Kỹ thuật

Cách tính số tấm pin cho mỗi chuỗi: kiểm tra Voc và dải MPPT

Một chuỗi pin PV (string) gồm các module mắc nối tiếp để đạt điện áp làm việc phù hợp với bộ biến tần. Tăng số module nối tiếp làm điện áp tăng, nhưng nếu không tính điều kiện thời tiết và giới hạn thiết bị, điện áp hở mạch có thể vượt mức DC tối đa của inverter vào buổi sáng lạnh. Ngược lại, chuỗi quá ngắn có thể nằm ngoài dải MPPT và khiến hệ thống khó khởi động hoặc giảm sản lượng. Bài viết này trình bày cách kiểm tra theo dữ liệu datasheet. Đây là hướng dẫn sàng lọc; thiết kế cuối cùng cần đối chiếu hướng dẫn của đúng model, điều kiện tại công trình và quy định điện hiện hành.

1. Phân biệt Voc, Vmp và giới hạn inverter

  • Voc là điện áp hở mạch của module, đo khi mạch không tải; dùng để kiểm tra nguy cơ vượt điện áp DC tối đa.
  • Vmp là điện áp tại điểm công suất cực đại; cần nằm trong dải MPPT của inverter trong điều kiện vận hành.
  • Điện áp khởi động và điện áp DC tối đa là các thông số khác nhau. Không thay thế thông số này bằng thông số kia.
Tra cứu cả datasheet module và hướng dẫn biến tần: Voc, Vmp, hệ số nhiệt độ Voc/Vmp, điện áp đầu vào tối đa, dải MPPT, điện áp khởi động, số MPPT độc lập và giới hạn dòng mỗi MPPT/đầu vào.

2. Kiểm tra Voc khi nhiệt độ thấp

Voc của module silicon thường tăng khi nhiệt độ cell giảm. Lấy Voc ở STC (25°C) và hệ số nhiệt độ Voc trong datasheet để ước tính ở nhiệt độ cell thấp nhất dùng trong thiết kế. Nếu hệ số được ghi dưới dạng phần trăm mỗi độ C, cần đổi phần trăm sang số thập phân khi tính: Voc,lạnh ≈ Voc,STC × [1 + |βVoc| × (25°C − Tcell,min)] Trong đó βVoc là hệ số nhiệt độ dạng phần trên mỗi °C; Tcell,min là nhiệt độ cell thấp nhất theo phương pháp thiết kế áp dụng, không mặc nhiên bằng nhiệt độ không khí trung bình. Với N module nối tiếp giống nhau, điện áp hở mạch chuỗi xấp xỉ N × Voc,lạnh. Kết quả phải thấp hơn điện áp DC tối đa của inverter và giới hạn của các thiết bị DC khác trong mạch. Ví dụ minh họa: nếu Voc module là 50 V và hệ số nhiệt độ là −0,28%/°C, mức tăng xấp xỉ 0,28% cho mỗi độ C cell thấp hơn 25°C. Khi tính số module tối đa, phải dùng nhiệt độ thiết kế và các hệ số/biên an toàn theo hướng dẫn kỹ thuật; ví dụ này không thay thế tính toán cho công trình thực tế.
Kỹ thuật viên khảo sát dãy pin mặt trời trên mái
Ảnh minh họa công việc khảo sát và thi công hệ thống pin mặt trời.

3. Đảm bảo điện áp làm việc nằm trong dải MPPT

Kiểm tra tổng Vmp của chuỗi ở cả điều kiện nóng và lạnh có thể gặp tại địa điểm lắp đặt. Khi module nóng, Vmp thường giảm; chuỗi ngắn có thể xuống dưới điện áp MPPT tối thiểu hoặc ngưỡng vận hành. Khi lạnh, Vmp tăng và cần nằm trong giới hạn dải MPPT tối đa. Tham khảo hệ số nhiệt độ Vmp của module, phương pháp tính của nhà sản xuất inverter và giới hạn thực tế của thiết bị. Đừng chỉ so Vmp ở STC với dải MPPT. Cũng cần kiểm tra điện áp khởi động: đạt điện áp khởi động không đồng nghĩa toàn bộ dải vận hành sẽ cho hiệu suất tối ưu.

4. Kiểm tra dòng điện và cấu hình MPPT

Mắc nối tiếp làm tăng điện áp, còn mắc song song các chuỗi làm tăng dòng. So sánh dòng hoạt động và dòng ngắn mạch của các chuỗi với giới hạn từng MPPT, từng đầu vào và tổng dòng của inverter; áp dụng hệ số theo tiêu chuẩn thiết kế và hướng dẫn hãng. Không chia đều số chuỗi theo số cổng một cách máy móc vì nhiều cổng có thể cùng nối vào một MPPT. Các chuỗi trên cùng một MPPT nên có đặc tính và điều kiện vận hành tương thích. Nếu mái có hướng, độ nghiêng hoặc bóng che khác nhau, hãy xem xét phân bố lên các MPPT độc lập theo thiết kế của inverter.
Đội thi công lắp đặt pin mặt trời trên mái công trình
Ảnh minh họa lắp đặt hệ thống PV trên mái.

5. Checklist trước khi chốt số module mỗi chuỗi

  1. Xác nhận chính xác mã module, mã inverter và phiên bản datasheet/hướng dẫn.
  2. Tính Voc chuỗi ở nhiệt độ cell thấp nhất theo phương pháp được chấp nhận; bảo đảm không vượt giới hạn DC.
  3. Kiểm tra Vmp chuỗi ở điều kiện nóng/lạnh với dải MPPT và điện áp khởi động.
  4. Kiểm tra số MPPT, số chuỗi trên mỗi MPPT, dòng hoạt động và dòng ngắn mạch cho phép.
  5. Đánh giá hướng mái, bóng che, cáp DC, đầu nối, thiết bị bảo vệ và khả năng cô lập.
  6. Ghi lại giả định nhiệt độ, thông số datasheet, phép tính và người chịu trách nhiệm thiết kế.
An toàn: Dây và module PV có thể tạo điện áp nguy hiểm khi có ánh sáng. Không tháo đầu nối DC đang mang tải, không đo hoặc đấu nối nếu thiếu thiết bị bảo hộ và quy trình phù hợp. Việc thiết kế, lắp đặt và nghiệm thu cần do người có chuyên môn thực hiện.

Tài liệu tham khảo

  • Datasheet của đúng mã module PV, đặc biệt Voc, Vmp và hệ số nhiệt độ.
  • Hướng dẫn thiết kế/lắp đặt của đúng model inverter, đặc biệt giới hạn điện áp, MPPT và dòng đầu vào.
  • IEC 62548-1, Photovoltaic (PV) arrays — Design requirements; kiểm tra phiên bản và quy định được áp dụng tại địa phương.