HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI HYBRID 10KWP + PIN LƯU TRỮ 16KWH

1. Thông số thiết bị đầu vào

Tấm pin năng lượng mặt trời AE Solar

• Công suất: 630 Wp
• Điện áp làm việc (Vmp): 42 V
• Điện áp hở mạch (Voc): 50.2 V
• Dòng điện làm việc (Imp): 15 A
• Dòng ngắn mạch (Isc): 16.09 A

Biến tần Hybrid 1 pha Solis

• Model: S6-EH1P8K-L-PLUS
• Dải điện áp MPPT: 90 – 435 VDC
• Điện áp DC tối đa: 500 VDC

---

BƯỚC 1: TÍNH SỐ TẤM PIN CỦA HỆ THỐNG

Công suất tính toán của hệ thống: 10kWp

Số lượng tấm Pin :

$$N=\frac{10000}{630}$$

​

$$N=\mathrm{15.87<span\; style="font-family:\; Arial,\; Times\; New\; Roman,\; Bitstream\; Charter,\; Times,\; serif;">\; tấm</span>}$$

Làm tròn lên:  N = 16 tấm

---

BƯỚC 1: TÍNH SỐ TẤM PIN NỐI TIẾP TRONG MỘT CHUỖI (STRING)

Xác định số lượng tấm tối thiểu

 

$$N_{min}=\frac{90}{42}=\; 2\mathrm{.14\; tấm}$$

 

Làm tròn lên:

$$N_{min}=\; 3\mathrm{}\text{ tấm}$$

 

Xác định số lượng tấm tối đa theo MPPT

 

$$N_{max}=\frac{435}{42}=10.36$$

 

Làm tròn xuống:

 

$$N_{max}=10\text{ tấm}\stackrel{}{\stackrel{}{}}$$

Kết luận

Số lượng tấm pin phù hợp trong mỗi chuỗi:

3 – 10 tấm/string

---

BƯỚC 2: KIỂM TRA ĐIỆN ÁP HỞ MẠCH VOC

Điện áp Voc

 

$$Vo{c}_{}=\mathrm{50.2\; V}$$

Kiểm tra số lượng tấm

Trường hợp 10 tấm

$$Voc=10\times 50.02=500.2V$$

➡ Vượt quá 500V ⇒ Không đạt

Trường hợp 9 tấm

$$Voc=9\times 50.02=450.18V$$

➡ Nhỏ hơn 500V ⇒ Đạt

Trường hợp 8 tấm

$$Voc=8\mathrm{}\times 50.02=400.16V$$

➡ Nhỏ hơn 500V ⇒ Đạt

Kết luận

Tổng số tấm là 16; Sử dụng 8 tấm mỗi chuỗi sẽ đều hơn.

Khuyến nghị: 8 tấm pin nối tiếp / chuỗi

---

BƯỚC 3: TÍNH SỐ CHUỖI PIN VÀ DÒNG ĐIỆN HỆ THỐNG

Tổng số tấm pin

$$16\text{ tấm}\stackrel{}{\stackrel{}{}}$$

Số chuỗi

$$16÷8\mathrm{}=2\text{ chu}\widetilde{\hat{\text{o}}}\text{i}$$

Dòng điện mỗi chuỗi

$$I_{string}=\mathrm{15 }A$$

Tổng dòng làm việc

$$I_{array}=2\times 15$$ $$I_{array}=30 \mathrm{}A$$

Tổng dòng ngắn mạch

$$I_{sc}=2\times 16.09$$ $$I_{sc}=32.18\mathrm{}A$$

 

---

BƯỚC 4: TÍNH CẦU CHÌ CHUỖI (PV FUSE)

Theo tiêu chuẩn:

$$Fuse=1.25\times Isc$$ $$Fuse=1.25\times 15$$ $$Fuse=18.75A$$

Chọn cấp tiêu chuẩn gần nhất:

✅ Cầu chì PV 20A

---

BƯỚC 5: CHỌN DC MCB

Dòng làm việc của 1 chuỗi

$$\mathrm{Imp}=\; 15\mathrm{}A$$ $$\mathrm{Icb}=\; 1,25\; x\; 15\; =\; 18.75\; A\mathrm{}$$

Khuyến nghị

• Điện áp định mức: 800VDC
• Dòng định mức: ≥ 20A

Thiết bị đề xuất

✅ DC MCB 800VDC – 20A

---

BƯỚC 6: CHỌN THIẾT BỊ CHỐNG SÉT DC (SPD)

Nguyên tắc:

 

$$Uc\ge Vo{c}_{system}$$

Voc cho mỗi chuỗi

 

$$Voc=401.6V$$

Khuyến nghị

✅ SPD DC Type 2

✅ Điện áp Uc = 1000VDC

✅ Dòng xả In ≥ 20kA

---

BƯỚC 7: TÍNH TOÁN PIN LƯU TRỮ

Dung lượng lưu trữ

 

$$16,000Wh$$

Điện áp hệ pin

$$51.2V$$

Dung lượng Ah

 

$$Ah=\frac{16,000}{51.2}$$ $$Ah=312.5Ah$$

Công suất inverter

 

$$P=8,000W$$

Dòng điện DC lớn nhất

$$I=\frac{8,000}{51.2}$$ $$I=156.3A$$

Khuyến nghị

✅ CB DC pin lưu trữ: 200A

---

BƯỚC 8: TÍNH TIẾT DIỆN CÁP PIN LƯU TRỮ

Giả thiết tính toán

• Khoảng cách từ Pin lưu trữ → Inverter: 2 m (một chiều)
• Điện trở suất của đồng: ρ = 1,724 × 10⁻⁸ Ω·m
• Tiết diện cáp DC: 35 mm² = 35 × 10⁻⁶ m²
• Chiều dài vòng kín (đi và về): L = 2 × 2 = 4 m

