CẤU TẠO HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TỪ TẤM PIN ĐẾN INVERTER
Cấu tạo hệ thống điện năng lượng mặt trời là yếu tố quyết định hiệu suất, độ ổn định và khả năng tối ưu hóa chi phí vận hành cho các doanh nghiệp và nhà máy. Bài viết phân tích chi tiết từ tấm pin, inverter, bộ điều khiển sạc, đến hệ thống BESS nhằm giúp doanh nghiệp hiểu và lựa chọn đúng hệ thống phù hợp theo tiêu chuẩn quốc tế.
1. Giới thiệu về cấu tạo hệ thống điện năng lượng mặt trời công nghiệp
Cấu tạo hệ thống điện năng lượng mặt trời trong môi trường doanh nghiệp và công nghiệp không đơn giản chỉ bao gồm các tấm pin quang điện mà còn tích hợp nhiều thiết bị điện – điện tử chuyên dụng nhằm đảm bảo hiệu suất cao, độ tin cậy và độ an toàn tuyệt đối. Một hệ thống tiêu chuẩn bao gồm:
Tấm pin quang điện (PV Module)
Khung giá đỡ và cơ cấu lắp đặt
Bộ điều khiển sạc (MPPT Controller)
Inverter (biến tần) hòa lưới hoặc hybrid
Tủ điện AC/DC và bộ bảo vệ điện
Hệ thống lưu trữ điện BESS (Battery Energy Storage System)
Hệ thống phù hợp triển khai từ quy mô 100 kWp đến vài MWp tại các nhà máy sản xuất, khu công nghiệp, trung tâm thương mại, logistic hoặc chuỗi kho lạnh.
2. Cấu trúc & Nguyên lý hoạt động
2.1 Tấm pin năng lượng mặt trời
Tấm pin có chức năng chuyển đổi bức xạ mặt trời thành điện năng một chiều (DC) thông qua hiệu ứng quang điện. Tùy vào điều kiện kỹ thuật và yêu cầu diện tích, doanh nghiệp có thể chọn:
Monocrystalline Half-Cell: hiệu suất 20.5–22.0%
Bifacial Double-Glass: hiệu suất 21.0–23.0%, tăng sản lượng 8–12%
TOPCon hoặc HJT: hiệu suất 22.5–23.5%, công suất lên đến 590–700Wp
Thông số kỹ thuật điển hình:
Voc: 44.5–49.2V
Isc: 11.0–13.2A
Vmp: 37.2–45.5V
Imp: 10.8–12.9A
Pmax: 540–670Wp
Hiệu suất giảm theo nhiệt độ: –0.29%/°C
Các thương hiệu phổ biến:
Cao cấp: LONGi Solar (Trung Quốc)
Trung cấp: JA Solar (Trung Quốc)
Phổ thông: Canadian Solar (Canada)
2.2 Khung giá đỡ và lắp đặt cơ khí
Khung nhôm định hình AL6005-T5 kết hợp bu lông SUS304
Tải trọng gió: ≥ 45 m/s, tải trọng tuyết: 5400 Pa
Góc nghiêng: 10–15° tùy vĩ độ
Khoảng cách hàng: ≥ 1.2m, tối ưu tránh bóng đổ
Cọc nền: mạ nhúng nóng theo ASTM A123 hoặc inox tùy môi trường
2.3 Bộ điều khiển sạc (MPPT)
Bộ điều khiển sạc sử dụng thuật toán Maximum Power Point Tracking (MPPT) nhằm điều chỉnh dòng – áp vào pin sạc để đạt hiệu suất cao nhất.
Hiệu suất MPPT: ≥ 99.6%
Điện áp đầu vào: 150–850 VDC
Dòng sạc định mức: 100–500A
Bảo vệ: quá dòng, quá áp, quá nhiệt, chống ngược cực
Tích hợp: RS485/CAN, WiFi, Ethernet, hỗ trợ SCADA
Thương hiệu nổi bật:
Cao cấp: Victron Energy (Hà Lan)
Trung cấp: EPEVER (Trung Quốc)
Phổ thông: SRNE (Trung Quốc)
2.4 Inverter (Biến tần năng lượng mặt trời)
Inverter có nhiệm vụ chuyển đổi dòng DC từ tấm pin sang AC để hòa vào lưới hoặc cấp tải nội bộ.
