................................7
1.3 ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI.................................8
1.4 CẤU HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI..............................8
1.4.1 Hệ thống độc lập, ngoài lưới điện..............................................8
1.4.2 Hệ thống điện mặt trời nối với lưới điện .................................11
1.4.3 Hệ thống nối với lưới điện và dự phòng..................................14
1.4.4 Hệ thống bổ sung lưới điện......................................................16
1.5 CÁC BỘ PHẬN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI.....17
1.5.1 Panel mặt trời...........................................................................17
1.5.2 Acquy.......................................................................................19
1.5.3 Bộ điều khiển (solar charge controller) ...................................19
1.5.4 Bộ biến tầng (Inverter).............................................................20
1.5.5 Trang thiết bị điện....................................................................20
1.6 CÁCH KẾT NỐI CÁC BỘ PHẬN VỚI NHAU .......................21
1.6.1 Hệ thống điện mặt trời độc lập ................................................21
1.6.2 Hệ thống nối với điện lưới sử dụng bô biến tần trung tâm......22
1.6.3 Hệ thống nối với lưới sử dụng nhiều bộ vi biến tần................23
1.7 ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG ĐIỆN MẶT TRỜI....................23
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ.. 28
2.1 CÁCH TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ.........................................28
2.2 TÍNH TOÁN.................................................................................32
2.2.1 Công suất tiêu thụ của các thiết bị điện trong gia đình............32
2.2.2 Tính toán số watt-hour của tấm pin mặt trời ...........................33
2.2.3 Tính toán công suất pin mặt trời cần sử dụng..........................33

2.2.4 Tính toán bộ inverter................................................................34
2.2.5 tính toán battery .......................................................................34
2.2.6 Tính solar charge controller.....................................................35
2.2.7 Tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn .......................................36
2.2.8 Tính toán diện tích lắp điện tấm pin năng lượng mặt trời.......38
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ LẮP ĐẶT ĐIỆN NĂNG LƯỢNG
MẶT TRỜI.............................................................................. 39
3.1 KHẢO SÁT KHU VỰC LẮP ĐẶT HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT
TRỜI....................................................................................................39
3.2 LỰA CHỌN HƯỚNG VÀ GÓC PHÙ HỢP ĐỂ LẮP ĐẶT HỆ
THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ............................................39
3.3 THI CÔNG LẮP ĐẶT ÁP MÁI. ................................................40
3.4 BỐ TRÍ ACQUY BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ BỘ BIẾN TẦNG.....41
3.5 BẢO VỆ CHỐNG SÉT, NỐI ĐẤT.............................................42
3.5.1 chống sét ..................................................................................42
3.5.2 Nối đất......................................................................................42
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN...................................................... 43

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
Hệ thống năng lượng là tập hợp các nhà máy điện, lưới điện và lưới nhiệt
được nối với nhau liên tục trong quá trình sản xuất, chúng có liên hệ mật
thiết với nhau.
Hệ thống điện là hệ thống năng lượng không có lưới nhiệt. Hay nói cách
khác, hệ thống điện là hệ thống bao gồm các khâu sản xuất, truyền tải,
phân phối và cung cấp điện đến các hộ tiêu thụ
Điện năng là một dạng năng lượng rất phổ biến và quan trọng đối với cuộc
sống, điện năng được sản xuất từ các nhà máy được truyền tải và cung cấp
cho các hộ tiêu thụ. Trong việc truyền tải tới các hộ tiêu thụ việc thiết kế
cung cấp điện là một khâu rất quan trọng. Với thời đại hiện nay,nền kinh
tế nước ta đang phát triền mạnh mẽ theo sự hội nhập của thế giới,đời sống
xã hội của người dân được nâng cao nên những tiện nghi trong cuộc sống
đòi hỏi mức tiêu thụ về điện năng tăng cao, do đó việc thiết kế cung cấp
điện không thể thiếu trong xu thế hiện nay.
Việc thiết kế cung cấp điện cần phải đáp ứng được các yêu cầu sau:
➢ Độ tin cậy cấp điện: mức độ tin cậy cung cấp điện phụ thuộc vào
yêu cầu phụ tải. với công trình quan trọng cấp quốc gia phải đảm
bảo liên tục câp điện ở mức cao nhất, những đối tượng như nhà máy,
xí nghiệp, tòa nhà cao tầng…tốt nhất là dùng máy phát điện dự
phòng khi mất điện sẽ dùng máy phát.
➢ Chất lượng điện: được đánh giá qua hai tiêu chí tần số và điện áp,
điện áp trung và hạ chỉ cho phép khoảng ±5% do thiết kế dảm
nhiệm, còn chỉ tiêu tần số do cơ quan điện lực quốc gia điều hành.

➢ An toàn điện: công trình cấp điện phải có tính an toàn cao cho
người vận hành, người sử dụng thiết bị và cho toàn bộ công trình.
➢ Kinh tế: trong quá trình thiết kế ta phải đưa ra nhiều phương án rồi
chọn lọc trong các phương án đó có hiệu quả kinh tế cao.
1.2 GIỚI THIỆU NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
Trong thái dương hệ mặt trời có nguồn năng lượng lớn nhất. Nó là khối
vật chất khổng lồ với hoạt động hạt nhân xảy ra liên tục. Mặt trời cung cấp
trực tiếp hoạt gián tiếp, cho loài người và mọi dạng sống trên trái đất. Mặt
trời quyết định khí hậu và thời tiết. không có mặt trời trái đất là vùng đất
chết đóng băng vĩnh cửu.
Điện năng lượng măt trời là ý tưởng tuyệt vời. Lấy năng lượng từ mặt trời
và chuyển thành điện năngcung cấp cho các trang thiết bị là mong ước của
chúng ta, sẽ không còn hóa đơn tiền điện, không còn phụ thuộc vào công
ty điện lực và bạn sẽ cónguồn năng lượngtái tạo, xanh sạch và bảo vệ môi
trường. Tạo ra năng lượng mặt trời nhờ vào ánh sáng mặt trời chiếu vào
các panel pin mặt trời tạo ra nguồn điện 1 chiều DC qua các bộ biến tần
chỉnh thành các nguồn điện xoay chiều AC cung cấp cho các thiết bị điện.
Panel mặt trời tạo ra điện là do hiệu ứng quang điện giữa 2 lớp bán
dẫn, 1 lớp thiếu electron. Khi các electron này bị các photon kích thích
lám cho chúng chuyển từ lớp bán dẫn này sang bán dẫn kia, nên tạo ra
điện tích. Các panel này thường là Si được cắt thành các tấm mỏng xếp
kết hợp vừa song song và nối tiếp. Nối tiếp thì tăng hiệu suất của pin, mắc
song song thì tăng áp cung cấp cho phụ tải.
Nguồn năng lượng mặt trời ngày nay thường được ứng dụng ích vì giá
thành vẫn còn cao. Nên được chỉ ứng ụng ở những nơi chưa có điện lưới

kéo tới hoặc cung cấp cho 1 vài phòng, hay ứng dụng làm bình nước nóng,
thiết bị bán hang tự động.
1.3 ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
Sự phát triển nhanh về công nghệ và liên tục cải tiến của các nhà thiết kế
nên giá có giảm đi liên tục từ đầu năm 2009 tạo nên tiến bộ rõ rệt trong
lĩnh vực công nghệ năng lượng sạch. Trước những năm 2007 thì việc ứng
dụng nguồn năng lượng mặt trời là điều coi là không thực tế. Ngày nay thì
nó có tính khả thi cao. Thậm chí còn hiệu quả về cả kinh tế và công nghệ.
Các tấm pin panel ngày càng nhỏ gọn hơn và đa dạng hơn về định mức
công suất, chi phí ngày càng thấp hơn. Đối nhiều ứng dụng, năng lượng
mặt trời dang trở thành phương cách cung cấp điện năng có hiệu quả kinh
tế cao hơn nhiều phương pháp khác.
Với tiến độ phát triển của nghành công nghệ điện hiện nay thì dự đoán đến
năm 2020 thì năng lượng mặt trời sẽ thành nguồn điện rẽ nhất, rẽ hơn các
năng lượng được sản xuất trong các nhà máy: nhiệt năng, thủy năng.
Chúng ta sẽ chứng kiến năng lượng mặt trời tích hợp vào các vật dụng,
máy móc hằng ngày. Nănglượng mặt trởi là thiết bị cấp điện dễ sử dụng,
thải cacbon thấp.Năng lượng này sẽ cung cấp được những nơi như: sa mạc,
các vùng sâu vùng xa. Dần thay thế các nguồn điện khác và trở thành
nguồn cung cấp điện chính trong tương lại.
1.4 CẤU HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI
1.4.1 Hệ thống độc lập, ngoài lưới điện
Trạm điện mặt trời độc lập là kiểu hệ thống điện mặt trời thông dụng nhất
trên phạm vi toàn cầu. Mục đích chính là cung cấp điện cho những nơi
chưa có lưới điện kéo tới hay không có nguồn năng lượng khác.

