Thiết kế hệ thống điện mặt trời hòa lưới cho nhà xưởng Alcamax Packaging

Đồ án thiết kế hệ thống điện mặt trời hòa lưới cho nhà xưởng Alcamax Packaging VSIP Bình Dương

• Tác giả: Phan Thế Ngọc
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Xuân Viên
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Năng lượng tái tạo
• Đề tài: Thiết kế hệ thống điện mặt trời hòa lưới cho nhà xưởng Alcamax Packaging
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan điện mặt trời hòa lưới nhà xưởng Alcamax Packaging

Nhà xưởng Alcamax Packaging tọa lạc tại khu công nghiệp VSIP Bình Dương. Đây là khu vực có tiềm năng bức xạ quang năng dồi dào của miền Nam. Dự án lắp đặt hệ thống điện mặt trời hòa lưới nhằm tận dụng diện tích mái rộng lớn. Mái nhà xưởng có độ cao lý tưởng và hạn chế bóng che xung quanh. Hệ thống biến đổi năng lượng bức xạ mặt trời thành điện năng phục vụ sản xuất. Thiết kế áp mái giúp công ty giảm đáng kể chi phí điện giờ cao điểm. Đồng thời, giải pháp này thúc đẩy quá trình chuyển đổi xanh theo cách mạng công nghiệp 4.0. Mô hình hòa lưới không lưu trữ tối ưu hóa chi phí đầu tư ban đầu. Cơ chế vận hành tự động cung cấp nguồn điện sạch trực tiếp cho dây chuyền bao bì. Lượng điện dư thừa có thể phát ngược lên lưới điện quốc gia. Toàn bộ thiết kế tuân thủ nghiêm ngặt các quy chuẩn kỹ thuật an toàn điện lực. Đây là tiền đề phát triển bền vững cho doanh nghiệp trong chuỗi cung ứng hiện đại.

1.1. Bối cảnh năng lượng tái tạo tại khu công nghiệp VSIP

Khu công nghiệp VSIP tỉnh Bình Dương tập trung mật độ cao các nhà máy chế biến và sản xuất bao bì. Nhu cầu tiêu thụ năng lượng tại đây luôn ở mức cao liên tục. Tình trạng thiếu hụt điện lưới trong các khung giờ cao điểm tạo áp lực lớn lên chi phí sản xuất. Xu hướng chuyển đổi xanh thúc đẩy các doanh nghiệp đầu tư nguồn điện mặt trời áp mái. Bức xạ nhiệt dồi dào tại Bình Dương cung cấp sản lượng quang năng ổn định quanh năm. Doanh nghiệp chủ động sản xuất điện sạch tại chỗ để hạ giá thành sản phẩm. Việc triển khai hệ thống giúp thương hiệu gia tăng lợi thế cạnh tranh xuất khẩu.

1.2. Mục tiêu dự án điện mặt trời tại Alcamax Packaging

Mục tiêu trọng tâm của dự án là cung cấp nguồn điện sạch cho hoạt động ép sóng và in ấn bao bì. Bản thiết kế hướng đến việc khai thác tối đa diện tích mặt bằng mái nhà xưởng. Hệ thống hỗ trợ giảm nhiệt độ bên trong phân xưởng từ 3 đến 5 độ C. Thiết kế đảm bảo sự tương thích tối ưu giữa dàn module quang điện và biến tần. Đội ngũ kỹ sư tính toán cẩn trọng kết cấu chịu lực của khung giàn cơ khí. Dự án giảm thiểu dấu chân carbon cho sản phẩm giấy carton xuất khẩu. Hệ thống cam kết thời gian hoàn vốn nhanh và duy trì tuổi thọ vận hành trên hai mươi lăm năm.

II. Phân tích điện mặt trời hòa lưới nhà xưởng Alcamax Packaging

Quá trình khảo sát kỹ thuật đòi hỏi phân tích chi tiết dữ liệu phụ tải và cấu trúc mái xưởng. Doanh nghiệp bao bì Alcamax Packaging vận hành máy móc công suất lớn liên tục ban ngày. Biểu đồ phụ tải thực tế cho thấy các đỉnh tiêu thụ trùng khớp với khung giờ nắng đạt đỉnh. Tuy nhiên, mái tôn nhà xưởng cần kiểm tra kỹ lưỡng khả năng chịu tải trọng bổ sung. Góc nghiêng mái và hướng đón sáng quyết định trực tiếp đến hiệu suất quang năng thu nhận. Vấn đề bóng che cục bộ từ các cửa thông gió và ống khói cần giải quyết triệt để. Bụi công nghiệp lắng đọng trên bề mặt pin mặt trời làm suy giảm hiệu suất phát điện. Ngoài ra, việc đấu nối trực tiếp vào lưới trung thế đòi hỏi kiểm soát chặt chẽ chất lượng điện năng. Các hiện tượng méo hài dòng điện và biến thiên điện áp phải nằm trong ngưỡng tiêu chuẩn. Do đó, bước thiết kế tiền khả thi đóng vai trò then chốt cho toàn bộ dự án.

2.1. Đánh giá phụ tải và điều kiện bức xạ nhiệt tại công trình

Biểu đồ phụ tải của nhà máy Alcamax Packaging thể hiện mức tiêu thụ điện ổn định từ thứ hai đến thứ bảy. Các dây chuyền dập khuôn và ép carton tiêu thụ lượng điện lớn vào ban ngày. Số giờ nắng hiệu dụng trung bình tại tỉnh Bình Dương đạt từ 4,5 đến 5,2 giờ mỗi ngày. Tổng lượng bức xạ ngang dao động quanh ngưỡng 1.800 kWh/m2 mỗi năm. Nguồn năng lượng tự nhiên này đáp ứng trọn vẹn yêu cầu vận hành của trạm phát điện quang điện. Sự trùng hợp giữa nhu cầu sử dụng và sản lượng điện mặt trời giúp giảm tổn thất truyền tải. Hệ thống không yêu cầu cụm ắc quy lưu trữ đắt đỏ.

2.2. Thách thức kỹ thuật đối với kết cấu mái và an toàn điện

Mái tôn công nghiệp đòi hỏi giải pháp liên kết kẹp chuyên dụng không khoan thủng tôn. Phương pháp này ngăn ngừa triệt để nguy cơ thấm dột nước mưa vào xưởng sản xuất giấy. Kết cấu xà gồ thép cần được kiểm định khả năng chịu tải trọng gió bão cấp mười hai. Về phương diện điện khí, môi trường mái tôn hấp thụ nhiệt độ cao vượt ngưỡng 60 độ C. Nhiệt độ tăng cao gây suy giảm điện áp danh định của các chuỗi pin quang điện. Đồng thời, nguy cơ phát sinh tia lửa điện một chiều DC tiềm ẩn rủi ro cháy nổ. Do đó, thiết kế bắt buộc tích hợp thiết bị chống sét lan truyền và hệ thống tiếp địa độc lập.

