GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
Năng lượng tái tạo - Điện Mặt trời
Năng lượng là yếu tố then chốt trong phát triển kinh tế - xã hội toàn cầu, với nguồn nhiên liệu hóa thạch như than đá, dầu mỏ và khí đốt đáp ứng phần lớn nhu cầu Tuy nhiên, do nguồn năng lượng hóa thạch có hạn, việc chuyển sang năng lượng xanh và tái tạo như hạt nhân, điện gió, điện mặt trời, địa nhiệt và năng lượng sinh khối trở nên cấp thiết Xu hướng phát triển năng lượng tái tạo đang nhanh chóng thay đổi cấu trúc ngành năng lượng, với nhiều quốc gia khẩn trương xây dựng và thực thi các chiến lược dài hạn, tập trung vào nguồn lực con người, khoa học – công nghệ và tài chính Chính phủ đã có những động thái tích cực để hỗ trợ phát triển năng lượng tái tạo, đặc biệt là điện mặt trời và điện gió, nhằm hướng tới nền kinh tế bền vững và thân thiện với môi trường.
Trong nửa đầu năm 2021, Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) thông báo sản lượng điện sản xuất và nhập khẩu đạt 128,51 tỷ kWh, tăng 7,4% so với cùng kỳ năm 2020 Năng lượng tái tạo, bao gồm điện gió, điện mặt trời và điện sinh khối, đóng góp 14,69 tỷ kWh, chiếm 11,4% tổng sản lượng Việt Nam hiện có công suất điện mặt trời lắp đặt lớn nhất Đông Nam Á với 16.500 MW vào năm 2020 và nằm trong top 10 quốc gia có công suất lắp đặt năng lượng mặt trời cao nhất toàn cầu Đến cuối năm 2021, tổng công suất điện mặt trời đã đạt khoảng 19.400 MWp, trong đó điện mặt trời áp mái có 104.282 dự án lắp đặt, tổng công suất 9.580 MWp, sản lượng phát lên lưới đạt hơn 3,57 tỷ MWh, tương đương 25% tổng công suất hệ thống điện quốc gia Với chi phí lắp đặt trung bình 12 triệu đồng/kWp, tổng đầu tư gần 115 nghìn tỷ đồng (khoảng 5 tỷ USD), cho thấy tiềm năng lớn của điện mặt trời áp mái, phù hợp với khả năng tài chính của nhiều gia đình Tại Tp Hồ Chí Minh, có gần 277.000 mái nhà đủ điều kiện lắp đặt điện mặt trời, mở ra cơ hội lớn cho phát triển năng lượng tái tạo.
Việc phát triển 14 trường điện Mặt trời áp mái sẽ giúp nước ta có một nguồn cung điện năng dồi dào và chủ động, từ đó đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia.
Nhà nước Việt Nam khuyến khích phát triển năng lượng Mặt trời thông qua Quyết định số 13/2020/QĐ-TTg, ban hành ngày 06/4/2020 Điện Mặt trời áp mái, một hình thức ưu việt, được trợ giá cao nhất với mức 1943 VNĐ/kWh (8,38 UScent/kWh) từ Tập đoàn điện lực Quốc gia EVN Công nghệ này không chỉ tiết kiệm diện tích đất mà còn giúp chống nóng hiệu quả cho các công trình Với quy mô nhỏ và lắp đặt phân tán, điện Mặt trời áp mái có thể kết nối vào lưới điện hiện hữu mà không cần đầu tư thêm cho hệ thống truyền tải, đồng thời giảm quá tải cho lưới điện từ các nguồn truyền thống.
Bức xạ Mặt trời và phương pháp tận dụng bức xạ Mặt trời
Bức xạ Mặt trời là nguồn năng lượng chủ yếu cho các quá trình phong hoá, bóc mòn, vận chuyển và bồi tụ trên Trái Đất, đồng thời chiếu sáng và sưởi ấm các hành tinh trong hệ Mặt trời Năng lượng này được hấp thụ và chuyển đổi thành nhiều dạng năng lượng hữu ích như nhiệt và điện, phục vụ cho các công nghệ như hệ thống sưởi ấm, làm mát, thông gió, và đun nước Điện mặt trời là quá trình chuyển đổi bức xạ ánh sáng mặt trời thành điện năng, được sản xuất thông qua động cơ nhiệt và pin quang điện, phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt và sản xuất.
Hình 1.1: Bức xạ Mặt trời
Lượng bức xạ của Mặt trời thay đổi tùy thuộc vào vị trí địa lý, thời gian, thời điểm trong ngày, mùa và thời tiết Do Trái Đất có hình cầu, Mặt trời chiếu vào bề mặt ở các góc khác nhau từ 0° đến 90°, với khu vực Xích Đạo nhận năng lượng nhiều nhất khi các tia sáng thẳng đứng Ngược lại, vùng cực Bắc và Nam không bao giờ nhận được bức xạ Mặt trời theo góc 90° trong suốt cả năm Để tính toán lượng bức xạ Mặt trời, người ta đo ánh sáng ở các vị trí cụ thể và ước tính cho những khu vực có cùng vĩ độ và khí hậu tương tự Dữ liệu bức xạ cho hệ thống năng lượng mặt trời thường được biểu thị bằng kilowatt-giờ trên mét vuông (kWh/m²) hoặc watt trên một mét vuông (W/m²).
Việt Nam sở hữu cường độ bức xạ Mặt trời dồi dào, với tổng bức xạ năng lượng trung bình đạt khoảng 5 kWh/m²/ngày tại các tỉnh miền Trung và miền Nam, trong khi miền Bắc có mức khoảng 4 kWh/m²/ngày.
Hình 1.2: Bản đồ bức xạ Mặt trời ở Việt Nam [5]
Dưới vĩ tuyến 17, bức xạ Mặt trời rất dồi dào và ổn định suốt cả năm, chỉ giảm khoảng 20% từ mùa khô sang mùa mưa Miền Bắc Việt Nam có khoảng 1500-1700 giờ nắng mỗi năm, trong khi miền Trung và miền Nam đạt từ 2000-2600 giờ Các khảo sát cho thấy lượng bức xạ Mặt trời trên toàn quốc rất phong phú.
Các tỉnh phía Bắc, từ Thừa Thiên – Huế trở ra, có trung bình 1800 – 2100 giờ nắng mỗi năm Trong đó, Tây Bắc (Lai Châu, Sơn La, Lào Cai) và Bắc Trung Bộ (Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh) là những khu vực nhận được nhiều nắng nhất.
– Các tỉnh ở phía Nam (từ Đà Nẵng trở vào), bình quân có khoảng 2000 –
Với 2600 giờ nắng và lượng bức xạ Mặt trời tăng 20% so với các tỉnh phía Bắc, vùng này nhận được ánh sáng mặt trời gần như quanh năm, ngay cả trong mùa mưa Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho các hoạt động nông nghiệp và phát triển năng lượng tái tạo.
17 ở Nam Trung bộ và Nam bộ, nguồn bức xạ Mặt trời là một nguồn tài nguyên to lớn để khai thác sử dụng
1.2.2 Phương pháp tận dụng bức xạ Mặt trời
Năng lượng mặt trời, bao gồm bức xạ ánh sáng và nhiệt từ mặt trời, đã được con người khai thác từ thời cổ đại Bức xạ mặt trời, cùng với các nguồn năng lượng tái tạo khác như sức gió, sức sóng, sức nước và sinh khối, tạo thành phần lớn năng lượng tái tạo trên trái đất Tuy nhiên, hiện nay chỉ một phần rất nhỏ của năng lượng mặt trời có sẵn được con người khai thác và sử dụng hiệu quả.
1.2.2.1 Thiết bị sấy dùng năng lượng Mặt trời
Năng lượng Mặt trời đã được ứng dụng trong nông nghiệp để sấy ngũ cốc và thực phẩm, giúp giảm hao hụt và nâng cao chất lượng sản phẩm Hiện nay, công nghệ sấy năng lượng mặt trời đang phát triển mạnh mẽ tại các đơn vị chế biến đồ khô, thu hút sự quan tâm vì tiết kiệm chi phí so với máy sấy điện và hiệu quả hơn so với phương pháp phơi nắng thủ công Thiết bị sấy hoạt động bằng cách tạo ra một phòng sấy dạng mái vòm với các tấm thu nhiệt trong suốt, giữ nhiệt bên trong và tăng nhiệt độ lên 15 – 20 độ C so với môi trường, giúp sấy sản phẩm nhanh chóng hơn.
1.2.2.2 Thiết bị đun nước nóng bằng năng lượng Mặt trời Ứng dụng đơn giản, phổ biến và hiệu quả nhất hiện nay của năng lượng Mặt trời là dùng để đun nước nóng và đã được áp dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới Ở Việt Nam hệ thống cung cấp nước nóng bằng năng lượng Mặt trời đã và đang được ứng dụng rộng trên toàn quốc Các hệ thống này đã tiết kiệm cho người sử dụng một lượng đáng kể về năng lượng, góp phần rất lớn trong việc thực hiện chương trình tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường h
Hình 1.3: Hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời
1.2.2.3 Bếp nấu năng lượng Mặt trời
Bếp năng lượng Mặt trời là thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời, có khả năng đạt công suất vài trăm Watt và nhiệt độ lên tới 200 độ C Thiết bị này hoạt động dựa trên nguyên tắc hấp thụ và chuyển đổi năng lượng mặt trời thành nhiệt.