Hệ thống điện độc lập thường rất nhỏ, công suất đỉnh không quá 1kW.
Hệ thống điện độc lập muốn có kế hoạch về hệ thống điện lớn hơn và quan
trọng hơn thì người thiết kế cần có kiến thức cơ bản và kinh nghiệm trong
thiết kế nguồn năng lượng mặt trời, nên cần bắt đầu với thiết kế nhỏ và
đơn giản.
Sơ đồ nguyên lý:
Hình 1.4.1
Nguyên lý hoạt động:
Từ giàn pin mặt trời (solar cells), ánh sáng được biến đổi thành điện năng,
tạo ra dòng điện một chiều (DC Power). Dòng điện này được dẫn tới bộ
điều khiển (charge controller) là một thiết bị có chức năng có chức năng
tự động điều hòa dòng điện từ pin mặt trời và dòng điện nạp cho acquy
(Battery) ở chế độ tối ưu nhất. Khi acquy (Battery) đầy thì bộ điều khiển

(charge controller) sẽ ngưng sạc hoạt sạc ở chế độ duy trì. Khi acquy
(Battery) cạn thì tự động vào chế độ nạp lại. Thông qua bộ đổi điện DC/AC
(Inverter) tạo ra dòng điện xoay chiều chuẩn 220V/50Hz để chạy các thiết
bị trong gia đình như đèn chiếu sáng, quạt, tivi, máy tính, tủ lạnh, máy
bơm.
Ưu điểm:
Hệ thống này sẽ đơn giản, dễ thiết kề và thường dùng trong các khu vực
chưa có lưới điện hoặc nơi thường xuyên bị cắt điện liên tục.
Nhược điểm:
Hệ thống này vì không có lưới điện hoặc điện áp dự phòng nên phụ thuộc
rất nhiều vào cường độ chiếu sáng của mặt trời hơn những hệ thống điện
mặt trời khác.
Hệ thống này phải cung cấp điện năng hơn công suất phụ tải mà nó cung
cấp để có điện dự trữ xài vào ban đêm khi mà các dãy pannel không thể
tạo ra điện năng. (chỉ tạo ra 1 ít điện năng khi ánh trăng tròn). Mà yếu tố
quyết định chính là các photon trong ánh nắng mặt trời, photon sẽ tăng khi
cường độ chiếu sáng tăng.
Để khắc phục sự phụ thuộc này ta cần tính toán kỹ lưỡng thiết kế năng
lượng mặt trời của hệ thống này. Như địa điểm lắp đặt các dãy pannel mặt
trời, hướng của các dãy pannel, điểu chỉnh góc đặt dãy pannel, dự đoán
tránh bóng che. Công suất của dãy pannel cung cấp phải lớn hơn công suất
phụ tải hệ thống, để còn điện năng dư đưa vào bình acquy để có điện năng
sử dụng vào ban đêm.

1.4.2 Hệ thống điện mặt trời nối với lưới điện
Hệ thống này thường được thông dụng ở châu Âu và Hoa Kỳ, do lợi ích
rõ rệt về giảm chi phí lắp đặt và có thêm thu nhập nhờ bán điện lại cho
công ty điện lực. Hệ thống điện này thường hoạt động ở các khu có hệ
thống lưới điện ổn định. Đặc biệt có hiệu quả nhất ở nơi có khí hậu nóng,
nhiều ánh nắng, nơi nhu cầu điện năng cao điểm trùng với những giờ nắng
nóng.
Mô hình và nguyên lý hoạt động:
Hình 1.4.2
Mô tả hoạt động: chuyển mạch SW ở vị trí OB
- Khi không có mặt trời: (Buổi tối hoặc khi bị mây che) Các Solar panel
sẽ không sản sinh ra điện nên các phụ tải sẽ sử dụng điện từ lưới một cách
bình thường. Lúc này chỉ số của W0 sẽ thể hiện đúng chỉ số tiêu thụ điện
năng của phụ tải mà bạn đang sử dụng. (W2):
W2 = W0
- Khi trời có nắng: Các solar panel sẽ có địên và lúc này GTSIA sẽ biến
đổi điện năng DC từ các solar panel trên thành điện AC có tần số, pha và
điện áp trùng với điện lưới. Điện năng từ mặt trời sẽ được hòa với điện
lưới qua chỉ số của đồng hồW1. Như vậy chí số mua điện từ lưới (W0) sẽ
bằng hiệu của mức tiêu thụ của phụ tải (W2) với điện năng do hệ thống
điện mặt trời tạo ra (W1).

W0 = W2 - W1.
Trong trường hợp công suất của phụ tải là nhỏ hơn công suất của điện mặt
trời đưa ra W2 < W1, ta thấy điện năng sẽ được “bơm” và gửi ngược trở
lại lưới và chỉ số trên W0 sẽ mang trị số âm (giảm).
- Khi mất điện lưới, hệ thống GTSIA ngưng họat động đảm bảo sự an
toàn cho lưới điện.
Chuyển mạch SW ở vị trí OA: Được sử dụng khi nhà nước chấp nhận mua
điện từ các hộ gia đình có hệ thống điện mặt trời nối lưới.
Ưu điểm:
- Hệ thống nối với lưới điện, bạn có thể sử dụng điện mặt trời vào
ban ngày, điện dư thì dẫn vào lưới điện bán cho công ty điện lực.
Buổi chiều hoặc tối thì bạn lại sử dụng điện từ công ty điện lực cung
cấp. vì vậy hệ thống này thường ít phụ thuộc vào công ty điện lực,
giảm được điện mà nhà máy sản xuất bằng các phương thức gây ô
nhiễm môi trường.
- Không sử dụng bình acquy: giảm đáng kể chi phí đầu tư và bảo
dưỡng cho hệ thống acquy.
- Khai thác điện năng hiệu quả nhất: từ nguồn năng lượng mặt trời
(hoặc gió) do có cơ cấu nổi bật là thu nhận, biến đổi và bổ xung trực
tiếp ngay vào lưới điện không bị tổn hao trên accu dự trữ.
- Bền vững, lâu dài: Do máy luôn được vận hành song song với lưới
điện nên mọi đột biến của tải hay điện áp trên đường dây và nguồn
điện đều không thể tác động trực tiếp vào máy. Tuổi thọ của hệ
thống là tuổi thọ của các linh kiện điện tử cao cấp có thể lên tới 25
năm.
- ứng dụng rộng rãi cho mọi nơi như: các hộ dân, cơ quan, đơn vị
đang có điện lưới quốc gia.

