Chọn số tấm pin mỗi string: tính Voc lạnh và kiểm MPPT nóng

Chọn số tấm pin trên mỗi string không thể chỉ lấy điện áp danh định của inverter chia cho điện áp tấm pin ở 25°C. Khi nhiệt độ tế bào giảm, điện áp hở mạch (Voc) tăng và có thể vượt giới hạn DC tuyệt đối. Khi tế bào nóng lên, điện áp tại điểm công suất cực đại (Vmp) giảm, có nguy cơ ra ngoài miền MPPT hữu ích. Một cấu hình hợp lệ phải vượt qua cả hai biên, đồng thời được kiểm dòng, công suất DC, cách chia MPPT và điều kiện thực tế trên mái.

Biên soạn: QuangAnhcons · Chuyên đề: Thiết kế điện mặt trời áp mái · Đối chiếu nguồn: 09/10/2026. Ví dụ dưới đây sử dụng thông số module giả định để minh họa phương pháp, không phải kết quả chọn thiết bị cho một dự án cụ thể.

1. Bài toán kỹ thuật: string hợp lệ khác string chạy được

Một nhà máy đang bố trí các dãy PV trên nhiều mái cần chọn số module nối tiếp vào từng MPPT của inverter. Nhà cung cấp có thể nói biến tần nhận tới 1.100 V DC và cho phép hai string trên mỗi MPPT. Hai dòng thông tin này chưa đủ để kết luận có thể dùng bất kỳ số module nào nhỏ hơn tỷ số 1.100/Voc ở STC. Điện áp vào biến tần thay đổi theo điều kiện làm việc; dòng vào phụ thuộc số string song song, bức xạ và công nghệ module.

Ta cần phân biệt ba giới hạn: điện áp tuyệt đối mà inverter không được vượt; miền MPPT vận hành; và miền MPPT tương ứng công suất định mức nếu nhà sản xuất công bố riêng. Một string có thể chưa vượt điện áp tuyệt đối nhưng vẫn không đạt mục tiêu công suất ở biên nóng hoặc lạnh. Ngược lại, trong điều kiện ít nắng, điện áp có thể đủ nhưng công suất không đủ để inverter vận hành ở điểm danh định.

Phạm vi bài là phép kiểm sơ bộ dây nối tiếp PV module tới cổng DC của inverter. Chưa bao gồm thiết kế cơ khí mái, lựa chọn dây/cầu chì/SPD DC, mô phỏng bóng che, hồ sơ đấu nối điện lực hoặc công suất phát thực tế. Những phần đó cần một bộ dữ liệu riêng.

2. Bảng căn cứ: tiêu chuẩn nào kiểm phần nào?

Việc một chuẩn IEC có phiên bản mới hơn không đồng nghĩa phiên bản đó đã tự động thay thế quy định áp dụng tại Việt Nam. Hồ sơ phải tách điều kiện pháp lý/đấu nối, TCVN, tiêu chuẩn IEC và tài liệu thiết bị theo model; chủ đầu tư và đơn vị thiết kế kiểm lại trước phê duyệt.

3. Dữ liệu nào bắt buộc có trước khi tính?

Với module PV, cần đúng mã hàng, cấu hình cell và biến thể, ngày phát hành datasheet, Voc, Vmp, Isc, Imp ở STC, hệ số nhiệt độ của Voc và Vmp, giới hạn điện áp hệ thống, giới hạn dòng ngược và sai số đặc tính. Nếu sử dụng mô-đun hai mặt (bifacial), cần xem điều kiện bức xạ mặt sau và cách nhà sản xuất xác định dòng cực đại. Với inverter, phải lấy điện áp DC tối đa, điện áp khởi động, dải MPPT, dải MPPT cho công suất định mức (nếu có), dòng làm việc và ngắn mạch trên mỗi MPPT, số chuỗi song song và công suất DC tối đa.

Với hiện trường, yêu cầu ít nhất nhiệt độ tế bào thấp nhất có thể xảy ra khi mạch hở và nhiệt độ tế bào vận hành cao nhất dự kiến. Không lấy nhiệt độ không khí 35°C làm nhiệt độ cell 35°C vào giữa trưa. Các nhiệt độ dùng trong ví dụ chỉ là giả định phục vụ phép tính; thiết kế thật phải có cơ sở thời tiết và mô hình nhiệt riêng cho vị trí lắp đặt.