– Hội tụ ánh sáng: Sử dụng dụng cụ như gương hay kim loại có độ phản chiếu cao, điều này sẽ giúp ánh nắng tập trung vào một điểm
Màu đen có khả năng hấp thụ ánh sáng tốt, chuyển hóa nó thành nhiệt, vì vậy các vật liệu màu đen thường được ưa chuộng trong thiết kế.
– Chất liệu dẫn nhiệt tốt: Vật chất kim loại sẽ được sử dụng với tính dẫn nhiệt cao, giúp bếp nhanh nóng
Để giữ nóng hiệu quả, bạn cần sử dụng một tấm kính hoặc lớp chất dẻo trong suốt cho phép ánh sáng đi vào Khi ánh sáng chiếu vào, nó sẽ chuyển hóa thành nhiệt và được giữ lại bởi tấm kính, giúp duy trì nhiệt độ bên trong.
Hình 1.4: Bếp năng lượng mặt trời
1.2.2.4 Quá trình vô trùng nước bằng năng lượng Mặt trời
Việc vô trùng nước bằng năng lượng Mặt trời có thể thực hiện qua hộp thu năng lượng Mặt trời với khung gỗ và lớp màng sơn đen, giúp tập trung nhiệt từ ánh nắng Hộp này chứa bình đựng nước, nhiệt độ có thể đạt khoảng 65 độ C sau vài chục phút, đủ để vô trùng nước Mỗi hộp có khả năng vô trùng khoảng 4 lít nước trong 3 giờ Phương pháp này đã được Viện Khoa học công nghệ môi trường Liên bang Thụy Sỹ (EAWAG) và Trung tâm Nghiên cứu nước và vệ sinh môi trường cho các nước đang phát triển (SANDEC) nghiên cứu từ năm 1991 Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn (Cerwass) đã triển khai dự án “Thúc đẩy và lan rộng phương pháp xử lý vi sinh vật trong nước bằng ánh sáng Mặt trời” nhằm khuyến khích sử dụng rộng rãi.
Công nghệ pin năng lượng mặt trời
Ngày nay, bức xạ mặt trời đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lượng cho công nghệ pin năng lượng mặt trời Công nghệ này chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng thông qua các tấm năng lượng mặt trời, hay còn gọi là tấm quang điện Các tấm này bao gồm nhiều tế bào quang điện, là những phần tử bán dẫn chứa cảm biến ánh sáng, giúp biến đổi năng lượng ánh sáng thành điện năng Cường độ dòng điện, hiệu điện thế và điện trở của pin mặt trời là những yếu tố quan trọng trong quá trình này.
Tế bào quang điện trong pin mặt trời thay đổi theo lượng ánh sáng chiếu lên chúng, thường được ghép thành khối với 60 hoặc 72 tế bào trên mỗi tấm Chúng có khả năng hoạt động dưới ánh sáng mặt trời và ánh sáng nhân tạo, đồng thời có thể được sử dụng như cảm biến ánh sáng hoặc đo cường độ ánh sáng Bề mặt pin được phủ các đường dẫn kim loại để thu thập electron từ hiệu ứng quang điện, và quá trình hoạt động của pin mặt trời được chia thành ba giai đoạn chính.
- Đầu tiên năng lượng từ các photon ánh sáng được hấp thụ và hình thành các cặp electron-hole trong chất bán dẫn
Các cặp electron-hole được phân chia bởi ngăn cách giữa các loại chất bán dẫn khác nhau, hay còn gọi là tiếp giáp p-n Hiệu ứng này tạo ra hiệu điện thế cho pin mặt trời.
- Pin mặt trời sau đó được nối trực tiếp vào mạch ngoài và tạo nên dòng điện
Hình 1.5: Tế bào quang điện
Pin năng lượng Mặt trời có nhiều ứng dụng thiết thực, đặc biệt là ở những khu vực khó tiếp cận với điện lưới như vùng núi cao và đảo xa Chúng cũng được sử dụng cho các hoạt động trong không gian, chẳng hạn như cung cấp năng lượng cho các vệ tinh quay xung quanh quỹ đạo Trái Đất.
21 máy bay không người lái trong quân sự và hoạt động khoa học, cùng với máy tính cầm tay và thiết bị bơm nước, là những ứng dụng công nghệ tiên tiến Các pin năng lượng mặt trời được thiết kế dưới dạng các modul thành phần, kết hợp lại để tạo thành các tấm năng lượng mặt trời lớn Những tấm này thường được lắp đặt trên nóc các tòa nhà, nơi có ánh sáng tối ưu, và được kết nối với bộ chuyển đổi của mạng lưới điện.
1.3.1 Hệ thống điện mặt trời áp mái
Hình 1.6: Điện mặt trời mái nhà tại tp Hồ Chí Minh
Hệ thống điện mặt trời áp mái là giải pháp lắp đặt tấm pin năng lượng mặt trời trên mái nhà để sản xuất điện cho hộ gia đình Mô hình này kết nối với lưới điện Quốc gia, mang lại nhiều lợi ích kinh tế, như việc sử dụng điện trực tiếp cho căn hộ mà không cần bộ lưu trữ, đồng thời truyền tải điện dư thừa lên lưới Hầu hết các dự án điện mặt trời nhỏ của hộ gia đình hiện nay sử dụng bộ biến tần hòa lưới mà không có bộ lưu trữ Ngoài việc tiết kiệm chi phí điện, lắp đặt tấm pin năng lượng mặt trời còn giúp mái nhà chống nóng, giảm hiệu ứng nhà kính và bảo vệ môi trường.
1.3.2 Các nghiên cứu về điện năng lượng mặt trời Ứng dụng của năng lượng Mặt trời cũng rất hữu ích và đa dạng, ở Việt Nam hiện nay đã có nhiều công trình đã đi sâu vào việc nghiên cứu và áp dụng hiệu quả vào thực tế để đảm bảo tính hiệu quả kinh tế và nâng cao hiệu suất của hệ thống như: Nghiên cứu hệ thống điều khiển bám Mặt trời phục vụ cho việc tái tạo năng lượng – Nguyễn Thái Vĩnh[7] Nghiên cứu nâng cấp mô hình trạm cung cấp điện kết hợp sử dụng năng lượng Mặt trời và nguồn điện lưới tại Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam – Vũ Minh Pháp[8] Những công trình của Benjamin Anders Johnson [9]; San Luis Obispo[10]; J Schonberger [11]; Cody A Hill, Matthew Clayton Such, Dongmei Chen, Juan Gonzalez, and W Mack Grady [12] là những công trình nghiên cứu quốc tế với mục đích điều khiển công suất thực và công suất phản kháng trong hệ thống điện Mặt trời, đồng thời thể hiện sự ảnh hưởng của Inverter thông minh đối với lưới điện trong tình trạng lưới gặp sự cố Đây là những phân tích, đánh giá có vai trò quan trọng đối với sự phát triển lĩnh vực điện Mặt trời trong tương lai Tuy vậy, còn tồn tại một số vấn đề mà những tài liệu trên vẫn chưa đề cập đến là phân tích chức năng của bộ lọc để kiểm soát sóng hài, chưa phân tích chuyên sâu về Inverter thông minh khi điều khiển hệ thống điện Mặt trời vượt qua các sự cố ngắn mạch chạm đất và chạm pha, chưa phát triển hệ thống năng lượng điện Mặt trời với truyền tải điện không dây hoặc lưới điện thông minh Từ đó thấy được việc đầu tư nghiên cứu và phát triển nguồn năng lượng mặt trời là vô cùng cần thiết, giúp điện mặt trời cũng như năng lượng tái tạo trở thành xu hướng phát triển của thế giới trong tương lai gần.
Kết luận
Việc chuyển đổi từ năng lượng truyền thống sang năng lượng tái tạo, đặc biệt là điện mặt trời, là xu thế phát triển tất yếu toàn cầu, bao gồm cả Việt Nam Năng lượng điện mặt trời phù hợp với khí hậu Việt Nam, cung cấp nguồn năng lượng sạch và thân thiện với môi trường Lắp đặt hệ thống điện mặt trời áp mái không chỉ giúp tiết kiệm chi phí điện cho hộ gia đình mà còn có tác dụng chống nóng Hơn nữa, việc sử dụng điện mặt trời giúp Tập đoàn điện lực Việt Nam (EVN) giảm bớt gánh nặng tài chính trong việc phát triển nguồn điện thay thế Luận văn này sẽ phân tích và đưa ra giải pháp cho các vấn đề trong thiết kế, lắp đặt và sử dụng điện mặt trời áp mái, nhằm giúp hộ gia đình tận dụng tài nguyên vô hạn, giảm chi phí điện hàng tháng, bảo vệ môi trường và cải thiện chất lượng điện cho hệ thống điện lực quốc gia.
CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI
Các thành phần của hệ thống điện mặt trời áp mái
Đối với một hệ thống điện mặt trời áp mái đầy đủ gồm có các thành phần như sau :
Dàn pin mặt trời có chức năng hấp thụ và chuyển đổi quang năng thành điện năng (dòng điện 1 chiều DC), đi kèm với các thiết bị phụ trợ Hiện nay, có hai loại tấm pin năng lượng mặt trời phổ biến là pin năng lượng mặt trời Mono (đơn tinh thể) và pin năng lượng mặt trời Poly (đa tinh thể).