- Việc lắp đặt và sử dụng đơn giản, chi phí bảo trì bảo dưỡng thấp,
gần như bằng không, nên thời gian thu hồi vốn được rút ngắn tối đa
và chắc chắn theo dự tính đầu tư ban đầu.
Nhược điểm:
Hệ thống này nếu điện lưới bị cắt thì điện năng từ các panel mặt trời cũng
bị cắt, để đảm bảo an toàn cho lưới điện. Vì hệ thống này khi kết nối nguồn
năng lượng điện sản xuất từ năng lượng điện từ các dãy pannel mặt trời
với lưới điện quốc gia thì nó giống như hệ thống máy phát nối với lưới
điện. Khi đưa công suất điện lên lưới cần phải trung hòa điện và tần sồ để
trùng với lưới điện
Hệ thống này có thể áp dụng tại Việt Nam, những vẫn chưa được phổ biến
ở Việt Nam và do hệ thống quản lý điện lực nước ta vẫn chưa chấp nhận
mua điện từ nguồn năng lượng mặt trời và năng lượng gió. Còn về đồng
hồ điện năng thì vẫn chưa được cho phép quay ngược nên dù có đẩy công
suất ngược lên lưới thì vẫn là công ‘phí uổng’.
Nguồn năng lượng mặt trời vẫn đang trong vòng nghiên cứu của Viện Vật
Lý TP Hồ Chí Minh. Các chuyên gia năng lượng điện mặt trời của Viện
Nghiên Vật Lý TP Hồ Chí Minh đang kỳ vọng về một dự án năng lượng
điện mặt trời trong tương lai gần theo công nghệ nối lưới điện thông minh
SIPV với siêu công suất - khoảng 250 MWp (bằng nửa công suất của Nhà
máy thủy điện Trị An).
Công nghệ SIPV ưu tiên dùng điện mặt trời, chỉ khi điện mặt trời không
đủ, mới cần sự trợ giúp từ điện lưới quốc gia (thiếu bao nhiêu cấp bấy
nhiêu, không thiếu không cấp). Ý nghĩa khác của công nghệ là khả năng
hỗ trợ phụ tải cho điện lưới quốc gia và hỗ trợ người tiêu dùng có thể mua
điện của EVN vào giờ thấp điểm với giá rẻ. Tất cả các chức năng của hệ

thống đều được bộ điều khiển thông minh số hóa và điều hành không cần
đến sự can thiệp của con người. Buổi sáng khi mặt trời lên, hệ thống
chuyển sang chế độ dùng điện mặt trời và ngắt điện từ EVN. Khi có sự cố
đường dây của EVN, lập tức hệ thống chuyển sang dùng mạng điện mặt
trời dự phòng từ giàn ắc-quy. Từ 22 giờ đêm, hệ thống điều khiển thông
minh ra lệnh cho bộ sạc lưới mua điện giá rẻ của EVN. Khi điện sản xuất
từ giàn pin mặt trời dư không dùng hết, phần điện dư thừa lập tức được
đưa về dự trữ vào hệ thống tồn trữ năng lượng của tòa nhà.
1.4.3 Hệ thống nối với lưới điện và dự phòng
Hệ thống mặt trời nối với lưới điện và đề phòng sự cố- còn gọi là hệ
thống tương tác lưới-kết hợp với hệ thống mặt trời nối với lưới điện và
dãy các acquy. Cũng như hệ thống nối với lưới điện, bạn sử dụng điện
năng từ các panel mặt trời khi trời nắng và bán điện dư cho công ty điện
lực. Nhưng khác với hệ thống nối với lưới điện, dãy các acquy sẽ cung
cấp điện ngay khi lưới điện bị cắt đột ngột, do đó hệ thống của bạn sẽ liên
tục có điện.
Sơ đồ nguyên ly:

Hình 1.4.3
Đây là sự tích hợp của hai hệ thống thành một hệ thống liên hoàn bao gồm:
- Hệ thống on - grid (hệ thống nối lưới): Sản xuất điện năng từ các tấm pin
mặt trời (Solar Panel) thành điện 220V AC /50Hz để hòa vào điện lưới
- Hệ thống off - grid (hệ thống độc lập): Lưu trữ điện năng từ các tấm pin
mặt trời (Solar Panel) vào Acquy để sẵn sàng biến đổi thành điện 220VAC
/50Hz để cung cấp cho tải khi không có điện lưới.
- Khi khởi động hệ thống, Acquy (battery) luôn được ưu tiên nạp điện từ
Mặt trời cho đến khi đầy. Lúc này hệ thống On Grid chưa làm việc.
- Khi acquy đầy, hệ thống sẽ tự động biến đổi điện DC từ Sola Panel thành
điện AC 220V để hòa với điện lưới. (Điện áp ra của hệ thống có tần số,
pha trùng với điện lưới có thể là 1 pha hoặc 3 pha)

- Khi mất điện lưới, hệ thống sẽ tự động lấy điện DC từ Acquy và Solar
để biến đổi thành điện AC 220V cung cấp cho tải ưu tiên.
Ưu điểm:
Hệ thống này có thể cung cấp điện liên tục dù lưới điện có bị gặp sự cố.
Nhược điểm:
Hệ thống này ghép từ hệ thống độc lập và hệ thống nối với lưới điện nên
cấu tạo phức tạp, chi phí tốn kém hơn rất nhiềuvà bảo trì khó khăn.
Yêu cầu người lắp phải có kinh nghiệm và trình độ chuyên môn.
1.4.4 Hệ thống bổ sung lưới điện
Bổ sung điện lưới còn gọi là hệ thống điện mặt trời gia dụng cở nhỏ. Với
hệ thống bổ sung điện lưới các panel mặt trời tạo ra điện năng và nạp điện
cho acquy . năng lượng lấy từ các ăcquy sẽ đi qua bộ chuyển đổi(bộ biến
tần) để cung cấp điện cho một hoặc nhiều mạch điện từ bản điện phân phối
trong ngôi nhà khi điện lượng acquy xuống đến ngưỡng tới hạn, hệ thống
tự chuyển sang điện lưới. khi panel điện mặt trời nạp vào các acquy thì hệ
thống tự chuyển sang điện mặt trời,
Nhược điểm
- Hệ thống này bạn không thể bán điện cho công ty điện lực.
- Cấu tạo phức tạp và xây dựng khó khăn.
Ưu điểm:
Hệ thống bổ sung điện lưới có hầu hết các ưu điểm của hệ thống nối với
lưới điện dự phòng. Hệ thống này sử dụng phổ biến ở những nơi chưa có

chính sách trợ cấp hoặc ưu đãi dành cho trạm điện mặt trời hay hầu như
không có lợi khi bán điện cho công ty điện lực.
Nếu hệ thống của bạn có khả năng phát hiện với công suất lớn hơn 1
kW điện trong 1 giờ, thì hệ thống nối với lưới điện sẽ kinh tế hơn. Nếu hệ
thống chỉ phát điện với công suất dưới 1 kW điện trong 1 giờ thì hệ thống
bổ sung lưới điện sẽ kinh tế hơn. Khi công suất phát điện dưới 1 kW thì
việc phát lên lưới điện sẽ có tổn hao trên đường dây nhiều hơn là ta có thể
phát điện lớn hơn 1kW. Thay vì để tôn hao trên dây dẫn ta tích trữ điện
vào các dãy acquy. Khi ta có hệ thống trên 1kW thì có thể đầu tư quá nhiều
vào các dãy acquy để tích trữ đủ năng lượng nên ta có thể gửi bán cho
công ty điện lực (nếu có chính sách khuyến khích) rồi dùng lúc các dãy
panel cung cấp không đủ ta có thể mua lại từ điện lực.
1.5 CÁC BỘ PHẬN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI
1.5.1 Panel mặt trời
Panel mặt trời là phần là phần cốt lõi của hệ thống điện mặt trời. Panel
mặt trời chính xác là panel quang điện mặt trời, nó tạ ra năng lượng từ ánh
sáng mặt trời. Năng lượng mặ trời càng mạnh thì công suát nhận được
càng cao. Hầu hết các panel mặt trời đều gồm các tế bào (pin) mặt trời
ghép lại với nhau. Pin mặt trời thông dụng hiện nay chỉ tạo ra điện áp
khoảng 0.5V, do đó phải mắc ghép chúng lại với nhau bên trong panel dể
tạo ra điện áp hữu dụng. Nếu ta dùng đồng hồ đo không tải của panel mặt
trời thì ta thấy điện áp lên đến 26V, nhưng khi nối với các phụ tải thì nó
sụt áp xuống còn lại 14-18V.
Nối các panel với nhau có thể tạo ra 1 mảng panel mặt trời. Nối niều
panel như vậy với nhau giúp bạn tạo ra dòng điện cường độ cao hơn hoặc
điện áp cao hơn.

