GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
GIỚI THIỆU CHUNG
Dưới đây là một số sơ đồ tổng quát của hệ thống năng lượng mặt trời sử dụng cho hộ gia đình
Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống năng lượng mặt trời ứng dụng cho hộ gia đình
Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta tiêu thụ một lượng năng lượng lớn, điều này cho thấy rằng cuộc sống của chúng ta phụ thuộc vào việc sử dụng tài nguyên thiên nhiên và năng lượng.
Phần lớn năng lượng tiêu thụ hiện nay chủ yếu dành cho sưởi ấm, và một phần trong số đó có thể được cung cấp từ năng lượng mặt trời Năng lượng mặt trời không chỉ giúp giảm chi phí sưởi ấm mà còn có thể được sử dụng để phục vụ cho các hoạt động sinh hoạt hàng ngày Việc chuyển sang sử dụng năng lượng mặt trời là một giải pháp hiệu quả để tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường.
Theo dự báo của cơ quan năng lượng quốc tế, trữ lượng dầu mỏ đang giảm dần, cùng với than đá và khí tự nhiên cũng đang cạn kiệt Tất cả các nguồn tài nguyên đều có giới hạn và không thể khai thác mãi mãi Việc tái tạo lại các nguồn năng lượng này cần hàng triệu năm, trong khi nhu cầu sử dụng ngày càng tăng Do đó, việc tìm kiếm các nguồn năng lượng thay thế là cần thiết cho ngành năng lượng Các nguồn năng lượng mới như năng lượng gió, năng lượng mặt trời và năng lượng sinh học không chỉ có thể thay thế cho nguồn năng lượng cổ điển mà còn mang lại lợi ích về sinh thái và môi trường.
Công nghệ từ ánh sáng (solar technologies) chuyển đổi năng lượng mặt trời thành nhiệt năng và điện năng, cung cấp năng lượng cho hệ thống làm lạnh Đặc biệt, ở những quốc gia có bờ biển dài và thuộc vùng nhiệt đới như Việt Nam, hệ thống năng lượng này có tiềm năng lớn trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng thiếu hụt trong tương lai.
1.1.1 Lợi ích trong việc sử dụng năng lượng mặt trời
Với sự biến đổi khí hậu toàn cầu và sự cạn kiệt của các nguồn năng lượng truyền thống, hệ thống năng lượng mặt trời mang lại nhiều lợi ích đáng kể.
- Thời kỳ hoàn vốn cho đầu tƣ ban đầu này có thể rất ngắn tùy thuộc vào số lƣợng hộ gia đình sử dụng điện
- Sau khi đầu tƣ ban đầu đã đƣợc thu hồi, năng lƣợng từ mặt trời là thiết thực, miễn phí
- Ƣu đãi tài chính có hình thức chính phủ sẽ giảm chi phí ban đầu
- Năng lƣợng mặt trời là nguồn năng lƣợng vô tận, không đòi hỏi nhiên liệu
- Không bị ảnh hưởng bởi việc cung cấp và nhu cầu nhiên liệu và do đó không phải chịu mức giá ngày càng tăng của xăng dầu
1.1.1.2 Thân thiện với môi trường
- Năng lƣợng mặt trời sạch, tái tạo và bền vững, góp phần bảo vệ môi trường
Năng lượng tái tạo không gây ô nhiễm môi trường vì không phát thải các chất độc hại như khí carbon dioxide, oxit nitơ, khí lưu huỳnh hay thủy ngân vào khí quyển, khác biệt hoàn toàn so với các phương pháp sản xuất điện truyền thống.
- Do đó năng lƣợng mặt trời không tạo ra hiệu ứng nhà kính, đảm bảo cho môi trường an toàn
Năng lượng mặt trời không yêu cầu sử dụng nhiên liệu, do đó, không phát sinh thêm chi phí cho việc vận chuyển, thu hồi nhiên liệu hay lưu trữ chất thải phóng xạ.
1.1.1.3 Độc lập, bán độc lập
Năng lượng mặt trời là giải pháp hiệu quả để bù đắp năng lượng tiêu thụ và cung cấp tiện ích, giúp giảm hóa đơn điện hàng tháng Hệ thống năng lượng mặt trời còn đảm bảo cung cấp điện liên tục ngay cả khi xảy ra mất điện.
- Một hệ thống năng lƣợng mặt trời có thể hoạt động hoàn toàn độc lập, không đòi hỏi một kết nối đến một mạng lưới điện hoặc khí
Việc sử dụng năng lượng mặt trời giúp giảm sự phụ thuộc vào các nguồn năng lượng truyền thống, đồng thời giảm thiểu tác động từ thiên tai và các sự kiện quốc tế Điều này không chỉ mang lại lợi ích cho môi trường mà còn góp phần xây dựng một tương lai bền vững.
- Năng lượng mặt trời hỗ trợ việc làm cho địa phương, thúc đẩy kinh tế địa phương
Hệ thống năng lượng mặt trời gần như không tốn chi phí bảo trì và có thể hoạt động hiệu quả trong nhiều thập kỷ, với tuổi thọ trung bình của pin mặt trời lên đến khoảng 30 năm.
