Cách Chia String Theo MPPT Chuẩn Kỹ Thuật Trong Hệ Thống Điện Mặt Trời

Trong hệ thống điện mặt trời, chia string theo MPPT là bước rất quan trọng khi thiết kế và lắp đặt. Nếu chia string đúng, inverter sẽ khai thác được tối đa công suất từ tấm pin, hệ thống vận hành ổn định và an toàn. Ngược lại, nếu chia string sai, inverter có thể báo lỗi, giảm sản lượng, mất MPPT hoặc thậm chí hư hỏng thiết bị do vượt điện áp DC cho phép.

String là gì?

String là một chuỗi các tấm pin mặt trời được đấu nối tiếp với nhau. Khi đấu nối tiếp, điện áp của các tấm pin sẽ cộng dồn, còn dòng điện gần như giữ theo dòng của một tấm pin.

Ví dụ:

Một tấm pin có điện áp làm việc khoảng 42V. Nếu đấu nối tiếp 10 tấm, điện áp làm việc của string sẽ khoảng 420V.

Trong hệ thống điện mặt trời, string được đưa về inverter thông qua cổng MPPT để inverter theo dõi và tối ưu điểm công suất cực đại.

MPPT là gì?

MPPT là viết tắt của Maximum Power Point Tracking, nghĩa là theo dõi điểm công suất cực đại. Đây là bộ điều khiển bên trong inverter, có nhiệm vụ tìm điểm làm việc tối ưu của dàn pin để lấy được công suất cao nhất.

Mỗi MPPT có một dải điện áp và dòng điện giới hạn. Vì vậy, khi chia string, cần đảm bảo string nằm trong dải làm việc của MPPT.

Vì sao phải chia string theo MPPT?

Chia string theo MPPT giúp hệ thống đạt 4 mục tiêu chính:

1. Đảm bảo inverter khởi động được

Nếu số tấm trong string quá ít, điện áp DC không đạt ngưỡng khởi động hoặc không nằm trong dải MPPT, inverter có thể không hoạt động hoặc hoạt động kém hiệu quả.

2. Không vượt điện áp DC tối đa

Nếu đấu quá nhiều tấm nối tiếp, điện áp hở mạch Voc có thể vượt giới hạn DC tối đa của inverter, đặc biệt vào thời điểm nhiệt độ thấp. Đây là lỗi nguy hiểm, có thể làm hỏng inverter.

3. Tối ưu sản lượng từng hướng mái

Nếu mái có nhiều hướng như Đông, Tây, Nam hoặc nhiều góc nghiêng khác nhau, cần chia riêng theo từng MPPT. Điều này giúp mỗi nhóm tấm pin được tối ưu độc lập.

4. Giảm ảnh hưởng của bóng che

Nếu một nhóm tấm pin bị bóng che, chỉ MPPT đó bị ảnh hưởng. Các MPPT còn lại vẫn hoạt động bình thường. Đây là lý do inverter nhiều MPPT thường phù hợp với mái phức tạp.

Nguyên tắc chia string theo MPPT chuẩn kỹ thuật

Nguyên tắc 1: Cùng một string nên dùng tấm pin giống nhau

Trong cùng một string, nên dùng các tấm pin cùng:

• Công suất
• Dòng điện
• Điện áp
• Thương hiệu hoặc cùng thông số kỹ thuật
• Hướng lắp đặt
• Góc nghiêng
• Điều kiện bóng che

Nếu trộn tấm khác công suất hoặc khác dòng trong cùng string, toàn string có thể bị kéo theo tấm yếu nhất.

Nguyên tắc 2: Không trộn nhiều hướng mái vào cùng một MPPT

Không nên đấu chung tấm pin hướng Đông và hướng Tây vào cùng một MPPT nếu chúng nhận nắng khác nhau.

Ví dụ:

• Mái Đông nắng mạnh buổi sáng
• Mái Tây nắng mạnh buổi chiều

Nếu đấu chung vào một MPPT, bộ MPPT sẽ khó tìm điểm công suất tối ưu, khiến sản lượng giảm.

Cách đúng là:

• MPPT 1: nhóm tấm hướng Đông
• MPPT 2: nhóm tấm hướng Tây

Nguyên tắc 3: Điện áp Vmp string phải nằm trong dải MPPT

Vmp là điện áp làm việc tại điểm công suất cực đại của tấm pin. Khi đấu nối tiếp nhiều tấm, Vmp string bằng Vmp của một tấm nhân với số tấm trong string.

Công thức:

Vmp string = Vmp tấm pin × số tấm nối tiếp

Điện áp Vmp string nên nằm trong dải MPPT của inverter để inverter hoạt động hiệu quả.

Nguyên tắc 4: Voc string không được vượt điện áp DC tối đa của inverter

Voc là điện áp hở mạch của tấm pin. Khi thời tiết lạnh, Voc có thể tăng lên. Vì vậy, khi tính số tấm tối đa trên một string, phải tính cả hệ số nhiệt độ.