Để đảm bảo nguồn điện cho hộ gia đình trong trường hợp mất điện hoặc vào ban đêm, hệ thống điện mặt trời có thể kết hợp với acquy hoặc pin lưu trữ điện.
Biến tần hòa lưới là thiết bị chuyển đổi dòng điện trực tiếp (DC) từ các tấm pin năng lượng mặt trời thành dòng điện xoay chiều (AC), cho phép hòa lưới với điện quốc gia Thiết bị này có thể kết nối với máy vi tính và các thiết bị giám sát để phân tích lượng điện thu được Ngoài ra, biến tần còn thực hiện các chức năng như dò tìm tách đảo (islanding detection) và vượt sự cố (LVRT).
- Khung giá đỡ, cáp điều khiển/ dây dẫn, nối đất và thiết bị chống sét
- Ngoài ra còn có đồng hồ 2 chiều để đo tính điện năng khi mua và bán điện cho EVN
Hình 2.1 Thành phần của hệ thống điện Mặt trời h
2.1.1 Tấm pin mặt trời và thiết bị phụ trợ
Pin năng lượng mặt trời, hay pin quang điện, bao gồm nhiều tế bào quang điện, là các phần tử bán dẫn có khả năng chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện thông qua các cảm biến ánh sáng Cấu trúc của pin năng lượng mặt trời được chia thành 8 bộ phận chính: khung nhôm, kính cường lực, lớp màng EVA, tế bào quang điện (solar cell), tấm nền pin (phía sau), hộp đấu dây (junction box), cáp điện và cổng kết nối MC4.
Hình 2.2 Cấu tạo tấm pin năng lượng mặt trời
Khung nhôm đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra một cấu trúc vững chắc để gắn các tế bào quang điện và các bộ phận khác Với thiết kế chắc chắn nhưng nhẹ, khung nhôm bảo vệ và cố định các thành phần bên trong trước các tác động từ bên ngoài Nhiều hãng, như Canadian Solar, còn anode hóa và gia cố thanh ngang của khung nhôm để tăng cường độ bền cho tấm pin.
Kính cường lực là giải pháp hiệu quả để bảo vệ tế bào quang điện khỏi các yếu tố thời tiết như nhiệt độ, mưa, tuyết và bụi bẩn, cũng như các tác động va đập từ bên ngoài Với độ dày từ 2-4mm, chủ yếu là 3.2-3.3mm, kính cường lực không chỉ đảm bảo khả năng bảo vệ tối ưu mà còn duy trì độ trong suốt của tấm pin mặt trời, giúp giảm thiểu phản xạ ánh sáng và tăng cường khả năng hấp thụ năng lượng.
Lớp màng EVA (ethylene vinyl acetate) là hai lớp polymer trong suốt được sử dụng để kết dính solar cell với kính cường lực và tấm nền Chức năng chính của lớp màng này là bảo vệ solar cell khỏi rung động, bụi bẩn và độ ẩm EVA có khả năng chịu nhiệt độ khắc nghiệt và độ bền cao, đảm bảo hiệu suất tối ưu cho hệ thống năng lượng mặt trời.
Lớp tế bào quang điện (solar cell) là các đơn vị cơ bản cấu thành tấm pin năng lượng mặt trời Các loại pin năng lượng mặt trời phổ biến bao gồm Mono (monocrystalline) và Poly (polycrystalline), cả hai đều được chế tạo từ silic, một chất bán dẫn thông dụng Trong mỗi tế bào, tinh thể silic được đặt giữa hai lớp dẫn điện, bao gồm ribbon và các thanh busbar Tế bào quang điện sử dụng hai loại silic khác nhau, loại n và loại p.
Tấm nền pin, nằm ở phía sau, đóng vai trò quan trọng trong việc cách điện, bảo vệ cơ học và chống ẩm Các vật liệu thường được sử dụng bao gồm polymer, nhựa PP, PVF và PET Độ dày của tấm nền có thể khác nhau tùy thuộc vào từng hãng sản xuất, nhưng phần lớn tấm nền đều có màu trắng.
Hộp đấu dây (junction box) là bộ phận quan trọng nằm ở phía sau tấm pin năng lượng mặt trời, có chức năng tập hợp và chuyển giao năng lượng điện được sinh ra từ tấm pin ra ngoài.
Cáp điện DC là loại cáp chuyên dụng cho hệ thống điện năng lượng mặt trời, nổi bật với khả năng cách điện một chiều DC vượt trội Ngoài ra, cáp này còn có khả năng chống chịu tốt trước các yếu tố khắc nghiệt của thời tiết như tia cực tím, bụi, nước và độ ẩm, cùng với khả năng chống lại các tác động cơ học khác.
Jack MC4 là đầu nối điện phổ biến dùng để kết nối các tấm pin mặt trời, với "MC" là viết tắt của nhà sản xuất Multi-Contact Loại jack này cho phép dễ dàng kết nối các tấm pin và dãy pin bằng cách gắn chúng với nhau một cách thủ công.
Nguyên lý làm việc của pin năng lượng mặt trời
Hình 2.3: Nguyên lý làm việc của pin Mặt trời h
Tế bào quang điện bao gồm hai lớp silic khác nhau, với loại n chứa electron dư thừa và loại p có lỗ trống Tại tiếp giáp P/N, electron di chuyển và tạo ra điện tích dương ở mặt p và điện tích âm ở mặt n Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào, các photon có đủ năng lượng có thể đánh bật electron, tạo ra lỗ trống Nhờ vào trường điện từ tại tiếp diện P/N, electron và lỗ trống di chuyển theo hướng nhất định, với electron bị hút về mặt n và lỗ trống về mặt p Các electron được thu thập tại các lá kim loại trên đỉnh tế bào quang điện và sau đó đi vào mạch tiêu thụ Quá trình này không làm hao mòn, giúp tế bào quang điện có tuổi thọ lên tới hàng chục năm Điện được tạo ra là điện một chiều (DC) và cần được chuyển đổi thành điện xoay chiều (AC) để sử dụng cho các thiết bị thông thường, chức năng này được thực hiện bởi inverter.
2.1.2 Hệ thống lưu trữ điện
Hệ thống lưu trữ năng lượng, bao gồm pin và acquy, giúp cung cấp điện mặt trời vào buổi tối và trong trường hợp mất điện đột ngột Việc lắp đặt thiết bị lưu trữ phụ thuộc vào tổng năng lượng cần thiết cho tải sử dụng và số ngày mà hệ thống có thể hoạt động mà không có nguồn năng lượng đầu vào Nếu có máy phát điện hỗ trợ, dung lượng lưu trữ có thể giảm nhờ vào khả năng cung cấp năng lượng linh hoạt của máy phát Để xây dựng một hệ thống lưu trữ hợp lý, cần xem xét các yếu tố như số giờ sử dụng, hệ số nhiệt độ, kích thước, loại và tuổi thọ của thiết bị lưu trữ Để tính toán số giờ tiêu thụ điện, cần thực hiện các phép tính cụ thể.
- Giờ tiêu thụ điện hàng ngày;
- Số ngày dung lượng lưu trữ (thường là 1 ngày khi không có đầu vào);
- (Giờ tiêu thụ hàng ngày ) × (số ngày dung lượng lưu trữ) = Số giờ cần thiết
Khi đánh giá thiết bị lưu trữ, độ xả sâu (DoD) là một yếu tố quan trọng cần xem xét Độ xả sâu thể hiện phần trăm pin hoặc acquy đã được xả so với tổng dung lượng của nó Thông số này ảnh hưởng đến số lượng thiết bị lưu trữ cần thiết và thời gian sử dụng hiệu quả của chúng Dung lượng được định nghĩa là tổng năng lượng mà thiết bị có thể cung cấp, thường được đo bằng kilowatt-giờ (kWh).
Nguyên lý hoạt động
2.2.1 Hệ thống điện Mặt trời độc lập (Off-Grid)
Hệ thống điện mặt trời off-grid là một giải pháp năng lượng độc lập, không phụ thuộc vào lưới điện quốc gia, hoạt động dựa trên công suất tải bám Hệ thống này hấp thụ năng lượng mặt trời và chuyển hóa quang năng thành điện năng thông qua các tấm pin, tạo ra dòng điện một chiều DC Dòng điện này được lưu trữ trong hệ thống pin hoặc ắc quy qua bộ điều khiển sạc Cuối cùng, bộ chuyển đổi điện áp DC – AC (inverter) sẽ chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều tiêu chuẩn 220V/50HZ, cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện dân dụng hàng ngày.
Hình 2.7: Mô hình hệ thống điện mặt trời độc lập Ưu điểm
Hệ thống điện năng lượng mặt trời không hòa lưới mang có nhiều ưu điểm:
- Tự chủ nguồn điện mà không cần phụ thuộc vào điện lưới Khi nguồn điện lưới có bị cắt, bị chập chờn thì hệ thống không bị ảnh hưởng
- Hệ thống dễ dàng di chuyển và lắp đặt mọi nơi mà không vướng mắc truyền tải như điện lưới;
- Hệ thống hoạt động trong cả thời tiết lạnh, chỉ cần có ánh sáng mặt trời;
Chi phí đầu tư cho hệ thống điện mặt trời độc lập cao hơn so với hệ thống hòa lưới cùng công suất, do cần thêm các thiết bị như acquy và pin lithium để lưu trữ năng lượng Hệ thống này gặp khó khăn trong việc duy trì nguồn điện ổn định, đặc biệt trong những ngày nhiều mây, khi người dùng có nguy cơ hết điện dự trữ Hơn nữa, nếu công suất điện tạo ra vượt quá nhu cầu tiêu thụ và hệ thống lưu trữ không đủ, phần điện dư không thể bán lại cho ngành điện như trong hệ thống hòa lưới.
