Hệ thống điện mặt trời hòa lưới là gì? Nguyên lý hoạt động

Hệ thống điện mặt trời hòa lưới (On-grid solar system) là hệ thống chuyển hóa ánh sáng mặt trời thành điện năng và kết nối trực tiếp với lưới điện quốc gia. Hệ thống này ưu tiên sử dụng điện mặt trời cho tải tiêu thụ; nếu thiếu sẽ tự động lấy điện lưới, và nếu thừa sẽ phát ngược lên lưới điện.

Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu rõ hệ thống điện mặt trời hòa lưới là gì, cơ chế bám tải Zero Export vận hành ra sao và danh sách các bộ inverter hòa lưới điện năng lượng mặt trời chất lượng nhất để đảm bảo hiệu suất đầu tư dài hạn.

Hệ thống điện mặt trời hòa lưới là gì?

Điện mặt trời hòa lưới là hệ thống năng lượng tái tạo sử dụng các tấm pin mặt trời để thu ánh sáng mặt trời và chuyển đổi thành điện năng, sau đó đưa trực tiếp vào lưới điện quốc gia để cung cấp cho các hộ gia đình, doanh nghiệp. 

Hệ thống này kết nối song song với lưới điện, khi lượng điện mặt trời tạo ra đủ hoặc vượt nhu cầu tiêu thụ sẽ dùng điện từ hệ mặt trời và có thể bán điện dư cho lưới, còn khi không đủ thì sẽ lấy thêm điện từ lưới bù vào. Điện mặt trời hòa lưới không cần ắc quy dự trữ nếu không có lưu trữ, hoặc có thể có ắc quy nếu là hệ thống có lưu trữ, giúp tiết kiệm chi phí tiền điện và góp phần bảo vệ môi trường 

6 thiết bị chính của hệ thống điện mặt trời hòa lưới

Tấm pin năng lượng mặt trời

Các tấm pin là bộ phận trực tiếp hấp thụ bức xạ mặt trời để tạo ra dòng điện một chiều DC từ tấm pin. Hiện nay, DAT Group ưu tiên sử dụng các dòng tấm pin n-type TOPCon công nghệ mới hoặc tấm pin Mono Half-cell. 

Những dòng tấm pin năng lượng mặt trời chính hãng này đạt hiệu suất chuyển đổi tấm pin từ 21% đến 22.5%. Nhờ công nghệ tấm pin mặt trời TOPCon, hệ thống có thể sản sinh lượng điện năng tối đa ngay cả trong điều kiện ánh sáng yếu.

Bộ biến tần hòa lưới (Inverter)

Biến tần hòa lưới (Grid-tie Inverter) là trái tim và là bộ biến đổi điện năng mặt trời trung tâm của hệ thống. Thiết bị này nhận dòng điện DC và chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều AC gia đình có cùng tần số, điện áp với lưới điện EVN. 

Inverter hòa lưới hiện đại tích hợp bộ theo dõi điểm công suất tối đa (MPPT) giúp tối ưu sản lượng điện từ các tấm pin. Tại DAT Group, các dòng Inverter đều đạt tiêu chuẩn quốc tế IEC và tích hợp bảo vệ an toàn Anti-Islanding để ngắt hệ thống ngay khi lưới điện gặp sự cố.

Hệ thống khung giàn

Hệ thống khung đỡ giữ các tấm pin cố định trên mái nhà trong suốt 25 năm vận hành. DAT Group khuyến nghị sử dụng độ bền khung giàn nhôm chuyên dụng để chống ăn mòn và chịu được tải trọng gió lớn. 

Hệ thống này bao gồm các thanh rail nhôm, kẹp biên, kẹp giữa và phụ kiện lắp đặt chống thấm mái. Một hệ khung chắc chắn đảm bảo an toàn cho mái nhà và bảo vệ tấm pin khỏi các tác động cơ học từ môi trường.

Tủ điện phân phối và bảo vệ

Tủ điện đóng vai trò là trung tâm điều phối, nhận nguồn điện đã được chuyển đổi từ bộ biến tần để cung cấp cho các thiết bị tiêu thụ trong gia đình như tivi, tủ lạnh, điều hòa hay hệ thống chiếu sáng. Tùy vào thiết kế, hệ thống có thể sử dụng tủ DC và AC riêng biệt hoặc tích hợp chung vào một vỏ tủ để tối ưu không gian lắp đặt. 

Vật tư phụ trợ

Nhóm vật tư phụ lắp đặt điện mặt trời bao gồm dây cáp điện mặt trời chuyên dụng, đầu nối MC4 và ống máng bảo vệ dây. Các dây dẫn này phải có khả năng chống tia UV và chịu được nhiệt độ cao ngoài trời. 

Ngoài ra, tủ điện bảo vệ hệ thống thường bao gồm thiết bị đóng cắt AC/DC và bộ chống sét lan truyền hệ thống điện để ngăn ngừa rủi ro từ các sự cố điện bất ngờ.

Thiết bị giám sát bám tải Zero Export

Đây là thành phần bắt buộc để thực hiện giải pháp bám tải thông minh theo quy định mới. Bộ thiết bị bám tải Zero Export bao gồm thiết bị cảm biến dòng CT và Smart Meter điện mặt trời.

• Thiết bị cảm biến dòng CT: Theo dõi lượng điện năng tiêu thụ thực tế tại tủ điện tổng.

• Smart Meter: Truyền tín hiệu về Inverter để điều chỉnh công suất phát.

Cơ chế bám tải Zero Export đảm bảo hệ thống hòa lưới không phát ngược lên lưới điện quốc gia. Sau khi hoàn tất lắp đặt, DAT Universal kết nối installer điện mặt trời sẽ hỗ trợ bạn cài đặt ứng dụng giám sát trên điện thoại để theo dõi hiệu suất hệ thống 24/7.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống điện mặt trời hòa lưới

Trường hợp 1: Sản lượng điện mặt trời lớn hơn nhu cầu tiêu thụ

Vào những khung giờ nắng gắt từ 10 giờ sáng đến 2 giờ chiều, tấm pin thường tạo ra sản lượng điện dư thừa. Lúc này, giải pháp bám tải thông minh sẽ phát huy tác dụng.

Thiết bị cảm biến dòng CT gửi tín hiệu về bộ biến đổi điện năng mặt trời để tiết giảm công suất danh định hệ thống. Quy trình này diễn ra trong khoảng 2 giây, giúp đảm bảo điện mặt trời hòa lưới không phát ngược lên lưới điện quốc gia theo đúng quy định hiện hành.

Trường hợp 2: Sản lượng điện mặt trời thấp hơn nhu cầu tiêu thụ

Khi trời nhiều mây hoặc gia đình sử dụng đồng thời nhiều thiết bị công suất lớn, nguồn điện mặt trời sẽ không đủ cung cấp. Lúc này, hệ thống thực hiện cơ chế bù lưới tự động.

• Nguồn cung: Kết hợp giữa điện mặt trời và điện lưới EVN.

• Trạng thái: Dòng điện xoay chiều AC gia đình luôn duy trì ổn định.

• Hiệu quả: Người dùng không nhận thấy sự thay đổi hay gián đoạn khi hệ thống lấy điện từ lưới.

Ví dụ: Nếu tải tiêu thụ cần 10kW nhưng hệ thống chỉ tạo ra 7kW, lưới điện sẽ tự động bù 3kW còn thiếu để thiết bị hoạt động bình thường.

Trường hợp 3: Mất điện lưới quốc gia

Điện mặt trời hòa lưới có dùng được khi mất điện lưới không?

Không. Để đảm bảo tiêu chuẩn an toàn điện mặt trời, Inverter sẽ tự động kích hoạt tính năng bảo vệ an toàn Anti-Islanding. Hệ thống sẽ ngừng phát điện ngay lập tức để tránh đẩy điện ra đường dây bên ngoài.

Trường hợp 4: Vận hành vào ban đêm hoặc khi thiếu nắng

Hệ thống hòa lưới hướng tới mục tiêu tự chủ năng lượng ban ngày. Vào ban đêm, khi không còn ánh nắng, các tấm pin mặt trời ngừng sản xuất điện năng. Inverter sẽ chuyển sang trạng thái chờ (Standby). Toàn bộ ngôi nhà sẽ sử dụng 100% điện năng từ lưới quốc gia. 

