NÂNG CẤP TRANG TRẠI ĐIỆN MẶT TRỜI

Điện mặt trời ngày càng trở thành giải pháp chủ lực trong chiến lược phát triển năng lượng bền vững, đặc biệt sau Quyết định Điều chỉnh Quy hoạch điện VIII. Tuy nhiên, nhiều trang trại năng lượng đã đi vào vận hành trên 5 năm đang đối mặt với bài toán giảm hiệu suất và cần được nâng cấp tổng thể để khai thác tối đa tiềm năng của hệ thống.

Nội dung bài viết

1. Giới thiệu về hệ thống trang trại điện mặt trời và xu hướng nâng cấp

Trang trại điện mặt trời (Solar Farm) là hệ thống điện quy mô lớn, thường từ vài MWp đến hàng trăm MWp, lắp đặt tại các khu vực nhiều nắng như miền Trung, Tây Nguyên hoặc Nam Bộ. Trong đó, việc nâng cấp hệ thống điện mặt trời không chỉ giúp kéo dài tuổi thọ, mà còn tăng tỷ suất hoàn vốn đầu tư (IRR), giảm LCOE (Levelized Cost of Electricity).

1.1 Cấu trúc hệ thống điện mặt trời quy mô trang trại

Tấm pin năng lượng mặt trời: thường dùng loại Poly/Mono PERC 330–540Wp, hiệu suất 18–21%, suy giảm công suất ~2% năm đầu và ~0.55% mỗi năm sau đó.
Inverter trung thế (MV Inverter): công suất 250–500 kW hoặc dạng skid container 1–2.5 MW, hoạt động ở dải điện áp 800–1500VDC, hiệu suất >98%.
Hệ thống theo dõi mặt trời (solar tracker): góc nghiêng 1 hoặc 2 trục, tự động điều chỉnh theo thời gian thực, tăng hiệu suất 15–25% so với hệ cố định.
Trạm biến áp và tủ đóng cắt RMU: nâng áp từ 0.4 kV lên 22 kV hoặc 35 kV; bao gồm tủ điều khiển, bảo vệ rơle, đo lường.
Hệ thống giám sát và SCADA: thu thập dữ liệu theo chu kỳ 5–15 phút, kết nối qua Modbus TCP/IP hoặc IEC 61850.

1.2 Khi nào cần nâng cấp hệ thống điện mặt trời?

Các dấu hiệu rõ ràng bao gồm:

Sản lượng phát điện giảm >10% so với năm đầu
Inverter thường xuyên báo lỗi: DC overvoltage, AC overcurrent, communication loss
Cơ cấu tracker bị kẹt, sai lệch góc >5° so với quỹ đạo mặt trời
Suy hao hệ thống (System Losses) tăng lên >20%
SCADA mất kết nối, thiếu dữ liệu báo cáo vận hành

2. Lợi ích của việc nâng cấp trang trại điện mặt trời

2.1 Tối ưu hóa hiệu suất toàn trạm

Việc nâng cấp giúp khôi phục hoặc vượt hiệu suất thiết kế ban đầu:

Tăng PR (Performance Ratio) từ mức 75–80% lên >85%
Giảm chỉ số hệ số suy hao tổng (Losses) từ 20% xuống <12%
Tăng sản lượng bình quân lên thêm 150–300 kWh/kWp/năm tùy khu vực
Giảm chi phí O&M (Operation & Maintenance) nhờ tự động hóa kiểm tra

2.2 Cải thiện chất lượng hòa lưới và tuân thủ lưới điện thông minh

Các inverter cũ thường chỉ hỗ trợ các tiêu chuẩn thế hệ 1.0:

Không hỗ trợ VAR control, LVRT (Low Voltage Ride Through)
Không thể tích hợp với AGC, không đáp ứng được chỉ tiêu P-Q theo biểu đồ quy hoạch

Sau nâng cấp:

Duy trì Power Factor (PF) > 0.98 tại điểm đấu nối
Giảm THD (Total Harmonic Distortion) xuống <3%
Tích hợp tự động điều chỉnh công suất theo yêu cầu điều độ trung tâm

2.3 Chuẩn hóa dữ liệu và quản lý vận hành thông minh

SCADA mới tích hợp API, truyền dữ liệu về hệ thống điều hành trung tâm 1 phút/lần
Tăng độ chính xác đo lường dòng, áp, nhiệt độ ±0.5%
Cảnh báo lỗi real-time qua email/SMS và dashboard điều hành
Lưu trữ dữ liệu 5–10 năm, hỗ trợ phân tích trend suy giảm hiệu suất theo module

3. Các hạng mục nâng cấp kỹ thuật trong trang trại điện mặt trời

3.1 Nâng cấp inverter trung thế (medium-voltage inverter upgrade)

Tình trạng cũ:

Hiệu suất inverter chỉ đạt 96–97%
Tỷ lệ downtime >3%/năm
Không hỗ trợ điều khiển công suất phản kháng (Q)

Thiết bị nâng cấp khuyến nghị:

Inverter Sungrow SG250HX, Huawei SUN2000-185KTL-H1, SMA Sunny Central 2500-EV

Thông số mục tiêu sau nâng cấp:

Hiệu suất chuyển đổi ≥98.6% (EU efficiency)
Tích hợp 6–12 MPPT độc lập, chịu áp đầu vào đến 1500VDC
Giao tiếp Modbus TCP, OPC UA, hỗ trợ kết nối với EMS/SCADA

3.2 Cải tiến hệ thống theo dõi mặt trời (solar tracker system improvement)

Vấn đề hiện tại:

Cơ cấu quay sai thời điểm, tiêu thụ điện năng cao
Tracker chỉ hoạt động 1 trục, thiếu góc nghiêng mùa

Giải pháp cải tiến:

Nâng cấp lên tracker 2 trục với góc quay ±60° (N–S) và ±120° (E–W)
Cảm biến ánh sáng đa hướng tích hợp GPS và đo quang phổ
Tích hợp AI dự báo quỹ đạo theo dữ liệu thời tiết 5–7 ngày

Hiệu quả:

Tăng sản lượng 18–28% so với khung cố định
Giảm thời gian bảo trì tracker xuống 30% nhờ motor điện bước IP66

3.3 Nâng cấp hệ thống SCADA – giám sát điều hành và tích hợp dữ liệu

Tình trạng thường gặp:

SCADA lỗi thời, chỉ lưu dữ liệu cục bộ, không truyền tải về điều hành trung tâm
Giao diện phân tích hiệu suất nghèo nàn, không có cảnh báo thời gian thực
Không đồng bộ hóa dữ liệu inverter – trạm biến áp – hệ thống bảo vệ rơle

Giải pháp nâng cấp:

Cài đặt SCADA mới hỗ trợ Modbus TCP/IP, IEC 61850, OPC UA
Sử dụng hệ điều hành công nghiệp (Linux hoặc RTOS) cho tốc độ phản hồi <1 giây
Tích hợp API đồng bộ dữ liệu về trung tâm điều hành hoặc qua cloud (Azure, AWS)

Các module chức năng sau nâng cấp:

Giám sát module hóa: sản lượng, nhiệt độ, điện áp từng string
Cảnh báo lỗi: tracker sai lệch góc, vượt áp DC, inverter shutdown, lỗi cáp
Dự báo sản lượng 7 ngày dựa trên phân tích thời tiết – áp suất khí quyển – mức bụi PM2.5
Báo cáo tổng hợp định kỳ: PR, LCOE, chỉ số suy giảm hiệu suất (PID), chỉ số PF

4. Các thương hiệu thiết bị phù hợp theo phân khúc

Tùy quy mô và ngân sách dự án, chủ đầu tư có thể chọn lựa các dòng thiết bị nâng cấp phù hợp từ các nhà cung cấp uy tín toàn cầu:

4.1 Phân khúc cao cấp – SMA (Đức), Nextracker (Mỹ), OSIsoft (Mỹ)

SMA Sunny Central 2500-EV: inverter trung tâm công suất lớn, 1500VDC, tích hợp điều khiển công suất Q theo lưới điện.
Nextracker NX Horizon: hệ thống theo dõi mặt trời 1 trục thông minh, tích hợp cảm biến rung – gió – áp suất.
OSIsoft PI System: SCADA chuyên dụng cho ngành năng lượng, tích hợp AI phân tích lỗi lặp lại.

Ưu điểm: Độ bền cao, dễ tích hợp với EMS và microgrid, tương thích tiêu chuẩn IEC, UL, EN quốc tế.

4.2 Phân khúc trung cấp – Huawei (Trung Quốc), Arctech Solar (Trung Quốc), Siemens SCADA

Huawei SUN2000-215KTL-H3: inverter đa MPPT, hỗ trợ AI tự phân tích PID, phản ứng lưới điện nhanh.
Arctech SkySmart II: tracker hai trục, cảm biến ảnh sáng quang phổ kép.
Siemens SICAM A8000: SCADA chuyên dụng cho trạm biến áp, tích hợp điều khiển rơle số hóa.

Ưu điểm: Giá hợp lý, linh kiện dễ thay thế, bảo trì đơn giản.

4.3 Phân khúc phổ thông – Sungrow (Trung Quốc), TrinaTracker, ABB MicroSCADA

Sungrow SG250HX: inverter string công suất lớn, hiệu suất 98.6%, IP66, tích hợp DC combiner box.
TrinaTracker Vanguard 600+: cơ cấu theo dõi đơn trục, tiết kiệm chi phí, dễ thi công.
ABB MicroSCADA Pro: SCADA nhẹ, phù hợp các dự án dưới 10MW, dễ cấu hình.

Ưu điểm: Triển khai nhanh, bảo hành tốt, chi phí thấp.