• Mắc nối tiếp các panel cho phép mảng panel tạo ra điện áp lớn
hơn;khoảng 24-28V trong hệ thống độc lập,hoặc vài tram volt tronh
hệ thống nối với điện lưới.
• Mắc song song các panel cho phép mảng panel cung cấp công suất
lớn trong khi vẫn giư nguyên giá trị điện áp của từng panel.
• Khi nối tiếp nhiều panel với nhau,công suất của toàn hệ thống sẽ
tăng,bất kể mắc nối tiesp hay song song hoặc kết hợp cả hai.
Trong mảng panel mắc nối tiếp,ta cộng điện áp của từng panel với nhau
và cộng công suất (watt) của chúng để tính điện áp và công suất cực đại
mảng panel đó có thể tạo ra.

Trong mảng panel mắc song song,bạn lấy giá trị điện áp trung bình của tất
cả các panel và cộng công suất (watt) của từng panel để tính công suất cực
đại của mảng panel điện mặt trời.
1.5.2 Acquy
Các panel mặt trời rất ít khi cung cấp điện năng trực tiếp cho thiết bị điện.
Điều này lo do công suất của panel mặt trời biến thiên theo cường độ ánh
nắng, không phù hợp với hấu hết các thiết bị điện. Đối với hệ thống độc
lập hoặc hệ thống bổ sung điện lưới,acquy lưu giữ điện năng và cung cấp
nguồn điện với công suất ổn định cho thiết bị.
Nói chung, năng lượng này được lưu giữ trong các acquy acid-chì “chu kỳ
sâu”, hình dáng tương tự acquy dùng trên xe hơi nhưng khác về thiết kế
bên trong. Thiết kế này cho phép chúng phóng điện và tái nạp điện hàng
ngàn lần.
Năng lượng điện được lưu giữ trong các acquy,có thể nối các caquy với
nhau để tạo thành dãy acquy; nhiều acquy mắc nối tiếp sẽ làm tăng điện
lượng và điện áp của dãy acquy, nhiều acquy mắc song song sẽ làm tăng
điện lượng nhưng vẫn duy trì điệnáp không đổi.
1.5.3 Bộ điều khiển (solar charge controller)
Nếu sử dụng các acquy, hệ thống điện mặt trời cần có bộ điều khiển để
quản lý dòng điện vào và ra khỏi acquy.Nếu hệ thống nạp điện quá mức
cho acquy, acquy có thể bị hỏng. Tương tự nếu hệ thống phóng hết điện
lượng từ các acquy, các acquy sẽ bị hư hại một cách nhanh chóng. Bộ điều
khiển chính là thiết bị điều khiển các quá trình nạp và phóng điện acquy.
Nhưng trong 1 số trường hợp, hệ thống điện mặt trời cỡ nhỏ thì không yêu

cầu bộ điều khiển. vì tấm panel mặt trời này quá nhỏ để làm hư acquy khi
acquy đó được nạp đầy.
Hệ thống điện mặt trời đều yêu cầu sử dụng bộ điều khiển để quản lý các
quá trình nạp và phóng điện của acquy, bảo đảm duy trì acquy luôn luôn
ở trạng thái tốt.
1.5.4 Bộ biến tầng (Inverter)
Điện năng do hệ thống điện mặt trời tạo ra là điện một chiều (DC). Điện
năng từ lưới điện phân phối là điện xoay chiều (AC) điện áp cao. Muốn
sử dụng điện mặt trời để vận hành trang thiết bị vốn hoạt động từ nguồn
điện lưới phân phối, cần có bộ biến tần để chuyển đổi dòng điện từ DC
sang AC và tăng điện áp đến giá trị điện áp lưới.
Theo truyền thống, thường có một bộ biến tần trung tâm trong hệ thống
điện mặt trời, mắc trực tiếp với mảng panel trong hệ thống nối với điện
lưới, hoặc nối vào dãy acquy trong hệ thống điện mặt trời độc lập. Sáng
chế mới đây là bộ vi biến tần. Các bộ vi biến tần nối vào từng panel riêng
rẽ, cho phép các panel đó cung cấp điện xoay chiều điện áp cao.
1.5.5 Trang thiết bị điện
Thành phần cuối cùng trong hệ thống điện mặt trời là các thiết bị bạn muốn
cấp điện. Về lý thuyết, bạn có thể cấp điện mặt trời cho mọi thiết bị điện
gia dụng. Tuy nhiên,nhiều thiết bị tiêu thụ công suất điện khá lớn, do đó
chi phí vận hành từ điện mặt trời sẽ khá cao.
Nếu hệ thống của bạn được nối với lưới điện thì bạn có thể sử dụng với
các thiết bị điện công suất tương đối lớn, nhưng bạn chỉ sử dụng trong
khoảng thời gian tương đối ngắn, tác động đến hệ thống của ban tương đối
thấp. Còn nếu muốn sử dụng hệ thống mặt trời độc lập để vận hành các

thiết bị điện công suất lớn thì hệ thống của bạn phải đủ lớn để đáp ứng các
nhu cầu đỉnh.
Thiết bị điện áp thấp: hầu hết các hệ thống độc lập đều vận hành với
điện áp thấp. Trừ khi có kế hoạch thiết lập hệ thống hoàn toàn nối với điện
lưới, ngày nay có 1 số thiết bị có thể vận hành với nguồn 12V hoặc 24V.
Bạn nên xem xét khả năng chạy một số thiết bị trực tiếp từ nguồn điện mặt
trời DC, thay vì cấp điện cho tất cả các thiết bị thông qua bộ biến tần, do
hiệu suất sẽ cao hơn.
Nhờ hệ thống điện mặt trời phát triển khá nhanh trong thời gian gần đây,
một số nhà chế tạo đang hướng đến các thiết bị tiêu thụ năng lượng thấp
gồm cả tủ lạnh,tủ cấp đông và máy giặt chuyên biệt cho khách hàng đang
sử dụng hệ thống điện mặt trời.
Thiết bị điện áp cao:nếu sử dụng hệ thống điện mặt trời nối với lưới điện,
bạn cần dùng bộ biến tần để cung cấp điện cho các thiết bị yêu cầu điện
áp cao.
1.6 CÁCH KẾT NỐI CÁC BỘ PHẬN VỚI NHAU
1.6.1 Hệ thống điện mặt trời độc lập
Thiết kế này cung cấp nguồn DC điện áp thấp để chạy các thiết bị điện
công suất nhỏ, máy tính laptop và chiếu sáng, cùng với nguồn AC điện
áp cao để chạy các thiết bị lớn, máy thu hình, các thiết bị trong bếp….