III. Giải pháp điện mặt trời hòa lưới nhà xưởng Alcamax Packaging

Phương pháp thiết kế hệ thống bắt đầu từ việc lựa chọn cấu hình module quang điện và biến tần. Thiết kế ứng dụng module quang điện hiệu suất cao kết hợp bộ biến tần chuỗi hiện đại. Các phần mềm chuyên ngành gồm AutoCAD, SketchUp và PVsyst được áp dụng đồng bộ trong quá trình tính toán. Kỹ sư xây dựng mô hình không gian 3D trên SketchUp để kiểm tra bóng che chính xác từng giờ. Bản vẽ mặt bằng AutoCAD định vị chi tiết hướng giàn khung và tuyến máng cáp. Phần mềm PVsyst mô phỏng chính xác sản lượng phát điện hằng năm và các hệ số tổn hao. Tiết diện dây dẫn DC được tính toán theo tiêu chuẩn quốc tế IEC 64039. Dòng điện tối đa của chuỗi tính theo công thức Imax bằng số chuỗi nhân dòng Isc và hệ số an toàn. Cáp DC chọn tiết diện 4mm2 để giảm sụt áp dưới 1,5 phần trăm. Dây dẫn xoay chiều AC được chọn lựa theo tiêu chuẩn IEC 60364-5-52 dựa trên dòng định mức biến tần. Hệ thống trang bị tủ đóng cắt tích hợp rơ le bảo vệ quá áp và chạm đất.

3.1. Ứng dụng phần mềm PVsyst AutoCAD và SketchUp mô phỏng

Quy trình thiết kế sử dụng SketchUp nhằm số hóa toàn bộ hiện trạng vật lý mái nhà xưởng. Các vật cản như ống thông gió hay thang lồng được mô phỏng chi tiết để phân tích đổ bóng. Phần mềm AutoCAD hỗ trợ lập bản vẽ nguyên lý đấu nối và bố trí layout mảng pin tối ưu. Sau đó, tệp dữ liệu 3D được nhập vào phần mềm PVsyst để nạp dữ liệu khí tượng Meteonorm. PVsyst thực hiện tính toán chi tiết các tổn hao do nhiệt độ, bụi bẩn và suy hao chuỗi. Kết quả mô phỏng cung cấp biểu đồ sản lượng điện chi tiết theo từng tháng trong năm. Thiết kế nhờ đó đạt độ tin cậy kỹ thuật cao trước khi triển khai thi công.

3.2. Tính toán kỹ thuật dây dẫn DC và AC theo tiêu chuẩn IEC

Việc chọn dây dẫn DC tuân thủ nghiêm ngặt tiêu chuẩn quốc tế IEC 64039. Kỹ sư xác định dòng cực đại Imax dựa trên dòng ngắn mạch Isc và hệ số an toàn 1,25 cùng hệ số dây dẫn 0,8. Mặc dù tính toán lý thuyết cho phép dùng tiết diện 2,5mm2, thiết kế quyết định sử dụng cáp đồng 4mm2 mạ thiếc. Giải pháp này tăng cường độ bền cơ học và giảm triệt để tổn hao nhiệt. Tuyến cáp AC từ ngõ ra biến tần về tủ phân phối chính được tính theo tiêu chuẩn IEC 60364-5-52. Dòng định mức xoay chiều tính từ công suất và hệ số công suất cos phi của biến tần. Toàn bộ dây dẫn đặt trong thang máng cáp mạ kẽm nhúng nóng chống cháy.

IV. Ứng dụng điện mặt trời hòa lưới nhà xưởng Alcamax Packaging

Thiết kế hệ thống điện mặt trời hòa lưới tại xưởng Alcamax Packaging mang lại lợi ích kép về kỹ thuật và kinh tế. Nguồn điện sạch sản sinh đáp ứng trực tiếp hơn 30 phần trăm nhu cầu tiêu thụ điện năng hằng năm của nhà máy. Giải pháp này giúp doanh nghiệp ổn định chi phí năng lượng trong bối cảnh giá điện lưới tăng cao. Mái nhà xưởng được bảo vệ bức xạ nhiệt trực tiếp, giúp kéo dài tuổi thọ tôn lợp và làm mát không gian làm việc. Về môi trường, dự án cắt giảm hàng nghìn tấn khí phát thải CO2 mỗi năm. Điều này hỗ trợ Alcamax Packaging dễ dàng đáp ứng các tiêu chuẩn chứng chỉ xanh quốc tế như ISO 14001 và LEED. Kết quả mô phỏng và tính toán chi tiết khẳng định tính khả thi cao của đồ án. Mô hình thiết kế chuẩn hóa này mở ra tiềm năng nhân rộng cho các cơ sở công nghiệp tương tự tại Bình Dương. Sự phối hợp giữa phần mềm mô phỏng tiên tiến và tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế tạo ra hệ thống an toàn và bền bỉ.

4.1. Hiệu quả kinh tế và thời gian hoàn vốn của dự án

Dự án mang lại giá trị tài chính thực tế thông qua việc cắt giảm hóa đơn tiền điện mỗi tháng. Nguồn điện mặt trời cung cấp lượng lớn điện năng trong khung giờ có giá bán điện cao nhất. Nhờ vậy, chi phí vận hành dây chuyền sản xuất bao bì giảm đi rõ rệt. Với chính sách khấu hao tài sản cố định và chi phí bảo trì thấp, thời gian hoàn vốn dự kiến từ 4 đến 5 năm. Sau chu kỳ hoàn vốn, nhà xưởng Alcamax Packaging sẽ hưởng thụ nguồn điện miễn phí trong suốt hai thập kỷ tiếp theo. Hiệu quả dòng tiền tích cực tạo điều kiện thuận lợi để doanh nghiệp tái đầu tư mở rộng quy mô.

4.2. Khả năng nhân rộng mô hình cho các nhà xưởng công nghiệp

Mô hình thiết kế tại xưởng Alcamax Packaging thiết lập quy trình chuẩn mực cho các nhà máy tại các khu công nghiệp phía Nam. Quy trình từ khảo sát thực địa, dựng hình 3D, mô phỏng PVsyst đến bóc tách khối lượng vật tư đều đạt tính chính xác cao. Phương pháp tính chọn cáp theo chuẩn IEC đảm bảo an toàn vận hành liên tục cho các nhà xưởng lân cận. Các doanh nghiệp ngành bao bì, dệt may và chế biến gỗ có thể áp dụng nguyên mẫu kỹ thuật này. Giải pháp góp phần thúc đẩy hiện thực hóa mục tiêu Net Zero quốc gia vào năm 2050. Đồng thời, công trình khẳng định vai trò tiên phong của năng lượng sạch trong sản xuất công nghiệp.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế hệ thống điện mặt trời hòa lưới cho nhà xưởng ALCAMAX PACKAGING" do sinh viên Phan Thế Ngọc và Nguyễn Văn Phú thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Xuân Viên (Khoa Cơ khí Động lực, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, hoàn thành vào tháng 08 năm 2022). Nghiên cứu được đặt trong bối cảnh chuyển dịch năng lượng truyền thống sang năng lượng tái tạo, gắn liền với cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư và mục tiêu phát triển xanh tại Việt Nam.