- Sau khi lắp đặt không có chi phí định kỳ
- Hoạt động êm, không tiếng ồn, không gây ra mùi khó chịu và không cần nhiên liệu
- Có thể mở rộng hệ thống dễ dàng khi nhu cầu sử dụng tăng
Chi phí ban đầu cao là một trong những nhược điểm chính khi lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời, chủ yếu do giá thành cao của các vật liệu bán dẫn được sử dụng trong sản xuất pin mặt trời.
- Đòi hỏi một diện tích lớn để lắp đặt các tấm pin mặt trời
Hiệu quả của hệ thống năng lượng phụ thuộc vào vị trí của mặt trời Mặc dù có thể khắc phục vấn đề này bằng cách lắp đặt các phần tử hỗ trợ, nhưng chi phí sẽ tăng lên.
- Việc sản xuất điện mặt trời bị ảnh hưởng bởi sự ảnh hưởng của các đám mây
- Năng lƣợng mặt trời không sản xuất đƣợc trong ban đêm.
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI
Giàn pin mặt trời chuyển đổi ánh sáng thành điện năng, tạo ra dòng điện một chiều (DC) Dòng điện này được dẫn tới bộ điều khiển, thiết bị điện tử tự động điều hòa quá trình phóng nạp ắc-quy cho các thiết bị một chiều Nếu công suất giàn đủ lớn, mạch điện sẽ được lắp thêm bộ biến đổi điện để chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng xoay chiều, từ đó có thể vận hành nhiều thiết bị điện gia dụng hơn.
1.3 CẤU HÌNH CỦA MỘT HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
1.3.1 Cấu hình của hệ thống năng lượng mặt trời
Dưới đây là cấu hình cơ bản của một hệ thống năng lượng mặt trời
Hình 1.1 Cấu trúc hệ thống năng lượng mặt trời
Một hệ thống năng lƣợng mặt trời bao gồm các thiết bị chính sau:
- Solar cell: pin mặt trời
- Charge controller: bộ điều khiển sạc
Tấm pin mặt trời là thiết bị chuyển đổi quang năng từ ánh sáng mặt trời thành điện năng Chúng được cấu tạo từ các phân tử bán dẫn, được kết nối theo kiểu nối tiếp hoặc song song Công suất phát ra từ tấm pin mặt trời là tổng hợp của các phân tử bán dẫn, với cường độ (ampere) và điện thế (voltage) tương ứng Mỗi phân tử bán dẫn cung cấp cường độ từ 2 đến 5 ampere và điện thế 0.5 volts.
Các phân tử bán dẫn trong bảng nhật năng được bố trí nhằm cung cấp điện thế 12, 24 và 36 volts Công suất đơn vị được đo bằng watt, và công thức tính công suất bao gồm các thành phần của điện thế và cường độ dòng điện.
Công thức P(watt) = V(volts) x I(ampere) thể hiện mối quan hệ giữa công suất, điện áp và dòng điện Tương tự như các thành phần phân tử trong bán dẫn, bảng năng lượng mặt trời cũng cung cấp năng lượng cần thiết để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ Các bảng năng lượng mặt trời này đảm bảo cung cấp năng lượng theo yêu cầu sử dụng.
Một số thông tin cơ bản về tấm pin mặt trời:
Số lƣợng cells trên mỗi tấm pin: 72 cells
Loại cells: monocrystaline và polycrystalline
Tuổi thọ trung bình của tấm pin: 30 năm
Có khả năng kết nối thành các trạm điện mặt trời công suất không hạn chế, có thể hòa lưới hoặc hoạt động độc lập
Vào những ngày nắng, mặt trời cung cấp khoảng 1KW/1m² đến bề mặt trái đất khi ở vị trí thẳng đứng và không có mây Công suất và điện áp của hệ thống năng lượng mặt trời phụ thuộc vào cách ghép nối các tấm pin Các tấm pin mặt trời được thiết kế đặc biệt để lắp đặt ngoài trời, nhằm tối ưu hóa khả năng hấp thụ ánh sáng mặt trời, đồng thời có khả năng chịu đựng các điều kiện thời tiết khắc nghiệt, bao gồm khí hậu và nhiệt độ.
Dưới đây là một số hình ảnh về bộ điều khiển sạc được thể hiện ở hình 1.3
Hình 1.3 Bộ điều khiển sạc cho hệ thống năng lượng mặt trời
Thiết bị này có chức năng điều tiết sạc cho acquy, bảo vệ acquy khỏi tình trạng nạp quá tải và xả quá sâu, từ đó nâng cao tuổi thọ của bình ắc-quy Điều này giúp hệ thống pin mặt trời hoạt động hiệu quả và bền bỉ hơn.
Bộ điều khiển còn cho biết tình trạng nạp điện của panel mặt trời vào ắc- quy giúp cho người sử dụng kiểm soát được các phụ tải
Bộ điều khiển sạc trong hệ thống năng lượng mặt trời đóng vai trò quan trọng trong việc điều hành và kiểm soát dòng điện một chiều từ bảng năng lượng mặt trời đến bình tụ điện Nếu không có bộ điều khiển sạc cho dòng điện một chiều (12V DC), bình tụ điện có thể bị hỏng do quá tải hoặc điện thế quá thấp, dẫn đến hiệu suất kém của toàn bộ hệ thống.
Bộ điều khiển sạc, hay còn gọi là bộ điều hòa dòng điện một chiều, được thiết kế để quản lý dòng điện từ bảng năng lượng mặt trời Nếu bộ điều khiển sạc có cường độ 20 amps, thì nó chỉ nên sử dụng cho bảng năng lượng mặt trời cung cấp tối đa 20 amps, không được vượt quá mức này.