Hình 1.6.1
Trong sơ đồ trên, mũi tên chỉ chiều dòng điện. Các panel mặt trời cung
cấp điện năng đi vào bộ điều khiển. Bộ điều khiển nạp điện cho các
acquy. Bộ này còn cung cấp điện cho các thiết bị điện áp thấp, sử dụng
panel hoặc acquy làm nguồn năng lượng. Còn bộ biến tần AC nhận điện
năng trực tiếp từ acquy và cung cấp nguồn công suất AC điện áp cao.
1.6.2 Hệ thống nối với điện lưới sử dụng bô biến tần trung tâm
Các panel mặt trời nối vào bộ vi biến tần, cấp điện vào nguồn chính.
Điện năng có thể được sử dụng cho các thiết bị trong tòa nhà hoặc cấp
lên lưới điện tùy theo nhu cầu.
Bộ biến tần trong hệ thống giám sát công suất cung cấp từ lưới phân
phối. Nếu phát hiện sự cố mất điện, bộ này sẽ cắt điện từ các panel mặt
trời để bảo đảm không cấp điện lên lưới.
Đồng hồ nối với điện lưới giám sát lượng điện năng lấy từ lưới điện
phân phối và lượng điện cấp lên lưới điện từ hệ thống điện mặt trời.

Hình 1.6.2
1.6.3 Hệ thống nối với lưới sử dụng nhiều bộ vi biến tần
Hệ thống nối với điện lưới sử dụng nhiều bộ vi biến tần tương tự hệ
thống nêu trên, nhưng từng panel được nối với bộ vi biến tần riêng, và
các bộ vi biến tần này lại nối thành vòng với nhau, chuyển điện DC điện
áp thấp từ từng panel thành nguồn AC điện áp cao.
1.7 ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG ĐIỆN MẶT TRỜI
Dưới đây là một số ứng dụng rất thiết thực từ năng lượng mặt trời để
phục vụ cuộc sống hàng ngày của con người:
Tích hợp vào thiết bị

Hình 1.7.1
Từ chiếc đồng hồ đeo tay nhỏ bé, chiếc điện thoại dắt trong túi quần cho
đến những chiếc xe điện mặt trời chạy trên mặt đất hay những chú robot
trên sao Hỏa... Sự tích hợp của Pin Mặt Trời mang lại một sự khác biệt
cho các thiết bị: Vừa thẩm mỹ, vừa tiện dụng và thân thiện với môi trường.
Pin mặt trời thường được tích hợp vào các thiết bị như Máy tính bỏ túi,
Laptop, Đồng hồ đeo tay, Điện thoại di động, Đèn trang trí, đèn sân
vườn, Đèn tín hiệu, đèn đường, Các loại xe, Máy bay, Robot tự hành, Vệ
tinh nhân tạo.
Nguồn điện di động
Nguồn điện này sẽ cấp điện cho các thiết bị điện tại bất cứ nơi đâu, đặc
biệt là những nơi không có điện lưới như vùng sâu vùng xa, hải đảo, trên
biển, ...

Hình 1.7.2
Các ứng dụng Nguồn điện di động có thể kể đến đó là Bộ sạc năng lượng
mặt trời, Cặp năng lượng mặt trời, Áo năng lượng mặt trời, Trạm điện mặt
trời di động.
Nguồn điện cho tòa nhà
Đã bao giờ bạn nghĩ thay vì tiết kiệm sử dụng điện trong gia đình thì chúng
ta sẽ tạo ra một nguồn điện thay thế?
Nguồn điện cho tòa nhà là một trong những giải pháp vừa giúp giảm hóa
đơn tiền điện hàng tháng, vừa giúp giảm đầu tư của xã hội cho các công
trình nhà máy điện khổng lồ bằng cách kết hợp sức mạnh của toàn dân
trong việc tạo ra điện phục vụ đời sống sản xuất chung.

Hình 1.7.3
Nguồn điện cho tòa nhà hiện tại được chia thành 2 loại đó là Nguồn điện
mặt trời cục bộ và Nguồn điện mặt trời hòa lưới quốc gia. Riêng Nguồn
điện mặt trời hòa lưới quốc gia có nhiều ưu điểm và mang lại hiệu quả
kinh tế cao nếu được nhà nước khuyến khích sử dụng.
Sử dụng nguồn điện mặt trời trong gia đình vừa giúp bảo vệ môi trường,
vừa thể hiện một phong cách sống hiện đại trong một xã hội hiện đại.
Nhà máy điện mặt trời
Bằng cách kết nối nhiều nguồn điện mặt trời với nhau có thể tạo ra được
một tổ hợp nguồn điện mặt trời có đủ khả năng thay thế một nhà máy phát
điện.

Hình 1.7.4
Nhà máy điện mặt trời có thể dùng để cấp điện cho một thành phố, một
hòn đảo, ... Hiện tại số lượng nhà máy điện mặt trời trên thế giới còn hạn
chế, tuy nhiên trong tương lai số lượng này sẽ tăng lên khi giá thành sản
xuất Pin mặt trời giảm xuống.

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ
2.1 CÁCH TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
• a. Tính số Watt-hour của tấm pin mặt trời
• b. Tính toán công suất pin mặt trời cần sử dụng
• c. Tính toán bộ inverter
• d. Tính toán battery
o Cách 1 Dựa vào lượng điện sản xuất.
o Cách 2 là dựa vào tải sử dụng, cụ thể như sau:
o Thiết kế solar charge controller
• e. Ngoài ra các bạn có thể tham khảo thêm các hệ thống sử dụng điện
năng lượng mặt trời phổ biến nhất hiện nay của SolarV Vũ Phong
▪ Điện Mặt Trời Hòa Lưới
▪ Điện Mặt Trời Độc Lập
▪ Đèn Đường Điện Mặt Trời
▪ Bơm Nước Điện Mặt Trời
* cách tính toán cụ thể
Để thiết kế một hệ thống điện năng lượng mặt trời chúng ta cần xác định
được lượng điện tiêu thụ dưới đây là các bước thực hiện.Tính tổng
lượng tiêu thụ điện của tất cả các thiết bị mà hệ thống solar phải cung
cấp.Tính tổng số Watt-hour sử dụng mỗi ngày của từng thiết bị. Cộng tất
cả lại chúng ta có tổng số Watt-hour toàn tải sử dụng mỗi ngày.
Tính số Watt-hour của tấm pin mặt trời
Do tổn hao hệ thống, cũng như xét đến tính an toàn khi những
ngày nắng không tốt, số Watt-hour của tấm pin trời cung cấp phải
cao hơn tổng số Watt-hour của toàn tải, theo công thức sau:
✅ Số Watt-hour các tấm pin mặt trời = (1.3-1.5)xTổng Watt-hour toàn tải sử dụng
✅ Trong đó 1.3 đến 1.5 là hệ số an toàn

