Khi tìm hiểu inverter hoặc bộ điều khiển sạc cho hệ thống điện mặt trời, bạn sẽ thường gặp thông số MPPT. Vậy MPPT là gì, công nghệ này hoạt động như thế nào và cần lưu ý gì khi chọn inverter? Cùng Vua Thợ Mall tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây.
1. MPPT là gì?
MPPT là viết tắt của Maximum Power Point Tracking, nghĩa là dò tìm điểm công suất cực đại. Đây là công nghệ được tích hợp trong inverter hoặc bộ điều khiển sạc nhằm giúp dàn pin mặt trời hoạt động gần điểm có thể tạo ra công suất lớn nhất tại từng thời điểm.
Hiểu đơn giản, MPPT liên tục theo dõi điện áp và dòng điện của dàn pin, sau đó điều chỉnh điểm vận hành để tận dụng tốt hơn lượng năng lượng mà các tấm pin có thể tạo ra khi cường độ nắng, nhiệt độ và điều kiện môi trường thay đổi.
1.1. Điểm công suất cực đại MPP là gì?
Công suất đầu ra của tấm pin mặt trời được xác định theo công thức:
P = V × I
Trong đó:
P: Công suất, đơn vị Watt (W).
V: Điện áp, đơn vị Volt (V).
I: Dòng điện, đơn vị Ampe (A).
Trong quá trình hoạt động, tấm pin có nhiều mức điện áp và dòng điện khác nhau. Tại một điểm nhất định, tích V × I đạt giá trị lớn nhất. Điểm này được gọi là MPP – Maximum Power Point, tức điểm công suất cực đại.
MPP không cố định mà thay đổi theo cường độ ánh sáng, nhiệt độ tấm pin, góc chiếu sáng và tình trạng bóng che. Vì vậy, inverter cần liên tục tìm lại điểm vận hành tối ưu để dàn pin khai thác năng lượng hiệu quả.
2. MPPT hoạt động như thế nào?
MPPT hoạt động bằng cách liên tục đo và điều chỉnh điểm làm việc của dàn pin mặt trời.
Quá trình cơ bản gồm:
Đo điện áp và dòng điện: Inverter ghi nhận V và I từ chuỗi pin.
Tính công suất: Công suất tại thời điểm đó được xác định theo P = V × I.
Điều chỉnh điểm vận hành: MPPT thay đổi nhẹ điện áp hoặc dòng điện.
So sánh công suất: Nếu công suất tăng, hệ thống tiếp tục điều chỉnh theo hướng đó; nếu công suất giảm, MPPT sẽ đổi hướng.
Tiếp tục dò MPP: Quá trình được lặp lại liên tục để hệ thống luôn hoạt động gần điểm công suất cực đại.
Hai thuật toán MPPT phổ biến hiện nay là P&O – Perturb and Observe và Incremental Conductance. P&O thay đổi nhẹ điểm vận hành rồi quan sát sự thay đổi công suất, trong khi Incremental Conductance dựa trên sự thay đổi của điện áp và dòng điện để xác định vị trí MPP.
Hiểu nhanh: MPPT không tạo thêm điện cho tấm pin mà giúp inverter khai thác hiệu quả hơn công suất mà dàn pin có thể tạo ra tại từng thời điểm.
3. MPPT có tác dụng gì trong hệ thống điện mặt trời?
MPPT đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hiệu suất vận hành của hệ thống điện năng lượng mặt trời.
Tối ưu sản lượng điện: Điện áp và dòng điện của tấm pin thay đổi liên tục theo điều kiện môi trường. MPPT giúp dàn pin hoạt động gần điểm công suất tối ưu thay vì duy trì một mức điện áp cố định.
Thích ứng với ánh sáng và nhiệt độ: Khi trời nhiều mây, nhiệt độ tấm pin tăng hoặc cường độ bức xạ thay đổi, MPP cũng dịch chuyển. MPPT sẽ tự động tìm lại điểm vận hành phù hợp.
Tối ưu các khu vực mái khác nhau: Với inverter có nhiều MPPT, các nhóm pin đặt trên những hướng mái khác nhau có thể được tối ưu độc lập. Ví dụ, dàn pin hướng Đông có thể nối vào MPPT 1 và dàn pin hướng Tây nối vào MPPT 2.
Hạn chế ảnh hưởng giữa các chuỗi pin: Khi các chuỗi có hướng mái, góc nghiêng hoặc điều kiện nhận nắng khác nhau, việc tách chúng sang các MPPT riêng giúp giảm tình trạng một nhóm pin kéo hiệu suất của nhóm còn lại xuống.
Tăng tính linh hoạt khi thiết kế: Hệ thống có nhiều MPPT dễ bố trí dàn pin trên mái phức tạp hơn, đặc biệt đối với nhà phố, biệt thự, nhà xưởng hoặc công trình có nhiều mặt mái.
4. Cách chọn inverter và bộ điều khiển MPPT phù hợp
Khi chọn inverter hoặc bộ điều khiển sạc MPPT, không nên chỉ nhìn vào công suất kW của thiết bị. Số lượng MPPT, dải điện áp và khả năng chịu dòng phía DC cũng phải tương thích với cách bố trí tấm pin thực tế.
