Các Loại Hệ Thống điện Mặt Trời: Hòa Lưới, độc Lập Và Lưu Trữ

Tất cả các loại hệ thống điện mặt trời đều hoạt động dựa trên các nguyên tắc cơ bản giống nhau. Các tấm pin đầu tiên chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện một chiều bằng cách sử dụng hiệu ứng quang điện (PV). Sau đó, nguồn điện một chiều có thể được lưu trữ trong pin hoặc được biến đổi bằng bộ biến tần năng lượng mặt trời thành điện xoay chiều có thể được sử dụng để chạy các thiết bị gia dụng. Tùy thuộc vào từng loại hệ thống, lượng điện mặt trời dư thừa có thể được đưa vào lưới điện để bán điện, hoặc được lưu trữ trong hệ thống pin lưu trữ.

Danh mục

Ba loại hệ thống điện mặt trời chính

1. On-grid – còn được gọi là hệ thống nối lưới hoặc hòa lưới

2. Off-grid – còn được gọi là hệ thống điện độc lập

3. Hybrid – Hệ thống kết nối lưới điện với bộ lưu trữ pin

Trước tiên, chúng tôi sẽ mô tả các thành phần phổ biến được sử dụng bởi cả ba loại trước khi đi vào chi tiết hơn về các hệ thống khác nhau và cách chúng hoạt động.

Các thành phần chính của hệ thống điện mặt trời:

Solar panel:

Hầu hết pin mặt trời hiện đại được tạo thành từ nhiều tế bào quang điện dựa trên silicon (tế bào PV) tạo ra dòng điện một chiều (DC) từ ánh sáng mặt trời. Các tế bào PV được liên kết với nhau trong tấm pin và được kết nối với các tấm liền kề bằng dây cáp. Lưu ý: Đó là ánh sáng mặt trời hoặc bức xạ, không phải nhiệt, tạo ra điện trong tế bào quang điện. Các tấm pin còn được gọi là mô-đun năng lượng mặt trời, thường được kết nối với nhau thành ‘chuỗi’ để tạo ra cái được gọi là hệ thống điện mặt trời. Lượng năng lượng mặt trời được tạo ra phụ thuộc vào một số yếu tố bao gồm định hướng và góc nghiêng, hiệu suất pin mặt trời, cộng với bất kỳ tổn thất nào do bóng râm, bụi bẩn và thậm chí cả nhiệt độ môi trường xung quanh. Có rất nhiều nhà sản xuất tấm pin mặt trời khác nhau trên thị trường, vì vậy bạn nên biết đâu là tấm pin tốt nhất và tại sao. Ở đây chúng tôi giới thiệu đến bạn dòng pin mặt trời Jinko solar – thương hiệu uy tín và chất lượng số 1 hiện nay thị trường, lựa chọn hàng hàng đầu của các nhà lắp đặt lẫn người lắp.

Các tấm pin có thể tạo ra năng lượng trong thời tiết nhiều mây và u ám, nhưng lượng năng lượng phụ thuộc vào ‘độ dày’ và chiều cao của các đám mây, quyết định lượng ánh sáng có thể đi qua. Lượng năng lượng ánh sáng được gọi là bức xạ mặt trời và thường được tính trung bình trong cả ngày bằng cách sử dụng thuật ngữ Giờ Mặt Trời Cao điểm (PSH). PSH hoặc số giờ ánh sáng mặt trời trung bình hàng ngày phụ thuộc chủ yếu vào vị trí và thời gian trong năm.

Inverter

Pin mặt trời tạo ra điện một chiều phải được chuyển đổi thành điện xoay chiều (AC) để sử dụng trong gia đình và doanh nghiệp của chúng ta. Đây là vai trò chính của biến tần. Trong hệ thống biến tần ‘chuỗi’, các tấm pin được liên kết với nhau theo chuỗi, và điện một chiều được đưa đến bộ biến tần để chuyển đổi điện một chiều thành điện xoay chiều. Trong hệ thống biến tần vi mô, mỗi tấm pin có bộ biến tần vi mô riêng được gắn vào mặt sau. Pin vẫn tạo ra DC, nhưng được chuyển đổi thành AC trên mái nhà và được cấp thẳng vào tủ điện.