Tính toán công suất pin mặt trời cần sử dụng
Để tính toán kích cỡ các tấm pin mặt trời cần sử dụng, ta phải tính
Watt-peak (Wp) cần có của tấm pin mặt trời. Lượng Wp mà pin
mặt trời tạo ra lại tùy thuộc vào khí hậu của từng vùng trên thế
giới. Cùng 1 tấm pin mặt trời nhưng đặt ở nơi này thì mức độ hấp
thu năng lượng sẽ khác với khi đặt nó nơi khác. Để thiết kế chính
xác, người ta phải khảo sát từng vùng và đưa ra một hệ số gọi là
“panel generation factor”, tạm dịch là hệ số phát điện của pin mặt
trời. Hệ số “panel generation factor” này là tích số của hiệu suất
hấp thu (collection efficiency) và độ bức xạ năng lượng mặt
trời (solar radiation) trong các tháng ít nắng của vùng, đơn vị tính
của nó là (kWh/m2/ngày).
Mức hấp thu năng lượng mặt trời tại Việt Nam là khoảng 4.58
kWh/m2/ngày cho nên lấy tổng số Watt-hour các tấm pin mặt trời
cần cung cấp chia cho 4.58 ta sẽ có tổng số Wp của tấm pin mặt
trời. Có những vùng mức hấp thu năng lượng mặt trời lớn hơn và
cũng có những vùng nhỏ hơn. Trong tính toán có thể tính trung
bình là 4 kWh/m2/ngày.
Mỗi PV mà ta sử dụng đều có thông số Wp của nó, lấy tổng số
Wp cần có của tấm pin mặt trời chia cho thông số Wp của nó ta sẽ
có được số lượng tấm pin mặt trời cần dùng.
Kết quả trên chỉ cho ta biết số lượng tối thiểu số lượng tấm pin
mặt trời cần dùng. Càng có nhiều pin mặt trời, hệ thống sẽ làm
việc tốt hơn, tuổi thọ của battery sẽ cao hơn. Nếu có ít pin mặt
trời, hệ thống sẽ thiếu điện trong những ngày râm mát, rút cạn
battery hơn và như vậy sẽ làm battery giảm tuổi thọ. Nếu thiết kế
nhiều pin mặt trời thì làm giá thành hệ thống cao, vượt quá ngân
sách cho phép, đôi khi không cần thiết. Thiết kế bao nhiêu pin mặt
trời lại còn tùy thuộc vào độ dự phòng của hệ thống. Thí dụ một
hệ solar có độ dự phòng 4 ngày, (gọi là autonomy day, là những
ngày không có nắng cho pin mặt trời sản sinh điện), thì bắt buộc
lượng battery phải tăng hơn và kéo theo phải tăng số lượng pin
mặt trời. Ngoài ra SolarV có hệ thống bù lưới thông minh hoặc
chuyển lưới thông minh sẽ giải quyết được vấn đề mất điện hoặc
thiếu điện cho những ngày râm mát cho các khu vực lắp đặt hệ
thống điện mặt trời đã có điện lưới.
Tính toán bộ inverter
Hiện nay phổ biến có 2 loại inverter sine chuẩn ta có thể dùng để
tính toán: inverter sine chuẩn tần số cao (high frequency) và

inverter sine chuẩn tần số thấp (low frequency – hay người ta còn
gọi là inverter dùng tăng phô)
Nếu thiết kế chọn inverter sine chuẩn tần số cao, bộ inverter phải
đủ lớn để có thể đáp ứng được khi tất cả tải đều bật lên, như vậy
nó phải có công suất ít nhất bằng 150% công suất tải, tốt nhất là
chọn 200% công suất tải vì khi sử dụng có những lúc cần khởi
động các thiết bị. Nếu tải là motor (hoặc tủ lạnh, máy lạnh…
thông thường) thì phải tính toán thêm công suất để đáp ứng thời
gian khởi động của motor. Thường dòng khởi động của thiết bị có
motor lớn, gấp khoảng 5-6 lần dòng khi chạy ổn định, tuy nhiên có
thể dùng phương pháp khởi động mềm để tránh việc chọn inverter
công suất quá lớn.
Nếu chọn inverter sine chuẩn dùng tăng phô thì có thể chọn công
suất từ 125 – 150% là có thể sử dụng được, tuy nhiên nhược điểm
của loại inverter này là tiêu hao lớn.
Chọn inverter có điện áp vào danh định phù hợp với điện áp danh
định của battery. Đối với hệ solar kết nối vào lưới điện, ta không
cần battery, điện áp vào danh định của inverter phải phù hợp với
điện áp danh của hệ pin mặt trời.
Tính toán battery
Battery dùng cho hệ solar là loại deep-cycle. Loại này cho phép xả
đến mức bình rất thấp và cho phép nạp đầy nhanh. Loại này có
khả năng nạp xả rất nhiều lần (có nhiều cycle) mà không bị hỏng
bên trong, do vậy khá bền, tuổi thọ cao. có 2 phương pháp tính
toán battery:
Cách 1 Dựa vào lượng điện sản xuất.
Dung lượng ắc quy phải chứa được = 1.5 đến 2 lần lượng điện sản
xuất được mỗi ngày. Hiệu suất xả nạp của battery chỉ khoảng 70 –
80% cho nên chia số Wh do pin mặt trời sản xuất ra với 0.7 – 0.8
rồi nhân với 1.5 đến 2 lần ta có Wh của battery. Trường hợp nhu
cầu sử dụng chủ yếu là ban ngày thì chỉ cần thiết kế lượng ắc quy
chứa bằng lượng điện sản xuất ra từ pin mặt trời là được.
Trong hệ solar độc lập sử dụng hằng ngày, để tuổi thọ ắc quy tăng
lên (gấp2, 3 lần thông thường) thì không nên cho ắc quy xả sâu,
nên bảo vệ ắc quy ở ngưỡng áp trên 11V (đối với ắc quy 12V) và
chuyển sang sử dụng điện lưới hoặc bù lưới.

Cách 2 là dựa vào tải sử dụng, cụ thể như sau:
Số lượng battery cần dùng cho hệ solar là số lượng battery đủ
cung cấp điện cho những ngày dự phòng (autonomy day) khi các
tấm pin mặt trời không sản sinh ra điện được. Ta tính dung lượng
battery như sau
– Hiệu suất xả nạp của battery chỉ khoảng 80% cho nên chia số
Wh của tải tiêu thụ với 0.8 ta có Wh của battery
– Với mức deep of discharge DOD (mức xả sâu) là 0.6 (hoặc thấp
hơn là 0.8), ta chia số Wh của battery cho 0.6 sẽ có dung lượng
battery
Kết quả trên cho ta biết dung lượng battery tối thiểu cho hệ solar
không có dự phòng. Khi hệ solar có số ngày dự phòng (autonomy
day) ta phải nhân dung lượng battery cho số autonomy-day để có
số lượng battery cần cho hệ thống.
Thiết kế solar charge controller
Solar charge controller có điện thế vào phù hợp với điện thế của
pin mặt trời và điện thế ra tương ứng với điện thế của battery. Vì
solar charge controller có nhiều loại cho nên bạn cần chọn loại
solar charge controller nào phù hợp với hệ solar của bạn. Đối với
các hệ pin mặt trời lớn, nó được thiết kế thành nhiều dãy song
song và mỗi dãy sẽ do một solar charge controller phụ trách. Công
suất của solar charge controller phải đủ lớn để nhận điện năng từ
PV và đủ công suất để nạp battery.
Thông thường ta chọn Solar charge controller có dòng Imax = 1.3
x dòng ngắn mạch của PV
SolarV có thiết kế các bộ Solar charge controller dùng công nghệ
sạc xung và nâng áp đỉnh MPP nên hiệu suất sạc cao hơn và ắc
quy bền hơn, hiệu suất sạc tương đương các bộ sạc MPPT mà giá
thành rẻ hơn. Công nghệ sạc xung làm ắc quy bền hơn kể cả sạc
MPPT.

2.2 TÍNH TOÁN
2.2.1 Công suất tiêu thụ của các thiết bị điện trong gia đình
- 2 điều hòa : Panasonic inverter 1.5HP
Tổng công suất tiêu thụ điện của 2 điều hòa là: 1640W/H sử dụng 9h
=> Công suất tiêu thụ: 14760W/9H
- 1 máy giặt Beko Inverter 10 kg
công suất tiêu thụ điện 25W/kg ngày giặt 5kg đồ
=> Công suất tiêu thụ: 125W/5kg
- 1 tủ lạnh : Panasonic Inverter 410 lít
Công suất tiêu thụ điện 0.95KW/ngày
* 1 ngày tủ lạnh hoạt động 12h
=> công suất tiêu thụ điện: 950W/12h
- 3 máy quạt toshiba
Công suất tiêu thụ điện 30W/h ngày sử dụng 9h
- 1 tivi Sony 50inch
- 15 bóng dèn (led)
=> Công suất tiêu thụ điện: 1500W/5h
 Vậy tổng lượng điện tiêu thụ mỗi ngày = 14760 + 125 + 950 +
810 + 300 + 1500 = 18445Wh/day