Nếu dòng điện một chiều quá thấp hoặc quá cao, bộ điều khiển sạc sẽ ngay lập tức ngừng hoạt động để bảo vệ bình tụ điện khỏi hư hại.
- Nhiệt độ cũng là một yếu tố cần thiết cho bình tụ điện đƣợc hoạt động lâu dài, không thay đổi nhiều ở nhiệt độ 24 0 C (75 0 F)
Bộ điều khiển sạc có chức năng bảo vệ nạp quá điện thế (> 13,8 V) và điện thế thấp (< 10,5 V) Khi phát hiện bình ắc-quy đã nạp đầy hoặc điện áp quá thấp, mạch bảo vệ sẽ tự động ngắt mạch để đảm bảo an toàn cho hệ thống.
1.3.1.3 Inverter (đƣợc thể hiện ở hình 1.4)
Bộ biến điện là thiết bị chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) từ bình tụ điện (battery) thành dòng điện xoay chiều (AC) 120V/240V, phục vụ cho hầu hết các thiết bị gia dụng như tủ lạnh, máy lạnh và ti vi Hệ thống năng lượng mặt trời thường cung cấp điện một chiều, do đó cần bộ biến điện để chuyển đổi thành điện xoay chiều theo tiêu chuẩn 120V, 60Hz hoặc 220V, 50Hz Bộ biến điện có công suất phù hợp để đáp ứng nhu cầu tiêu dùng mà không lãng phí năng lượng, với cấu tạo điện tử nhận dòng điện 12V DC và chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều 120V/240V.
Bộ biến điện (Inverter) chủ yếu cung cấp dòng điện xoay chiều 120V AC, nhưng có thể được cấu hình nối tiếp hoặc song song để đáp ứng nhu cầu điện thế khác nhau, bao gồm cả 120VAC và 220VAC Đối với dòng điện xoay chiều 120VAC, người dùng cũng có thể sử dụng bộ biến đổi (transformer) để chuyển đổi sang 220V AC.
Sự thất thoát hiệu năng công suất của năng lượng mặt trời có thể lên tới 10% - 20% nếu thiếu kinh nghiệm trong thiết kế mạch điện tử và hiểu biết về nguyên lý hoạt động của hệ thống năng lượng mặt trời.
- Đƣợc thiết kế với nhiều cấp công suất từ 0,3KVA-10KVA
- Inverter có nhiều loại và cách phân biệt chúng bằng dạng sóng của điện áp đầu ra: dạng sóng hình sin, giả sin, sóng vuông, sóng bậc thang…
Hình 1.4 Inverter cho hệ thống năng lượng mặt trời
1.3.1.4 Batery (ắc-quy): đƣợc thể hiện ở hình 1.5
Bình tụ điện là thiết bị lưu trữ điện năng, thường được sử dụng vào ban đêm hoặc khi trời ít nắng, với điện áp 12V DC Nó có khả năng nhận và cung cấp điện năng nhiều lần trong hệ thống năng lượng mặt trời, được đo bằng cường độ giờ (Ah), thường là 20 giờ hoặc 100 giờ Ví dụ, bình tụ điện 350 Ah có thể cung cấp liên tục 17.5 Ah trong 20 giờ hoặc 35 Ah trong 10 giờ Theo công thức P=V.I, bình tụ điện 6V với cường độ 360 Ah cho công suất 2.16 kWh Bình tụ điện có thể được ghép nối tiếp hoặc song song để đáp ứng nhu cầu điện áp Để đảm bảo cung cấp điện trong thời gian không có nắng, bình tụ điện cần có cường độ đủ lớn Chúng được chế tạo để sử dụng lâu dài trong hệ thống năng lượng mặt trời mà không cần bảo trì Có nhiều loại ắc-quy với kích thước và dung lượng khác nhau, tùy thuộc vào công suất và đặc điểm của hệ thống pin mặt trời; hệ thống lớn hơn cần ắc-quy có dung lượng lớn hoặc nhiều bình ắc-quy kết nối với nhau.