2.2.2 Hệ thống điện Mặt trời hòa lưới (On-Grid)
Hệ thống điện mặt trời hòa lưới (On grid solar system) kết nối trực tiếp với nguồn điện lưới, cho phép thiết bị tải sử dụng đồng thời cả điện lưới và điện mặt trời, ưu tiên sử dụng điện mặt trời trước Điều này giúp giảm lượng điện lưới tiêu thụ, từ đó làm giảm hóa đơn tiền điện.
33 dụng không hết lượng điện mặt trời sản sinh ra, phần điện dư sẽ được bán lại cho EVN
Hình 2.8: Hệ thống điện Mặt trời hòa lưới không dự trữ (On-Grid)
Hệ thống điện năng lượng mặt trời này hoạt động tương tự như hệ thống độc lập, nhưng có khả năng kết nối với điện lưới quốc gia Nguồn điện mặt trời ưu tiên cung cấp cho tải tiêu thụ trước, và nếu có dư, sẽ được đẩy lên lưới điện để ngành điện mua lại Khi cường độ ánh sáng mặt trời thấp, điện lưới sẽ tự động bổ sung lượng điện thiếu, đảm bảo các thiết bị hoạt động bình thường Vào ban đêm, hệ thống không sản sinh điện, và thiết bị sẽ sử dụng điện lưới Để đảm bảo an toàn, khi mất điện lưới, hệ thống điện mặt trời sẽ tự động ngắt Nếu cần sử dụng điện khi mất điện lưới, cần thiết kế thêm acquy hoặc pin tích trữ, lúc này hệ thống hoạt động như một hệ thống điện mặt trời độc lập.
Hệ thống điện năng lượng mặt trời hoạt động giống như một nhà máy sản xuất điện, tận dụng ánh sáng tự nhiên - nguồn năng lượng vô hạn và sẵn có.
- Kênh đầu tư hiệu quả: Độ bền của hệ thống điện năng lượng mặt trời rất cao, dao động từ 20 đến 30 năm
- Chỉ cần vệ sinh, lau rửa mặt tấm pin theo chu kỳ chống bám bụi
Làm mát công trình bằng cách lắp đặt tấm pin năng lượng mặt trời trên mái nhà hoặc mái xưởng giúp hấp thụ nhiệt lượng từ mặt trời, giảm thiểu tác động nhiệt lên công trình Điều này không chỉ giúp giảm nhiệt độ đáng kể trong những ngày hè oi ả mà còn tăng tuổi thọ cho công trình.
Việc các hộ gia đình tự sản xuất điện không chỉ giúp giảm tải cho điện lưới quốc gia mà còn cung cấp nguồn năng lượng bổ sung quan trọng cho ngành điện Điều này trở nên càng cần thiết khi nguồn nhiên liệu hóa thạch ngày càng cạn kiệt, trong khi nhu cầu sử dụng điện của con người ngày càng gia tăng.
Sản lượng điện từ hệ thống năng lượng mặt trời không ổn định, phụ thuộc vào cường độ ánh sáng mặt trời, dẫn đến sự biến đổi theo mùa, thời tiết và thời gian trong ngày Điều này làm cho việc dự đoán chính xác sản lượng điện trở nên khó khăn.
Điện mặt trời chưa thể hoàn toàn thay thế điện lưới do tính chất không ổn định của nó, trong khi nhu cầu sử dụng điện của người tiêu dùng lại rất ổn định Hiện tại, nguồn điện mặt trời chỉ có khả năng bổ trợ và thay thế một phần cho điện lưới.
Các giải pháp cải thiện chất lượng hệ thống điện mặt trời
Thiết bị năng lượng mặt trời hiện nay có độ bền cao hơn, hiệu suất chuyển đổi tốt hơn và chức năng Inverter cải tiến, giúp tăng cường khả năng tương tác với lưới điện Các sản phẩm mới phát triển cho phép hệ thống điện mặt trời hoạt động hiệu quả hơn, đảm bảo chất lượng và tính ổn định của điện năng Đồng thời, thiết bị cũng được nâng cao về độ bền và tính an toàn.
2.3.1 Lựa chọn tấm pin năng lượng mặt trời
Công nghệ C-Si hiện đang chiếm ưu thế trong ngành năng lượng mặt trời toàn cầu với thị phần lên tới 95% Trên thị trường hiện nay, có ba loại công nghệ pin quang điện chính: pin đơn tinh thể (mono), pin đa tinh thể (poly) và pin màng mỏng (thin film), mỗi loại đều có những ưu nhược điểm riêng.
Pin mặt trời đơn tinh thể
Pin mặt trời mono đơn tinh thể được chế tạo từ silic đơn tinh thể với độ tinh khiết cao, cắt từ các thỏi silic hình ống Các tấm đơn tinh thể này có các mặt trống ở góc nối các module Quy trình sản xuất tinh thể đơn này dựa trên phương pháp Czochralski, một kỹ thuật quan trọng trong việc chế tạo silic đơn tinh thể, nguyên liệu thiết yếu cho các vi mạch bán dẫn.
Hình 2.9: Pin mặt trời đơn tinh thể Monocrystalline Ưu điểm:
- Các tấm pin mono có hiệu suất cao do làm từ các thỏi silicon chất lượng cao Vì vậy hiệu suất thường cao hơn các loại pin khác
- Tấm pin có tuổi thọ cao
- Các tấm pin mono có chi phí sản xuất cao
- Tổn thất năng lượng nhiều hơn khi bị bóng râm, bụi hoặc tuyết phủ
- Tổn thất nhiệt độ cao hơn so với pin màng mỏng (thin film) h
Pin mặt trời đa tinh thể
Các tấm pin năng lượng mặt trời đầu tiên được sản xuất từ silicon đa tinh thể như polysilicon (p-Si) và silicon đa tinh thể (mc-Si) Quá trình sản xuất bắt đầu bằng việc tan chảy silicon và đổ vào khuôn hình vuông, sau đó làm nguội và cắt thành các tấm wafer vuông hoàn hảo Tấm pin năng lượng mặt trời poly cũng được làm từ silicon, nhưng khác với silicon đơn tinh thể, các nhà sản xuất đã kết hợp nhiều mảnh silicon để tạo ra tấm pin mỏng Các tấm pin này, còn được gọi là silicon đa tinh thể, có nhiều tinh thể trong tế bào, dẫn đến khoảng trống ít hơn, làm cho việc di chuyển của các electron khó khăn hơn Do đó, hiệu suất của các tấm pin năng lượng mặt trời poly thấp hơn so với tấm pin mono.
Hình 2.10: Pin mặt trời đa tinh thể Ưu điểm :
- Quy trình sản xuất đơn giản nên có chi phí thấp hơn pin mono
- Sai số nhiệt độ thấp hơn pin mono
- Hiệu suất pin thấp hơn pin đơn tinh thể,
- Tuổi thọ pin thấp hơn pin đơn tinh thể h
Pin mặt trời màng mỏng
Tấm pin năng lượng mặt trời màng mỏng được chế tạo từ các màng mỏng chất bán dẫn lắng đọng trên nền thủy tinh, nhựa hoặc kim loại, với độ dày chỉ khoảng 20 lần mỏng hơn so với tấm pin silicon Nhờ vào đặc điểm này, tấm pin màng mỏng có trọng lượng nhẹ hơn, và nếu được bọc bằng nhựa, chúng có thể uốn dẻo thành nhiều hình dạng khác nhau Ngược lại, khi sử dụng kính, tấm pin màng mỏng sẽ cứng hơn và nặng hơn.
Có ba cách phân chia màng mỏng phổ biến: silicon vô định hình (a-Si), cadmium telluride (CdTe), và đồng indium gallium selenide (CIGS) hoặc CIS không chứa gallium
Công nghệ a-Si, là công nghệ màng mỏng lâu đời nhất, sử dụng lắng đọng hơi hóa học để tạo lớp silicon mỏng trên kính, nhựa hoặc kim loại Với đặc điểm không độc hại, a-Si hấp thụ nhiều dải quang phổ ánh sáng và hoạt động hiệu quả trong điều kiện ánh sáng yếu, tuy nhiên, hiệu suất của nó giảm nhanh chóng Tế bào a-Si được ứng dụng trong máy tính bỏ túi và máy tính bàn, trong khi PowerFilm sản xuất các sản phẩm năng lượng mặt trời di động Hiệu suất cao nhất ghi nhận được của a-Si là 13,6%.
Công nghệ năng lượng mặt trời CdTe, được biết đến là loại màng mỏng phổ biến nhất, sử dụng cadmium và tellurium - hai kim loại hiếm, được lắng đọng trên thủy tinh Năm 2016, First Solar đã thiết lập kỷ lục thế giới với hiệu suất pin CdTe đạt 22,1%, trong khi các mô-đun trung bình của họ có hiệu suất khoảng 17%.