2.2.2 Tính toán số watt-hour của tấm pin mặt trời
- hệ số oan toàn : 1.3 -> 1.5
số watt-hour các tấm pin mặt trời
- tổng watt-hour toàn tải: 18445 Wh/day
2.2.3 Tính toán công suất pin mặt trời cần sử dụng
- PV panel:
18445 * 1.3 = 23978.5 Wh/day
- Tổng Wp của PV panel:
* Mức hấp thu năng lượng mặt trời tại Đà Nẵng là khoảng 4.89
kWh/m2/ngày
23978.5 / 4.89 = 4903Wp
=> chọn loại PV (tấm pin mặt trời) có 330Wp thì số PV cần dùng là:
5236 / 330 = 15 tấm
 Vậy ta chọn 16 tấm pin mặt trời ( Tính dự phòng 1 tấm )
 tham thảo trên thị trường có loại pin thu năng lượng mặt trời Mono
MPS – 330W
- Thông số kỹ thuật của PV panel Môn MPS-330W:
Hình 2.2.3

2.2.4 Tính toán bộ inverter
- Tổng công suất sử dụng lớn nhất tại 1 thời điểm
1640 + 25 + 80 + 90 + 100 + 300 = 2235W
- công suất inverter
2235 * 125% = 2794W
* Tuy nhiên trong hệ thống có tủ lạnh với dòng khởi động khoảng gấp 5-
6 lần
6 * 80 = 480W
Tổng công suất gồm cả tủ lạnh khởi động khoảng 5-6 lần là:
2794+ 480 = 3274W
=> Ta chọn loại inverter lớn hoặc bằng 3500W
 Tham thảo trên thị trường ta chọn bộ nguồn home inverter 3500W
apollo KC5000VA
Hình 2.2.4
2.2.5 tính toán battery
- dựa vào tải sử dụng

- Hiệu suất xả nạp của battery chỉ khoảng 80% cho nên chia số Wh của
tải tiêu thụ với 0.8 ta có Wh của battery
– Với mức deep of discharge DOD (mức xả sâu) là 0.6 (hoặc thấp hơn là
0.8), ta chia số Wh của battery cho 0.6 sẽ có dung lượng battery
Dung lượng battery (Ah) =
18445
0.8∗0.6∗12
= 3203 Ah
Với 4 ngày dự phòng:
3203= 12810 Ah
=> Như vậy Battery deep-cycle 12V/1300Ah cho 4 ngày dự phòng,
chọn 7 bình acquy loại 12V/200Ah
 Tham thảo trên thị trường ta chọn loại acquy:
Hình 2.2.5
2.2.6 Tính solar charge controller

- Thông thường ta chọn Solar charge controller có dòng Imax = 1.3 x
dòng ngắn mạch của PV
- Thông số của mỗi PV module
Hình 2.2.6.1
- Solar charge controller:
(16 tấm PV * 10.2A) * 1.3 = 250A
=> Chọn Solar charge controller có dòng 250A/12V
 Tham thảo trên thị trường ta chọn loại:
Hình 2.2.6.2
2.2.7 Tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn

a. xác định nguồn điện
- nguồn điện sử dụng trong hệ thông điện là nguồn 1 pha
b. Tính công suất
P = 18445W
c. Tính dòng điện
I =
𝑃
𝑈
Trong đó: I là cường độ dòng điện (A)
P là tổng công suất (W)
U hiệu điện thế (220V)
I =
𝑃
𝑈
=
18445
220
= 84(A)
d. Tính tiết diện dây dẫn
S =
𝐼
𝐽
Trong đó:
– J: là mật độ dòng điện cho phép (A/mm2)
– S: là tiết diện dây dẫn (mm²)
+ Đối với dây đồng: Mật độ dòng điện cho phép Jđ = 6 A/mm²
+ Đối với dây nhôm: Mật độ dòng điện cho phép Jn = 4,5 A/mm²
S =
84
6
= 14 (mm²)

 Vậy tiết diện tối thiểu của dây điện đường trục chính trong gia
đình là 14mm². Để dự phòng phát triển phụ tải nên sử dụng cỡ dây
16mm²
2.2.8 Tính toán diện tích lắp điện tấm pin năng lượng mặt trời
- Cách tính Kwh điện được tạo ra của hệ thống pin mặt trời 1kWp:
1kWp * (số giờ nắng/ ngày) = 1kWp * 4.89 = 4.89 kWh
như vậy thì một tháng hệ thống pin năng lượng mặt trời 1kWp sẽ tạo
được 137.4 kWh điện
Tương tự:
• Gói 3 kWp x 4.89 = 14.67 kWp sẽ tạo được 440 Kwh/tháng.
• Gói 5 kWp x 4.89 = 24.45 kWp sẽ tạo được 733.5 Kwh/tháng.
• Gói 10 kWp x 4.89 = 48.9 kWp sẽ tạo được 1467 Kwh/tháng.
Tổng lượng điện tiêu thụ mỗi tháng là: 18.45kWh
 Vậy ta chọn gói 5kWp
Tấm pin năng lượng mặt trời có diện tích 1m x 2m = 2m² công suất
330Wp. Vậy để lắp đặt 1kWp thì cần diện tích khoảng 6m². Với hệ
thống 5kWp bạn cần diện tích 30m² áp mái là đủ.
 Tuy nhiên ta chọn Tầm 35m² để dự phòng

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ LẮP ĐẶT ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT
TRỜI
3.1 KHẢO SÁT KHU VỰC LẮP ĐẶT HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT
TRỜI
Khu vực khảo sát là sân thượng toàn nhà với diện tích là 60𝑚2
Kết quả khảo sát, phân tích và hệ thống lại đồng thời tính toán chi phí tài
chính và điểm hoàn vốn.
Với lượng điện tiêu thụ càng lớn thì diện tích để lắp đặt các tấm pin năng
lượng mặt trời càng lớn, đó cũng là vấn đề mà nhiều công trình gặp trở
ngại khi triển khai.
Mục đích :
- Tối ưu lượng điện năng tiêu thụ với việc thiết kế hệ thống qua
các phần mềm.
- Đáp ứng hiệu suất cao và thời gian thu hồi vốn nhanh.
- Dễ dàng bảo dưỡng và về sinh các tấm pin sau này.
- Đảm bảo an toàn khi mưa, gió, bão.
- Tăng thẩm mĩ cho công trình ngồi nhà.
- Đáp ứng tiêu chuẩn của kĩ thuật điện EVN
3.2 LỰA CHỌN HƯỚNG VÀ GÓC PHÙ HỢP ĐỂ LẮP ĐẶT HỆ
THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
Hướng mặt trời mọc và lặn ở Đông – Tây. Để mặt trời chiếu vào tấm pin
từ sáng tới chiều thì tấm pin đặt xuôi về hướng Nam góc 10 – 15 độ thì hệ
thống của chúng ta đạt hiệu quả cao nhất.
Lựa chọn giá đỡ cho hệ thống năng lượng mặt trời ta nên sử dụng loại
inox hoặc nhôm anodize để làm vì loại chất liệu này bền và sử dụng lâu
dài, tạo sự chắc chắn cho bộ khung.