1.3.1.5 Khung giá và dây cáp Để đảm bảo cho hệ thống pin panel mặt trời đặt đúng vị trí tốt nhất (nắng nhiều nhất và lâu nhất) và hiệu suất sử dụng hệ thống luôn đƣợc ổn định lâu dài, chúng ta cần đến bộ khung gá và dây cáp chuyên dụng Để tối đa hóa hiệu suất của hệ thống, các tấm pin panel mặt trời cần đƣợc lắp đặt theo một góc nghiêng và một hướng nhất định (tùy thuộc từng vị trí lắp đặt cụ thể)
CẤU HÌNH CỦA MỘT HỆ THỐNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI VÀ ỨNG DỤNG
HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI BIẾN TẦN
Dưới đây là sơ đồ giới thiệu về một hệ thống năng lượng mặt trời hòa lưới điện có dự trữ
Hình 2.1: Hệ thống sản xuất điện năng lượng mặt trời hòa lưới có dự trữ sử dụng bộ Inverter
HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI BIẾN TẦN NỐI TIẾP
SƠ ĐỒ HỆ THỐNG
Dưới đây là sơ đồ giới thiệu về một hệ thống năng lượng mặt trời hòa lưới điện có dự trữ
Hình 2.1: Hệ thống sản xuất điện năng lượng mặt trời hòa lưới có dự trữ sử dụng bộ Inverter
Trong sơ đồ này ta thấy các bộ phận cơ bản của một lưới điện mặt trời bao gồm:
- Battery blank: gồm có ắc-quy và bộ điều khiển sạc
2.1.1 Hình ảnh và cấu trúc của bộ Inverter
Input AC: 220V AC/ 50 Hz (pure sine wave)
Input AC: 220V AC/ 50 Hz (pure sine wave)
Battery charger max: 50A (5 steps selectable)
Ouput AC: 220V AC/ 50 Hz (pure sine wave)
Battery charger max: 50A (5 steps selectable)
Ouput AC: 220V AC/ 50 Hz (pure sine wave)
Battery charger max: 50A (5 steps selectable)
Sau đây là một số hình ảnh về bộ inverter hoạt động trong hệ thống năng lƣợng mặt trời
Hình 2.3: Cấu trúc bộ Inverter
1.Solar Panel (+) 6 AC Input-Ground
11 Dry Contact-C (Common) to Star Generator 2.Solar Panel (-) 7 AC Output-Line(L)
12 Dry Contact-NC (Nomal Close) to Star Generator
4 AC Input-Line(L) 9 AC Ouput-Ground
10 Dry Contact-NO (Nomal Open) to Star Generator
Solar panel (+): điều khiển năng lượng mặt trời cực dương
Solar panel (-): điều khiển năng lƣợng mặt trời cực âm
AC Input -line (L): AC đầu vào dây pha
AC Input- Neutral (N): AC đầu vào dây trung tính
AC Output -Ground (E): AC đầu vào dây nối đất
Dry Contact- NO (Nomal Open) to Star Generrator
Dry Contact-C (Common) to star generator
Dry contact (Nomal Close) to Star Generator
Ground Fault Indication: chỉ số nối đất.
HOẠT ĐỘNG CỦA BỘ INVERTER TRONG HỆ THỐNG
Bộ nghịch lưu chuyển đổi điện một chiều (DC) thành điện xoay chiều (AC) và nhiều loại bộ biến đổi còn cho phép hoạt động hai chiều, bao gồm cả chức năng chỉnh lưu và nghịch lưu Các bộ biến đổi này thường có điện áp 12V, 24V, 48V, 120V hoặc 240V DC, cùng với các mức điện áp 220V hoặc 110V AC.
Điện mặt trời có giá trị thấp và là điện một chiều, nhưng giá trị này thay đổi theo điều kiện bức xạ của mặt trời Để nạp vào ắc-quy hoặc biến đổi sang điện xoay chiều, cần sử dụng bộ tăng áp DC/DC Tín hiệu vào của bộ biến đổi này khoảng 12V và tín hiệu ra khoảng 145V, đánh dấu giai đoạn 1 trong quá trình chuyển đổi từ một chiều sang một chiều.
Sang giai đoạn thứ hai là giai đoạn biến tần thực tế Nó chuyển đổi điện áp
DC cao sang điện áp xoay chiều AC (110V – 225V AC, tần số 60Hz hay 50Hz AC)
2.2.2 Bộ nghịch lưu làm việc trong hệ thống pin mặt trời làm việc độc lập
Các bộ nghịch lưu lý tưởng cho hệ thống pin mặt trời làm việc độc lập cần có:
- Điện áp ra hình sin
- Điện áp và tần số nằm trong giới hạn cho phép
- Có khả năng hoạt động khi điện áp vào biến thiên rộng
- Có khả năng điều chỉnh điện áp ra
- Hiệu suất cao ở các tải nhỏ
- Có khả năng chịu quá tải ngắn hạn
- Bảo vệ quá điện áp, điện áp thấp, bảo vệ tần số, ngắn mạch
- Có khả năng chịu xung
- Tổn hao có tải và không tải thấp
- Điện áp ngắt nguồn ắc-quy thấp
- Nhiễu âm và nhiễu radio thấp
Thường bộ nghịch lưu nguồn áp dạng một pha hoặc ba pha với kỹ thuật điều biến sóng chữ nhật, gần chữ nhật hoặc PWM
Nếu dụng cụ gia dụng đòi hỏi sóng hình sin, do vậy kỹ thuật điều biến PWM đƣợc sử dụng rộng rãi
Hình 2.4 trình bày sơ đồ các bộ nghịch lưu một pha, trong đó ở hình 2.4a là sơ đồ bán cầu và ở hình 2.4b là sơ đồ cầu
Hình 2.4a Sơ đồ bán cầu
Sơ đồ cầu nghịch lưu ba pha được trình bày trên hình 2.5 đầu ra nối với máy biến áp tam giác-sao không
Hình 2.5 Sơ đồ cầu nghịch lưu ba pha
Các loại Inverter thường nhỏ gọn và nhẹ hơn so với các loại Inverter khác có cùng công suất, vì chúng không sử dụng biến áp sắt từ lớn Tuy nhiên, một số Inverter biến đổi hai bước có thể nặng hơn do sử dụng biến áp sắt rừ thông thường để nạp ắc-quy.
Hình 2.10 cho ta các dạng sóng đầu ra cơ bản của bộ Inverter
Hình 2.6: Dạng sóng đầu ra
Trong các bộ Inverter, có ba dạng sóng cơ bản thường gặp: sóng hình sin chuẩn (đường số 1), sóng xung vuông (đường số 2) và sóng mô tả theo hình sin (đường số 3).
