Thiết kế một hệ thống pin mặt trời là xây dựng một quan hệ tương thích giữa các thành phần của hệ về mặt định tính và định lượng đểđảm bảo hiệu quả cao. Các bước thiết kế: 1.4.1.1 Lựa chọn sơđồ khối: Từ sự phân tích các yêu cầu và các đặc trưng của các phụ tải điện ta sẽ chọn một sơđồ khối thích hợp. Hình 1.15 Sơđồ khối hệ thống pin mặt trời. Hình 1.12 là một sơđồ khối thường dùng đối với các hệ thống pin mặt trời. 1.4.1.2 Tính toán hệ nguồn điện pin mặt trời:
Có nhiều phương pháp tính toán nhưng thông dụng nhất chủ yếu dựa trên sự cân bằng điện năng trung bình hằng ngày.
1 – Tính phụ tải điện theo yêu cầu:
Giả sử hệ cần cấp điện cho các tải T1, T2, T3,… có các công suất tiêu thụ tương
ứng P1, P2, P3,… và thời gian làm việc hàng ngày của chúng là t1, t2, t3,… Tổng điện năng phải cấp hằng ngày cho các tải:
Từ Eng nếu nhân với số ngày trong tháng hoặc trong năm ta sẽ tính được nhu cầu
điện năng trong các tháng hoặc cả năm.
2 – Tính năng lượng điện mặt trời cần thiết Ec :
Năng lượng hằng ngày dàn pin mặt trời cần phải cấp cho hệđược xác định theo công thức :
Ec = (1.8)
Trong đó η là hiệu suất của cả hệ thống. 3 – Công suất của dàn pin mặt trời :
Công suất của dàn pin mặt trời thường được tính ra công suất đỉnh hay cực đại (Peak Watt, Wp), là công suất của dàn pin trong điều kiện chuẩn.
E(Wp) = (1.9)
Trong đó Eβ cường độ bức xạ trên mặt phẳng đặt nghiêng một góc β so với mặt phẳng ngang.
ηm là hiệu suất của pin ở nhiệt độ T.
4 – Tính số module mắc song song và nối tiếp : Các giá trịđặc trưng cơ bản của module : - Thế làm việc tối ưu : Vm. - Dòng làm việc tối ưu : Im. - Công suất đỉnh : Pm. Số module cần dùng trong hệ thống : N = với N = Ns.Np (1.10) Số module mắc nối tiếp: Ns = (1.11) V: điện thế yêu cầu của hệ. Số module mắc song song:
Np = (1.12)
I: điện thế yêu cầu của hệ.
5 – Tính dung lượng của bộ acquy:
Dung lượng của bộ acquy được tính theo công thức:
C = (A.h) (1.13)
D: số ngày cần dự trữ năng lượng (số ngày không có nắng) ηb: hiệu suất nạp phóng điện của acquy.
DOS: độ sâu phóng điện thích hợp (khoảng 0,6 0,7).
Hình 1.16 Bộ Acquy của hãng KesslerSun.
1.4.1.3 Các bộđiều phối năng lượng:
Các bộđiều phối năng lượng gồm bộđiều khiển quá trình nạp, phóng điện cho Acquy và bộ biến đổi DC/AC.
Bộđiều khiển là thiết bị có chức năng kiểm soát tựđộng các quá trình nạp và phóng điện của bộ acquy. Bộđiều khiển theo dõi trạng thái của acquy thông qua hiệu
điện thế trên cá điện cực của nó.
Hình 1.17 Bộđiều khiển.
Bộ biến đổi điện có chức năng biến đổi dòng điện một chiều từ dàn pin mặt trời hoặc từ bộ acquy thành dòng điện xoay chiều.
Hình 1.18 Inverter của Sunny Boy.