5. Tại sao nên chọn ETEK cho giải pháp nâng cấp điện mặt trời

5.1 Năng lực triển khai quốc tế

ETEK là đơn vị có năng lực triển khai các dự án điện mặt trời không chỉ tại Việt Nam mà còn tại nhiều khu vực như Đông Nam Á, Trung Đông và châu Phi. Các dịch vụ của ETEK bao gồm:

Khảo sát và đánh giá hiệu suất toàn trạm bằng thiết bị đo IV-curve, nhiệt độ bức xạ, sụt áp
Thiết kế kỹ thuật – lựa chọn thiết bị nâng cấp tương thích hạ tầng cũ
Lập kế hoạch vận hành từng bước, không làm gián đoạn sản lượng
Đội ngũ kỹ thuật viên có chứng chỉ SMA, Huawei, OSIsoft, ABB, Sungrow

5.2 Dịch vụ nâng cấp toàn diện – từ thiết bị đến phần mềm

ETEK cung cấp:

Gói nâng cấp inverter (MV/Skid), tích hợp biến tần hybrid nếu cần ESS
Gói nâng cấp tracker: thay mô-tơ, lắp cảm biến góc, đồng bộ dữ liệu với SCADA
Gói SCADA nâng cao: cài đặt lại từ đầu, đào tạo sử dụng, hiệu chỉnh thông số P–Q
Gói nâng cấp đo lường: lắp sensor đo nhiệt độ – bụi – độ ẩm – áp suất khí

5.3 Hệ thống kiểm định hiệu suất sau nâng cấp

Sau khi nâng cấp, ETEK tiến hành:

Đo PR (Performance Ratio), so sánh với trước khi nâng cấp
Đo THD, PF tại điểm đấu nối, gửi kết quả đến điều độ lưới (nếu yêu cầu)
Kiểm tra giao tiếp SCADA, ghi nhận và xuất báo cáo log cảnh báo trong 30 ngày
Lưu trữ dữ liệu sản lượng, lỗi, hiệu suất theo chuẩn IEC 61724-1

6. Kết luận và khuyến nghị dài hạn trong nâng cấp hệ thống điện mặt trời

6.1 Nâng cấp – đầu tư mang tính chiến lược trong ngành điện mặt trời

Hệ thống điện mặt trời không còn đơn thuần là giải pháp lắp đặt một lần và duy trì vĩnh viễn. Sau 3–7 năm vận hành, hiện tượng lão hóa thiết bị, thay đổi phụ tải, biến động môi trường và yêu cầu kết nối lưới mới khiến việc nâng cấp toàn diện trở thành một phần tất yếu trong chu trình khai thác năng lượng tái tạo hiện đại.

Việc đầu tư vào nâng cấp inverter trung thế, cải tiến hệ thống theo dõi mặt trời, tối ưu hóa hiệu suất toàn trạm không chỉ giúp khôi phục công suất thiết kế, mà còn mở rộng khả năng tích hợp lưu trữ, hòa lưới thông minh, đáp ứng yêu cầu điều độ trong mô hình lưới điện phân tán thế hệ mới.

6.2 Liên hệ chính sách và định hướng dài hạn từ Quy hoạch điện VIII

Theo Quyết định Điều chỉnh Quy hoạch điện VIII (ban hành 15/04/2025), Việt Nam ưu tiên phát triển năng lượng tái tạo, trong đó điện năng lượng mặt trời chiếm vị trí trung tâm. Quy hoạch khuyến khích:

Tăng cường tự tiêu thụ tại chỗ, giảm phụ thuộc vào truyền tải
Phát triển trạm nguồn phân tán, ưu tiên kết nối điện mặt trời tại vùng khô nóng, nông nghiệp, công nghiệp
Tích hợp hệ thống điều khiển thông minh, dữ liệu thời gian thực

Việc nâng cấp các trang trại điện mặt trời hiện hữu không chỉ là đáp ứng hiệu suất, mà còn là hành động chủ động đón đầu chính sách phát triển năng lượng bền vững.

6.3 Khuyến nghị kỹ thuật dài hạn

ETEK đề xuất một số khuyến nghị kỹ thuật cho chủ đầu tư và ban quản lý trang trại:

Thiết lập KPI hệ thống rõ ràng: PR, LCOE, tỷ lệ lỗi inverter, hiệu suất tracker, thời gian downtime, độ sụt công suất theo thời gian
Lập kế hoạch nâng cấp theo chu kỳ 5 năm: chia làm 3 giai đoạn – nâng cấp inverter, nâng cấp điều khiển – SCADA, nâng cấp cơ cấu theo dõi – sensor – hệ thống đo lường
Xây dựng hệ thống dữ liệu vận hành tiêu chuẩn: từ inverter, SCADA, trạm biến áp đến hệ thống môi trường (độ bụi, nhiệt độ, ánh sáng)
Đào tạo định kỳ đội kỹ thuật hiện trường: cập nhật công nghệ mới (AI tracker, hybrid inverter, PID protection, floating solar)
Tích hợp dần hệ thống ESS: dự phòng nguồn – khắc phục ngắt lưới – ổn định đầu ra – điều chỉnh thời gian bán điện theo giá FIT

Sản phẩm và dịch vụ liên quan: