Kĩ thuật nhà máy điện mặt trời công nghệ quang - điện

o, tổn thất mạch dc cao do nhiều chuỗi nối song 
song, trong khi tổn thất mạch ac lại thấp, vì vị trí đặt máy biến áp rất gần với các biến tần. 
Xét về mục chất lượng điện cung cấp, biến tần tập trung có mức biến thiên điện áp dc rất cao (H-
H) do có nhiều chuỗi nối song song, trong khi mức biến thiên điện áp ac thấp, độ cân bằng điện áp cao 
do sơ đồ chỉ sử dụng một biến tần. Điện áp dễ mất cân bằng, đặc biệt khi có nhiều biến tần nối song 
song, như trong trường hợp của sơ đồ module tích hợp. Do ảnh hưởng các yếu tố tổn thất do khoảng 
cách, sụt điện áp, điện áp 3 pha tại vị trí đấu nối với máy biến áp Tn có thể mất cân bằng. Vì thế, khi có 
nhiều biến tần nối song song, cần thiết có bộ điều khiển trung tâm cho nhóm các biến tần song song 
nhằm giảm thiểu mức biến thiên điện áp ac, và do đó cải thiện mức cân bằng điện áp 3 pha.
Bảng 2. Các yếu tố đánh giá của các loại biến tần PV 
Ghi chú: H: cao, L: thấp, H-H: rất cao, L-L: rất thấp 
Tập trung Chuỗi Nhiều chuỗi Module tích hợp
Đặc điểm chung
Độ tin cậy L H M H-H
Tính ổn định H L M L-L
Tính linh động L H M H-H
Hiệu suất MPPT L H M H-H
Tổn thất công 
suất
Tính không tương 
thích H L L L-L
Chuyển mạch H L M L-L
Tổn thất ac L M M H
Tổn thất dc H L M L-L
Chất lượng điện
Biến thiên
điện áp ac L H M H-H
Biến thiên
điện áp dc H-H M H L-L
Mức cân bằng điện 
áp H M L L
Chi phí
Lắp đặt M H M H-H
Cáp dc H L M L-L
Cáp ac H M M H
Bảo trì L M M H-H
So sánh theo mục chi phí với các loại biến 
tần khác nhau, các yếu tố chi phí lắp đặt, 
chiều dài cáp dc và ac, chi phí bảo trì, chi phí 
sử dụng đất, được cho trong Bảng 2. 
Hình 9 minh họa ưu nhược điểm các sơ đồ 
biến tần khác nhau trong nhà máy NMĐMT-
CSL, xét theo 4 mục kể trên. Tóm lại, sơ đồ 
đấu nối tập trung có những ưu điểm nổi bật 
sau: độ ổn định cao, tổn thất điện năng ac 
thấp, biến thiên điện áp ac thấp và chi phí lắp 
đặt và bảo trì hợp lý khi so sánh với các sơ đồ 
khác. Sơ đồ chuỗi và nhiều chuỗi có nhiều ưu 
điểm trong mục các đặc điểm chung, nhưng 
nhược điểm chính là ở chi phí lắp đặt và bảo 
trì cao hơn, khi số lượng biến tần tăng lên. 
Sơ đồ chuỗi có các ưu điểm tương tự như sơ 
đồ nhiều chuỗi và được quan tâm sử dụng, 
đặc biệt khi các chuỗi tấm PV lại có các góc 
nghiêng lắp đặt khác nhau. 
Hình 9. So sánh ưu- nhược điểm các sơ đồ biến tần
khác nhau của nhà máy NMĐMT-CSL
 BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG 3 / 2019 7
Cho đến nay, trong thực tế của các nhà máy NMĐMT-CSL, sơ đồ module tích hợp chưa được 
áp dụng rộng rải, tuy có những ưu điểm về tính linh hoạt, hiệu suất MPPT, và độ tin cậy. Tuy vậy, 
tổn thất điện năng, chất lượng điện và tổng chi phí là các nhược điểm mà nhà đầu tư cần cân nhắc, 
khi có ý định áp dụng sơ đồ này.
3.2. Phân tích số liệu cho các nhà máy NMĐMT-CSL đang vận hành
Bảng 3 là các số liệu của 24 nhà máy NMĐMT-CSL đang trong thực tế vận hành tại các nước, 
với phạm vi công suất từ 6 MWp đến 290 MWp, về các phương diện diện tích đất sử dụng (km2), 
số tấm PV, công nghệ vật liệu PV, số lượng biến tần PV sử dụng (thiêt bị của các công ti SMA, 
ABB, SunPower, Danfoss), loại biến tần. Với 17/22 nhà máy sử dụng sơ đồ tập trung cho thấy sơ 
đồ tập trung thường được sử dụng phổ biến, do tính khả thi cao và số biến tần sử dụng ít hơn. 