Các module CIS và CIGS thường được sản xuất bằng phương pháp đồng bay hơi hoặc đồng lắng đọng, trong đó đồng, indium, selende và đôi khi là gali được lắng đọng trên chất nền ở các nhiệt độ khác nhau để tạo ra sự pha trộn Solar Frontier ghi nhận hiệu suất tế bào CIS cao nhất đạt 22,9%, trong khi các module hoàn chỉnh của họ có hiệu suất trung bình thấp hơn, tối đa đạt 180W Trong khi đó, module màng mỏng CIGS linh hoạt của MiaSolé có hiệu suất trung bình là 16,5% và có thể đạt công suất tối đa lên đến 250W.
So sánh giữa các module c-Si 60-cell cho thấy công suất trung bình từ 250 đến 350 W với hiệu suất cao khoảng 18-19% Các nhãn hiệu hiệu suất cao còn có thể hoạt động tốt hơn Để đạt được công suất tương tự như một nhóm module c-Si nhỏ hơn, người dùng sẽ cần nhiều module màng mỏng hơn và diện tích lớn hơn Các module silicon tinh thể được đánh giá là đáng tin cậy hơn trong thị trường năng lượng mặt trời, lý do khiến chúng trở thành sự lựa chọn hàng đầu.
Hình 2.11 : So sánh hiệu suất giữa các loại pin mặt trời
Giải quyết vấn đề dòng điện chạy ngược từ acquy về tấm pin
Trong thời gian nắng, khi điện áp từ các tấm pin mặt trời cao hơn điện áp của acquy, quá trình sạc sẽ diễn ra Ngược lại, vào ban đêm, điện áp của acquy sẽ cao hơn, dẫn đến dòng điện ngược có thể làm xả acquy Để ngăn chặn dòng chảy ngược này, cần sử dụng một diode chặn nối tiếp với các tấm pin và acquy Diode tiếp giáp p-n thông thường có thể được sử dụng làm diode chặn Khi chọn diode chặn, cần lưu ý đến các thông số kỹ thuật phù hợp.
- Dòng tối đa được cung cấp bởi các tấm pin
- Điện áp đánh thủng ngược của diode
Hình 2.12: Các tình huống thực tế xảy ra khi sử dụng h
39 Ảnh hưởng bóng che trong hệ thống điện mặt trời
Bóng che là hiện tượng xảy ra khi một cell pin trong tấm năng lượng mặt trời bị che phủ bởi các vật thể như cây cối, cột điện hoặc tường, dẫn đến việc giảm hiệu suất hoạt động Ngoài ra, thảm thực vật phát triển quá mức, ô nhiễm bụi bẩn bề mặt và sự hiện diện của vật lạ trên bề mặt cũng có thể gây ra hiện tượng này Bóng che không chỉ làm giảm hiệu suất của tấm pin mà còn tạo ra các Hot-spots nóng cục bộ tại những vị trí bị che phủ.
Hình 2.13: Các điểm nóng (Hotspot) là các đốm sáng
Trong điều kiện làm việc bình thường, dòng điện qua các cell pin mặt trời tương đương với giá trị trên datasheet Tuy nhiên, khi một cell bị che, dòng điện của cell đó sẽ giảm, hoạt động như một điện trở bán dẫn, tiêu thụ năng lượng từ các cell không bị che Hệ quả là cell bị che sẽ tăng nhiệt độ, gây ra hiện tượng Hot-spot Nếu không xử lý kịp thời điểm nóng này, có thể dẫn đến cháy tấm pin và gây hỏa hoạn.
Để khắc phục tình trạng giảm dòng điện qua Cell 2 trở thành tải tiêu thụ, các tấm năng lượng mặt trời sử dụng 3 diode bỏ qua (bypass diode) nhằm bảo vệ cho 3 ô trong một bảng điều khiển Bypass diode cho phép dòng điện đi qua những vùng của mô-đun bị che phủ Khi một solar cell bị che, cả 24 cell (trong loại tấm pin 72 cell) trên chuỗi sẽ bị bỏ qua bởi diode, dẫn đến hiệu suất tấm pin giảm 1/3 và làm giảm dòng điện của toàn bộ chuỗi do mắc nối tiếp Dòng điện của chuỗi sẽ bằng dòng thấp nhất từ bất kỳ mảng nào trong chuỗi, tuy nhiên giải pháp này vẫn dẫn đến việc bỏ qua 1/3 mảng khi một hoặc vài cell bị bóng che.
Hình 2.15: Bypass bỏ qua các cell bị che khuất nên hoạt động bình thường h
Công nghệ mới tích hợp vào tấm năng lượng hiện đại là kỹ thuật mắc song song bypass diode cho mỗi cell, giúp loại bỏ những cell bị ảnh hưởng bởi bóng che và điểm nóng Khi một cell bị che, dòng điện qua cell giảm và không còn bằng với các cell hoạt động bình thường, dẫn đến hiện tượng ngược áp (reverse voltage) Nếu điện áp này vượt quá 0.6V, bypass diode sẽ tự động kích hoạt, cách ly cell bị che khỏi chuỗi trong tấm pin, cho phép dòng điện tiếp tục đi qua bypass diode, ngăn ngừa hiện tượng hot-spot trên cell đó.
Hình 2.16: So sánh giữa công nghệ Bypass diot mới và cũ [27]
Công nghệ này chỉ cách ly các cell bị che bóng, thay vì cách ly 1/3, 2/3 hay 100% như các tấm pin thông thường Khi bóng che biến mất, cell sẽ hoạt động bình thường trở lại, giúp tăng hiệu suất vượt trội so với công nghệ 3 bypass diode truyền thống Mặc dù giá thành tấm pin cao hơn do sử dụng nhiều bypass diode hơn, nhưng chi phí này không quá cao so với hiệu quả thực sự mà công nghệ mang lại.
THIẾT KẾ VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI KẾT HỢP INVERTER THÔNG MINH
Phương án thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời áp mái
Để thực hiện một dự án điện mặt trời cần phải lên kế hoạch các bước cơ bản như sau:
Bước 1: Nghiên cứu các cơ sở pháp lý liên quan tới việc thiết kế, vận hành hệ thống điện mặt trời ở Việt Nam
Bước 2: Khảo sát khu vực lắp đặt
Bước 3: Tính toán và lựa chọn phương án kỹ thuật
Bước 4: Hoàn thành thủ tục giấy phép
Bước 5: Thiết kế chi tiết
Bước 6: Thi công xây dựng và kiểm tra vận hành hệ thống
3.1.1 Tiêu chuẩn nối lưới đối với điện mặt trời áp mái
Hệ thống điện lắp mái nối lưới ngày càng trở nên phổ biến, đóng góp vào việc đảm bảo nguồn năng lượng quốc gia trong khi vẫn duy trì tính an toàn và ổn định cho toàn hệ thống Để hòa vào lưới điện quốc gia, cần có tiêu chuẩn rõ ràng về bảo vệ tại điểm hòa lưới, đảm bảo chất lượng điện năng, khả năng duy trì kết nối về điện áp, tần số, và sự cân bằng pha Ngoài ra, cần chú ý đến việc ngăn chặn dòng DC xâm nhập vào hệ thống, đảm bảo an toàn khi xảy ra sự cố, cùng với các tiêu chuẩn cho thiết bị lắp đặt Điểm kết nối là nơi nối trang thiết bị, lưới điện và nhà máy điện của khách hàng với lưới điện truyền tải.
Hai tình huống khác nhau trong việc lắp đặt điện được phân chia theo cấp điện áp Đối với các kết nối điện hạ áp, cần lựa chọn và cài đặt bảo vệ dòng xâm nhập theo tiêu chí và quy tắc của tiêu chuẩn IEC 60364 cũng như các quy định liên quan Trong khi đó, đối với các kết nối điện trung áp, các tiêu chuẩn IEC 60255 và IEC 61936-1 được áp dụng.
Tại Việt Nam, sơ đồ đấu nối điện chính cần bao gồm tất cả các thiết bị điện trung và cao áp tại vị trí đấu nối Sơ đồ này phải thể hiện rõ liên kết giữa lưới điện của khách hàng và lưới điện truyền tải, đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong việc sử dụng điện năng.
Các thiết bị điện phải được mô tả bằng biểu tượng và ký hiệu tiêu chuẩn, đồng thời được đánh số theo quy định của đơn vị vận hành hệ thống điện và thị trường điện Cần đảm bảo các yêu cầu về hệ thống bảo vệ rơ-le, hệ thống thông tin, SCADA/EMS, khả năng huy động, và điều khiển công suất tác dụng cũng như công suất phản kháng của tổ máy phát điện Ngoài ra, cần chú ý đến hệ thống kích từ, hệ số công suất của khách hàng sử dụng lưới điện truyền tải, độ dao động phụ tải, và hệ thống tự động sa thải phụ tải theo tần số theo quy định tại Mục 2 Thông tư số 39/2015/TT-BCT.
Bảng 3 1 So sánh tiêu chuẩn tần số Việt Nam với quốc tế Điện Áp
Trong các nước thuộc Liên minh Châu Âu, điện áp trạng thái tối thiểu trên hệ thống truyền tải và các bộ phận của hệ thống phân phối từ 6 kV trở lên phải đạt 90% điện áp danh định, trong khi điện áp trạng thái ổn định tối đa không vượt quá 110% điện áp danh định Đối với các bộ phận hoạt động dưới 6 kV, điện áp trạng thái ổn định phải duy trì trong các giới hạn: ± 6% điện áp danh định trong trạng thái hoạt động bình thường, ± 8% trong điều kiện bảo trì, và ± 10% trong tình huống khẩn cấp.