Khu vực Nam Bộ nói chung và tỉnh Bình Dương nói riêng sở hữu tiềm năng bức xạ năng lượng mặt trời lớn với số giờ nắng trung bình từ 2.200 đến 2.500 giờ/năm (một số năm đạt mức 2.800 giờ), lượng bức xạ mặt trời trung bình hàng ngày dao động từ 4,5 đến 5 kWh/m²/ngày. Nhà xưởng của Công ty TNHH sản xuất bao bì ALCAMAX (Việt Nam) đặt tại Khu công nghiệp VSIP I (Thành phố Thuận An, Tỉnh Bình Dương) — một khu công nghiệp liên doanh giữa Tập đoàn Sembcorp (Singapore) và Tập đoàn Becamex (Việt Nam). Nhà xưởng này đảm nhiệm vai trò kho chứa hàng và đóng gói bao bì từ phôi chế tạo sẵn. Nhu cầu tiêu thụ điện năng tại đây tập trung chủ yếu vào hệ thống thông gió và chiếu sáng, với lượng điện năng tiêu thụ trung bình hàng tháng đạt khoảng 24.500 kWh (thu thập qua dữ liệu hóa đơn điện 6 tháng do doanh nghiệp cung cấp).

Hệ thống mái của nhà xưởng có diện tích mặt bằng lớn, nằm tách biệt với các công trình cao tầng xung quanh nên ít chịu ảnh hưởng từ bóng che ngoại cảnh. Đồng thời, nhà máy đã có sẵn nguồn điện nội bộ thuận tiện cho việc đấu nối hòa lưới hai chiều. Đây là điều kiện kỹ thuật thuận lợi để triển khai mô hình điện mặt trời áp mái.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án được xác định cụ thể như sau:

1. Khảo sát thực địa mặt bằng mái nhà xưởng, thu thập số liệu phụ tải và phân tích các điều kiện khí tượng - bức xạ tại khu vực lắp đặt.
2. Lựa chọn cấu hình công nghệ tối ưu, bao gồm tấm quang điện (module PV), biến tần (inverter) hòa lưới và các thiết bị bảo vệ, phụ trợ phù hợp với điều kiện vận hành công nghiệp.
3. Thiết kế sơ đồ nguyên lý đấu nối điện, tính toán tổn thất và mô phỏng hiệu suất hoạt động, sản lượng điện phát của hệ thống bằng các phần mềm chuyên dụng (PVsyst, AutoCAD, SketchUp).
4. Xây dựng bản vẽ bố trí mặt bằng, chi tiết lắp đặt cơ khí, bóc tách khối lượng vật tư và đánh giá sơ bộ tính khả thi kinh tế của hệ thống.

Đối tượng nghiên cứu là hệ thống điện quang điện áp mái nối lưới không lưu trữ có quy mô công suất 201,6 kWp. Phạm vi không gian nghiên cứu giới hạn trên bề mặt mái tôn của nhà xưởng ALCAMAX PACKAGING tại Khu công nghiệp VSIP I, tỉnh Bình Dương; phạm vi thời gian thực hiện nghiên cứu và thu thập dữ liệu diễn ra trong năm 2022.

---

Cơ sở lý thuyết và tiêu chuẩn áp dụng

Cơ sở lý thuyết của đồ án dựa trên nguyên lý biến đổi quang năng thành điện năng của pin quang điện (hiệu ứng quang điện) và nguyên lý nghịch lưu đồng bộ pha của biến tần hòa lưới (Inverter). Đồ án phân tích ba nhóm công nghệ pin mặt trời chính: pin đơn tinh thể (mono), đa tinh thể (poly) và màng mỏng (thin-film) gồm các nhánh công nghệ như Cadmium Telluride (CdTe), Silic vô định hình (a-Si) và Copper Indium Gallium Selenide (CIGS). Trên cơ sở so sánh đặc tính kỹ thuật, tác giả lựa chọn module công nghệ màng mỏng CdTe (Series 6 của First Solar) do ưu thế phản ứng tuyến tính với hiện tượng đổ bóng và khả năng hạn chế điểm nóng (hot-spot).

Về thiết bị nghịch lưu, tác giả phân định rõ hai cấu hình: hòa lưới có lưu trữ (hybrid) và hòa lưới không lưu trữ. Dự án chọn cấu hình hòa lưới không lưu trữ 3 pha nhằm tối ưu chi phí đầu tư ban đầu, tận dụng trực tiếp lưới điện hạ thế sẵn có của nhà máy để cấp nguồn cho tải tiêu thụ vào ban ngày.

Đồ án tuân thủ hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế và quy định hiện hành trong việc thẩm định thiết bị và thiết kế an toàn:

Mã tiêu chuẩn	Nội dung và phạm vi áp dụng trong đồ án
IEC 61215	Tiêu chuẩn thiết kế và phê duyệt kiểu loại đối với module quang điện mặt đất tấm phẳng (kiểm tra đặc tính điện và nhiệt).
IEC 61730-1 & 2	Chứng chỉ an toàn module quang điện (Yêu cầu cấu trúc cơ học, phòng chống rủi ro điện giật và nguy cơ hỏa hoạn).
IEC 61701	Tiêu chuẩn thử nghiệm mức độ ăn mòn sương muối đối với tấm pin quang điện.
IEC 62716	Tiêu chuẩn thử nghiệm khả năng kháng ăn mòn trong môi trường amoniac.
IEC 64039	Tiêu chuẩn hướng dẫn tính toán và lựa chọn tiết diện dây dẫn một chiều (DC) cho hệ thống điện mặt trời.
IEC 60364-5-52	Tiêu chuẩn lựa chọn và lắp đặt thiết bị điện hạ thế, quy định tiết diện dây dẫn xoay chiều (AC).

Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa khảo sát thực tế và mô phỏng kỹ thuật số:

• Phương pháp khảo sát: Sử dụng ứng dụng Clinometer để xác định độ nghiêng thực tế của mái tôn nhà xưởng; khảo sát vị trí tôn lấy sáng, các vật cản (ống khói, quạt hút) và lộ trình di chuyển của xe chuyên dụng (xe cẩu KATO, xe nâng).
• Phương pháp tính toán và thiết kế kỹ thuật: Tính toán dòng điện định mức, dòng ngắn mạch cực đại ($I_{sc}$), dải điện áp làm việc ($V_{mpp}$, $V_{oc}$) để tương thích giữa module và Inverter; tính chọn tiết diện cáp dẫn DC/AC theo công thức kỹ thuật và các hệ số suy giảm an toàn.
• Phương pháp mô phỏng số: Ứng dụng phần mềm PVsyst để mô phỏng bức xạ mặt trời, tính toán công suất đỉnh, sản lượng điện hàng tháng, tỷ số công suất (PR), các dạng tổn thất và giảm phát thải $CO_2$; sử dụng phần mềm AutoCAD để lập sơ đồ nguyên lý, mặt bằng bố trí tấm pin; sử dụng SketchUp để mô hình hóa trực quan không gian 3D.
• Nguồn dữ liệu: Số liệu bức xạ khí tượng khu vực Bình Dương trích xuất từ cơ sở dữ liệu tích hợp trong PVsyst; dữ liệu phụ tải thu thập trực tiếp từ hóa đơn tiền điện và biểu đồ tiêu thụ do ALCAMAX PACKAGING cung cấp.

