Hệ thống phát điện quang điện ngoài lưới không phụ thuộc vào lưới điện và hoạt động độc lập, được sử dụng rộng rãi ở các vùng núi xa xôi, vùng không có điện, hải đảo, trạm gốc thông tin liên lạc và đèn đường và các ứng dụng khác, sử dụng phát điện quang điện để giải quyết nhu cầu của người dân ở những vùng không có điện, thiếu điện và điện không ổn định, trường học hoặc nhà máy nhỏ để sinh hoạt và làm việc bằng điện, phát điện quang điện có ưu điểm là kinh tế, sạch, bảo vệ môi trường, không gây tiếng ồn có thể thay thế một phần hoặc thay thế hoàn toàn chức năng phát điện của máy phát điện diesel.

1 Phân loại và thành phần hệ thống phát điện ngoài lưới điện PV
Hệ thống phát điện quang điện ngoài lưới thường được phân loại thành hệ thống DC nhỏ, hệ thống phát điện ngoài lưới vừa và nhỏ và hệ thống phát điện ngoài lưới lớn. Hệ thống DC nhỏ chủ yếu giải quyết nhu cầu chiếu sáng cơ bản nhất ở những khu vực không có điện; hệ thống ngoài lưới vừa và nhỏ chủ yếu giải quyết nhu cầu điện của gia đình, trường học và nhà máy nhỏ; hệ thống ngoài lưới lớn chủ yếu giải quyết nhu cầu điện của toàn bộ làng mạc và đảo, và hệ thống này hiện cũng nằm trong danh mục hệ thống lưới điện siêu nhỏ.
Hệ thống phát điện quang điện ngoài lưới thường bao gồm các mảng quang điện được tạo thành từ các mô-đun năng lượng mặt trời, bộ điều khiển năng lượng mặt trời, biến tần, cụm pin, tải, v.v.
Mảng PV chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện khi có ánh sáng và cung cấp điện cho tải thông qua bộ điều khiển và biến tần năng lượng mặt trời (hoặc máy điều khiển ngược), đồng thời sạc cho bộ pin; khi không có ánh sáng, pin cung cấp điện cho tải AC thông qua biến tần.
2 Thiết bị chính của hệ thống phát điện ngoài lưới điện PV
01. Các mô-đun
Mô-đun quang điện là một bộ phận quan trọng của hệ thống phát điện quang điện ngoài lưới, có vai trò chuyển đổi năng lượng bức xạ của mặt trời thành năng lượng điện một chiều. Đặc tính bức xạ và đặc tính nhiệt độ là hai yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất của mô-đun.
02、Biến tần
Biến tần là thiết bị chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) thành dòng điện xoay chiều (AC) để đáp ứng nhu cầu điện của tải AC.
Theo dạng sóng đầu ra, bộ biến tần có thể được chia thành bộ biến tần sóng vuông, bộ biến tần sóng bước và bộ biến tần sóng sin. Bộ biến tần sóng sin có đặc điểm là hiệu suất cao, sóng hài thấp, có thể áp dụng cho mọi loại tải và có khả năng chịu tải mạnh đối với tải cảm ứng hoặc tải điện dung.
03、Bộ điều khiển
Chức năng chính của bộ điều khiển PV là điều chỉnh và kiểm soát nguồn điện DC do các mô-đun PV phát ra và quản lý việc sạc và xả pin một cách thông minh. Các hệ thống ngoài lưới cần được cấu hình theo mức điện áp DC của hệ thống và công suất hệ thống với các thông số kỹ thuật phù hợp của bộ điều khiển PV. Bộ điều khiển PV được chia thành loại PWM và loại MPPT, thường có các mức điện áp khác nhau là DC12V, 24V và 48V.
04、Pin
Pin là thiết bị lưu trữ năng lượng của hệ thống phát điện, có chức năng lưu trữ năng lượng điện phát ra từ mô-đun PV để cung cấp điện cho tải trong quá trình tiêu thụ điện.
05、Giám sát
3. Nguyên tắc thiết kế chi tiết và lựa chọn hệ thống: đảm bảo tải cần đáp ứng được tiền đề về điện, với số lượng mô-đun quang điện và dung lượng pin tối thiểu, nhằm giảm thiểu đầu tư.
01、Thiết kế mô-đun quang điện
Công thức tham khảo: P0 = (P × t × Q) / (η1 × T) Công thức: P0 – công suất cực đại của tấm pin mặt trời, đơn vị Wp; P – công suất tải, đơn vị W; t – số giờ tiêu thụ điện hàng ngày của tải, đơn vị H; η1 - là hiệu suất của hệ thống; T - số giờ nắng cực đại trung bình hàng ngày tại địa phương, đơn vị HQ- – hệ số thặng dư liên tục trong thời kỳ nhiều mây (thường là 1,2 đến 2)
02, Thiết kế bộ điều khiển PV
Công thức tham khảo: I = P0 / V
Trong đó: I – Dòng điện điều khiển bộ điều khiển PV, đơn vị A; P0 – Công suất cực đại của mô-đun pin mặt trời, đơn vị Wp; V – Điện áp định mức của bộ pin, đơn vị V ★ Lưu ý: Ở những vùng có độ cao, bộ điều khiển PV cần mở rộng biên độ nhất định và giảm công suất sử dụng.
03、Biến tần ngoài lưới
Công thức tham khảo: Pn=(P*Q)/Cosθ Trong công thức: Pn – công suất của bộ biến tần, đơn vị VA; P – công suất của tải, đơn vị W; Cosθ – hệ số công suất của bộ biến tần (thường là 0,8); Q – hệ số biên độ cần thiết cho bộ biến tần (thường được chọn từ 1 đến 5). ★Lưu ý: a. Các tải khác nhau (điện trở, cảm kháng, dung kháng) có dòng điện khởi động khác nhau và hệ số biên độ khác nhau. b. Ở những vùng có độ cao lớn, bộ biến tần cần mở rộng biên độ nhất định và giảm công suất sử dụng.
04、Ắc quy axit chì
Công thức tham khảo: C = P × t × T / (V × K × η2) công thức: C – dung lượng của bộ pin, đơn vị Ah; P – công suất của tải, đơn vị W; t – số giờ tiêu thụ điện hàng ngày của tải, đơn vị H; V – điện áp định mức của bộ pin, đơn vị V; K – hệ số phóng điện của pin, có tính đến hiệu suất của pin, độ sâu phóng điện, nhiệt độ môi trường và các yếu tố ảnh hưởng, thường được lấy là 0,4 đến 0,7; η2 – hiệu suất của biến tần; T – số ngày nhiều mây liên tiếp.
04、Pin lithium-ion
Công thức tham khảo: C = P × t × T / (K × η2)
Trong đó: C – dung lượng của bộ pin, đơn vị kWh; P – công suất của tải, đơn vị W; t – số giờ điện mà tải sử dụng trong một ngày, đơn vị H; K – hệ số xả của pin, có tính đến hiệu suất của pin, độ sâu xả, nhiệt độ môi trường và các yếu tố ảnh hưởng, thường được lấy từ 0,8 đến 0,9; η2 – hiệu suất của biến tần; T - số ngày nhiều mây liên tiếp. Trường hợp thiết kế
Một khách hàng hiện tại cần thiết kế hệ thống phát điện quang điện, giờ nắng cao điểm trung bình hàng ngày tại địa phương được tính theo 3 giờ, công suất của tất cả các đèn huỳnh quang gần 5KW và chúng được sử dụng trong 4 giờ mỗi ngày và pin axit chì được tính theo 2 ngày nhiều mây liên tục. Tính toán cấu hình của hệ thống này.