Tại Việt Nam, khi hệ thống điện truyền tải gặp sự cố nghiêm trọng, cho phép dao động điện áp tạm thời vượt quá ±10% so với điện áp danh định, nhưng không được vượt quá ±20% Trong thời gian xảy ra sự cố, điện áp tại khu vực gặp sự cố và các vùng lân cận có thể bị ảnh hưởng.
Trong trường hợp xảy ra sự cố, điện áp ở 63 cận có thể giảm xuống mức 0, trong khi ở các pha không bị sự cố, điện áp có thể tăng vượt quá 110% so với giá trị danh định cho đến khi sự cố được khắc phục.
Mức nhấp nháy điện áp
- Quốc tế ( Australia ): Mức độ nhấp nháy được đặc trưng bởi hai đại lượng:
Pst là thời hạn nghiêm trọng nhấp nháy ngắn hạn, được ghi nhận mỗi 10 phút, trong khi Plt là mức độ nghiêm trọng nhấp nháy dài hạn, ghi nhận mỗi 2 giờ Mức độ nhấp nháy do dao động điện áp trong hệ thống truyền tải và phân phối cần phải tuân thủ các mức quy hoạch đã được xác định trong 99% thời gian.
Bảng 3 2 Tiêu chuẩn định lượng nhấp nháy quốc tế
Tại Việt Nam, nhấp nháy điện áp tại điểm đấu nối trung áp và hạ áp không được vượt quá giới hạn quy định theo điều 8 của thông tư 39/2015/TT-BCT Mức nhấp nháy điện áp ngắn hạn (Pst) được đo trong khoảng thời gian 10 phút bằng thiết bị tiêu chuẩn theo IEC868 Giá trị Pst 95% là ngưỡng cho thấy trong 95% thời gian đo (ít nhất một tuần) và 95% số vị trí đo, Pst không vượt quá giá trị này Mức nhấp nháy điện áp dài hạn (Plt) được tính từ 12 kết quả đo Pst liên tiếp trong khoảng thời gian hai tuần.
Giá trị 𝑃𝑙𝑡95% được xác định là ngưỡng mà trong 95% thời gian đo (ít nhất một tuần) và 95% số vị trí đo, 𝑃𝑙𝑡 không vượt quá giá trị này Cụ thể, 𝑃𝑠𝑡95% là 1,00, trong khi 𝑃𝑙𝑡95% là 0,80%, áp dụng cho tất cả các cấp điện áp.
Mức điện áp thứ tự nghịch của điện áp pha trung bình trong 10 phút tại tất cả các điểm kết nối ở Australia phải đạt giá trị bằng hoặc nhỏ hơn các tiêu chuẩn quy định.
Bảng 3 3 Tiêu chuẩn mất cân bằng pha quốc tế
Theo Điều 7 Thông tư số 39/2015/TT-BCT, tại Việt Nam, trong chế độ làm việc bình thường, thành phần thứ tự nghịch của điện áp pha không được vượt quá 3% điện áp danh định cho các cấp điện áp trong lưới điện truyền tải.
Tại Hoa Kỳ, các tiêu chuẩn lập kế hoạch phân phối cho điện áp hài trong các mạng điện có điện áp hệ thống nhỏ hơn hoặc bằng 35 kV yêu cầu tổng độ méo sóng hài không vượt quá 6,5% Đối với các mạng điện có điện áp hệ thống lớn hơn 35 kV, các mức kế hoạch truyền tải cho điện áp hài cũng cần được tuân thủ nghiêm ngặt để đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống điện.
35 kV (tính bằng phần trăm của điện áp danh định) Tổng độ méo sóng hài nhỏ hơn hoặc bằng 3%
Tại Việt Nam, giá trị cực đại cho phép của tổng mức biến dạng điện áp do các thành phần sóng hài bậc cao đối với các cấp điện áp 110kV, 220kV và 500kV không được vượt quá 3% Tương tự, tổng mức biến dạng phía phụ tải tính theo % dòng điện danh định cũng phải nhỏ hơn hoặc bằng 3% cho các cấp điện áp này Ngoài ra, cần chú ý đến sự xâm nhập của dòng DC vào hệ thống.
Để đảm bảo tính ổn định cho hệ thống điện mặt trời, cần tránh các thành phần DC vượt quá 0,5% dòng định mức của Inverter thông minh Yêu cầu này có thể được thực hiện thông qua một trong hai phương pháp.
- Một máy biến áp dùng để tách dòng DC tiêu chuẩn (hoạt động ở tần số chính);
- Một chức năng bảo vệ có thể cảm nhận được thành phần DC được phát lên lưới, được tích hợp vào Inverter thông minh
Chức năng bảo vệ này sẽ hoạt động để ngắt bộ ngắt mạch thành phần hệ thống năng lượng điện mặt trời: [36]
- Nhiều nhất trong 200 ms nếu thành phần DC vượt quá 1 A; h
- Nhiều nhất trong 1s nếu thành phần DC vượt quá 0,5% dòng định mức Đối với vấn đề về an toàn khi xảy ra sự cố
Bản vẽ thiết kế hệ thống điện mặt trời áp mái với Inverter thông minh
Hình 3.7 Chi tiết giàn khung hệ thống điện mặt trời nối lưới
Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo hệ thống h
Hình 3.9 Nguyên lý đấu nối các tấm pin
Mô tả hoạt động chi tiết của hệ thống khi hoàn thành lắp đặt và đấu lưới
Trong quá trình hệ thống hoạt động sẽ xảy ra những trường hợp sau:
Khi có điện lưới, Inverter sẽ kết nối điện lưới với tải thông qua rơle, đồng thời dò dạng sóng của lưới điện về tần số và biên độ Nó tận dụng toàn bộ công suất của pin mặt trời để tạo ra điện AC giống như lưới, hòa chung vào lưới điện Tải sẽ sử dụng toàn bộ công suất điện từ pin mặt trời, và nếu thiếu, điện lưới sẽ được bổ sung Nếu acquy chưa đầy, Inverter sẽ tạo ra dòng DC để sạc cho acquy, đảm bảo acquy luôn ở trạng thái đầy Khi sử dụng các loại acquy thông thường, cần chú ý thiết kế hầm chứa và điều kiện thông thoáng tốt để đảm bảo an toàn do sự bay hơi của dung dịch axít trong quá trình nạp.
Khi không có điện lưới, inverter sẽ lấy điện từ acquy để tạo ra điện AC chuẩn 230VDC – 50 Hz và đảo role để cung cấp điện AC này cho tải thay thế cho điện lưới Do sự khác biệt về biên độ và tần số giữa điện lưới và điện AC do inverter tạo ra, inverter sẽ ngắt ngõ ra AC và tiến hành dò lại để đảm bảo sự đồng bộ Sau khi dò xong, inverter sẽ tiếp tục cung cấp dòng điện ổn định.
AC hoạt động theo yêu cầu và hòa nhập vào hệ thống điện Trong trường hợp này, tải sẽ sử dụng toàn bộ công suất của pin mặt trời; nếu thiếu, acquy sẽ bù vào Nếu công suất pin mặt trời vượt quá nhu cầu tải, phần dư sẽ được sạc vào acquy Khi điện lưới bị cúp quá lâu và công suất pin mặt trời không đủ, acquy sẽ dần cạn kiệt và khi hết điện, Inverter sẽ ngắt AC cung cấp cho tải Inverter sẽ chờ đợi nguồn điện lưới hoặc năng lượng mặt trời phục hồi để khởi động lại hệ thống.
Hệ thống năng lượng mặt trời ưu tiên sử dụng tối đa công suất của pin mặt trời cho tải, chỉ khi thiếu mới lấy điện từ lưới Trong trường hợp mất điện, hệ thống vẫn có điện nhờ năng lượng từ acquy dự trữ Tại những khu vực không có lưới điện, hệ thống có thể hoạt động với máy phát điện, khi đó AC ra của máy phát sẽ kết nối với AC vào của Inverter Trong tình huống này, hệ thống sẽ ưu tiên sử dụng công suất của pin mặt trời trước khi sử dụng công suất của máy phát điện.
Hình 3.10: Sơ đồ cấu trúc điều khiển hệ thống điện mặt trời
Khối đo lường thu thập thông tin về G từ PYR và T từ TempS, cùng với các giá trị 𝑉𝑝𝑣, 𝑖𝑝𝑣 ở đầu ra của PVg G là đại lượng biến thiên nhanh theo thời gian, ảnh hưởng lớn nhất đến khả năng phát công suất, trong khi T lại biến đổi chậm hơn Dòng điện trên cuộn cảm 𝑖𝐿 và dòng điện 𝑖𝐶 trên tụ đầu vào của bộ biến đổi DC/DC cũng được ghi nhận.