Biên độ sóng điện áp trong lưới điện 220V dân dụng đạt đỉnh 330V, trong khi đó, mức điện áp của dạng sóng mô phỏng sin (modified sine wave) và sóng vuông (square wave) thì thấp hơn.
Việc đo điện áp đầu ra của các loại Inverter bằng đồng hồ hiển thị số thông thường không chính xác do chúng đo theo mức điện áp đỉnh và chia cho căn bậc hai Để có kết quả chính xác, nên sử dụng đồng hồ kim hoặc đồng hồ có chức năng đo RMS Ngoài ra, nếu sử dụng bộ Inverter dạng mô phỏng hoặc dạng xung vuông kết hợp với bộ ổn áp như Lioa, có thể tạo ra mức điện áp cao và năng lượng lớn, gây nguy cơ cháy nổ cho các thiết bị điện trong gia đình.
Các loại Inverter hoạt động theo nguyên lý khác nhau, dẫn đến việc tạo ra các dạng sóng đầu ra khác nhau Chúng ta sẽ tìm hiểu các nguyên lý này và xác định dạng sóng tương ứng với từng loại.
Nguyên lý tạo ra sóng sin và khuếch đại bằng transistor công suất và biến áp có thể thực hiện được, nhưng thực tế ít được áp dụng do gây tổn hao công suất lớn, dẫn đến hiệu suất thấp Hiệu suất kém này xuất phát từ việc các transistor hoạt động giống như amply công suất lớn, với đặc tính tổn hao thấp chỉ khi ở trạng thái đóng hoặc mở hoàn toàn Khi hoạt động ở trạng thái đóng một phần để tạo ra dạng sóng sin hoặc khuếch đại âm thanh, transistor sẽ tỏa ra nhiều nhiệt, làm giảm hiệu suất sử dụng.
Nguyên lý hoạt động của các loại Inverter thường tạo ra sóng vuông hoặc sóng mô phỏng sóng sin, chủ yếu dựa vào việc đóng hoặc mở hoàn toàn của transistor Điều này làm cho nguyên lý này phù hợp với các Inverter "không sin" Đặc điểm nhận biết của loại Inverter này là cuộn sơ cấp có kích thước lớn, cho phép dòng điện lên tới vài chục ampe, với ba đầu dây ra: một đầu nối với cực dương hoặc âm của ắc-quy, và hai đầu còn lại đấu với các transistor.
Inverter sử dụng cầu chỉnh lưu H để tạo ra sóng sin từ nguồn điện áp thấp như ắc-quy, sau đó biến đổi thành điện áp 220V AC thông qua biến áp sắt từ Nguyên lý này phổ biến trong các sản phẩm Inverter của các thương hiệu như MAXQ, Netca, và Apollo Đặc điểm nhận diện dễ dàng của loại Inverter này là biến áp sắt từ có hai đầu dây ở đầu vào sơ cấp, khác với các loại sóng vuông hay mô phỏng có ba đầu dây.
Việc tạo ra sóng sin được thực hiện thông qua việc điều tiết 4 transistor đầu ra, giúp giảm dòng điện cần điều chỉnh xuống mức thấp hơn so với các loại Inverter điện từ, ví dụ như 1000VA chỉ cần khoảng 5A Điều này dẫn đến nhiệt hao phí thấp hơn so với việc điều chỉnh ở điện áp thấp (12, 24 V DC) với dòng vài chục ampe Nhờ vào việc kết hợp sử dụng các biến áp xung có hiệu suất cao ở tầng trước, các bộ Inverter này có thể đạt hiệu suất trên 80% đến 85% hoặc cao hơn, tùy thuộc vào công suất và loại tải.
Chất lượng sóng sin phụ thuộc vào cách điều khiển transistor, với bước điều khiển càng nhỏ thì sóng càng chất lượng tốt Việc điều chỉnh điện áp và dạng sóng theo mức tải cũng rất phức tạp, dẫn đến mỗi nhà sản xuất có phương pháp khác nhau, hoặc ngay cả trong cùng một hãng cũng có nhiều cách thiết kế khác nhau để đáp ứng nhu cầu sử dụng đa dạng, từ đó ảnh hưởng đến chất lượng điện đầu ra.
Ảnh hưởng của dạng sóng không sin tới các thiết bị tiêu thụ điện:
Dạng sóng đầu ra của Inverter không hoàn toàn giống với dạng sóng hình sin của lưới điện dân dụng, điều này có thể ảnh hưởng đến một số thiết bị điện, trong khi một số thiết bị khác lại không bị tác động bởi dạng sóng này.
Dạng sóng vuông gây khó khăn cho hoạt động của các thiết bị điện cảm kháng như động cơ điện trong quạt, điều hòa, tủ lạnh và máy bơm nước Trong khi sóng sin chuẩn giúp động cơ hoạt động mượt mà, sóng vuông khiến hiệu suất giảm, phát tiếng kêu và có thể nóng hơn bình thường Nguyên nhân là do sự chuyển đổi điện áp đột ngột của sóng vuông làm thay đổi từ trường các cuộn dây, dẫn đến mô men của roto cũng thay đổi đột ngột, gây ra hiệu suất làm việc kém và làm nóng cuộn dây.