Loại: Inverter string 3 pha / Hybrid inverter / Central inverter
Dải công suất: 20–500 kW
Hiệu suất tối đa: ≥ 98.6%
Hệ số công suất: > 0.99 tại tải định mức
Chức năng: AFCI, chống đảo lưới, giám sát online
Thương hiệu tiêu biểu:
Cao cấp: SMA (Đức)
Trung cấp: Solis (Trung Quốc)
Phổ thông: INVT (Trung Quốc)
2.5 Tủ điện DC/AC và hệ thống bảo vệ
Tủ điện sử dụng thiết bị hạ thế chuyên dụng:
DC: cầu chì PV 1000VDC/1500VDC, MC4, SPD Class II
AC: MCCB, ACB, RCD 3 pha 400V, đồng hồ điện tử, ATS
Tủ vỏ inox 304/IP65, quạt tản nhiệt hoặc lọc bụi
Cáp sử dụng loại PV1-F chịu UV, nhiệt độ 120°C, cách điện XLPO
Đầu cốt ép thủy lực và thử điện trở nối đất < 10Ω
3. Thông số & Tiêu chuẩn kỹ thuật trong cấu tạo hệ thống điện năng lượng mặt trời
3.1 Thông số kỹ thuật hệ thống tiêu chuẩn doanh nghiệp
Một hệ thống điện mặt trời quy mô nhà máy từ 500 kWp – 2 MWp thường có các đặc điểm kỹ thuật sau:
Công suất inverter: 100–500 kW, hiệu suất ≥ 98.5%
Tỉ lệ DC/AC: 1.1–1.3 tùy cấu hình
Tổn hao hệ thống tổng: ≤ 12%
Sản lượng ước tính: 3.8–4.5 kWh/kWp/ngày
Điện áp DC: 1000–1500VDC
Điện áp AC: 3 pha – 400V/50Hz
Dữ liệu này được mô phỏng theo phần mềm chuyên dụng như PVSyst hoặc Helioscope, sử dụng dữ liệu bức xạ từ NASA-SSE hoặc Solargis, độ chính xác sai lệch dưới 3%.
3.2 Tiêu chuẩn kỹ thuật thiết bị theo IEC, UL, TUV
Tấm pin:
IEC 61215: thử nghiệm hiệu suất nhiệt, cơ, độ ẩm
IEC 61730: cách điện, an toàn người dùng
UL 1703: tiêu chuẩn Hoa Kỳ về module quang điện
Inverter:
IEC 62109-1/2: an toàn điện áp DC/AC
IEC 61727 & IEEE 1547: khả năng hòa lưới và ngắt sự cố
UL 1741: tương thích năng lượng phân tán, đặc biệt cho hybrid
BESS:
IEC 62619: pin lithium dùng cho công nghiệp
UL 9540A: đánh giá nguy cơ cháy lan cell pin
UN 38.3: kiểm tra vận chuyển, sốc, áp suất và nhiệt
MPPT Controller:
EN 50549-1: khả năng giao tiếp lưới
IEC 62053-21: sai số đo điện năng ≤ ±1%
3.3 Tiêu chuẩn thi công & an toàn điện năng lượng mặt trời
Thi công hệ thống cần tuân thủ:
IEC 60364-7-712: nối đất, cách điện, định tuyến cáp
NEC 690 (Mỹ): toàn bộ cấu trúc điện mặt trời
NFPA 70E: an toàn điện công nghiệp
Đảm bảo:
Đấu nối dây DC: điện trở cách điện > 100 MΩ @ 1000V
Cầu chì PV: điện áp định mức 1500VDC, dòng cắt ≥ 20kA
SPD Class II: thời gian đáp ứng < 25 ns
Độ chênh điện áp thấp hơn ±5% trên string
3.4 Yêu cầu về hệ thống SCADA và giám sát từ xa
Hệ thống cấu tạo điện năng lượng mặt trời hiện đại tích hợp SCADA, EMS hoặc Web Server qua giao thức Modbus RTU/TCP:
Hiển thị: công suất phát, mức pin, lưu lượng tiêu thụ
Cảnh báo: mất pha, điện áp lệch, nhiệt độ bất thường
Lưu trữ dữ liệu: ≥ 5 năm qua FTP/Cloud API
Tùy chọn giao tiếp: RS485, CAN, Wi-Fi, Ethernet, 4G/5G
Phần mềm phổ biến: Solarman, SMA Sunny Portal, Victron VRM, Sungrow iSolarCloud
4. Lợi ích & Ứng dụng thực tiễn của cấu tạo hệ thống điện năng lượng mặt trời
4.1 Giảm chi phí điện lưới & ổn định tài chính
Từ năm 2023, giá điện trung bình khối sản xuất tại Việt Nam đạt 2.300–3.200 VNĐ/kWh.