Ngoài ra còn có các hệ thống biến tần chuỗi tiên tiến hơn sử dụng các bộ tối ưu hóa công suất nhỏ được gắn vào mặt sau của mỗi tấm pin. Bộ tối ưu hóa năng lượng có thể giám sát và điều khiển từng tấm riêng lẻ và đảm bảo chúng hoạt động với hiệu suất tối đa trong mọi điều kiện.

Ắc Quy

Bình ắc quy được sử dụng để lưu trữ năng lượng mặt trời có hai loại chính, axit-chì (AGM & Gel) và lithium-Ion. Có một số loại khác có sẵn như pin dòng oxy hóa khử và natri-ion nhưng chúng tôi sẽ tập trung vào hai loại phổ biến nhất. Hầu hết các hệ thống lưu trữ năng lượng hiện đại sử dụng pin lithium-ion có thể sạc lại và có nhiều hình dạng và kích cỡ.

Dung lượng pin thường được đo là Amp giờ (Ah) đối với axit-chì hoặc kilowatt giờ (kWh) đối với lithium-ion. Tuy nhiên, không phải tất cả dung lượng đều có sẵn để sử dụng. Pin lithium-ion thường có thể cung cấp tới 90% công suất khả dụng mỗi ngày, trong khi pin axit-chì thường chỉ cung cấp 30% đến 40% tổng dung lượng mỗi ngày để tăng tuổi thọ pin. Pin axít chì có thể được xả hết, nhưng điều này chỉ nên được thực hiện trong các tình huống dự phòng khẩn cấp.

Hệ thống điện mặt trời độc lập yêu cầu bộ biến tần chuyên dụng không nối lưới và hệ thống pin lưu trữ đủ lớn để lưu trữ năng lượng trong 2 ngày trở lên. Hệ thống lưu trữ Hybrid sử dụng biến tần lai chi phí thấp hơn và chỉ yêu cầu pin đủ lớn để cung cấp năng lượng trong 5 đến 10 giờ (qua đêm) tùy thuộc vào ứng dụng.

Tủ Điện

Trong hệ thống hòa lưới thông thường, điện xoay chiều từ bộ inverter được gửi đến bộ tổng, nơi nó được hút vào các mạch và thiết bị khác nhau trong nhà bạn. Đây được gọi là dồng hồ đo điện, trong đó bất kỳ lượng điện dư thừa do hệ thống năng lượng mặt trời tạo ra sẽ được chuyển đến lưới điện thông qua đồng hồ đo năng lượng hoặc lưu trữ hệ thống lưu trữ pin nếu bạn có hệ thống hybrid. Tuy nhiên, một số quốc gia sử dụng ‘Đo tổng’ nơi tất cả điện mặt trời được xuất vào lưới điện.

Hệ thống hybrid vừa có thể xuất điện dư thừa vừa có thể tích trữ năng lượng dư thừa trong pin. Một số bộ biến tần Hybrid cũng có thể được kết nối với một bộ dự phòng chuyên dụng cho phép cấp nguồn cho một số ‘mạch thiết yếu’ hoặc tải quan trọng khi mất điện lưới hoặc mất điện.

1. Hệ Thống hòa Lưới

Các hệ thống điện mặt trời hòa lưới cho đến nay là phổ biến nhất và được sử dụng rộng rãi bởi các gia đình và doanh nghiệp. Các hệ thống này không cần pin lưu trữ và sử dụng một bộ biến tần được kết nối với lưới điện công cộng. Bất kỳ lượng điện mặt trời dư thừa nào mà bạn tạo ra đều được đưa vào lưới điện và bạn thường được trả tiền trong biểu giá (FiT) từ công ty điện lực.

Không giống như các hệ thống hybrid, các hệ thống nối lưới không thể hoạt động hoặc tạo ra điện trong thời gian mất điện vì lý do an toàn. Vì mất điện thường xảy ra khi lưới điện bị hư hỏng; Nếu bộ biến tần vẫn cấp điện vào lưới điện lúc cúp điện, nó sẽ có nguy cơ ảnh hưởng đến sự an toàn của những người thợ sửa điện trong mạng lưới. Hầu hết các hệ thống Hybrid kết hợp với bộ lưu trữ pin có thể tự động cách ly khỏi lưới điện (được gọi là đảo) và tiếp tục cung cấp một số điện trong thời gian mất điện.

Pin lưu trữ có thể được thêm vào hệ thống nối lưới ở giai đoạn sau nếu được bạn muốn.

Xem chi tiết về cấu tạo và cách thức hoạt động của hệ thống On-grid: https://givasolar-jinko.vn/he-thong-nang-luong-mat-troi-hoa-luoi-on-grid/

2. Hệ Thống Off-Grid

Hệ thống ngoài lưới điện không được kết nối với lưới điện và do đó yêu cầu bộ lưu trữ pin. Hệ thống độc lập phải được thiết kế phù hợp để chúng có thể tạo ra đủ điện năng quanh năm và có đủ dung lượng pin đáp ứng nhu cầu của gia đình, ngay cả trong mùa đông khi có ít ánh sáng mặt trời.

Chi phí cao của ắc quy và bộ biến tần ngoài lưới có nghĩa là hệ thống độc lấp sẽ đắt hơn nhiều so với hệ thống hòa lưới và do đó, thường ít phổ biến, chỉ lắp ở những nơi cần thiết như vùng sâu, vùng xa, nơi cách xa lưới điện. Tuy nhiên, chi phí pin đang giảm nhanh chóng, vì vậy hiện nay có một thị trường ngày càng tăng cho các hệ thống pin năng lượng mặt trời độc lập ngay cả ở các thành phố và thị trấn.

Xem chi tiết về cấu tạo và cách thức hoạt động của hệ thống Off-grid: https://givasolar-jinko.vn/he-thong-nang-luong-mat-troi-doc-lap-off-grid/

3. Hệ Thống lai: hòa lưới có lưu trữ

Các hệ thống hybrid hiện đại kết hợp điện mặt trời và pin lưu trữ trong một và hiện có sẵn ở nhiều dạng và cấu hình khác nhau. Do chi phí lưu trữ pin ngày càng giảm, các hệ thống đã được kết nối với lưới điện cũng có thể bắt đầu tận dụng việc lưu trữ pin. Điều này có nghĩa là có thể lưu trữ năng lượng mặt trời được tạo ra vào ban ngày và sử dụng nó vào ban đêm. Khi năng lượng dự trữ bị cạn kiệt, lưới điện ở đó như một nguồn dự phòng, cho phép người tiêu dùng có được điều tốt nhất của cả hai. Hệ thống hybrid cũng có thể sạc pin bằng cách sử dụng điện giá rẻ ngoài giờ cao điểm (thường là sau nửa đêm đến 6 giờ sáng).

Cũng có nhiều cách khác nhau để thiết kế hệ thống hybrid nhưng hiểu đơn giãn là:

• Hệ thống hybrid ưu tiên sử dụng nguồn điện một chiều từ hệ thống để chuyển thành nguồn điện xoay chiều cung cấp cho các thiết bị tiêu thụ điện trong nhà, đồng thời sạc cho ắc quy nếu chúng chưa đầy.
• Nếu nguồn điện từ hệ thống tạo ra dư sẽ được hòa vào lưới điện để bán điện cho điện lực. Khi nguồn điện từ hệ thống và acquy bị thiếu, hệ thống sẽ tự động lấy thêm lượng điện điện từ điện lưới để cung cấp cho các thiết bị điện và sạc cho acquy.
• Trong trường hợp bị cúp điện hoặc bạn chủ động ngắt kết nối với điện lưới, Hệ thống lưu trữ Hybrid sẽ sử dụng nguồn điện từ nguồn điện dự phòng từ acquy để cung cấp cho các thiết bị tiêu thụ điện.

Hai nguồn cung cấp điện chính của hệ thống Hybrid:

• Ngân hàng pin: Trong một hệ thống kết hợp khi điện mặt trời được sử dụng bởi các thiết bị trong khu nhà của bạn, mọi nguồn điện dư thừa sẽ được chuyển đến ngân hàng pin. Khi bộ pin được sạc đầy, nó sẽ ngừng nhận điện từ hệ thống. Sau đó, năng lượng từ pin có thể được xả ra và sử dụng để cung cấp năng lượng cho ngôi nhà của bạn, thường là trong khoảng thời gian buổi tối cao điểm khi chi phí điện thường ở mức cao nhất.
• Công tơ và lưới điện: Khi pin của bạn được sạc đầy thì năng lượng mặt trời dư thừa mà thiết bị điện không dùng đến sẽ có thể được xuất ra lưới điện qua đồng hồ của bạn. Khi bạn đã sử dụng hết năng lượng trong pin thì các thiết bị của bạn sẽ bắt đầu lấy điện từ lưới điện.