Tùy thuộc vào chất lƣợng và các đặc điểm riêng các động cơ điện mà có các ảnh hưởng sau:
Nếu động cơ không đạt chất lượng cao, như cuộn dây được định vị không chắc chắn hoặc lõi sắt không chặt, sẽ xảy ra hiện tượng rung và ồn do sự biến thiên đột ngột giữa các mức điện áp.
HỆ THỐNG TỐI ƯU HÓA CÔNG SUẤT
Đồng bộ hóa MPPT cho tất cả các nguồn điện PV
Đường cong công suất của mô-đun PV theo điện áp P PV (V PV ) là không đồng nhất, và quỹ tích MPPT tương ứng với các mức độ bức xạ khác nhau được gọi là đường cong chế độ năng lượng tối đa (MPR) MPPT hoạt động bằng cách theo dõi các MPR mà không phân biệt mức độ bức xạ Để thực hiện MPPT trên mỗi nguồn điện PV, cần tìm một điểm điều khiển cực trị (ESC) Phương pháp P & O có khả năng xác định cực trị trong một số mô hình phức tạp và khó xác định động học không đồng nhất thông qua việc cấp tín hiệu hình sin cho các máy.
Hình 3.2 minh họa việc áp dụng ESC cho các module PV, trong đó khi cung cấp cho một module PV điện áp hình sin biến đổi với tần số ω và biên độ nhỏ, sẽ tạo ra công suất biến đổi cảm ứng Công suất này thường không phải là hình sin do đặc tính phi tuyến và có sóng điều hòa bậc một ω Để loại trừ thành phần này, có thể sử dụng bộ lọc thông cao, với pha đồng bộ với điện áp biến đổi ở phần tăng dần của đường cong công suất-điện áp và trễ pha π ở phần giảm dần Hai tín hiệu này tạo ra các sản phẩm với hai thành phần khác nhau.
Hình 3.2: Áp dụng nguyên tắc ESC cho các mô-đun PV
Biên độ nhỏ và thành phần tần số 2ω có thể được bỏ qua, trong khi thành phần liên tục sẽ chuyển đổi dấu khi điểm hoạt động dịch chuyển qua lại trên đường cong P PV tối đa Thành phần này sau đó được đưa qua một bộ tích phân với hệ số khuếch đại k, nhằm cung cấp một bước điện áp.
VPV là yếu tố quan trọng trong việc tối ưu hóa vị trí điểm làm việc, với tốc độ hội tụ phụ thuộc vào tỷ lệ k, 0 và 1 / ω Các điện áp so sánh được áp dụng cho module để đảm bảo hiệu suất tối đa.
PV, kết quả nhƣ sau V PV = V PV + sin (ωt)
Để điều chỉnh bộ điều khiển ESC một cách hiệu quả, cần lưu ý một số yếu tố quan trọng Tần số kích thích ω phải đủ lớn và nằm ngoài băng thông của thiết bị để đảm bảo hệ thống kín ổn định Tuy nhiên, trong các hệ thống với thiết bị điện tử công suất, tần số này bị giới hạn bởi tần số đóng mở của thiết bị Biên độ a cần được chọn sao cho tính chất của thiết bị vẫn tuyến tính và các biến ra cảm ứng có dạng hình sin, phụ thuộc vào độ dốc của đặc tính VPV-PPV Hệ số khuếch đại của bộ tích phân k được xác định từ giới hạn trên của gradient liên quan đến giá trị động chính của thiết bị, giúp thiết bị bám theo tín hiệu tham chiếu Cần lưu ý rằng đặc tính VPV-PPV thay đổi theo thời gian, do đó bộ điều khiển có thể được điều chỉnh trên hầu hết các đường cong điển hình hoặc áp dụng luật điều khiển thích nghi cho các tham số điều khiển tính toán.
Mô phỏng MATLAB/Simulink đã được thực hiện cho cấu trúc liên kết ba nguồn điện PV, trong đó mỗi nguồn điện PV được thiết lập MPPT độc lập bởi ESC, nhằm đáp ứng nhanh chóng với sự thay đổi điều kiện bức xạ Tín hiệu PWM được tạo ra trong vòng điều khiển điện áp, với giá trị so sánh VoPVi từ bộ bám MPP dựa trên ESC, sử dụng các số đo công suất nguồn điện P PVi Mỗi nguồn PV bao gồm hai mô-đun PV kích thước (125 × 125) mm, với công suất đỉnh 150W, dòng ngắn mạch 5.3A, điện áp hở mạch 59V và điện áp điển hình 40V tại công suất điển hình Năm thông số điển hình của PV-diode đã được áp dụng trong mô phỏng.
PV ph PV PV sh
Trong đó I ph là dòng điện do hiệu ứng PV, I 0 là dòng bão hòa của các diode
Điện áp nhiệt (Vt) cùng với điện trở nối tiếp (Rs) và điện trở shunt (Rsh) là các yếu tố quan trọng trong hệ thống năng lượng mặt trời (PV) Khi thiết kế hệ thống PV, cần đảm bảo rằng tỷ lệ giữa điện áp dc-bus lý tưởng (V dc *ideal = 450 V) và điện áp định mức của bộ ngắt mạch (Vr) phù hợp với số lượng nguồn điện PV Đối với hệ thống kết nối với lưới điện 220V/50Hz, với n = 3, Vr có thể được điều chỉnh xung quanh giá trị 150 V.