---

Thiết kế và triển khai kỹ thuật hệ thống

Hệ thống điện mặt trời áp mái tại nhà xưởng ALCAMAX PACKAGING được thiết kế dựa trên các thông số hình học và cơ khí cụ thể của công trình:

1. Đặc điểm mặt bằng mái và quy định bố trí an toàn

Mái xưởng có dạng dốc đều về hai phía Đông - Tây với góc nghiêng $5^\circ$ được xác định qua đo đạc. Kích thước mỗi bên mái là $96,\text{m} \times 21,\text{m}$, ở giữa có đỉnh mái lấy gió rộng $6,\text{m}$ và cao $1,\text{m}$. Mái sử dụng tole dạng Cliplock. Do độ dốc đạt $5^\circ$, nước mưa có thể tự thoát tự nhiên mà không cần lắp đặt thêm kẹp thoát nước cưỡng bức trên khung viền tấm pin.

Bố trí mặt bằng tuân thủ các giới hạn an toàn kỹ thuật và phòng cháy chữa cháy (PCCC):

• Giữ khoảng cách tối thiểu $1,5,\text{m}$ tính từ mép các dải tôn lấy sáng (bề rộng tôn lấy sáng là $1,\text{m}$). Khu vực mái có tôn lấy sáng được che chắn gia cố bằng lưới thép B40 để đảm bảo an toàn cho nhân sự thao tác.
• Tạo khoảng lùi hành lang và lối thoát hiểm rộng $1,5,\text{m}$ cho mỗi mảng module diện tích $40,\text{m} \times 40,\text{m}$.
• Khoảng cách tĩnh không từ bề mặt tole đến đáy module PV đạt tối thiểu $100,\text{mm}$ nhằm duy trì khe lưu thông không khí đối lưu, hỗ trợ hạ nhiệt độ bề mặt pin.
• Loại bỏ hoàn toàn khu vực phía sau nhà xưởng nơi có nhiều tôn lấy sáng và ống thải khói nhiệt độ cao kèm bụi bẩn công nghiệp nhằm tránh nguy cơ suy giảm công suất và đọng bụi.

2. Thông số thiết bị và cấu hình hệ thống

Hệ thống sử dụng module pin quang điện màng mỏng First Solar FS-6450 (sản xuất tại Việt Nam) kết hợp cùng 02 bộ Inverter Sungrow SG110CX.

Thiết bị / Hạng mục	Thông số kỹ thuật chi tiết
Module PV: First Solar FS-6450	Công nghệ: Màng mỏng CdTe (Series 6) Công suất cực đại ($P_{max}$): $450,\text{W}$ Hiệu suất chuyển đổi: $18,2%$ Điện áp cực đại ($V_{max}$): $186,57,\text{V}$ Dòng ngắn mạch ($I_{sc}$): $2,57,\text{A}$ Kích thước: $2009,\text{mm} \times 1232,\text{mm} \times 49,\text{mm}$ (Diện tích: $2,47,\text{m}^2$) Trọng lượng: $36,\text{kg}$ Cấu tạo: 264 cell quang điện bố trí dọc, không dùng diode nối tắt (bypass diode).
Biến tần: Sungrow SG110CX (02 bộ)	Công suất định mức: $110,\text{kW}$/bộ Hiệu suất cực đại: $98,7%$ Điện áp vào cực đại: $1.100,\text{VDC}$ Dải điện áp MPPT: $200 - 1.000,\text{VDC}$ Số lượng bộ theo dõi MPPT: 09 MPPT độc lập (02 string/MPPT) Dòng điện xoay chiều đầu ra tối đa: $158,8,\text{A}$ ($400,\text{VAC}$, 3 pha) Cấp bảo vệ vỏ tủ: IP66.
Quy mô và công suất lắp đặt	Tổng số lượng tấm pin: 448 module FS-6450. Tổng công suất đỉnh: $201,6,\text{kWp}$ (phân bổ $100,8,\text{kWp}$ cho mỗi biến tần).

3. Cấu trúc kết nối và hạ tầng điện

Hệ thống được chia thành 2 mảng (Array#1 và Array#2) đấu nối độc lập về 2 Inverter:

• Cấu hình chuỗi (String): Mỗi chuỗi sơ cấp gồm 04 tấm PV mắc nối tiếp. 04 chuỗi sơ cấp được đấu nối song song tạo thành 01 chuỗi thứ cấp (string hoàn chỉnh). Điện áp và dòng điện của cấu hình này hoàn toàn nằm trong dải làm việc tối ưu của các bộ MPPT trên biến tần Sungrow SG110CX.
• Phân bổ MPPT: Mỗi biến tần tiếp nhận 14 chuỗi thứ cấp phân bổ trên 09 cổng MPPT (05 cổng MPPT đầu tiên tiếp nhận 2 chuỗi/cổng, 04 cổng MPPT còn lại tiếp nhận 1 chuỗi/cổng).
• Lựa chọn dây dẫn: Dòng điện cực đại chuỗi DC được tính toán theo công thức: $$I_{max} = (\text{số chuỗi song song}) \times I_{sc} \times 1,25 \times 0,8$$ Tiết diện dây tính toán lý thuyết là $2,5,\text{mm}^2$, tuy nhiên tác giả chọn dây cáp chuyên dụng năng lượng mặt trời tiết diện $4,\text{mm}^2$ để gia tăng giới hạn an toàn và giảm sụt áp đường truyền. Cáp AC được lựa chọn theo tiêu chuẩn IEC 60364-5-52 dựa trên dòng định mức cực đại $158,8,\text{A}$.
• Hệ thống cơ khí và bảo vệ: Sử dụng chân kẹp Cliplock chuyên dụng bắn trực tiếp vào sóng tôn, kết hợp chân L, đệm cao su chống thấm, thanh rail nhôm định hình, kẹp giữa, kẹp biên và kẹp tiếp địa. Tuyến cáp được gom trong máng cáp (cable tray) có nắp đậy dọc theo lối đi kỹ thuật. Thiết bị bảo vệ gồm Aptomat tép (CB) một chiều, Aptomat khối (MCCB) xoay chiều, thiết bị chống sét lan truyền (SPD). Trạm biến tần đặt tại khu đất trống bên trái nhà xưởng (gần trạm điện chính của nhà máy), kết cấu khung sắt mạ kẽm nhúng nóng, mái tôn và bao quanh bằng lưới thép thông gió tự nhiên.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Đặt vấn đề và mục tiêu nghiên cứu

Chương 1 làm rõ tính cấp thiết của đề tài trong bối cảnh chuyển dịch năng lượng tại các khu công nghiệp phía Nam. Nội dung tập trung phân tích vị trí địa lý của Khu công nghiệp VSIP I và nhà xưởng ALCAMAX PACKAGING, đánh giá tiềm năng số giờ nắng (2.200 - 2.500 giờ/năm) và cường độ bức xạ tự nhiên. Tác giả xác lập mục tiêu thiết kế hệ thống điện mặt trời hòa lưới tối ưu dựa trên dữ liệu phụ tải thực tế (khoảng 24.500 kWh/tháng), đưa ra phạm vi nghiên cứu và lộ trình thực hiện đồ án.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết thiết bị và quy trình thiết kế

Chương này cung cấp hệ thống lý thuyết về pin quang điện (phân loại đơn tinh thể, đa tinh thể, màng mỏng CdTe, a-Si, CIGS), biến tần hòa lưới (cơ chế đồng bộ pha, bám điểm công suất cực đại MPPT, phân loại hệ thống hòa lưới có lưu trữ và không lưu trữ). Chương 2 giới thiệu danh mục các máy móc thi công (xe cẩu KATO, xe nâng, máy siết bu lông, máy khoan bê tông) và vật tư chuyên dụng (jack MC4, rail nhôm, kẹp Cliplock, kẹp biên, kẹp giữa). Đồng thời, tác giả trình bày chức năng của ba phần mềm công cụ: AutoCAD, SketchUp và PVsyst, cùng sơ đồ hóa quy trình thiết kế chuẩn gồm các bước từ khảo sát, tính chọn thiết bị, mô phỏng tổn thất đến lập hồ sơ bản vẽ và dự toán.

Chương 3: Tính toán, thiết kế và mô phỏng hệ thống điện mặt trời áp mái

Nội dung chương 3 là trọng tâm tính toán kỹ thuật của đồ án:

• Phân tích dữ liệu khảo sát: độ dốc mái $5^\circ$, hướng phân bố Đông - Tây (góc azimuth $90^\circ$ và $-90^\circ$), khí hậu hai mùa mưa - nắng với nhiệt độ trung bình $26,5^\circ\text{C}$ và vận tốc gió bình quân $0,7,\text{m/s}$.
• Đánh giá hiện tượng che bóng và rủi ro hình thành điểm nóng (hot-spot) với nhiệt độ bề mặt có thể lên đến $160^\circ\text{C}$; phân tích lợi thế cấu trúc 264 cell dọc không diode nối tắt của module First Solar FS-6450.
• Áp dụng các tiêu chuẩn IEC (IEC 61215, IEC 61730, IEC 61701, IEC 62716) để tuyển chọn module PV và tính toán dung lượng hòa lưới tương thích với biến tần Sungrow SG110CX.
• Thiết lập cấu hình hệ thống gồm 448 tấm pin ($201,6,\text{kWp}$), phân chia 2 mảng mảng độc lập (Array#1 và Array#2).
• Tính toán tiết diện cáp dẫn DC ($4,\text{mm}^2$ theo IEC 64039) và cáp AC (theo IEC 60364-5-52), thiết kế hệ thống tủ đóng cắt, bảo vệ quá dòng và chống sét lan truyền SPD.

Chương 4: Sơ đồ và chi tiết lắp đặt

Chương 4 mô tả giải pháp thi công cơ điện và an toàn lao động trên mái. Tác giả chi tiết hóa các liên kết cơ học:

• Phương án gá kẹp chân Cliplock vào sóng tôn, kết hợp chân chữ L và thanh rail nhôm.
• Quy chuẩn bố trí kẹp biên, kẹp giữa khi cố định tấm pin và dây tiếp địa liên kết khung.
• Bản vẽ bố trí máng cáp DC/AC, lối đi kỹ thuật phục vụ vận hành bảo dưỡng, hệ thống đường ống cấp nước vệ sinh mặt pin.
• Giải pháp an toàn lao động: thiết lập hàng rào kiểm soát vùng làm việc (CAZ - Control Access Zone), lắp đặt lưới thép B40 bảo vệ vị trí tole lấy sáng.
• Bản vẽ kết cấu nhà trạm đặt 02 bộ Inverter Sungrow SG110CX bằng khung thép mạ kẽm nhúng nóng thông gió tự nhiên.

Chương 5: Đánh giá kết quả mô phỏng và hiệu quả kinh tế

Chương 5 trình bày toàn bộ kết quả xuất từ phần mềm PVsyst và bảng tính kinh tế:

• Bảng thông số sản lượng điện dự kiến phát sinh theo từng tháng trong năm, chỉ số bức xạ hấp thụ và sản lượng điện phát lên lưới điện nội bộ nhà máy.
• Đánh giá hiệu suất hoạt động thực tế của biến tần và tỷ số công suất toàn hệ thống.
• Bảng phân tích chi tiết chuỗi tổn thất năng lượng: tổn thất do góc tới (IAM), tổn thất nhiệt độ vận hành, tổn thất do bụi bẩn, tổn thất rơi áp trên đường cáp DC/AC, tổn thất không đồng nhất công suất chuỗi.
• Kết quả mô phỏng độ tương thích điện áp giữa mảng pin và biến tần ở các điều kiện nhiệt độ vận hành khác nhau.
• Bảng số liệu cắt giảm phát thải khí nhà kính ($CO_2$) trong suốt vòng đời dự án (25 năm).
• Đánh giá dòng tiền dự án, tổng mức đầu tư thiết bị và phân tích sơ bộ các chỉ tiêu tài chính hoàn vốn.

Chương 6: Kết luận và kiến nghị

Tổng kết toàn bộ các kết quả thiết kế đã đạt được, khẳng định tính khả thi của giải pháp kỹ thuật đề xuất cho nhà máy bao bì ALCAMAX. Đồng thời, tác giả đưa ra các kiến nghị liên quan đến công tác kiểm tra, bảo trì định kỳ bề mặt module và kiểm soát các thông số đấu nối an toàn điện trong quá trình vận hành thực tế.

---

Kết quả và đóng góp kỹ thuật

Đồ án đã giải quyết hoàn chỉnh bài toán thiết kế kỹ thuật cho một hệ thống điện mặt trời áp mái công nghiệp quy mô trung bình với các kết quả cụ thể:

• Xác lập cấu hình công nghệ hoàn chỉnh: Thiết kế hệ thống đạt tổng công suất đỉnh $201,6,\text{kWp}$ sử dụng 448 module First Solar FS-6450 ($450,\text{W}$) và 02 biến tần Sungrow SG110CX ($110,\text{kW}$), đảm bảo tỷ lệ tương thích công suất DC/AC đạt mức tối ưu (dưới ngưỡng hệ số 1,2 theo tiêu chuẩn khuyến nghị).
• Tối ưu hóa khả năng chống chịu bóng che: Bằng việc chọn dòng pin CdTe màng mỏng với 264 cell bố trí dọc và không sử dụng diode bypass, thiết kế giải quyết được nguy cơ suy giảm công suất cục bộ do bóng che một phần và ngăn ngừa hiện tượng hot-spot gây cháy hỏng module (nhiệt độ bề mặt có thể vọt lên $160^\circ\text{C}$).
• Chuẩn hóa giải pháp cơ điện và an toàn: Toàn bộ liên kết mái sử dụng ngàm kẹp Cliplock không đục lỗ tole, giữ nguyên vẹn kết cấu chống dột của nhà xưởng; quy hoạch hành lang an toàn PCCC cách dải tole lấy sáng $1,5,\text{m}$ và chừa lối thoát hiểm $1,5,\text{m}$ cho mỗi cụm pin diện tích $40,\text{m} \times 40,\text{m}$.
• Tính toán bảo vệ đường dây chuẩn xác: Xác định dòng điện tính toán $I_{max}$, qua đó nâng cấp tiết diện dây dẫn DC từ $2,5,\text{mm}^2$ lên $4,\text{mm}^2$ nhằm triệt tiêu nguy cơ quá nhiệt và suy hao điện áp trong môi trường khắc nghiệt trên mái tôn.
• Đóng góp so với các nghiên cứu trước: Khác với các thiết kế thông thường chỉ áp dụng module silicon tinh thể truyền thống (Mono/Poly), đồ án đã nghiên cứu chuyên sâu và đưa công nghệ pin màng mỏng sản xuất nội địa vào ứng dụng áp mái công nghiệp, chứng minh tính thích ứng cao của công nghệ này đối với điều kiện bức xạ nhiệt đới tại Bình Dương.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án được ghi nhận từ nội dung văn bản và phạm vi nghiên cứu:

• Cơ sở dữ liệu quang trắc trong phần mềm PVsyst chưa được cập nhật liên tục theo thời gian thực, có thể tạo ra độ lệch nhất định so với diễn biến khí hậu thực tế tại khu vực KCN VSIP I.
• Đồ án dừng lại ở mức độ tính toán thiết kế và mô phỏng trên phần mềm chuyên dụng; chưa có điều kiện thu thập số liệu đo đạc thực tế sau thi công để tiến hành đánh giá sai số giữa mô phỏng và vận hành thực tế.
• Cấu hình hệ thống là hòa lưới không lưu trữ, do đó khi lưới điện nội bộ hoặc lưới điện quốc gia gặp sự cố mất điện, biến tần sẽ tự động ngắt hoạt động theo cơ chế an toàn, khiến hệ thống không thể cung cấp điện dự phòng cho các phụ tải ưu tiên của kho xưởng.

Hướng phát triển tiếp theo của đề tài:

• Lắp đặt hệ thống cảm biến đo đạc bức xạ và nhiệt độ thực tế tại mái xưởng ALCAMAX để thu thập chuỗi số liệu đối chứng với kết quả mô phỏng PVsyst.
• Nghiên cứu khả năng tích hợp hệ thống pin lưu trữ năng lượng (BESS) quy mô phù hợp nhằm duy trì nguồn điện liên tục cho hệ thống chiếu sáng và quạt thông gió của nhà kho khi xảy ra mất điện lưới.

---

Giá trị tham khảo

Tài liệu đồ án mang lại giá trị tham khảo thiết thực cho các đối tượng:

• Sinh viên và học viên chuyên ngành: Là tài liệu tham khảo có cấu trúc hoàn chỉnh cho sinh viên các ngành Năng lượng tái tạo, Kỹ thuật Điện - Điện tử, Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí Động lực khi thực hiện đồ án môn học hoặc khóa luận tốt nghiệp về thiết kế trạm điện mặt trời áp mái.
• Kỹ sư thiết kế và nhà thầu EPC: Cung cấp quy trình tính toán chi tiết, bài bản từ khâu khảo sát thực địa bằng Clinometer, lựa chọn thiết bị theo tiêu chuẩn IEC (IEC 61215, IEC 61730, IEC 64039, IEC 60364-5-52) đến việc thiết lập thông số mô phỏng trong PVsyst.
• Các phần nội dung đáng tham khảo nhất:
  1. Phương pháp tính toán chuỗi pin và phối ghép thông số MPPT giữa module pin màng mỏng CdTe và biến tần công nghiệp nhiều ngõ vào.
  2. Bản vẽ thiết kế chi tiết các liên kết cơ khí (chân kẹp Cliplock, thanh rail, kẹp biên/kẹp giữa) và giải pháp hành lang an toàn PCCC trên mái tôn công nghiệp có bố trí tôn lấy sáng.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao đồ án lựa chọn module pin First Solar FS-6450 thay vì các module pin mono hay poly thông dụng?
Module First Solar FS-6450 sử dụng công nghệ màng mỏng CdTe với thiết kế 264 cell quang điện đặt dọc và không tích hợp diode bypass nối tắt. Cấu trúc này tạo ra mối quan hệ tuyến tính giữa diện tích bị che khuất và lượng năng lượng tổn hao (ví dụ che 10% diện tích thì tổn thất đúng 10% năng lượng), đồng thời triệt tiêu nguy cơ hình thành điểm nóng (hot-spot có thể lên tới $160^\circ\text{C}$). Ngoài ra, dòng sản phẩm này được sản xuất tại Việt Nam nên tiết kiệm chi phí nhập khẩu so với các module tương đương.

2. Giải pháp bố trí module PV trên mái nhà xưởng ALCAMAX tuân thủ quy định PCCC và tôn lấy sáng như thế nào?
Mái nhà xưởng có các dải tole lấy sáng rộng $1,\text{m}$. Theo quy chuẩn an toàn, các tấm pin được lắp đặt cách mép dải tole lấy sáng tối thiểu $1,5,\text{m}$ và vị trí tôn lấy sáng được gia cố lưới thép B40 để đảm bảo an toàn cho kỹ thuật viên. Bên cạnh đó, các mảng module diện tích $40,\text{m} \times 40,\text{m}$ đều được chừa hành lang thoát hiểm rộng $1,5,\text{m}$, và khoảng cách gầm tấm pin cách mặt mái tôn tối thiểu $100,\text{mm}$ để đảm bảo thông gió làm mát.

3. Vì sao tác giả không thiết kế khung giàn nghiêng để đạt góc đón nắng tối ưu từ 10° - 15° mà lại lắp bám sát theo độ dốc mái 5°?
Mặc dù góc nghiêng tối ưu lý thuyết của khu vực là $10^\circ - 15^\circ$, việc dựng giàn khung nâng góc nghiêng sẽ làm tăng chi phí kết cấu xà gồ, đồng thời tăng tải trọng gió tác động lên hệ thống mái, gây rủi ro mất an toàn cơ học. Độ dốc tự nhiên của mái là $5^\circ$ đã đủ điều kiện để nước mưa tự thoát (không cần gắn kẹp thoát nước), do đó giải pháp lắp áp mái theo độ dốc $5^\circ$ sẵn có vừa đảm bảo an toàn kết cấu vừa tối ưu hóa tổng mức đầu tư.

4. Tại sao khu vực phía sau mái nhà xưởng bị loại trừ khỏi phạm vi lắp đặt module quang điện?
Khu vực phía sau nhà xưởng tập trung mật độ lớn các tấm tôn lấy sáng và đặc biệt có bố trí một ống thải khói của nhà máy. Nhiệt độ cao và lượng bụi bẩn công nghiệp phát thải từ ống khói này sẽ gây ô nhiễm bề mặt module, làm tăng tổn thất do bụi, tăng nhiệt độ làm việc của pin và gây khó khăn cho việc bảo trì, khiến khu vực này không đạt hiệu quả kinh tế - kỹ thuật.