4. Công thức nhiệt độ và điều kiện chấp nhận

Với bài tính sơ bộ tuyến tính, một giá trị điện áp ở nhiệt độ T có thể được nội suy từ 25°C: V(T) = V(STC) × [1 + β × (T − 25)]; β có đơn vị 1/°C và thường âm đối với Voc, Vmp của module silicon. Đây là phép tính gần đúng dựa trên hệ số nhà sản xuất, không thay thế mô hình I–V đầy đủ ở nhiều mức bức xạ. Không dùng cùng một β cho Voc và Vmp trừ khi datasheet thực sự ghi vậy.

Nếu N module nối tiếp, điều kiện an toàn điện áp tuyệt đối là N × Voc(Tcell,min) ≤ UDC,max được phép, xét thêm dung sai và dự phòng theo quy trình thiết kế áp dụng. Để sàng lọc vùng vận hành công suất định mức ở biên nhiệt giả định, áp dụng đồng thời: N × Vmp(Tcell,max) ≥ UMPP,rated,min và N × Vmp(Tcell,min) ≤ UMPP,rated,max. Đây là phương pháp sàng lọc bảo thủ theo hai biên nhiệt, chưa mô phỏng MPP thực tế tại các mức bức xạ, điện áp lưới và giới hạn công suất inverter.

Ba bất đẳng thức trên là ba câu hỏi khác nhau: có vượt quá điện áp gây nguy hiểm khi lạnh không; khi nóng có đủ điện áp để chạy trong vùng công suất mong muốn không; và khi lạnh điện áp tại MPP có rời vùng tối ưu phía trên không. Điện áp khởi động cũng phải được kiểm, song chỉ đạt điện áp khởi động chưa có nghĩa là bảo đảm công suất.

5. Thử tính với 16 module mỗi string

Biên lạnh −5°C thấp hơn mốc STC 30°C. Với βVoc = −0,0025/°C, Voc lạnh mỗi module = 50 × [1 + (−0,0025) × (−30)] = 53,75 V. Tương tự, Vmp lạnh = 42 × [1 + (−0,0029) × (−30)] = 45,654 V.

Biên nóng 70°C cao hơn STC 45°C; Vmp nóng = 42 × [1 + (−0,0029) × 45] = 36,519 V. Từ đó:

Cần tính luôn miền N nguyên, không chỉ kiểm một ứng viên. Theo ba điều kiện trên, N tối thiểu để đạt 450 V ở 70°C là ceil(450/36,519) = 13. N tối đa theo điện áp MPP ở −5°C là floor(800/45,654) = 17. Giới hạn an toàn Voc lạnh riêng cho floor(1.100/53,75) = 20. Giao của ba điều kiện là 13–17 module trên string trong giả định này; không phải dải cho mọi hệ PV.

Ví dụ 18 module chưa vi phạm giới hạn tuyệt đối UDC,max theo phép kiểm Voc lạnh (967,5 V), nhưng Vmp lạnh khoảng 821,8 V vượt trần 800 V của miền công suất định mức đã chọn. Điều đó không nhất thiết làm inverter hỏng hay ngắt ngay, bởi nhà sản xuất có thể cho hoạt động ngoài miền công suất định mức với suy giảm. Tuy nhiên không được gọi 18 module là phương án đạt mục tiêu thiết kế trên chỉ dựa vào điện áp tuyệt đối.

6. Vượt qua kiểm điện áp vẫn chưa đủ: dòng và công suất

Trong một string nối tiếp, dòng gần bằng dòng của một module; khi hai string được đấu song song vào cùng MPPT, các dòng cộng lại. Với ví dụ Imp = 14,0 A, hai string song song cho dòng tại MPP ở STC xấp xỉ 28 A. Con số nhỏ hơn 30 A công bố cho mỗi MPPT của ví dụ SMA nhưng biên chỉ 2 A, vì vậy không được phê duyệt phương án hai string chỉ với phép so này.