Các tín hiệu bức xạ từ máy nguồn PV bị trễ khi mô phỏng sự di chuyển của đám mây, dẫn đến việc áp dụng mô hình động năng 2 phổ tương tự như nguồn năng lượng tái tạo không quy luật Tốc độ biến thiên được thiết lập trong vòng 1 giây, phản ánh sự thay đổi nhanh chóng Mỗi ESC điều khiển được điều chỉnh với hằng số tích phân k = 100, nhiễu hình sin với biên độ a = 0,1 và tần số ω = 100 Hz Tất cả các máy phát điện PV ban đầu sử dụng điện áp tham chiếu 65 V trước khi chuyển sang chế độ MPPT Kết quả hoạt động đồng thời của MPPT được thể hiện trong hình 3.3 (b), cho thấy khi bức xạ đạt giá trị không cân bằng tối đa, điện áp ra của bộ ngắt mạch thứ nhất và thứ ba (Vo1 và Vo3) đã vượt quá giá trị định mức 150 V.
Giá trị của tụ điện CPV là 4700 μF và CDC là 22 000 μF, giúp điều khiển và làm phẳng biến đổi điện áp do nguồn sơ cấp thay đổi nhanh Các tụ CPV đảm bảo điện áp đầu ra ổn định, trong khi C DC ngăn ngừa sự mất cân bằng đột ngột của mức độ chiếu xạ từ điện áp đầu ra của bộ ngắt Điều này cho phép thời gian cần thiết cho cấu trúc giám sát đưa ra quyết định Giá thành của các tụ điện cũng là yếu tố quan trọng trong việc lựa chọn giá trị phù hợp cho chúng.
Hoạt động đồng thời của MPPT trong mạng lưới điện mặt trời nối tiếp chỉ hiệu quả khi các nguồn phát điện gần như có công suất tương đương Tuy nhiên, áp lực từ các nguồn phát điện có thể dẫn đến vi phạm Để tối ưu hóa năng lượng toàn cầu, cần có sự giám sát nhằm phát hiện mức độ đủ để điều chỉnh chiến lược tối ưu ban đầu, đáp ứng yêu cầu này.
Phân tích hiệu suất của hệ thống năng lượng mặt trời (PV) cho thấy rằng khi tất cả các nguồn điện hoạt động đồng thời trong chế độ theo dõi điểm công suất tối đa (MPPT), hiệu suất có thể bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi nhanh chóng của cường độ bức xạ.
ĐỀ SUẤT THUẬT TOÁN KIỂM SOÁT CHO TỐI ƢU HÓA NĂNG LƢỢNG CHUNG
Để đạt được công suất tối đa, không cần phụ thuộc vào điều kiện bức xạ, tuy nhiên, việc này bị giới hạn bởi điện áp Điều này có thể được đảm bảo nếu mỗi nguồn phát điện được quản lý một cách hiệu quả.
Hệ thống PV được trang bị hai luật điều khiển: MPPT và OVL Luật MPPT là thuật điều khiển chính, trong khi OVL hỗ trợ việc quản lý các sự kiện khác nhau trong toàn hệ thống Để đảm bảo hiệu quả, hệ thống này cần được thiết kế chính xác, cho phép lựa chọn phương pháp điều khiển phù hợp cho từng nguồn phát điện PV Hệ thống giám sát không yêu cầu hoạt động liên tục, mà thay vào đó, nó theo dõi xu hướng thay đổi trong một khoảng thời gian nhất định Các thuật toán giám sát được thực hiện mỗi T giây, với T được điều chỉnh phù hợp với động năng của hệ thống.
Trong các hoạt động bình thường của MPPT trên tất cả các nguồn phát điện, cơ cấu giám sát cần phải có khả năng phát hiện lỗi OVL do sự mất cân bằng giữa trọng số năng lượng điện của các nguồn phát Điều này đặc biệt quan trọng để đảm bảo sự ổn định giữa các điện áp.
Ngưỡng chấp nhận được thiết lập ở mức 1.2Vr Khi phát hiện ít nhất một sự hạn chế, giá trị mới của điện áp dc-bus sẽ được xác định, giúp tái lập cân bằng điện áp trong khoảng ±20% so với giá trị V dc *ideal Nếu không tìm thấy giá trị này, thiết bị giám sát sẽ chuyển từ chế độ MPPT sang OVL cho các nguồn điện đã vượt ngưỡng, trong khi các nguồn khác vẫn ở chế độ MPPT Sự giảm giá trị trong OVL cho thấy tổng năng lượng đã tăng lên, điều này chỉ có thể do nguồn điện hoạt động trong MPPT cung cấp thêm năng lượng Sự cân bằng bức xạ sẽ được khôi phục, cho phép MPPT hoạt động trở lại Việc điều khiển các nguồn điện sau đó có thể trở lại chế độ MPPT dựa trên ước tính gradient của trọng số điện Sơ đồ khối bộ giám sát và kết nối với bộ ngắt mạch và điều khiển biến tần được trình bày trong hình 3.4.