Hệ thống điện mặt trời giúp tiết kiệm 20–35% hóa đơn hàng tháng
Thời gian hoàn vốn: 3.5–6 năm tùy mức tiêu thụ, hỗ trợ VAT 0%
Hệ thống kết hợp BESS giảm thêm 20–25% chi phí giờ cao điểm
Hiệu quả đặc biệt rõ rệt ở các nhà máy làm việc 2–3 ca, dây chuyền CNC, làm lạnh, bơm áp suất, lò nhiệt
4.2 Chủ động nguồn điện – Giảm sự cố sản xuất
Cấu hình hệ thống hybrid hoặc có BESS giúp hoạt động không gián đoạn khi lưới mất
Thời gian chuyển mạch < 20ms, đáp ứng tốt cho PLC, SCADA, máy ép tự động
Ứng dụng cho các ngành dệt nhuộm, cơ khí, chế biến thực phẩm, logistic, y tế
Giảm thiểu rủi ro tổn thất vật tư – thời gian do mất điện bất ngờ
Tăng độ sẵn sàng hệ thống > 99.5%, phù hợp tiêu chuẩn ISO 50001
4.3 Tăng khả năng đạt chuẩn xanh và xuất khẩu
Doanh nghiệp sử dụng hệ thống điện mặt trời công nghiệp có thể:
Giảm phát thải CO₂: 1MWp tương đương ~1.200 tấn CO₂/năm
Đáp ứng yêu cầu CBAM (Cơ chế điều chỉnh carbon biên giới của EU)
Hỗ trợ đạt chứng chỉ LEED (Hoa Kỳ), EDGE (IFC), Green Building Council
Nâng hạng trong chuỗi cung ứng các tập đoàn toàn cầu như Nike, Samsung, IKEA, Nestlé
4.4 Khả năng mở rộng linh hoạt – tích hợp BESS và EV charging
Hệ thống có thể nâng cấp mở rộng từng cụm 250–500 kWp
Dễ dàng tích hợp bộ sạc xe điện DC 60–120 kW qua tủ AC đầu ra
Tương thích với microgrid hoặc hệ thống diesel hybrid
Quản lý toàn bộ bằng phần mềm EMS – tối ưu tải, tiết giảm công suất đỉnh
Giúp nhà máy chuẩn bị sẵn sàng cho lộ trình phát thải ròng bằng 0 (Net Zero)
5. Tại sao nên chọn ETEK cho hệ thống điện năng lượng mặt trời công nghiệp
5.1 Năng lực triển khai toàn diện – phù hợp đa ngành
ETEK là đơn vị tiên phong trong lĩnh vực năng lượng mặt trời công nghiệp tại Việt Nam, chuyên cung cấp giải pháp trọn gói cấu tạo hệ thống điện năng lượng mặt trời theo tiêu chuẩn quốc tế.