5. Cấu hình phân bổ chuỗi sơ cấp và thứ cấp vào 2 biến tần Sungrow SG110CX được thiết lập ra sao?
Mỗi biến tần Sungrow SG110CX tiếp nhận 224 tấm PV ($100,8,\text{kWp}$), phân thành 14 chuỗi thứ cấp (string) đấu nối vào 09 cổng MPPT (05 MPPT đầu nối 2 string/MPPT, 04 MPPT còn lại nối 1 string/MPPT). Mỗi chuỗi thứ cấp được cấu thành từ 04 chuỗi sơ cấp mắc song song, và mỗi chuỗi sơ cấp gồm 04 module FS-6450 mắc nối tiếp, đảm bảo điện áp và dòng điện làm việc tương thích với dải điện áp đầu vào cực đại $1.100,\text{VDC}$ và dải MPPT $200 - 1.000,\text{VDC}$ của biến tần.

---

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của Phan Thế Ngọc và Nguyễn Văn Phú đã hoàn thành trọn vẹn mục tiêu thiết kế kỹ thuật hệ thống điện mặt trời áp mái hòa lưới công suất $201,6,\text{kWp}$ cho kho xưởng ALCAMAX PACKAGING tại KCN VSIP I, Bình Dương. Nghiên cứu thể hiện tính chuẩn xác trong việc tính chọn thiết bị công nghệ tiên tiến (module màng mỏng First Solar FS-6450 và biến tần Sungrow SG110CX), tuân thủ chặt chẽ hệ thống tiêu chuẩn quốc tế IEC và các quy định an toàn PCCC trên mái công nghiệp. Kết quả tính toán và mô phỏng trên các phần mềm chuyên ngành AutoCAD, SketchUp và PVsyst đã chứng minh tính khả thi về mặt kỹ thuật, mang lại giải pháp khai thác năng lượng tái tạo hiệu quả và bền vững cho doanh nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Khu công nghiệp VSIP I thuộc Thành Phố Thuận An, Tỉnh Bình Dương, đây là khu công nghiệp của quy hoạch thuộc hàng đầu việt nam, được liên doanh giữa các nhà đầu tư đến tư quốc gia Singapore là tập đoàn Sembcorp và Tập đoàn Becanex của Việt Nam. VSIP được quy hoạch với đường xá thông thoáng, nhiều làn xe, có hệ thống cây xanh hai bên đường. Tọa lạc tại vị trí đắc địa, có các trục đường giao thông thuận lợi đến các cảng lớn, đường xá rộng rãi, giao thương giữa các khu công nghiệp trong và ngoài tỉnh Bình Dương rất thuận lợi. Đây là một tỉnh thuộc vùng Nam Bộ, có số giờ nắng trong năm thuộc hàng cao nhất nước ta, khoảng từ 2200 - 2500 giờ nắng.

Cường độ bức xạ mặt trời trong ngày cao: khoảng từ 5. Đây là khu vực được đánh giá có tiềm năng phát triển điện mặt trời rất tốt. Nhà xưởng ALCAMAX PACKAGING thuộc khu công nghiệp VSIP I, xung quanh là các nhà xưởng khác, ít bóng che, có máy móc vận hành tiêu tốn nhiều điện năng. Đây là điều kiện thuận lợi để lắp đặt điện mặt trời áp mái.

Trong quá trình thực tập, nhóm chúng em đã tham khảo được mặt bằng và tiến hành thực hiện đề tài "Thiết kế hệ thống điện mặt trời hòa lưới cho nhà xưởng ALCAMAX PACKAGING". Đây là giải pháp giải quyết vấn đề sử dụng năng lượng có hiệu quả cho nhà máy, cũng như là tận dụng nguồn năng lượng tái tạo có sẵn từ mặt trời, giảm gánh nặng cho ngành điện, giúp tiết kiệm chi phí đáng kể cho công ty, giảm phát thải gây ô nhiễm môi trường, hướng tới mục tiêu phát triển xanh. Mục tiêu và phương pháp thực hiện Dựa trên các kiến thức đã được học, kết hợp với các phần mềm như Autocad, Sketchup, Pvsyst, nhóm chúng em tiến hành thiết kế tối ưu hệ thống điện mặt trời áp mái, phù hợp với nhu cầu và điều kiện của chủ đầu tư. Đây là dự án có sẵn nguồn lưới điện nội bộ nên có thể đấu nối hòa lưới 2 chiều, là điều kiện thuận lợi để nhóm chúng em thực hiện đề tài này.

Pin năng lượng mặt trời 2. Giới thiệu Pin năng lượng mặt trời (module PV hay solar panel) được chế tạo từ các vật liệu bán dẫn, bao gồm nhiều tế bào quang điện (solar cells) có chức năng biến đổi quang năng thành điện năng theo nguyên lý của hiệu ứng quang điện[7]. Hiện nay giá thành pin mặt trời đã giảm đáng kể, năm 2020 giá khoảng 0.2 USD cho 1 Watt pin đơn tinh thể, so với năm 1975 là 105. Phân loại và cấu tạo Hiện nay, các loại pin hiện đang có mặt trên thị trường và được sử dụng đều thuộc một trong ba loại: poly (đa tinh thể), mono (đơn tinh thể), thin-film (màng mỏng).

Sự khác nhau giữa chúng là về hình dạng, hiệu suất, giá thành, cách lắp đặt. Tùy thuộc vào nhu cầu, điều kiện mà lựa chọn loại tấm pin phù hợp với hệ thống điện mặt trời. Hiệu suất cao nhất là loại module đơn tinh thể, tiếp đến là module dạng đa tinh thể, module công nghệ màng mỏng có hiệu suất thấp hơn 2 loại kia nhưng bù vào đó là trọng lượng nhẹ, có tính linh hoạt hơn hẳn, đi đôi với đó là giá thành thấp hơn module pv đa tinh thể, và module đơn tinh thể là loại có giá thành cao nhất. Cấu tạo: - Module đa tinh thể: có các tế bào quang điện (solar cells) làm từ các tấm silic.

Bao gồm các mảnh tinh thể silic được nung chảy trong khuôn trước khi được cắt thành tấm wafer. Các tấm wafer được lắp thành các hàng và cột để tạo thành hình chữ nhật, được phủ lên bằng 1 tấm kính, sau đó là để vào khung tạo thành tấm pin. Module poly có hu hướng màu xanh lốm đốm do ánh sáng phản xạ từ các mảnh silic trong cell theo các khác so với phản xạ của một wafer silic đơn tinh thể. Module poly - Module đơn tinh thể: không giống như module poly, module mono được cấu tạo từ các tế bào quang điện (solar cells), có cell pin hình vuông (được cắt từ một tinh thể silic đơn, tinh khiết) được vạt góc tạo ra các khoảng hở màu trắng, thường có màu đen do ánh sáng tương tác với tinh thể silic nguyên chất.