Ưu điểm của hệ thống điện mặt trời hòa lưới

• Vốn đầu tư tối ưu: Do không sử dụng pin lưu trữ, chi phí lắp điện mặt trời 5kW hòa lưới chỉ bằng 50% so với hệ thống Hybrid. Điều này giúp hộ gia đình dễ dàng tiếp cận nguồn năng lượng sạch.

• Thời gian hoàn vốn nhanh: Thời gian hoàn vốn khi lắp điện mặt trời gia đình tại Việt Nam thường dao động từ 4 đến 6 năm. Sau khoảng thời gian này, bạn sẽ được sử dụng điện miễn phí trong suốt vòng đời còn lại của thiết bị.

• Độ bền thiết bị cao: Các tấm pin mặt trời chính hãng do DAT Group phân phối có tuổi thọ vận hành trên 25 năm. Chi phí vận hành và bảo trì (O&M) của hệ thống này cũng rất thấp vì không có các bộ phận chuyển động hay ắc quy cần thay thế định kỳ.

• Giảm phát thải khí nhà kính CO2: Một hệ thống 5kW trung bình giúp giảm khoảng 3 tấn khí thải CO2 mỗi năm. Đây là cách hiệu quả để xây dựng năng lượng xanh cho ngôi nhà hiện đại.

Top 10 dòng Inverter hòa lưới tiêu biểu tại DAT Group

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều dòng Inverter (biến tần) với thông số phức tạp, khiến người dùng khó lựa chọn. Để giúp bạn dễ dàng tìm được thiết bị phù hợp, DAT Group đã tổng hợp 10 mẫu máy chạy ổn định, bền bỉ và dễ sử dụng nhất hiện nay.

Dưới đây là bảng tóm tắt nhanh tính năng và nhu cầu sử dụng của từng loại:

Câu hỏi thường gặp về hệ thống điện mặt trời hòa lưới?

Điện mặt trời hòa lưới có dùng được khi mất điện lưới không?

Không. Để đảm bảo tiêu chuẩn an toàn điện mặt trời, Inverter sẽ tự động ngắt trong vòng 2 giây khi lưới điện quốc gia gặp sự cố. 

Hệ thống bám tải Zero Export có gây lãng phí điện năng không?

Không. Bộ thiết bị bám tải Zero Export hoạt động bằng cách điều chỉnh Inverter sản sinh lượng điện vừa đủ cho các thiết bị trong nhà. 

Chi phí lắp điện mặt trời cho hộ gia đình bao nhiêu tiền?

Chi phí đầu tư phụ thuộc vào công suất lắp đặt và chất lượng thiết bị. Đối với hộ gia đình, báo giá điện mặt trời hòa lưới gia đình thường được tính theo gói 3kW, 5kW hoặc 10kW.

• Hệ 3kW: Khoảng 40 đến 55 triệu đồng.

• Hệ 5kW: Khoảng 60 đến 85 triệu đồng.

• Hệ 10kW: Khoảng 120 đến 160 triệu đồng.

Thời gian bảo hành cho Inverter và tấm pin tại DAT Group như thế nào?

• Tấm pin năng lượng mặt trời chính hãng: Bảo hành vật lý 12 năm và bảo hành hiệu suất hoạt động trên 80% trong vòng 25 năm.

• Bộ biến tần (Inverter): Bảo hành từ 5 đến 10 năm tùy thuộc vào dòng sản phẩm của INVT hoặc Sungrow.

• Hệ thống khung giàn: Bảo hành 10 năm cho độ bền khung giàn nhôm chuyên dụng và phụ kiện lắp đặt chống thấm mái.

Nghị định 135 có yêu cầu lắp đặt Smart Meter không?

Có. Nghị định 135 về điện mặt trời mái nhà tự sản tự tiêu mới nhất khuyến khích các hộ gia đình lắp đặt thiết bị đo đếm điện năng bám tải.