Trong hệ thống điều khiển năng lượng mặt trời, thông tin về bức xạ mặt trời (G) và nhiệt độ (T) được xem như các giá trị rời rạc, và được xử lý thành các cặp giá trị (G, T) tại mỗi thời điểm tính toán Khối MPPT thu thập các thông số từ PVg và các giá trị đo được để xác định giá trị mref tại điểm công suất tối đa (MPP) Bộ điều khiển PVg tính toán độ rộng xung điều khiển (CS1) và gửi tín hiệu đến bộ biến đổi DC/DC để chuyển toàn bộ công suất tại MPP về DCbus Đồng thời, bộ điều khiển lưới thu thập thông tin về dòng điện, điện áp tại điểm kết nối lưới, và sử dụng vòng lặp khóa pha (PLL) để điều chỉnh xung điều khiển, nhằm duy trì điện áp DCbus ổn định, đồng bộ với lưới và phát công suất từ PVg vào lưới Bộ biến đổi DC/AC đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối DCbus với lưới, cho phép công suất từ DCbus được phát vào lưới thông qua quá trình đồng bộ.
Bài toán kinh tế khi đầu tư vào hệ thống điện mặt trời
Dựa trên số liệu cụ thể và mô hình nguyên lý, bài viết cung cấp công thức tổng quát để tính toán đầu tư lắp đặt hệ thống điện mặt trời áp mái hòa lưới điện quốc gia, bao gồm cả bình dự trữ năng lượng, nhằm đảm bảo tính khả thi và hiệu quả trong thực tế thị trường.
3.4.1 Chi phí lắp đặt hệ thống điện mặt trời
Hệ thống điện mặt trời áp mái nối lưới với bình acquy dự trữ được cấu tạo rõ ràng, và toàn bộ chi phí mua sắm lắp đặt đã được nghiên cứu và tính toán dựa trên công thức tổng quát, phân tích theo quy mô và chất lượng của dự án Bảng công thức tính tổng chi phí được trình bày cụ thể trong bảng 3.8.
Bảng 3 8 Tổng chi phí lắp đặt sử dụng hệ thống điện mặt trời h
Chính sách bảo hành các thiết bị:
- Inverter được bảo hành 10 năm, 1 đổi 1
Tấm pin mặt trời có thời gian bảo hành lên đến 20 năm, giúp tiết kiệm chi phí bảo trì và thay thế thiết bị Với thời gian bảo hành dài, người dùng có thể yên tâm về hiệu suất và độ bền của sản phẩm.
3.4.2 Tổng tiền nhận được từ hệ thống năng lượng mặt trời Để tính số tiền điện phải trả trong một tháng, cần dựa theo bảng giá điện của nhà nước năm 2019 được phát hành công khai như bảng 3.9 Từ đó, đưa ra chỉ số sử dụng năng lượng và tổng giá trị cần thanh toán theo từng tháng
Bảng 3 9 Bảng giá bán điện theo giờ dành cho nhóm hộ gia đình năm 2019 [74]
Bảng 3.10 Bảng thống kê tiền điện phải trả cho EVN theo trung bình tháng h
3.4.3 Bài toán minh họa Áp dụng cho một hộ gia đình tại Quận Hải An, tp Hải Phòng có số liệu mô tả trong bảng 3.11
Bảng 3 11 Thống kê phụ tải của hộ gia đình
Công suất tiêu thụ (kWh) Ấm đun nước 1 1 0.1 0.1
Lượng tiêu thụ trung bình ngày 8,95 kWh
Lượng tiêu thụ trung bình tháng 268 kWh h
Lượng điện sử dụng trung bình hàng tháng là 268 kWh, tương đương 3216 kWh mỗi năm Dựa trên mức điện bậc 5 trong bảng 3.9, số tiền điện tiêu thụ trung bình hàng tháng được tính toán.
Tiếp theo, giả sử hộ gia đình lắp đặt hệ thống điện mặt trời với điện tích mặt bằng là
67 m2 (tương đương 34 tấm pin) Cho ra
Năng lượng thu về 1 tháng là: Emt = 13607/12 = 1134 kWh
Số tiền thu về 1 tháng: Tmt = (1134 – 268) x 1934 = 1.674.000 VND
Bảng 3.12: Số tiền cần đầu tư:
Thiết bị Đơn vị Số lượng Đơn giá Tổng
Phụ kiện đi kèm Gói 1 5.000.000 5.000.000
Khung giá đỡ và công lắp đặt
Phí bảo dưỡng, thay thế thiết bị trong suốt vòng đời sử dụng.(Bằng 10% tổng phí đầu tư ban đầu)
Vậy số năm để hòa vốn là: Y = 138.800.000/ (1.674.000 x 12) ~ 7 năm
Từ năm thứ 8, hộ gia đình sẽ không chỉ được sử dụng điện miễn phí mà còn có khả năng tạo ra thu nhập từ năng lượng mặt trời, cho thấy tính khả thi của bài toán kinh tế trong việc đầu tư vào năng lượng tái tạo.
3.4.4 Kết luận tính kinh tế của hệ thống điện mặt trời
Nghiên cứu đã phát triển mô hình hệ thống điện mặt trời hòa lưới kết hợp với acquy dự trữ, đồng thời cung cấp các công thức tính toán chi phí đầu tư và giá trị thu được hàng tháng Những phân tích và công thức tổng quát trong bài có thể áp dụng cho nhu cầu của từng hộ gia đình và từng vùng miền Để minh chứng cho tính thực tiễn, luận văn áp dụng cho một hộ gia đình tại quận Hải An, thành phố Hải Phòng, từ đó đề xuất phương pháp đầu tư và phát triển hệ thống điện mặt trời áp mái phù hợp cho từng hộ gia đình.
NGHIÊN CỨU CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ĐỂ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI
Sự tác động của dao động điện áp đến hệ thống điện năng lượng mặt trời
Hệ thống điện mặt trời thường gặp phải một số vấn đề như sóng hài, mất cân bằng pha điện áp, nhấp nháy điện áp, dao động tần số và dao động điện áp Trong luận văn này, tác giả tập trung vào vấn đề dao động điện áp, đặc biệt là mối liên hệ với cân bằng công suất phản kháng của hệ thống.
Trong hệ thống lưới điện, có hai loại công suất chính: công suất hữu dụng P (kW) và công suất phản kháng Q (kVAR) Công suất hữu dụng P là năng lượng được sử dụng cho các phụ tải, trong khi công suất phản kháng Q là năng lượng không hữu ích, phát sinh từ tính cảm ứng của các thiết bị như động cơ không đồng bộ và máy biến áp Để đánh giá tác động của công suất phản kháng đối với hệ thống, người ta sử dụng hệ số công suất cosφ, với yêu cầu của EVN là cosφ = 0,9.
Hình 4.1: Công suất phản kháng h
Công suất phản kháng (Reactive power) là năng lượng vô công được tạo ra bởi các thành phần phản kháng trong hệ thống điện xoay chiều.
Nó đóng vai trò quan trọng trong việc khởi động các tải cảm, vì nó tạo ra từ trường cần thiết Thiếu yếu tố này sẽ dẫn đến việc không thể khởi động các phụ tải có tính cảm.
Trong mạch điện một chiều DC, tích số "Vôn x Ampe" thể hiện năng lượng tiêu thụ Đối với các mạch điện AC thuần trở, trở kháng gần như bằng không, và tổng trở chủ yếu là điện trở Trong mạch xoay chiều thuần trở, dòng điện và điện áp cùng pha, và năng lượng tiêu thụ tại một thời điểm được tính bằng tích số "Vôn x Ampe" Do dòng điện và điện áp cùng pha, giá trị RMS có thể được sử dụng để quy đổi sang mạch DC hoặc tính toán lượng nhiệt tỏa ra từ mạch.
Trong mạch xoay chiều AC có thành phần phản kháng, áp và dòng điện sẽ lệch pha, phụ thuộc vào góc lệch pha của mạch Khi góc lệch pha giữa điện áp và dòng đạt 90 độ, tích số “Vôn x Ampe” (V-A) trung bình sẽ bằng 0 Điều này có nghĩa là mạch xoay chiều phản kháng sẽ trả lại cho lưới điện một lượng công suất tương đương với công suất mà nó tiêu thụ Ảnh hưởng của công suất phản kháng là rất quan trọng trong việc quản lý và tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống điện.
Công suất phản kháng Q không chỉ ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu quả kinh tế mà còn gây ra những vấn đề kỹ thuật nghiêm trọng Việc tiêu thụ công suất phản kháng mà không sinh công dẫn đến lãng phí tài nguyên, ảnh hưởng đến chi phí vận hành và hiệu suất tổng thể của hệ thống.
Công suất phản kháng gây sụt áp và tổn thất công suất trên đường dây, do đó cần bù công suất phản kháng Q để nâng cao hệ số cosφ Theo quy định của Tập đoàn Điện lực Việt Nam, hệ số công suất cosφ phải từ 0,90 trở lên nhằm giảm tổn thất công suất trong hệ thống điện, giảm tổn thất điện áp trên đường truyền tải và tăng khả năng truyền tải điện của đường dây và máy biến áp.
Cách tính công suất phản kháng cần bù
Để tính công suất phản kháng, cần xác định công suất (P) và hệ số công suất (Cosφ) của tải Giả sử công suất của tải là P và hệ số công suất là Cosφ1.