Module mono - Module thin-film: không giống như hai loại module trên, các module thin-film được làm từ nhiều loại vật liệu, phổ biến nhất là làm từ Cadmium Telluride (CdTe). Loại thin- film này được tạo ra bằng các đặt một lớp CdTe giữa các lớp màng dẫn trong suốt giúp thu ánh sáng mặt trời, và được bảo vệ bằng một lớp kính trên cùng. Một loại thin-film khác được chế tạo từ silic vô định hình (a-Si), tương tự thành phần của các module poly và mono, nhưng chúng không được tạo ra từ các tấm silic cứng mà bao gồm silic không kết tinh, đặt trên thủy tinh, nhựa hoặc kim loại. Một loại công nghệ thin-film phổ biến nữa là Copper Indium Gallium Slenide (CIGS), các tấm pin CIGS có tất cả bốn thành phần được đặt giữa hai lớp dẫn điện (ví dụ như thủy tinh, nhựa, nhôm hoặc thép) và các điện cực được đặt ở mặt trước và mặt sau để thu dòng điện.

Module thin-film 2. Biến tần PV (photovoltaic) hòa lưới 2. Giới thiệu Biến tần (Inverter) là thiết bị biến đổi dòng điện một chiều (DC) từ hệ thống pin năng lượng mặt trời thành dòng điện xoay chiều (AC), điều chỉnh tần số phù hợp với tần số điện lưới hiện hữu và cung cấp điện cho các tải tiêu thụ. Ngoài ra nó còn có chức năng thích nghi đặc biệt với những tấm pin năng lượng mặt trời, theo dõi điểm công suất cực đại của các tấm pin và chống sự xâm nhập của dòng ngược DC.[7] Nguyên lý hoạt động của bộ Inverter hòa lưới: khi các tấm pin mặt trời tiếp nhận năng lượng mặt trời rồi chuyển đổi thành dòng điện một chiều.

Dòng điện một chiều này sau đó được đẩy xuống bộ inverter hòa lưới. Bộ inverter hòa lưới sẽ tự tìm và đồng bộ pha giữa điện lưới và điện mặt trời, sau đó chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều cung cấp cho các tải tiêu thụ. 21 Thường các hệ thống điện mặt trời dành cho nhà xưởng thường sử dụng inverter có nguồn vào là dòng điện một chiều và cho ra dòng điện xoay chiều ba pha, phù hợp với nguồn điện sử dụng của các nhà máy. Phân loại Hiện nay trên thị trường có 2 loại inverter hòa lưới: inverter hòa lưới có lưu trữ (Hybrid inverter) và hòa lưới không có lưu trữ.

- Inverter hòa lưới không có lưu trữ sẽ không có bình ắc quy để dự trữ điện mà sẽ chuyển đổi dòng điện từ pin năng lượng mặt trời thành dòng điện AC cung cấp cho các tải tiêu thụ. Nhược điểm là khi điện lưới bị cắt thì inverter ngưng hoạt động và hệ thống cũng ngưng cung cấp điện cho các tải tiêu thụ. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bộ inverter hòa lưới không lưu trữ - Inverter hòa lưới có lưu trữ (được tích hợp thêm bộ điều khiển sạc và bộ kích điện) sẽ có thêm bình ắc quy để lưu trữ nguồn điện chuyển đổi từ pin năng lượng mặt trời. Nguồn điện từ pin mặt trời vừa hòa lưới vừa sạc trực tiếp cho ắc quy thông qua bộ điều khiển sạc 22 được tích hợp sẵn trên Inverter đến khi đầy sẽ tự động ngắt.

Khi mất điện lưới, Điện 1 chiều DC từ ắc quy sẽ thông qua bộ kích điện sẽ được kích lên điện áp xoay chiều AC 220V phục vụ cho các phụ tải( có thể dùng cho phụ tải ưu tiên hoặc không ưu tiên tùy thuộc vào dung lượng của ắc quy và chế độ cài đặt trên Inverter). Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bộ inverter hòa lưới có lưu trữ 2. Một số thiết bị và vật tư cho hệ thống điện mặt trời áp mái. Để chuẩn bị cho một hệ thống điện mặt trời áp mái hoài lưới, chúng ta cần lên danh sách các vật tư, bóc tách khối lượng cần thiết cho phù hợp với điều kiện thực tế hệ cần lắp đặt và theo nhu cầu của chủ đầu tư.

Dưới dây là một số vật tư, máy móc cần thiết để thi công hệ thống điện mặt trời. Xe nâng dùng để nâng các vật tư phục vụ công trình điện mặt trời như nâng pallet pin, hỗ trợ di chuyển các pallet pin đến vị trí cẩu. Ngoài ra, xe nâng còn hỗ trợ nâng các cuộn dây cáp, dây điện có khối lượng lớn. Xe nâng Xe cẩu dùng để cẩu các pallet pin lên mái nhà cao, còn dùng để cẩu vật tư lên mái nhà, nhanh chóng và an toàn.

Xe cẩu KATO Máy khoan bê tông dùng để khoan các bề mặt như bê tông, khoan cọc tiếp địa. Máy siết bu lông cầm tay sử dụng trên mái nhà, dùng cho việc lắp đặt các chân đế và thanh rail, siết các kẹp pin. Máy siết bu lông cầm tay Ngoài ra còn một số máy móc khác hỗ trợ cho công việc như máy hàn, máy cắt cầm tay, máy cắt bàn, khoan điện cầm tay. Một số vật tư sử dụng cho công trình điện mặt trời áp mái: kẹp biên, kẹp giữa, kẹp tiếp địa, jack MC4 (MC trong từ MC4 là viết tắt của nhà sản xuất Multi-Contact (nay là Stäubli Electrical Connector) và 4 là đại diện chân tiếp xúc có đường kính 4 mm), dây điện DC, dây điện AC, rail nhôm, các loại chân đế phù hợp cho mái tôn, cable tray, dây tiếp địa.

Kẹp biên bằng nhôm 25 Hình 2. Kẹp giữa Hình 2. Kẹp tiếp địa Hình 2. Một cặp Jack MC4 và đầu cos 26 Hình 2.

Dây điện DC dùng cho hệ thống điện mặt trời Hình 2. Rail nhôm 27 Hình 2. Chân L, miếng cao su, vít bắn tôn Hình 2. Chân kẹp Cliplock được bắn vào sóng tole dạng Cliplock 28 Hình 2.

Cable Tray có dây DC ở trong 2. Giới thiệu về các phần mềm sử dụng 2. Phần mềm AutoCad AutoCad là một phần mềm vẽ 2D, 3D phổ biến hiện nay trong lĩnh vực kỹ thuật. Được dùng để vẽ các bản vẽ các mặt của công trình, các chi tiết máy móc.

Trong đề tài này, được dùng để vẽ kết cấu khung giàn cho hệ thống điện mặt trời, các chi tiết có trong hệ thống, có thể dùng để bóc tách khối lượng vật tư cần thiết. Phần mềm dễ sử dụng và chỉnh sửa nhanh chóng các chi tiết nếu như có phát hiện sai sót. Phần mềm PVsyst PVsyst là phần mềm dùng để nghiên cứu, mô phỏng, đo lường, phân tích các hệ thống điện mặt trời. Đây là phần mềm được các kỹ sư, kiến trúc sư sử dụng để đo, đánh giá tiềm năng của một hệ thống tại một khu vực nhất định nào đó.