Hình 3.2
3.3 THI CÔNG LẮP ĐẶT ÁP MÁI.
Hình 3.3

- Tấm pin đặt xoay về hướng Nam, góc nghiêng từ 10o
đến 15o
.
- Khoảng cách tối thiểu từ tấm pin đến mái 115mm.
- Khoảng cách các tấm module cách nhau ít nhất là 10mm.
- Nên dùng vật liệu inox cho tất cả cấu kiện để đảm bảo độ bền.
- Siết chặt các module bằng bulong M8.
- Dùng ít nhất 4 kẹp có độ dày từ 7 – 10 mm để cố định tấm pin với khung.
3.4 BỐ TRÍ ACQUY BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ BỘ BIẾN TẦNG.
Ta cần chọn vị trí thích hợp cho các acquy, có thể là xây một phòng nhỏ
trên sân thượng. Điều quan trọng là nên bố trí các phần cứng gần nhau,
sao cho các dây điện nối kết càng ngắn càng tốt. ‘Phần cứng’ ở đây bao
gồm các pannel mặt trời , acquy, bộ điều khiển và bộ biến tần.
Đối với acquy, bộ biến tần và bộ điều khiển, ta tìm vị trí thỏa các yêu
cầu sau:
• Kín nước và chiệu được thời tiết
• Không bị tác động từ ánh nắng trực tiếp
• Cách nhiệt, tránh nhiệt độ quá cao
• Các phương tiện thông khí, cho phép xử lý các chất khí thoát ra
ngoài
• Tránh các nguồn phát sinh tia lửa điện
• Cách xa trẻ em, thú cưng, chuột, bọ
Vì khi nạp điện các acquy acid-chì thường thoát ra một lượng nhỏ khí
hydro. Khí hydro là chất khí dễ nổ. Ta cần đảm bảo nơi bảo quan acquy
phải có thông gió tốt để không tích tụ khí hydro dễ gây nổ. acquy acid-
chì có dòng điện với điện thế cao nên cần để chúng tránh xa trẻ em và
thú vật. Để giải quyết các vấn đề trên ta nên đặt trên các giá đỡ và được
bao quanh bằng lưới. ngoài ra ta cũng có thể mua các hộp chuyên dùng
cho các acquy từ các nhà cung cấp acquy hoặc điện mặt trời.
Bộ biến tần với bộ điều khiển bố trí gần các acquy thì có thể lắp đặt trên
tường hoặc các giá đỡ. Các bộ biến tần cỡ lớn thường có trọng lượng rất
nặng nên khi muốn lắp đặt trên tường thì kiểm tra tường có thể chịu
được trọng lượng của bộ biến tần không.

Còn dây dẫn ta nên thiết kế bố trí làm sao càng ngắn càng tốt, tránh tổn
thất công suất trên đường dây quá nhiều.
3.5 BẢO VỆ CHỐNG SÉT, NỐI ĐẤT
3.5.1 chống sét
Với hệ thống sử dụng có quy mô nhỏ nhà ở:
Các hệ thống điện này thường có diện tích nhỏ, các tấm pin thường được
đặt trên đỉnh hoặc mái nhà thì không cần thiết phải sử dụng kim thu sét
ESE, có thể bảo vệ bằng kim thu lôi truyền thống. Đặc biệt, nếu sử các
kim phân tán sét đặt trên mái nhà thì sẽ hiệu quả hơn rất nhiều, các model
có thể dùng cho công trình nhỏ như: TerrStat ST-100 hoặc ST-400.
Khi sử dụng công nghệ phân tán điện tích thì sẽ ngăn ngừa hiện tượng sét
đánh xuống khu vực mà nó bảo vệ, tác dụng này đồng nghĩa với việc sẽ
hạn chế sự xuất hiện các xung quá áp lặp lại hay sét lan truyền trên các
đường dây của hệ thống điện NLMT.
Thi công và lặp đặt hệ thống tiếp đất cho các cột thu lôi này phải đáp ứng
các tiêu chí kỹ thuật, giá trị điện trở tiếp đất tối đa là 8 Ohm. Các hệ thống
tiếp địa cũng cần phải liên kết đẳng thế với nhau.
3.5.2 Nối đất
Bao gồm 2 hệ thống nối đất độc lập: nối đất an toàn vỏ thiết bị Rđ ≤
10Ω và hệ thống nối đất chống sét Rđ ≤ 10Ω. Hai hệ thống được kết
nối đẳng thế.

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN
Đối với các nước đang phát triển ở Châu Á như Trung Quốc, Thái Lan,
Lào, Việt Nam, việc thiết lập các đập thủy điện mới để giải quyết nhu cầu
điện năng cho quốc gia hiện tại là một việc làm thiếu tầm nhìn nghiêm
chỉnh cho tương lai. Họ không rút ra được kinh nghiệm của các quốc gia
Tây phương đang trên đà phá vỡ các đập đã xây dựng để tái tạo lại hệ sinh
thái của vùng, đồng thời cũng không học hỏi kinh nghiệm về các tác hại
của môi trường vì không nghiên cứu tác động môi trường trong quá trình
thiết lập đập.
Đối với nguồn năng lượng nguyên tử, mức an toàn trong vận hành, việc
giải quyết phế thải hạt nhân vẫn là một dấu hỏi lớn và tác hại đến nhân sự
và môi trường trong trường hợp tai nạn xảy ra đã làm cho nhiều quốc gia
do dự khi quyết định xây dựng thêm nhà máy. Thêm nữa năng lượng nyà
thải hồi nhiều khí CO2 ảnh hưởng đến tầng ozone của bầu khí quyển và
nhất là phế thái nguyên tử vẫn còn là môn nan đề chưa giải quyết được
cho nhân loại.
Do đó, năng lượng mặt trời thiết nghĩ vẫn là một năng lượng tương đối tối
ưu cho điều kiện Việt Nam đứng về phương diện địa dư và nhu cầu phát
triển kinh tế cho tương lai. Theo tính toán tại thành phố Hồ Chí Minh,
trung bình suôt 12 tháng và trên một diện tích 1𝑚2
, ánh sáng mặt trời có
thể mang lại 5Kw giờ cho một ngày. Và nguồn năng lượng này sẽ là một
khơi mào hứng thú góp phần vào:
- Việc hạn chế hiệu ứng nhà kính, và sự hâm nóng toàn cầu theo tinh
thần của Nghị định thư Kyoto 1997;
- Giải quyết ô nhiễm môi trường do việc gia tăng dân số và phát triển
xã hội của các quốc gia trên thế giới;

- Và nhất là để bổ túc vào sự thiếu hụt năng lượng trên thế giới trong
tương lai khi các nguồn năng lượng trong thiên nhiên sắp bị cạn
kiệt.
Tóm lại, năng lượng mặt trời được xem như là nguồn năng lượng ưu việt
trong tương lại, đó là nguồn năng lượng sẵn có, siêu sạch và miễn phí. Do
vậy, năng lượng mặt trời ngày càng được sử dụng rộng rãi trên thế giới.
Đối với Việt Nam, được đánh giá là có nguồn tài nguyên năng lượng mặt
trời vào loại tốt trên thế giới. Nguồn năng lượng sạch và tiềm năng lớn
này hoàn toàn có thể tham gia đóng góp vào cân bằng năng lượng quốc
gia.

TÀI LIỆU THAM THẢO
1. https://vogiasolar.com/kwp-la-gi-va-cach-tinh-kwp-trong-he-thong-
pin-nang-luong-mat-troi/
2. https://ctpsolar.com/giai-phap-chong-set-cho-he-thong-dien-mat-troi/
3. https://phukiencongtrinh.com/dich-vu/lap-dat-he-thong-dien-nang-
luong-mat-troi-tron-goi.html
4. https://solarpower.vn/phuong-phap-thiet-ke-he-thong-dien-nang-
luong-mat-
troi/?fbclid=IwAR3_NEAGNibTD9JUWxFKM2XQOb_gkmuYF8Hk_tSb
XfOIn7Y2zyd5GiYGPVI
5. https://givasolar.com.vn/model/tam-pin-thu-nang-luong-mat-troi-
mono-msp-330w/?gclid=CjwKCAjw8J32BRBCEiwApQEKgb-
cFdoQkOp9gh042S7PU1xSBc_GebnwlQ9iQmDPQvGnADDoDPBu_xo
CLDcQAvD_BwE
6. https://hethongtudong.vn/vn/tu-van-mainmenu-148/tu-van-may-phat-
dien-150/150-cach-tinh-tiet-dien-day-dan-150.html
7. Điện Máy Xanh

Đồ án Thiết kế cung cấp điện và năng lượng mặt trời

Recommended

Recommended

More Related Content

Featured

Featured (20)

Đồ án Thiết kế cung cấp điện và năng lượng mặt trời