Bảng 3 cũng cho thấy sơ đồ đấu nối nhiều chuỗi ít dùng, trong khi diện tích đất sử dụng tương 
đương. Bảng trên cho thấy công nghệ vật liệu các tấm PV trong các nhà máy PVPP chủ yếu là 
m-Si và màng mỏng, với diện tích đất sử dụng các nhà máy NMĐMT-CSL với công nghệ màng 
mỏng lớn gấp hai lần, so với các nhà máy NMĐMT-CSL sử dụng công nghệ m-Si. Ngoài ra, số 
lượng biến tần sử dụng phụ thuộc vào sơ đồ đấu nối, trong đó với sơ đồ nhiều chuỗi sử dụng số 
lượng khá lớn biến tần.
Bảng 3. Số liệu các NMĐMT-CSL đang vận hành 
Stt NMĐMT Công suất (MWp)
Diện tích 
(km2)
Số tấm 
PV (*103) Vật liệu
Số 
lượng 
biến tần
Loại biến 
tần
1 Korat I 6.0 0.13 29 m-Si 540 M
2 Narbonne 7.0 0.23 95 Thin film 19 C
3 Rapale 7.7 0.49 100 Thin film 900 M
4 Airport, Athens 8.1 0.16 29 m-Si 12 C
5 Saint Amadou 8.5 0.24 113 Thin film 16 C
6 Volkswagen Chattanoga 9.5 0.13 33 m-Si 10 C
7 Masdar 10 0.22 87 m-Si, Thin film 16 C
8 Adelanto 10.4 0.16 46 m-Si 13 C
9 Taean 14 0.30 70 m-Si 28 C
10 Jacksonville 15 0.40 200 Thin film 20 C
11 San Antonio 16.0 0.45 214 Thin film 22 C
12 Cotton Center 18.0 0.58 93 m-Si 36 C
13 Almaraz 22.1 1.2 126 m-Si 6697 M
14 Veprek 35.1 0.83 185 c-Si 3069 M
15 Long Island 37.0 0.80 164 m-Si 50 C
16 Reckahn 37.8 0.98 487 Thin film 43 C
17 Ban Pa-In 44.0 0.80 160 m-Si 61 C
18 Lieberose 71.0 2.2 900 Thin Film 38 C
19 Kalkbult 75.0 1.05 312 m-Si 84 C
20 Eggebek 80.0 1.29 76 m-Si 3200 M
21 Montalto di Castro 85.0 2.83 280 c-Si 124 C
22 Templin 128 2.14 1500 Thin Film 114 C
23 California Valley Ranch 250 6.01 749 c-Si 500 C
24 Agua Caliente 290 9.71 5200 Thin Film 400 C
Lấy ví dụ trường hợp 3 nhà máy Veprek, Long Island và Reckahn có công suất đặt MWp tương 
đương, lần lượt là 35.1, 37.0 và 37.8 MWp (Bảng 4).
 BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG 3 / 20198
 Bảng 4. So sánh số liệu 3 NMĐMT-CSL
Stt Tên nhà máy Công suất đỉnh Diện tích(km2) Số tấm PV Vật liệu Số biến tần Loại biến tần
14 Veprek 35.1 0.83 185 000 c-Si 3069 M
15 Long Island 37.0 0.80 164 000 m-Si 50 C
16 Reckahn 37.8 0.98 487 000 Thin film 43 C
Hai nhà máy Veprek và Long Island có diện tích đất sử dụng gần như nhau, tuy có sơ đồ đấu 
nối khác nhau, lần lượt là sơ đồ nhiều chuỗi và tập trung, và các tấm PV sử dụng công nghệ vật liệu 
khác nhau, c- Si và m-Si. Số lượng biến tần PV sử dụng trong nhà máy Veprek là 3069, trong khi 
của nhà máy Long Island chỉ là 50. 
So sánh với nhà máy Reckahn sử dụng các tấm PV công nghệ màng mỏng theo sơ đồ tập trung 
với công suất MWp tương đương với 2 nhà máy trên, có thể thấy nhà máy này có diện tích đất 20% 
nhiều hơn so với nhà máy Long Island, và số lượng tấm PV gấp 3 lần nhiều hơn, nhưng số lượng 
biến tần không khác nhau nhiều.