→ tgφ1 (trước khi bù), hệ số công suất sau khi bù là Cosφ2 → tgφ2 Công suất phản kháng cần bù là: Qb = P*(tgφ1 – tgφ2)
Các biện pháp nâng cao hệ số công suất phản kháng
– Phương pháp nâng cao hệ số cosφ tự nhiên h
– Phương pháp nâng cao hệ số cosφ nhân tạo
Phương pháp nâng cao cosφ tự nhiên nhằm giảm thiểu công suất phản kháng mà các hộ tiêu thụ điện cần từ nguồn cung cấp Bằng cách áp dụng các biện pháp hiệu quả, người tiêu dùng có thể tối ưu hóa mức tiêu thụ điện năng, góp phần tiết kiệm chi phí và nâng cao hiệu suất sử dụng điện.
– Thay đổi và cải tiến quá trình công nghệ để các thiết bị điện làm việc ở chế độ hợp lý nhất
– Thay thế các động cơ làm việc non tải bằng những động cơ có công suất nhỏ hơn
– Hạn chế động cơ chạy không tải
– Ở những nơi công nghệ cho phép thì dùng động cơ đồng bộ thay cho động cơ không đồng bộ
Thay biến áp không tải bằng máy biến áp có công suất nhỏ hơn là một giải pháp hiệu quả Để nâng cao hệ số cosφ, phương pháp nhân tạo có thể được áp dụng bằng cách lắp đặt các thiết bị bù công suất phản kháng tại các hộ tiêu thụ điện Các thiết bị này đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện hiệu suất sử dụng điện.
– Máy bù đồng bộ: chính là động cơ đồng bộ làm việc trong chế độ không tải
Máy bù đồng bộ có ưu điểm nổi bật là vừa có khả năng sản xuất công suất phản kháng, vừa có khả năng tiêu thụ công suất phản kháng từ mạng điện Điều này giúp cải thiện hiệu suất hoạt động của hệ thống điện và tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng.
Máy bù đồng bộ có nhược điểm là phần quay, dẫn đến việc lắp ráp, bảo dưỡng và vận hành trở nên phức tạp Thông thường, máy bù đồng bộ được sử dụng để bù tập trung với dung lượng lớn.
Bù bằng tụ là phương pháp điều chỉnh dòng điện để sớm pha hơn so với điện áp, từ đó tạo ra công suất phản kháng cung cấp cho mạng điện.
– Công suất nhỏ, không có phần quay nên dễ bảo dưỡng và vận hành
– Có thể thay đổi dung lượng bộ tụ bù theo sự phát triển của tải
– Giá thành thấp hơn so với máy bù đồng bộ
Tụ bù rất nhạy cảm với biến động điện áp và có độ bền kém, đặc biệt dễ bị hư hỏng khi xảy ra sự cố ngắn mạch hoặc khi điện áp vượt quá mức cho phép Tuổi thọ của tụ bù có giới hạn và sẽ bị giảm sút sau nhiều năm hoạt động.
Phương pháp bù công suất phản kháng trong hệ thống điện năng lượng mặt trời
Hệ thống điện mặt trời có thể sử dụng biến tần thông minh để tạo ra công suất phản kháng vào ban đêm, giúp loại bỏ chi phí liên quan đến việc lắp đặt tụ bù Để cung cấp công suất phản kháng vào ban đêm, biến tần hòa lưới cần được trang bị tùy chọn chế độ đặc biệt, với các thành phần phần cứng bổ sung cho phép hoạt động mà không cần điện áp một chiều DC Biến tần sẽ hoạt động ở trạng thái khác và sử dụng các tham số bổ sung để quy định quy trình và giới hạn tạo ra công suất phản kháng Tuy nhiên, việc hoạt động ở chế độ phát công suất phản kháng có thể gây ra ứng suất nhiệt, do đó, cần sử dụng cáp bổ sung để kết nối giữa biến tần và máy biến áp nhằm giảm thiểu tình trạng này.
4.2.1 Bộ bù công suất phản kháng cố định
Việc điều khiển mạng kết nối trong hệ thống điện ảnh hưởng đến hiệu suất, điện trở, phản ứng, điện dung, điện áp, dòng điện, góc pha và chuỗi pha Các thay đổi trong thành phần mạng có thể thực hiện trực tiếp bằng cách bổ sung hoặc ngắt điện điều khiển, điện trở hoặc tụ điện, hoặc gián tiếp thông qua việc thêm công suất phản kháng.
90 điện dung hoặc điện dung nhất định, như máy đồng bộ, bộ bù VAR tĩnh (SVC) và bộ bù đồng bộ tĩnh (STATCOM) [40]
Hình 4.6 Tụ điện cố định và bộ điều chỉnh
4.2.2 Đối với Bộ bù công suất phản kháng biến đổi
Máy đồng bộ điều chỉnh điện áp bằng cách kiểm soát công suất phản kháng trong hệ thống điện Khi điện áp thấp, máy đồng bộ sẽ tạo ra công suất phản kháng, trong khi khi điện áp cao, nó hấp thụ công suất phản kháng Việc điều chỉnh công suất phản kháng được thực hiện qua điều khiển kích thích, nhưng không thể đáp ứng kịp thời với sự thay đổi tải nhanh do hằng số thời gian lớn và tổn thất cao hơn so với SVC-FACTS.
Hình 4.7 Sơ đồ nguyên lý của máy đồng bộ h
Bộ bù Var tĩnh (SVC):
Bộ bù Var tĩnh (SVC) điều chỉnh điện áp tại các cực của nó thông qua việc kiểm soát công suất phản kháng trong hệ thống điện Khi điện áp thấp, SVC cung cấp công suất phản kháng (điện dung), và khi điện áp cao, nó hấp thụ công suất phản kháng (cảm ứng) Quá trình này diễn ra nhờ vào việc chuyển đổi các tụ điện ba pha và bộ điều chỉnh kết nối với máy biến áp Mỗi bộ điều chỉnh tụ điện được điều khiển bởi ba công tắc thyristor Tuy nhiên, SVC có nhược điểm là không thể tăng VAR.
Bộ bù đồng bộ tĩnh:
Bộ bù đồng bộ tĩnh hoạt động như một bộ bù VAR tĩnh, có khả năng điều khiển dòng điện đầu ra điện dung hoặc cảm ứng một cách độc lập với điện áp hệ thống xoay chiều STACOM sử dụng biến tần giao thoa để chuyển đổi điện áp liên kết DC thành điện áp ba pha tại điểm lưới của khớp nối chung Có ba trường hợp sử dụng cho công nghệ này.
Hình 4.9: Sơ đồ nguyên lý và mạch tương đương trên mỗi pha – STATCOM [44]
Khi điện áp đầu ra của biến tần (Vi) vượt quá điện áp lưới (Vs), STATCOM sẽ cung cấp công suất phản kháng cho hệ thống thông qua hoạt động điện dung, tạo ra dòng điện theo hướng này, như thể hiện trong hình 4.10 (a).
Trong trường hợp ngược lại, STATCOM sẽ hấp thụ công suất phản kháng từ hệ thống thông qua hoạt động cảm ứng, khiến dòng điện chạy theo hướng ngược lại, như thể hiện trong hình 4.10 (b).
Nếu môđun của Vs và Vi bằng nhau, hệ thống sẽ không có dòng điện hay dòng điện phản kháng Trạng thái đứng yên của công suất phản kháng chỉ phụ thuộc vào chênh lệch mô-đun giữa điện áp Vs và Vi Công suất phản kháng tỷ lệ thuận với chênh lệch điện áp giữa Vs và Vi, như thể hiện trong hình 4.10 (c).
STATCOM có khả năng tạo ra hoặc hấp thụ công suất phản kháng, nhưng cần đảm bảo rằng công tắc, điều chỉnh và tổn thất của bộ lọc được đáp ứng, dẫn đến mức DC bị giảm Để duy trì mức DC yêu cầu, STATCOM hấp thụ một lượng nhỏ công suất thực từ lưới điện Đặc tính V-I của STATCOM cho thấy thiết bị này hoạt động ổn định, liên tục điều khiển điện áp từ giới hạn điện áp thấp (V1) đến điện áp cao (V2) Tuy nhiên, khi điện áp nguồn (Vs) vượt quá các giới hạn này, STATCOM sẽ hoạt động như một nguồn dòng không đổi bằng cách điều chỉnh điện áp bộ chuyển đổi (Vi) một cách thích hợp.
Tổng quan vai trò của các thiết bị:
- Tăng khả năng sử dụng các hệ thống truyền tải hiện có
- Tăng độ tin cậy và tính khả dụng của hệ thống truyền tải
- Tăng độ ổn định đúng và quá độ của lưới
- Tăng chất lượng cung cấp cho yêu cầu điện năng chất lượng cao h
Kết luận chương 4
Trong những năm qua, hệ thống điện chủ yếu tập trung vào việc phát triển công suất thực mà chưa chú trọng đến việc điều khiển công suất phản kháng Tuy nhiên, với yêu cầu từ quy chuẩn IEEE 1547, việc kiểm soát cả công suất thực và công suất phản kháng trở nên cần thiết Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh hệ thống điện mặt trời đang phát triển mạnh mẽ, với nhiều hộ gia đình lắp đặt hệ thống điện mặt trời hòa lưới, tạo áp lực lớn lên lưới phân phối Nếu không kiểm soát được công suất phản kháng, có thể xảy ra sự cố như trào lưu công suất ngược Do đó, nghiên cứu về công suất phản kháng để ổn định điện áp trong hệ thống điện mặt trời áp mái là rất thiết thực.