Dòng cực đại có thể tăng theo bức xạ, hiệu ứng hai mặt và hệ số nhiệt; phải kiểm tra Isc của từng string theo điều kiện thiết kế, giới hạn Isc của inverter, đầu nối, dây dẫn, thiết bị bảo vệ, và dòng vận hành cho phép ở điều kiện liên quan. Với Isc giả định 14,8 A ở STC, hai string đã đạt 29,6 A trước khi xét các hiệu ứng kể trên. Đây là lý do số cổng vật lý cho phép chưa phải giấy phép luôn lắp đủ hai string.

Giới hạn tổng công suất DC inverter cũng độc lập với số MPPT. Inverter ví dụ có 12 MPPT và hai cổng string/MPPT, nhưng nếu lắp đủ 24 string, mỗi string 9,408 kWp, tổng DC đạt 225,792 kWp, vượt mức công suất PV array tối đa 187,5 kWp trong dữ liệu nhà sản xuất. Phương án thực phải cân đối số string, DC/AC ratio, công suất và dòng tại mỗi MPPT; không lấy số cổng nhân số tấm làm công suất được phép.

Thiết kế cũng phải xét các mái có hướng nghiêng, bóng che hoặc mã module khác nhau. Không ghép tùy tiện các string có đặc tuyến I–V khác biệt vào chung một MPPT rồi mặc định hiệu suất không đổi. Các thuật toán MPP có giới hạn và tổn thất mismatch có thể khiến kết quả vận hành khác tính đơn giản.

7. Nếu nhiệt độ thiết kế thay đổi, kết luận có đổi không?

Nếu nhiệt độ nóng tăng lên 80°C, Vmp của module giả định giảm còn 42 × [1 − 0,0029 × 55] = 35,301 V. Số module tối thiểu cho 450 V lúc này là ceil(450/35,301) = 13 trong ví dụ; tuy giá trị nguyên không đổi nhưng dự phòng điện áp giảm. Khi nhiệt độ cell thấp nhất giảm xuống −15°C, Voc lạnh mỗi module tăng đến 55 V và giới hạn tuyệt đối trở thành floor(1.100/55) = 20 module; Vmp ở −15°C tăng khoảng 46,872 V, do đó trần MPP 800 V vẫn cho tối đa 17 module. Sự ổn định của các số nguyên ở đây là ngẫu nhiên theo bộ tham số, không chứng minh giả định nhiệt độ không quan trọng.

Độ nhạy về nguồn dữ liệu còn quan trọng hơn: thay module 588 Wp bằng module công suất cao hơn nhưng Voc/Vmp khác sẽ làm dịch cả ba biên. Có trường hợp đổi inverter 1.100 V sang 1.000 V khiến giới hạn Voc lạnh chặt hơn; trường hợp inverter có dải MPP công suất định mức rộng hơn lại có nhiều phương án bố trí hơn. Nhà thầu cần tính một ma trận theo từng module–inverter–địa điểm thay vì sử dụng một bảng số string áp dụng toàn bộ dự án.

Với mái dài không chia hết cho một số module/string cố định, không nên tự ý ghép chuỗi ngắn vào song song với chuỗi dài cùng MPPT. Nên cân nhắc điều chỉnh bố trí module, đổi phân nhóm MPPT, dùng inverter có nhiều bộ theo dõi độc lập hoặc thiết kế lại layout theo các dải mái. Quyết định nào tối ưu phải tính thêm sản lượng theo giờ, công tác đi dây DC và khả năng bảo trì.

8. Hồ sơ cần có trước khi chốt thiết kế và thi công

Ở giai đoạn tư vấn/RFQ, QuangAnhcons đề xuất chốt một bộ hồ sơ nhỏ nhưng có thể kiểm toán: bảng datasheet module và inverter đúng phiên bản, dữ liệu thời tiết/giả định nhiệt cell theo địa điểm, bảng tính N ở biên lạnh–nóng, ma trận phân MPPT/string, layout mái và điểm giao nhận DC–AC, cùng danh sách vấn đề chưa có thông số. Mỗi phép tính phải ghi đơn vị và dữ liệu nguồn; không chỉ gửi con số “16 tấm/string”.

Đây là mini-WBS trình tự kỹ thuật, không phải cam kết số ngày thi công hoặc biểu đồ đường găng. Thời gian mua hàng, phê duyệt, công tác mái, cô lập nguồn, FAT/SAT và tiến độ điện lực không thể suy ra chỉ từ bài toán số tấm nối tiếp.