Hình 10. So sánh suất chi phí (Euros/kW), hiệu suất (%), mật độ công suất (kW/km2) cho 3 sơ đồ biến tần khác nhau 
(tập trung, nhiều chuỗi, đa tập trung- multicentral).
Hình 11. So sánh diện tích đất sử dụng (km2) và số tấm PV sử dụng theo sơ đồ đấu nối NMĐMT-CSL
(tập trung, nhiều chuỗi)
 BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG 3 / 2019 9
Hình 10 và Hình 11 lần lượt so sánh suất chi phí (Euros/kW), hiệu suất (%), mật độ công suất 
(kW/km2) cho 3 sơ đồ biến tần khác nhau (tập trung, nhiều chuỗi, đa tập trung- multicentral), 
cũng như diện tích đất sử dụng (kW/km2) và số tấm PV sử dụng theo sơ đồ đấu nối NMĐMT-CSL 
(tập trung, nhiều chuỗi).
Chi phí đầu tư sẽ quyết định việc lựa chon sơ đồ đấu nối, công nghệ vật liệu các tấm PV, hiệu 
suất mong muốn, diện tích đất sử dụng, vị trí và giá đất. 
4. SƠ ĐỒ ĐẤU NỐI THANH GÓP (COLLECTION GRID TOPOLOGIES)
Cho đến nay có rất ít thông tin về sơ đồ đấu nối thanh góp phía điện áp ac cũng như dc của 
các nhà máy NMĐMT-CSL đang vận hành. Trong phần sau sử dụng thuật ngữ máy phát PV (PV 
generator) (Hình 12.a)) cho tổ hợp bao gồm nhiều dãy (array) các tấm PV, nối đến biến tần và máy 
biến áp đấu nối vào thanh cái MV.
4.1. Sơ đồ hình tia (radial)
Hình 12.b) trình bày sơ đồ hình tia, với nhiều máy phát PV nối lần lượt đến một thanh góp 
chung MV của xuất tuyến. Phần lớn các NMĐMT-CSL dùng sơ đồ này do tính dơn giản và chi phí 
thấp, tuy vậy độ tin cậy cấp điện thấp. Trong trường hợp máy phát PV phía đầu xuất tuyến bị sự cố 
và cắt ra, cả chuỗi sau đó bị ảnh hưởng. Một ví dụ cho sơ đồ này được dùng bởi Công Ty Danfoss 
với các biến tần đấu nối theo sơ đồ nhiều chuỗi, cho một NMĐMT-CSL 15 MWp. Nhà máy có 2 
xuất tuyến 7.5 MW/xuất tuyến, và mỗi xuất tuyến gồm 5 trạm biến áp 1.5 MVA. Phía hạ áp của 
máy biến áp được nối đến 88 biến tần nhiều chuỗi nối song song. Khi một biến tần bị sự cố, điều 
này không ảnh hưởng nhiếu đến việc sản xuất điện, nhưng khi một trạm biến áp bị sự cố và cắt ra, 
công suất của nhà máy chỉ còn 50%.
4.2 Sơ đồ mạch vòng (ring)
Sơ đồ mạch vòng (Hình 13) có độ tin vậy cấp điện cao hơn, tuy có chi phí và độ phức tạp cao. 
Khi một máy phát PV trên mạch vòng bị sự cố cắt ra, các máy phát còn lại trên mạch vòng vẫn tiếp 
tục làm việc. Một ví dụ cho sơ đồ này được dùng bởi Công Ty Danfoss với các biến tần đấu nối theo 
sơ đồ nhiều chuỗi, cho một NMĐMT-CSL 10 MWp, với 15 trạm biến áp. Phía hạ áp của máy biến 
áp được nối đến 42 biến tần nhiều chuỗi nối song song. Khi một biến tần bị sự cố, chỉ một bộ phận 
nhỏ của mạch vòng bị ảnh hưởng (dưới 1%), và khi một trạm biến áp trong mạch bị sự cố và cắt ra, 
công suất của nhà máy sẽ giảm đi 6.3%.
4.3 Sơ đồ hình sao (star)
Theo sơ đồ này, thanh cái của mỗi máy phát PV được nối đến thanh góp chung. Thông thường, 
thanh góp này được bố trí nằm khoảng giữa nhà máy NMĐMT-CSL để giảm chiều dài cáp nối, 
bảo đảm tổn thất đồng đều giữa chúng (Hình 14).
Hình 12. a). Máy phát PV, b). Sơ đồ đấu nối thanh góp hình tia
 BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG 3 / 201910
Giải pháp này có độ tin cậy cao hơn các sơ đồ trên. Tuy vậy, việc có một xuất tuyến cho mỗi 
máy phát PV làm tăng tổng chi phí. Một ví dụ cho NMĐMT-CSL 21 MWp của Công Ty Renewable 
Energy ở Nam Phi sử dụng sơ đồ này, với 8 trạm biến áp, phía hạ áp mỗi biến áp được nối tới 3 biến 
tần loại tập trung. Trong trường hợp này, nếu một trạm biến áp bị sự cố, việc sản xuất điện sẽ bị 
ảnh hưởng 14%. Khi dùng biến tần nhiều chuỗi, mức độ ảnh hưởng đến sản xuất điện sẽ giảm đi 
nhiều, chỉ vào khoảng 4%, khi có bất kì biến tần nào bị sự cố.
Bảng 4 tóm tắt các phần tử cơ bản, sơ đồ đấu nối, sơ đồ đấu nối nội bộ của các nhà máy 
NMĐMT-CSL.
5. KẾT LUẬN
Trong bài báo này đã trình bày các đặc điểm chính của các thành phần cơ bản cho nhà máy 
NMĐMT-CSL. Ngoài ra, các sơ đồ đấu nối nội bộ và thanh góp cũng được đề cập với chi tiết. Các 
Bảng 1 đến Bảng 4 với các ví dụ vận hành thực tế của các nhà máy NMĐMT-CSL trên thế giới cho 
thấy các đánh giá về các yếu tố ảnh hưởng đến diện tích đất sử dụng, hiệu suất và độ tin cậy khi lựa 
chọn thiết kết một nhà máy NMĐMT-CSL.
Từ các đánh giá này, có thể rút ra một số kết luận:
• Công nghệ vật liệu dụng của các tấm PV quyết định diện tích đất sử dụng trong các dự án 
nhà máy điện mặt trời. Các tấm PV với công hơn và kích thước nhỏ đặc biệt thích hợp hơn cho 
NMĐMT-CSL, vì điều này sẽ giúp giảm chi phí lắp đặt và diện tích đất sử dụng. Hiện nay, các tấm 
PV công nghệ vật liệu silic có hiệu suất tốt hơn công nghệ màng mỏng và được sử dụng rộng rải. 
Tuy vậy, công nghệ tế bào năng lượng mặt trời màng mỏng đang được cải thiện và dự kiến có nhiều 
NMĐMT-CSL hơn sẽ sử dụng công nghệ này do giá thành thấp hơn, so với các tế bào mặt trời silic 
đơn hoặc đa tinh thể.
• Biến tần PV loại một tầng với khả năng cách li về điện giữa biến tần và lưới điện là công nghệ ổn 
định, do đó hiện nay được sử dụng rộng rãi trong NMĐMT-CSL. Biến tần PV loại hai tầng có thể là 
giải pháp trong tương lai cho NMĐMT-CSL với khả năng giảm các biến thiên điện áp phía dc. 
• Hiệu quả vận hành của NMĐMT-CSL phụ thuộc nhiều vào các biến tần PV, và cho đến nay 
các biến tần PV đang sử dụng đều đáp ứng các tiêu chuẩn điện với chức năng hỗ trợ lưới về công 
suất phản kháng còn hạn chế. Xu hướng phát triển trong tương lai của nhà máy NMĐMT-CSL là 
phải hướng đến việc nhà máy NMĐMT-CSL sẽ làm việc như bất cứ nhà máy điện thông thường 
khác, về khía cạnh hỗ trợ công suất tác dụng và công suất phản kháng cho hệ thống điện.
• Sơ đồ đấu nối rất quan trọng đối với hiệu quả của NMĐMT-CSL. Sơ đồ tập trung hiện nay vẫn 
được sử dụng trong phần lớn các NMĐMT-CSL, với ưu điểm đơn giản trong lắp đặt với số lượng 
giảm thiểu cho các thành phần trong nhà máy. Tuy vậy, hạn chế của sơ đồ tập trung là hiệu quả 
của việc điều khiển MPPT kém và điều này ảnh hưởng đến sản lượng điện phát ra của nhà máy, 
do tính không tương thích trong đặc tính của các tấm PV trong điều kiện bức xạ mặt trời thay đổi. 
Sơ đồ dạng chuỗi có hiệu suất tổng thể tốt hơn, do việc điều khiển MPPT được thực hiện độc lập, 
riêng rẻ trên từng chuỗi, tuy vậy số lượng lớn các biến tần phải sử dụng và độ phức tạp của sơ đồ 
lại là một nhược điểm. 
Hình 13. Sơ đồ đấu nối thanh góp mạch vòng. a) loại 1 và b) loại 2
 BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG 3 / 2019 11
• Máy biến áp hai cuộn dây thường được sử dụng trong NMĐMT-CSL cho đến nay, với biến 
tần PV loại tập trung. Hiện nay, máy biến áp ba cuộn dây được sử dụng nhiều cho phép đấu nối với 
hai biến tần PV trung tâm, và việc điều khiển được thực hiện độc lập. Trong sơ đồ biến tần nhiều 
chuỗi, máy biến áp hai cuộn dây thường được sử dụng. 
• Các sơ đồ đấu nối thanh góp ac về các mặt tổn thất, độ tin cậy và kinh tế đã được trình bày 
trong bài báo, với thực tế sơ đồ hình tia vẫn được sử dụng nhiều trong các nhà máy, do chi phí cáp 
thấp nhất. Dự đoán trong tương lai, sơ đồ hình tia hay mạch vòng sẽ được sử dụng rộng rải cùng 
với giải pháp thanh góp dc, thay vì thanh góp ac như hiện nay. 
• Tương lai phát triển của NMĐMT-CSL phụ thuộc vào sự giảm giá, giảm kích thước, cải thiện 
hiệu quả các thành phần (tấm PV, máy biến áp và biến tần). Một khi giá cả của các thành phần đạt 
đến ổn định, sơ đồ đấu nối nội bộ và thanh góp sẽ là mối quan tâm trong tương lai, về các khía cạnh 
chi phí, độ bền, độ tin cậy và tính linh hoạt. 
Bảng 4. Tóm tắt các thành phần cơ bản, sơ đồ đấu nối, sơ đồ đấu nối nội bộ của NMĐMT-CSL
Thành phần cơ bản Sơ đồ đấu nối
Tấm PV Biến tần PV Máy biến áp Sơ đồ đấu nốinội bộ
Sơ đồ đấu nối 
thanh góp
Công nghệ
m-Si 
c-Si 
Màng 
mỏng
Một tầng (dc-ac) 
Hai tầng (dc-dc-ac) 
Cách li hay đấu nối
trực tiếp với lưới điện
Hai cuộn dây 
Ba cuộn dây
Tập trung
Chuổi
Nhiều chuỗi
AC tích hợp
Hình tia
Mạch vòng
Hình sao
Công nghệ 
đang được sử 
dụng nhiều
m-Si và
Màng 
mỏng
Một tầng (dc-ac) Ba cuộn dây Tập trung 
Số liệu
hiện nay chưa 
được đầy đủ
Các mối
quan ngại
Hiệu suất
Hiệu suất
Chi phí
Tính ổn 
định
Tổn thất do chuyển mạch
Hiệu suất
Vấn đề điều khiển
Qui định đấu nối
(grid codes) 
Cách li với lưới điện
Giá cả
Kích thước
Chi phí
Công suất 
Hiệu suất
Biến thiên điện 
áp
Chi phí lắp đặt
Chi phí bảo trì
Độ tin cậy
Tổn thất
Chi phí
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Ana Cabrera-Tobara,*, Eduard Bullich-Massagu´ea, M`onica Arag¨u´es-Pe~nalbaa,
Oriol Gomis-Bellmunta; Topologies for Large Scale Photovoltaic Power Plants; Proceedings of Renewable and 
Sustainable Energy, November 20, 2015
[2]. Soeren Baekhoej Kjaer, Member, IEEE, John K. Pedersen, Senior Member, IEEE, and Frede Blaabjerg, Fellow ; A 
Review of Single-Phase Grid-Connected Inverters for Photovoltaic Modules; IEEE Transactions on Industry Applications, 
Vol. 41, No. 5, September/ October 2005
[3]. ABB Technical Application Papers No.10 Photovoltaic Plants; 
c71c66c1f02e6575c125711f004660e6/d54672ac6e97a439c12577ce003d8d84/$FILE/Vol.10.pdf
Hình 14. Sơ đồ hình sao. a) loại 1 và b) loại 2