Tấm pin năng lượng mặt trời mắc nối tiếp và song song khác nhau như thế nào?

Trong quá trình thiết kế và lắp đặt hệ thống điện mặt trời, cách đấu nối các tấm pin ảnh hưởng trực tiếp đến điện áp, dòng điện và khả năng tương thích với biến tần. Hai phương pháp phổ biến nhất là mắc nối tiếp và mắc song song tấm pin năng lượng mặt trời. Mỗi phương pháp có đặc điểm riêng và phù hợp với những yêu cầu kỹ thuật khác nhau. Vậy tấm pin năng lượng mặt trời mắc nối tiếp và song song khác nhau như thế nào? Nên lựa chọn cách đấu nối nào để hệ thống hoạt động ổn định, an toàn và đạt hiệu quả cao? Hãy cùng Global Energy tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây.

Mắc nối tiếp tấm pin năng lượng mặt trời là gì?

Mắc nối tiếp tấm pin năng lượng mặt trời là phương pháp kết nối cực dương của tấm pin này với cực âm của tấm pin tiếp theo, tạo thành một chuỗi pin (string). Hai đầu còn lại của chuỗi được kết nối với đầu vào DC của biến tần hoặc thiết bị phù hợp.

Đặc điểm của cách mắc nối tiếp

Khi các tấm pin có thông số tương đương được mắc nối tiếp:

• Điện áp tổng tăng lên: Điện áp của các tấm pin cộng lại với nhau.
• Dòng điện gần như không đổi: Dòng điện của chuỗi bị giới hạn bởi đặc tính dòng điện của các tấm pin trong chuỗi.
• Phù hợp với hệ thống cần điện áp DC cao: Giúp đáp ứng dải điện áp hoạt động của nhiều loại biến tần điện mặt trời.

Ví dụ, một hệ thống sử dụng 4 tấm pin, mỗi tấm có điện áp tại điểm công suất cực đại (Vmp) là 40V và dòng điện tại điểm công suất cực đại (Imp) là 13A.

Khi mắc nối tiếp 4 tấm pin:

• Điện áp tổng tại điểm công suất cực đại: 40V × 4 = 160V.
• Dòng điện tại điểm công suất cực đại: xấp xỉ 13A.
• Công suất tổng danh định: 160V × 13A = 2.080W.

Đây là ví dụ minh họa với điều kiện các tấm pin hoạt động tương đương nhau. Thông số thực tế sẽ thay đổi theo bức xạ, nhiệt độ và điều kiện vận hành.

Mắc song song tấm pin năng lượng mặt trời là gì?

Mắc song song tấm pin năng lượng mặt trời là phương pháp kết nối các cực dương với nhau và các cực âm với nhau. Các nhánh pin sau đó được kết nối vào đầu vào DC phù hợp của hệ thống.

Đặc điểm của cách mắc song song

Khi các tấm pin có thông số tương đương được mắc song song:

• Điện áp gần như không đổi: Điện áp của các nhánh pin bằng nhau trong điều kiện hoạt động tương đương.
• Dòng điện tổng tăng lên: Dòng điện của các nhánh được cộng lại.
• Cần chú ý khả năng chịu dòng điện: Dây dẫn, đầu nối, thiết bị bảo vệ và đầu vào biến tần phải đáp ứng dòng điện tổng của hệ thống.

Ví dụ, sử dụng 4 tấm pin có Vmp là 40V và Imp là 13A, khi mắc song song:

• Điện áp tại điểm công suất cực đại: xấp xỉ 40V.
• Dòng điện tại điểm công suất cực đại: 13A × 4 = 52A.
• Công suất tổng danh định: 40V × 52A = 2.080W.

Trong thực tế, việc mắc song song phải tuân thủ hướng dẫn của nhà sản xuất, đặc biệt về số nhánh, thiết bị bảo vệ và giới hạn dòng điện đầu vào.

So sánh tấm pin năng lượng mặt trời mắc nối tiếp và song song

Hai phương pháp có sự khác biệt rõ rệt về điện áp, dòng điện và yêu cầu thiết kế hệ thống.

Lưu ý: Công suất lý tưởng của cùng số lượng tấm pin giống nhau không tự tăng chỉ vì thay đổi cách mắc nối tiếp hay song song. Điện áp và dòng điện thay đổi theo cách đấu nối, còn công suất thực tế phụ thuộc vào điều kiện vận hành và cấu hình hệ thống.

Nên mắc nối tiếp hay song song tấm pin năng lượng mặt trời?

Không có một phương án phù hợp cho mọi hệ thống. Cách đấu nối cần được xác định dựa trên thông số tấm pin, biến tần, điều kiện lắp đặt và yêu cầu thiết kế.

Khi nào nên mắc nối tiếp?

Mắc nối tiếp thường được sử dụng khi:

• Hệ thống sử dụng biến tần có đầu vào DC và bộ theo dõi MPPT phù hợp với điện áp của chuỗi pin.
• Cần đạt điện áp hoạt động nằm trong dải MPPT của biến tần.
• Muốn giảm dòng điện trên đường dây ở cùng mức công suất để tối ưu tổn hao và tiết diện dây theo tính toán.
• Các tấm pin có điều kiện vận hành tương đối đồng đều, hạn chế bóng che không đồng đều.

Tuy nhiên, không được mắc quá nhiều tấm pin nối tiếp khiến điện áp hở mạch của chuỗi vượt giới hạn đầu vào DC của biến tần, đặc biệt khi nhiệt độ môi trường thấp làm điện áp hở mạch tăng lên.

Khi nào nên mắc song song?

Mắc song song có thể phù hợp khi:

• Thiết kế cần tăng dòng điện trong khi duy trì mức điện áp tương đối ổn định.
• Biến tần hoặc bộ điều khiển sạc hỗ trợ số nhánh và dòng điện tương ứng.
• Cần bố trí các nhánh pin độc lập hơn trong một số cấu hình hệ thống.
• Điều kiện lắp đặt và yêu cầu kỹ thuật cho phép sử dụng phương án đấu nối này.

Dù vậy, mắc song song không tự động loại bỏ ảnh hưởng của bóng che. Các nhánh cần có đặc tính điện phù hợp và phải được thiết kế theo hướng dẫn của nhà sản xuất.

Có thể kết hợp mắc nối tiếp và song song không?

Có. Trong nhiều hệ thống điện mặt trời, các tấm pin được mắc nối tiếp thành từng chuỗi, sau đó một số chuỗi được kết nối song song vào đầu vào DC hoặc bộ kết hợp chuỗi phù hợp.

Ví dụ, hệ thống có 12 tấm pin có thể được bố trí thành 2 chuỗi, mỗi chuỗi gồm 6 tấm mắc nối tiếp. Hai chuỗi có thể được đấu song song nếu điện áp, dòng điện, điều kiện vận hành và giới hạn thiết bị đều đáp ứng yêu cầu.

Phương án này giúp kỹ sư cân đối điện áp và dòng điện theo thông số biến tần. Tuy nhiên, số tấm trên mỗi chuỗi và số chuỗi song song cần được tính toán cụ thể, không chỉ dựa vào tổng công suất hệ thống.

Những lưu ý quan trọng khi đấu nối tấm pin năng lượng mặt trời

Để hệ thống vận hành ổn định, cần kiểm tra các thông số và điều kiện kỹ thuật trước khi thi công.

Kiểm tra điện áp hở mạch Voc

Điện áp hở mạch của chuỗi pin tăng khi mắc nối tiếp. Cần tính toán Voc trong điều kiện nhiệt độ thấp nhất dự kiến tại công trình và bảo đảm không vượt điện áp DC tối đa của biến tần.

Kiểm tra dòng điện Isc

Khi mắc song song nhiều nhánh, dòng điện tổng có thể tăng đáng kể. Cần tính toán dòng điện ngắn mạch, kiểm tra giới hạn đầu vào của biến tần, dây dẫn, đầu nối và thiết bị bảo vệ.

Đảm bảo các tấm pin tương thích

Các tấm pin trong cùng chuỗi nên có thông số điện và đặc tính vận hành phù hợp. Việc kết hợp những tấm pin khác nhau về dòng điện, điện áp hoặc điều kiện chiếu sáng có thể làm giảm hiệu quả hoạt động.

Lựa chọn dây cáp DC và thiết bị bảo vệ phù hợp

Dây cáp điện mặt trời, đầu nối và thiết bị đóng cắt cần đáp ứng điện áp, dòng điện, nhiệt độ và điều kiện môi trường thực tế. Với các nhánh mắc song song, cần đánh giá yêu cầu bảo vệ quá dòng theo thiết kế và hướng dẫn của nhà sản xuất.

Chú ý đến bóng che và hướng lắp đặt

Các tấm pin trong cùng chuỗi nên được bố trí để hạn chế chênh lệch bức xạ. Với mái có nhiều hướng hoặc tình trạng bóng che khác nhau, kỹ sư cần cân nhắc cách phân chia chuỗi và lựa chọn MPPT phù hợp.

Việc đấu nối điện DC cần được thực hiện bởi người có chuyên môn, tuân thủ tài liệu kỹ thuật và quy định an toàn điện.

Đọc thêm: Cách tính giá tấm pin năng lượng mặt trời chính xác nhất

Global Energy cung cấp tấm pin năng lượng mặt trời chính hãng

Lựa chọn tấm pin phù hợp và thiết kế cách đấu nối đúng kỹ thuật là hai yếu tố quan trọng giúp hệ thống điện mặt trời vận hành hiệu quả, an toàn và ổn định.

Global Energy cung cấp tấm pin năng lượng mặt trời từ các thương hiệu như Jinko Solar và JA Solar, đáp ứng nhu cầu của nhiều loại công trình dân dụng, thương mại và hệ thống điện mặt trời áp mái.

Khi lựa chọn sản phẩm, khách hàng nên xem xét công suất tấm pin, thông số Voc, Vmp, Isc, Imp và khả năng tương thích với biến tần dự kiến sử dụng. Các thông số này là cơ sở để thiết kế số lượng tấm pin trên mỗi chuỗi và phương án đấu nối phù hợp.

Mắc nối tiếp giúp tăng điện áp, trong khi mắc song song giúp tăng dòng điện. Mỗi phương pháp có ưu điểm và yêu cầu kỹ thuật riêng, vì vậy cần căn cứ vào thông số tấm pin, biến tần, điều kiện lắp đặt và tiêu chuẩn an toàn để lựa chọn.

Global Energy cung cấp tấm pin năng lượng mặt trời Jinko Solar, JA Solar cùng các thiết bị điện mặt trời, hỗ trợ khách hàng lựa chọn giải pháp phù hợp cho từng công trình.