Checklist RFQ gửi đơn vị thiết kế/nhà thầu

• Ghi mã module, công suất, Voc/Vmp/Isc/Imp và hệ số nhiệt, bản datasheet cùng sai số giá trị.
• Ghi model inverter, phiên bản manual, UDC tối đa, miền MPPT chạy thường, miền công suất định mức và giới hạn dòng từng MPPT.
• Chốt Tcell thấp nhất khi hở mạch và Tcell cao nhất khi vận hành bằng cơ sở thời tiết và mái thực tế.
• Yêu cầu bảng tính N nguyên cho Voc lạnh, Vmp nóng và Vmp lạnh; đánh dấu mục kiểm chưa đạt.
• Yêu cầu bảng phân string/MPPT, kiểm riêng dòng, Isc, bifacial gain và tổng DC/AC ratio.
• Đối chiếu phân nhóm mái, hướng mái, bóng che, chiều dài tuyến cáp, chọn vật liệu chịu UV và chống ăn mòn theo hồ sơ áp dụng.
• Thiết lập chứng cứ nghiệm thu và cập nhật as-built khi thay thế model trong quá trình mua sắm.

Câu hỏi thực tế

Có thể dùng Voc ở 25°C nhân số module rồi so UDC,max không? Không đủ. Cần kiểm Voc tại biên cell lạnh được xác lập cho dự án, bởi giá trị điện áp có thể tăng khi nhiệt độ giảm.

String có Vmp ngoài dải 450–800 V có luôn làm inverter ngừng chạy? Không thể kết luận vậy. Trong ví dụ, 450–800 V là miền MPPT cho công suất định mức; trạng thái ngoài miền này phải đọc manual chính xác và mô phỏng giới hạn công suất.

Vì sao phải kiểm dòng khi bài viết đang nói về điện áp? Vì tăng số string song song không làm tăng Voc của một string nhưng làm tăng dòng mỗi MPPT; ngoài ra tổng công suất DC có thể vượt giới hạn inverter ngay cả khi từng string đều hợp lệ về điện áp.

Có cần khảo sát mái trước khi tính sơ bộ không? Có thể lập phương án ứng viên từ datasheet và điều kiện khí hậu giả định, nhưng bản thiết kế thi công phải chốt layout, tuyến DC, vùng che bóng, an toàn mái và thông số lắp đặt thực tế.

Video thi công thực tế: Chuyển pin CanadianSolar phục vụ công trình điện mặt trời 5 MW – Xây Lắp Điện Quang Anh (tư liệu từ trang Video dự án QuangAnhcons). Video minh họa công việc logistics/lắp đặt của dự án khác, không phải nguồn dữ liệu cho công thức thiết kế string trong bài.

Bài tính và hướng dẫn liên quan

• Thiết kế điện mặt trời áp mái MWp cho nhà máy — đọc tiếp cách xác định kiến trúc inverter/string trong bài toán tổng thể.
• Thiết kế hệ thống PV mái nhà 10 MWp — xem sự liên hệ giữa DC/AC ratio, phân block và đấu nối.
• Thiết kế điện mặt trời áp mái: chọn pin, inverter và bảo vệ — tham khảo các yêu cầu khác nằm ngoài phép tính string.

Hồ sơ tư vấn: Khi cần xác lập số module/string cho nhà máy, vui lòng gửi datasheet PV/inverter và thông tin mái, khu vực dự án về sales@quanganhcgte.com hoặc liên hệ 0919 758 191. QuangAnhcons sẽ trao đổi phạm vi dữ liệu cần khảo sát và các đầu mục phải kiểm trước khi chốt phương án.

Nguồn đã đối chiếu ngày 09/10/2026: VSQI, IEC Webstore (IEC 62548-1:2023+A1:2025; IEC 60364-7-712:2025; IEC 62446-1:2016+A1:2018), tài liệu DC Input hãng SMA cho dòng STPxxx-70. Không sử dụng điều khoản trong phần toàn văn chưa truy cập. Các số module, module giả định và kết quả tính chỉ phục vụ minh họa phương pháp kỹ thuật.