Tính điện trở dây dẫn

$$R=\frac{\rho \times L}{A}$$

$$R=\frac{1,724\times {10}^{-8}\times 4}{35\times {10}^{-6}}$$

$$R=0,00197\mathrm{\Omega }$$

Tính sụt áp trên cáp

Dòng điện cực đại của hệ thống:

$$I=\frac{P}{V}$$

$$I=\frac{8.000}{51,2}$$

$$I=156,3A$$

Sụt áp:

$$\mathrm{\Delta }V=I\times R$$

$$\mathrm{\Delta }V=156,3\times 0,00197$$

$$\mathrm{\Delta }V=0,308\mathrm{}V$$

Tính tỷ lệ sụt áp

$$\mathrm{\%}\mathrm{\Delta }V=\frac{0,308\mathrm{}}{51,2}\times 100$$

$$\mathrm{\%}\mathrm{\Delta }V\approx 0,6\mathrm{\%}$$

Kết luận

✅ Điện áp sụt trên cáp: 0,308 V

✅ Tỷ lệ sụt áp: 0,6%

✅ Cáp đồng mềm DC 35 mm² đáp ứng tốt yêu cầu thiết kế.

✅ Mức sụt áp nhỏ hơn 1%, phù hợp tiêu chuẩn thiết kế hệ thống Hybrid 8kW + Pin lưu trữ 16kWh.

📌 Khuyến nghị: Sử dụng cáp DC đồng mềm 35 mm² cho khoảng cách từ pin lưu trữ đến inverter ≤ 2 m để đảm bảo hiệu suất và an toàn vận hành.

---

BƯỚC 9: TÍNH TOÁN CÁP DC TỪ PIN ĐẾN INVERTER

Dòng điện từng chuỗi và lựa chọn cáp

• Dòng điện của mỗi chuỗi pin (String):

$$I_{string}=15\mathrm{}A$$

• Khuyến nghị sử dụng cáp chuỗi PV:

✅ Cáp năng lượng mặt trời 4 mm² đạt tiêu chuẩn PV chuyên dụng.

Ưu điểm:

• Chịu tia UV và thời tiết ngoài trời.
• Tổn thất điện áp thấp.
• Tuổi thọ cao (>25 năm).
• Đáp ứng tốt dòng điện của chuỗi pin.

---

Ví dụ tính toán sụt áp

Giả thiết

• Khoảng cách Tấm Pin → Inverter: 30 m (một chiều)
• Chiều dài vòng kín:

$$L=2\times 30\mathrm{}=60m$$

• Tiết diện cáp:

$$A=4\mathrm{}m{m}^2=4\times {10}^{-6}{m}^2$$

• Điện trở suất đồng:

$$\rho =1,724\times {10}^{-8}\mathrm{\Omega }\mathrm{.}m$$

Tính điện trở dây dẫn

$$R=\frac{\rho \times L}{A}$$

$$R=\frac{1,724\times {10}^{-8}\times \; 6<span\; style="font-size:\; 20.16px;\; font-family:\; Arial,\; \text{'}Times\; New\; Roman\text{'},\; \text{'}Bitstream\; Charter\text{'},\; Times,\; serif;">0</span>}{4\times {10}^{-6}}$$

$$R=0,2586\mathrm{\Omega }$$

Tính sụt áp trên cáp

$$\mathrm{\Delta }V=I\times R$$

$$\mathrm{\Delta }V=15\times 0,2586$$

$$\mathrm{\Delta }V=3,879V$$

Tính tỷ lệ sụt áp

Điện áp làm việc của chuỗi pin:

$$V_{mp}=336V$$

$$\mathrm{\%}\mathrm{\Delta }V=\frac{\mathrm{3,879}}{336\mathrm{}}\times 100$$

$$\mathrm{\%}\mathrm{\Delta }V\approx 1,15\mathrm{\%}$$

---

Kết luận

✅ Dòng điện mỗi chuỗi pin: 15 A

✅ Cáp chuỗi pin khuyến nghị: PV 4 mm²

✅ Sụt áp trên cáp: 3,879 V

✅ Tỷ lệ sụt áp: 1,15%

✅ Mức sụt áp nhỏ hơn 2%, hoàn toàn đạt yêu cầu thiết kế hệ thống điện mặt trời Hybrid.

---

BƯỚC 10: TÍNH TOÁN PHÍA AC

Điện áp lưới

$$220VAC$$

Công suất inverter

$$8,000W$$

Dòng điện AC

$$I=\frac{8,000}{220}$$ $$I=36.36\mathrm{}A$$

Quy tắc tải liên tục 125%

$$CB=1.25\times \; 36.36\mathrm{}$$ $$CB=45.45A$$

Chọn cấp tiêu chuẩn:

✅ MCB AC 50A

Tiết diện cáp AC

Theo IEC 60364:

• 6 mm² chịu tải khoảng 40A
• 10 mm² chịu tải khoảng 55A

Khuyến nghị thực tế:

✅ Cáp CV/CXV 2×10 mm² + PE 6 mm²

(An toàn hơn 8 mm² và dễ mua trên thị trường)

---

BẢNG TỔNG HỢP THIẾT KẾ

Kết luận

Hệ thống gồm 16 tấm pin 630Wp (10kWp) + Inverter Solis Hybrid 8kW + Pin lưu trữ 16kWh được cấu hình 2 chuỗi × 8 tấm, đáp ứng đầy đủ các giới hạn MPPT, điện áp DC tối đa, dòng điện vận hành và yêu cầu bảo vệ an toàn. Đây là cấu hình tối ưu cho hệ thống Hybrid dân dụng hoặc thương mại nhỏ với khả năng tự dùng cao và dự phòng khi mất điện.