Chúng tôi có kinh nghiệm thực hiện tại nhiều phân ngành:
Nhà máy thực phẩm – đồ uống: Nestlé, Masan
Cơ khí – nhựa kỹ thuật: Nhựa Bình Minh, Vinamech
Kho lạnh – logistics: Tân Cảng, Vinatrans
Tòa nhà văn phòng: Bitexco, Savills
ETEK có thể thực hiện các dự án tại Đông Nam Á, Trung Đông và châu Phi.
5.2 Năng lực thiết kế – thi công chuẩn quốc tế
ETEK sở hữu đội ngũ kỹ sư điện – năng lượng mặt trời trên 10 năm kinh nghiệm, từng tham gia các dự án EPC từ 500 kWp đến 3 MWp.
Năng lực thiết kế:
Mô phỏng PVSyst chuyên sâu: tính sản lượng, tổn hao, ROI
Bản vẽ AutoCAD – SketchUp – ETAP
Tính toán chống sét, chịu tải gió theo Eurocode và TCVN
Thi công:
Lắp đặt tấm pin, inverter, BESS, tủ điện AC/DC
Kéo cáp, đổ móng, đấu nối inverter, test tải
Cài đặt phần mềm giám sát: SolisCloud, SMA SunnyPortal, Victron VRM
Đo kiểm commissioning bằng thiết bị chuyên dụng: máy đo I–V Curve, Megger cách điện, Fluke nhiệt độ
5.3 Bảo trì – vận hành chuyên sâu và hỗ trợ 24/7
ETEK cung cấp gói O&M (Operation & Maintenance) tiêu chuẩn:
Bảo trì tấm pin: vệ sinh theo lịch 30/60 ngày, test suy giảm công suất
Hiệu chỉnh inverter: cập nhật firmware, kiểm tra module MPPT
Kiểm tra BESS: đo nội trở cell pin, hiệu chuẩn BMS
Tổng kiểm hệ thống: đo cách điện, đo tiếp địa, hiệu suất inverter, đo điện áp rò rỉ
Chúng tôi có đội kỹ thuật sẵn sàng phản hồi trong vòng 24h với tất cả khách hàng tại khu vực Đông Nam Á.
5.4 Cung cấp thiết bị chính hãng – kho linh kiện luôn sẵn
ETEK phân phối và tích hợp thiết bị từ các thương hiệu uy tín toàn cầu:
Tấm pin: LONGi, JA Solar, Canadian
Inverter: SMA, Solis, INVT
BESS: Tesla, Sungrow, Deye
MPPT Controller: Victron, Epever, SRNE
Phụ kiện: cáp DC PV1-F, đầu nối MC4 Amphenol, tủ điện chống nước IP66
Hệ thống thiết bị có đầy đủ CO, CQ, chứng nhận CE, UL, IEC
Thời gian cung cấp linh kiện thay thế trong 2–3 ngày làm việc
6. Kết luận
Cấu tạo hệ thống điện năng lượng mặt trời không chỉ là sự kết hợp các thiết bị rời rạc, mà là tổng thể đồng bộ giữa tấm pin, inverter, bộ điều khiển sạc, BESS, tủ bảo vệ và nền tảng giám sát điều khiển.
Một hệ thống được thiết kế – thi công – tích hợp đúng chuẩn sẽ mang lại:
Hiệu suất khai thác năng lượng lên tới 90%
Tuổi thọ >25 năm, tỷ lệ lỗi hệ thống <1%
Tiết kiệm 20–35% chi phí điện/năm
Tăng khả năng đạt chuẩn xanh và chứng nhận xuất khẩu
Với kinh nghiệm và năng lực đã được chứng minh tại nhiều khu vực quốc tế, ETEK tự tin là đối tác chiến lược giúp doanh nghiệp:
Tối ưu hóa hiệu suất – Chuẩn hóa vận hành – Chủ động nguồn điện – Chuẩn bị cho mục tiêu phát thải ròng bằng 0 (Net Zero)
Bài viết liên quan:
• Sửa chữa điện năng lượng mặt trời
• Thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời tối ưu