4.1. Một MPPT và nhiều MPPT khác nhau thế nào?
Inverter có thể được trang bị một hoặc nhiều kênh MPPT. Số MPPT phù hợp phụ thuộc chủ yếu vào số hướng mái, cách chia chuỗi pin và điều kiện chiếu sáng của từng khu vực.
Tiêu chí | 1 MPPT | Nhiều MPPT |
Số lượng chuỗi pin có thể tối ưu độc lập | Các chuỗi dùng chung một điểm dò công suất | Có thể chia nhiều nhóm pin để tối ưu độc lập |
Khả năng bố trí pin khác hướng mái | Phù hợp hơn khi các tấm pin cùng hướng và góc nghiêng | Phù hợp với mái Đông – Tây hoặc nhiều hướng khác nhau |
Khả năng xử lý điều kiện chiếu sáng khác nhau | Hạn chế hơn nếu các nhóm pin nhận nắng không đồng đều | Từng nhóm có thể được tối ưu riêng theo điều kiện nhận nắng |
Chi phí | Thường thấp hơn | Thường cao hơn do thiết kế và khả năng xử lý phức tạp hơn |
Hệ thống phù hợp | Hệ nhỏ, một hướng mái, điều kiện chiếu sáng tương đối đồng đều | Hệ có nhiều hướng mái, nhiều nhóm pin hoặc bố trí phức tạp |
Nếu mái nhà chỉ có một hướng và không bị che bóng đáng kể, inverter có ít MPPT vẫn có thể đáp ứng tốt. Ngược lại, nếu mái chia thành nhiều hướng hoặc các nhóm pin có điều kiện nhận nắng khác nhau, nên ưu tiên inverter có từ 2 MPPT trở lên để tăng khả năng tối ưu.
Cũng cần lưu ý rằng 1 MPPT không đồng nghĩa với chỉ kết nối được 1 string. Một MPPT có thể có nhiều đầu vào chuỗi pin tùy thiết kế của inverter.
4.2. Những thông số MPPT cần xem khi chọn inverter
Khi đọc datasheet inverter, bạn nên chú ý các thông số sau:
Số lượng MPPT: Cho biết inverter có thể tối ưu độc lập bao nhiêu nhóm pin. Số MPPT nên phù hợp với số hướng mái và cách chia chuỗi pin.
Dải điện áp MPPT: Là khoảng điện áp mà bộ MPPT có thể hoạt động hiệu quả. Điện áp vận hành của chuỗi pin cần nằm trong dải này.
Có thể ước tính:
Vmp chuỗi = Số tấm nối tiếp × Vmp của một tấm
Ví dụ, một tấm pin có Vmp khoảng 42 V và chuỗi gồm 9 tấm:
9 × 42 = 378 V. Nếu inverter có dải MPPT bao phủ mức 378 V thì chuỗi pin có thể hoạt động trong vùng dò công suất phù hợp.
Điện áp DC đầu vào tối đa: Cần kiểm tra tổng Voc của chuỗi pin:
Voc chuỗi = Số tấm nối tiếp × Voc của một tấm
Voc có thể tăng khi nhiệt độ xuống thấp, vì vậy phải đảm bảo điện áp thực tế của chuỗi luôn thấp hơn mức DC tối đa mà inverter cho phép.
Dòng điện đầu vào tối đa trên mỗi MPPT: Cần so sánh với Imp và Isc của các chuỗi pin đấu vào MPPT. Đây là thông số đặc biệt quan trọng khi sử dụng các tấm pin công suất lớn có dòng điện cao.
Số string trên mỗi MPPT: Hai inverter cùng có 2 MPPT nhưng số đầu vào có thể khác nhau. Ví dụ, một thiết bị có 2 MPPT × 1 string, trong khi thiết bị khác có 2 MPPT × 2 string. Vì vậy cần xem kỹ datasheet trước khi thiết kế.
Hiệu suất MPPT: Thể hiện khả năng bám theo điểm công suất cực đại của thiết bị. Khi so sánh inverter, nên ưu tiên thông số kỹ thuật và dữ liệu từ nhà sản xuất uy tín.
Ví dụ, với hệ thống khoảng 10 kWp sử dụng 18 tấm pin 550 W:
18 × 550 W = 9,9 kWp
Nếu mái chia thành hai hướng Đông – Tây, có thể bố trí:
9 tấm hướng Đông → MPPT 1.
9 tấm hướng Tây → MPPT 2.
Sau đó cần kiểm tra Vmp, Voc, Imp và Isc của từng chuỗi với dải MPPT, điện áp DC tối đa và dòng điện đầu vào của inverter để đảm bảo cấu hình phù hợp.
Hiểu rõ MPPT là gì sẽ giúp bạn lựa chọn inverter phù hợp và tối ưu hiệu suất cho hệ thống điện năng lượng mặt trời. Khi chọn thiết bị, nên chú ý đến số kênh MPPT, dải điện áp và khả năng tương thích với cấu hình tấm pin. Nếu cần tư vấn inverter, pin lưu trữ hoặc thiết bị điện mặt trời, bạn có thể tham khảo tại Vua Thợ Mall.
