Điện năng lượng mặt trời hòa lưới hộ gia đình 3kw

I - CẤU HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 3KW CHO HỘ GIA ĐÌNH

II- NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

  Hình 1: Sơ đồ khối hệ thống pin năng lượng mặt trời nối lưới

Các tấm pin năng lượng mặt trời chuyển đổi bức xạ mặt trời thành dòng điện một chiều (DC). Dòng điện DC đó sẽ được chuyển hóa thành dòng điện xoay chiều (AC) bởi inverter được trang bị thuật toán MPPT (Maximum Power Point Tracking) nhằm tối ưu hóa năng lượng tạo ra từ hệ thống pin mặt trời.
Nguồn điện AC từ hệ thống pin năng lượng mặt trời sẽ được kết nối với tủ điện chính của khu vực, hòa đồng bộ vào lưới điện hiện hữu, cung cấp điện năng song song với nguồn điện lưới, giúp giảm điện năng tiêu thụ từ lưới của khu vực sử dụng.
Khi điện lưới bị mất, inverter sẽ nhanh chóng ngắt kết nối với lưới điện. Điều này đảm bảo chắc chắn trong trường hợp lưới mất điện, hệ thống pin năng lượng mặt trời không phát vào lưới điện gây nguy hiểm cho nhân viên sửa chữa. Chức năng này gọi là anti-islanding.
Hình bên dưới diễn giải dòng công suất của hệ thống trong các trường hợp:

Trường hợp 1: Điện năng lượng mặt trời đáp ứng nhu cầu tải

Nếu năng lượng tải bằng với năng lượng của hệ điện mặt trời tạo ra thì tất cả năng lượng từ hệ pin mặt trời sẽ ưu tiên cung cấp trực tiếp cho tải sử dụng.

Trường hợp 2: Điện năng lượng mặt trời chỉ đáp ứng 1 phần nhu cầu tải

Trường hợp năng lượng tải lớn hơn so với năng lượng tạo ra của hệ điện mặt trời thì inverter sẽ có chế độ thông minh tự động chuyển nguồn điện từ điện lưới bù vào năng lượng còn thiếu của tải, đảm bảo luôn cung cấp đủ năng lượng cho tải.

Trường hợp 3: Điện năng lượng mặt trời tạo ra nhiều năng lượng hơn so với tải

Trường hợp năng lượng tải nhỏ hơn so với năng lượng tạo ra của hệ PV thì inverter sẽ chuyển hóa nguồn năng lượng thừa này và trả ngược lại điện lưới, giúp chúng ta giảm thiểu chi phí phải trả cho điện lưới.

III - GIẢI PHÁP ĐO ĐẾM ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

Hình 3: Sơ đồ nguyên lý đo đếm điện năng tiêu thụ

3.1 Nguyên lý hoạt động:
    Tương tự như nguyên lý hoạt động của các loại đồng hồ đo đếm hiện nay, tuy nhiên đối với phương pháp đo đạc các nguồn điện từ điện lưới, năng lượng mặt trời và tải sẽ được thực hiện trên 1 đồng hồ đo điện thông minh (Smart meter), qua đó, giúp chúng ta dễ dàng quản lý và phân tích hệ thống một cách đơn giản.
Đồng hồ điện thông minh này gồm các tính năng thông minh như:
•    Đo chỉ số điện năng từ lưới, điện năng từ hệ thống điện năng lượng mặt trời.
•    Tổng số điện năng tiêu thụ
•    Khả năng giám sát thông số điện từ xa qua 3G/GPRS/GSM
•    Nhiều chế độ lưu trữ các thời gian sử dụng điện, các biểu giá điện theo từng thời điểm.

IV- GIẢI PHÁP HỆ THỐNG GIÁM SÁT TỪ XA  VÀ HIỆU QUẢ DỰ ÁN MANG LẠI

4.1 Giải pháp giám sát hệ thống điện năng lượng mặt trời.
    Hệ thống  cho phép giám sát hoạt động của toàn bộ hệ thống tại chổ hoặc từ xa thông qua điện thoại thông minh, máy tính… kết nối với internet  giúp người vận hành dễ dàng giám sát hoạt động của toàn bộ hệ thống.

Hình 4: Giao diện giám sát hệ thống từ xa điện năng lượng mặt trời

Tất cả thông số hoạt động của hệ thống như: công suất, điện năng tạo ra, trạng thái hoạt động…sẽ liên tục cập nhật phân tích hoạt động và đưa ra khuyến nghị cần thiết cho hệ thống hoạt động tốt nhất. Người vận hành có thể giám sát hoạt động của hệ thống mọi lúc, mọi nơi.

Các chức năng chính của hệ thống giám sát  điện năng lượng mặt trời:

• Năng lượng tạo ra của hệ thống điện mặt trời nối lưới (kW);
• Thể hiện các thông số năng lượng bằng các biểu đồ.
• Lượng giảm phát thải CO2 (kg);
• Công suất tải yêu cầu (kWh);
• Điện áp của hệ tấm pin năng lượng (V).
• Dòng điện của hệ tấm pin năng lượng (A).
• Trạng thái các inverter.
• Trạng thái các tấm pin.
• Điện áp AC.
• Dòng điện AC.
• Hệ số công suất AC (AC Power Factor)
• Tổng sản lượng điện tích lũy được trong ngày, trong tháng, trong năm.
• Biểu đồ công suất phát điện mỗi ngày.

4.2 Tính hiệu quả dự án điện năng lượng mặt trời.

   4.2.1 Tính hiệu quả xã hội

• Theo đánh giá của Bộ Tài Nguyên Môi Trường số 605/KTTVBĐKH-GSPT ngày 19/06/2016, thì cứ 1kWh điện năng tiết kiệm được sẽ giảm phát thải vào môi trường 0.6612 kg CO₂ . Do đó, với tổng năng lượng hệ thống pin năng lượng mặt trời tạo ra mỗi năm dự án góp phần giảm thiểu hàng ngàn tấn CO2/năm thải ra môi trường.
• Dự án hoàn toàn phù hợp với chương trình, mục tiêu quốc gia về tiết kiệm năng lượng, góp phần xây dựng Việt nam xanh hơn. Bên cạnh đó giúp tăng cường hình ảnh về một Việt Nam phát triển bền vững với bạn bè thế giới.

   4.2.2 Tính hiệu quả kinh tế

• Thời gian hoàn vốn của dự án là 5,3 năm so với vòng đời dự án 30 năm thì cho thấy dự án khả thi về mặt kinh tế. Việc triển khai dự án là rất cần thiết phù hợp với nhu cầu đầu tư. Khi dự án đi vào hoạt động sản lượng điện tạo ra từ hệ thống đáp ứng một phần nhu cầu sử dụng điện của tòa nhà, tiết kiệm đáng kể chi phí tiêu thụ  điện.