Công thức cơ bản:

Voc string = Voc tấm pin × số tấm nối tiếp

Nhưng khi thiết kế chuẩn, cần tính Voc ở nhiệt độ thấp nhất tại khu vực lắp đặt.

Nếu Voc string vượt mức DC tối đa của inverter, hệ thống có nguy cơ báo lỗi hoặc hỏng cổng PV.

Nguyên tắc 5: Dòng điện string không vượt giới hạn MPPT

Khi đấu nối tiếp, dòng điện string gần bằng dòng của một tấm pin. Khi đấu song song nhiều string vào cùng một MPPT, dòng điện sẽ cộng lại.

Cần kiểm tra:

• Dòng làm việc Imp
• Dòng ngắn mạch Isc
• Dòng tối đa mỗi MPPT
• Dòng ngắn mạch tối đa inverter cho phép

Nếu dòng vượt giới hạn, inverter có thể clipping, báo lỗi hoặc giảm tuổi thọ.

Nguyên tắc 6: Hai string song song trong cùng MPPT nên có số tấm bằng nhau

Nếu một MPPT cho phép đấu 2 string song song, hai string này nên có cùng số lượng tấm, cùng hướng và cùng góc nghiêng.

Ví dụ đúng:

• MPPT 1: String 1 có 10 tấm
• MPPT 1: String 2 có 10 tấm

Ví dụ không nên:

• MPPT 1: String 1 có 8 tấm
• MPPT 1: String 2 có 12 tấm

Hai string lệch điện áp lớn khi đấu song song có thể làm MPPT hoạt động kém hiệu quả.

Các bước chia string theo MPPT

Bước 1: Xác định thông số tấm pin

Cần lấy các thông số trên datasheet tấm pin:

• Công suất Pmax
• Voc
• Vmp
• Isc
• Imp
• Hệ số nhiệt độ Voc
• Hệ số nhiệt độ công suất

Đây là dữ liệu đầu vào để tính toán string.

Bước 2: Xác định thông số inverter

Cần xem datasheet inverter:

• Số lượng MPPT
• Số string tối đa mỗi MPPT
• Dải điện áp MPPT
• Điện áp khởi động
• Điện áp DC tối đa
• Dòng điện tối đa mỗi MPPT
• Dòng Isc tối đa
• Công suất PV tối đa cho phép

Không nên chia string chỉ theo công suất inverter mà bỏ qua giới hạn điện áp và dòng điện.

Bước 3: Tính số tấm tối thiểu trong một string

Số tấm tối thiểu phải đảm bảo điện áp Vmp string cao hơn ngưỡng MPPT tối thiểu và điện áp khởi động của inverter.

Công thức tham khảo:

Số tấm tối thiểu = Điện áp MPPT tối thiểu / Vmp tấm pin

Nên cộng thêm biên an toàn vì khi tấm pin nóng, điện áp Vmp sẽ giảm.

Bước 4: Tính số tấm tối đa trong một string

Số tấm tối đa phải đảm bảo Voc string không vượt điện áp DC tối đa của inverter, kể cả khi trời lạnh.

Công thức tham khảo:

Số tấm tối đa = Điện áp DC tối đa inverter / Voc tấm pin đã hiệu chỉnh nhiệt độ

Với thiết kế thực tế, nên để khoảng an toàn, không thiết kế sát ngưỡng tối đa.

Bước 5: Phân nhóm theo hướng mái

Sau khi biết số tấm tối thiểu và tối đa, cần chia tấm theo mặt bằng mái.

Nên gom các tấm có cùng điều kiện vào cùng MPPT:

• Cùng hướng
• Cùng góc nghiêng
• Cùng số lượng tấm
• Ít bóng che
• Cùng loại tấm pin

Bước 6: Kiểm tra dòng điện từng MPPT

Nếu mỗi MPPT có nhiều string song song, cần cộng dòng Isc và Imp để kiểm tra giới hạn inverter.

Công thức:

Dòng MPPT = Dòng mỗi string × số string song song

Nếu vượt dòng cho phép, cần chia sang MPPT khác hoặc chọn inverter phù hợp hơn.

Bước 7: Kiểm tra lại bằng phần mềm hoặc bảng tính

Trước khi thi công, nên kiểm tra lại bằng bảng tính kỹ thuật hoặc phần mềm thiết kế của hãng inverter để tránh sai số.

Ví dụ chia string theo MPPT

Giả sử hệ thống sử dụng:

• Tấm pin 620W
• Vmp khoảng 41V
• Voc khoảng 49V
• Imp khoảng 15A
• Inverter có 2 MPPT
• Dải MPPT 120V – 550V
• Điện áp DC tối đa 600V
• Dòng tối đa mỗi MPPT 16A

Nếu lắp 20 tấm trên cùng một hướng mái, có thể chia:

• MPPT 1: 10 tấm nối tiếp
• MPPT 2: 10 tấm nối tiếp

Tính nhanh:

• Vmp string = 41V × 10 = 410V
• Voc string = 49V × 10 = 490V
• Dòng string khoảng 15A

Kết quả:

• Vmp 410V nằm trong dải MPPT
• Voc 490V thấp hơn giới hạn 600V
• Dòng 15A thấp hơn giới hạn 16A

Cách chia này phù hợp về mặt cơ bản. Tuy nhiên, khi thiết kế thực tế vẫn cần tính Voc theo nhiệt độ thấp và kiểm tra đúng datasheet từng model.

Ví dụ mái Đông – Tây

Giả sử có 16 tấm pin chia trên hai mái:

• Mái Đông: 8 tấm
• Mái Tây: 8 tấm

Inverter có 2 MPPT.

Cách chia nên là:

• MPPT 1: 8 tấm mái Đông
• MPPT 2: 8 tấm mái Tây

Không nên đấu 4 tấm Đông + 4 tấm Tây trong cùng một string, vì mỗi nhóm nhận nắng khác nhau theo thời điểm trong ngày.

Lỗi chia string theo MPPT thường gặp

1. String quá ít tấm

Điện áp không đủ để inverter khởi động hoặc MPPT làm việc kém hiệu quả.

2. String quá nhiều tấm

Voc vượt giới hạn DC tối đa, đặc biệt nguy hiểm vào mùa lạnh hoặc sáng sớm.

3. Đấu chung hai hướng mái vào một MPPT

Làm giảm khả năng tối ưu của MPPT và gây hụt sản lượng.

4. Hai string song song lệch số tấm

Làm lệch điện áp giữa hai string và gây tổn thất công suất.

5. Vượt dòng MPPT

Thường gặp khi dùng tấm pin công suất lớn, dòng cao nhưng inverter có giới hạn dòng thấp.

6. Không tính hệ số nhiệt độ

Đây là lỗi nghiêm trọng. Khi trời lạnh, Voc tăng. Nếu thiết kế sát ngưỡng, điện áp có thể vượt giới hạn inverter.

7. Không tính bóng che

Một vùng bóng che nhỏ cũng có thể kéo giảm công suất cả string. Khi thiết kế, cần tách nhóm dễ bị bóng che sang MPPT riêng nếu có thể.

Cách kiểm tra string sau khi thi công

Sau khi lắp đặt, kỹ thuật viên cần kiểm tra:

• Điện áp Voc từng string
• Cực tính dương âm
• Dòng điện từng string
• Điện trở cách điện nếu có thiết bị đo
• MC4 có chắc không
• Dây DC có bị cấn, trầy không
• Điện áp trên app inverter có đúng thiết kế không
• Công suất từng MPPT có cân đối không

Không nên đóng điện inverter khi chưa kiểm tra cực tính và điện áp string.

Khi nào cần dùng inverter nhiều MPPT?

Nên chọn inverter nhiều MPPT khi:

• Mái có nhiều hướng
• Mái bị chia nhỏ
• Có bóng che cục bộ
• Số lượng tấm lớn
• Có nhiều string
• Các nhóm pin không cùng góc nghiêng
• Muốn tối ưu sản lượng từng khu vực mái
• Hệ thống thương mại hoặc nhà xưởng

Với mái đơn giản, cùng hướng, ít bóng che, inverter 1–2 MPPT vẫn có thể đáp ứng tốt.

Kết luận

Chia string theo MPPT là một trong những bước quan trọng nhất khi thiết kế hệ thống điện mặt trời. Một phương án chia string đúng phải đảm bảo điện áp Vmp nằm trong dải MPPT, Voc không vượt điện áp DC tối đa, dòng điện không vượt giới hạn MPPT và các nhóm tấm cùng hướng, cùng điều kiện được gom hợp lý.

Nếu chia string sai, hệ thống có thể giảm sản lượng, inverter báo lỗi, MPPT hoạt động không ổn định hoặc hư hỏng thiết bị. Vì vậy, việc tính toán string cần dựa trên datasheet tấm pin, datasheet inverter và điều kiện mái thực tế.

LumiSolar – thương hiệu thuộc Công ty TNHH Công nghệ Việt Số Hoá chuyên tư vấn, thiết kế, thi công và bảo trì hệ thống điện mặt trời an toàn, tối ưu kỹ thuật tại Hải Phòng và khu vực miền Bắc.

Thông tin liên hệ:
LumiSolar – Công ty TNHH Công nghệ Việt Số Hoá
Địa chỉ công ty: 194 Trung Hành, Hải An, Hải Phòng
Showroom: 489 Ngô Gia Tự, Hải An, Hải Phòng
Hotline: 0981.669.996
Website: lumisolar.vn