Sơ đồ năng lượng và điện áp ra P PVi và Voi, với i = 1, 2, , n, cùng với số đo điện áp DC Vdc-bus, giúp bộ lọc thông thấp phản ánh xu hướng trong khoảng thời gian mong muốn Trọng số năng lượng wi, với i = 1, 2, , n, và các gradient được tính toán trong bộ giám sát Quyết định giám sát đầu ra nhị phân xác định kiểu hoạt động của nguồn phát PV, trong đó tín hiệu ra i là 1 cho MPPT và 0 cho OVL Việc chuyển đổi giữa hai bộ điều khiển chính chỉ liên quan đến việc thay đổi giá trị điện áp tham chiếu.
Những đầu ra của khối cấp 1 ở hình 3.4
Hình 3.4 Sơ đồ khối giám sát thực hiện tối ưu hóa năng lượng toàn cầu và kết nối với bộ ngắt mạch và khối điều khiển Inverter
Bài viết chú trọng đến các cấu trúc bộ ngắt mạch, cung cấp tín hiệu PWM uchi cho các bộ ngắt mạch Bộ giám sát tính toán giá trị mới của điện áp tham chiếu liên kết DC, được cấp cho khối điều khiển bộ biến tần Tín hiệu PWM uinv là tín hiệu cuối cùng gửi đến các biến tần Đầu ra từ khối tính toán là biến nhị phân, được sử dụng cùng với các tín hiệu wi và dwi/dt trong trạng thái tự động giới hạn để điều khiển hoạt động của nguồn phát điện PV Giá trị này được tính toán dựa trên các điều kiện cụ thể của hệ thống.
Khi điện áp dc vượt ngưỡng tối đa, khả năng công suất của các nguồn phát điện khác sẽ giảm Một điện áp tham chiếu dc-bus mới đã được xác định, cho phép tất cả các nguồn phát điện duy trì chế độ MPPT Điều này có nghĩa rằng tất cả các nguồn phát điện sẽ hoạt động trong giới hạn mới ≤ 1.2 V r, với i = 1, 2, , n Theo tính toán, có thể giảm điện áp tham chiếu dc-bus xuống mức cần thiết.
Lưu ý rằng giá trị ở trạng thái ổn định (3.3) phản ánh chính xác mức độ bức xạ của nguồn phát PV Do đó, trọng số w i là trọng số của I rri trong tổng.
Giá trị điện áp tham chiếu mới cho vũng điều khiển biến tần được thông báo là 3.3, nếu nú lớn hơn 0,8 Nếu không, bộ giám sát sẽ giảm MPPT của máy phát điện bằng cách chuyển điều khiển sang OVL tại 1.2Vr Mặc dù đây không phải là chế độ tối ưu từ góc độ năng lượng, nhưng nó vẫn đảm bảo các yêu cầu để đạt mức giới hạn Hình 3.4 mô tả bộ giám sát hoạt động theo chu kỳ Tsv, s, và các bước của thuật toán giám sát được liệt kê rõ ràng.
- Đối với tất cả các nguồn phát điện PV, tính trọng số năng lƣợng của nó w i , i = 1, 2, , n Ký hiệu gradient trọng số của chúng gi, i =1, 2, , n
- Nếu có ít nhất một nguồn phát điện đã vƣợt qua 1.2V r , thì sẽ tính toán một giá trị tham chiếu điện áp dc -bus mới nhƣ (3.3)
- Nếu [0,8 ã , 1,2 ã ], thỡ đơn giản những nguồn phỏt điện
Thiết lập điều khiển cho OVL
- Nếu không, gửi nhƣ là tín hiệu tham chiếu để điều khiển biến tần
V dc V dc *ideal V dc *ideal
- Với tất cả các nguồn phát điện hoạt động trong OVL có gradient trọng số điện âm
- (Re) sẽ đƣợc thiết lập điều khiển cho MPPT.
MÔ PHỎNG SỐ
3.4.1 Trường hợp nối tiếp với bộ giám sát
Dưới đây là các đồ thị cho ta thấy hiệu suất của hệ thống PV nối tầng theo sự thay đổi của mức độ bức xạ
Hệ thống PV nối tầng cho thấy hiệu suất biến đổi rõ rệt theo mức độ bức xạ Mật độ bức xạ ảnh hưởng trực tiếp đến điện áp đầu ra của ba bộ ngắt mạch Đồng thời, thời gian diễn biến của điện áp DC-bus và lưới điện cũng phản ánh sự thay đổi này Cuối cùng, năng lượng được cung cấp bởi ba nguồn PV có sự biến động theo thời gian, cho thấy mối liên hệ chặt chẽ giữa bức xạ và hiệu suất hệ thống.
Hệ thống giám sát PV nối tiếp bộ biến đổi dc-dc đã được mô phỏng số dựa trên bức xạ, như trình bày trong [mục 3.2] và minh họa qua [hình 3.5 (a)] Tất cả các nguồn phát điện PV ban đầu hoạt động tại điểm công suất tối đa (MPPT) dưới cùng một mức bức xạ.
Irr1, Irr2 và Irr3 đều có giá trị 900 W/m² Các trường hợp bất lợi nhất đã được phân tích, trong đó có sự thay đổi các bước bức xạ, mặc dù điều này hiếm khi xảy ra trong tự nhiên Khi Irr1 giảm từ
Khi mức công suất ánh sáng đạt từ 900 đến 400 W/m², điện áp đầu ra Vo2 và Vo3 tối đa đạt 1.2V với giá trị 180V Theo công thức (3.3), giá trị mới của tín hiệu so sánh điện áp dc-bus khoảng 1.2 đạt 150 / (900/2200) = 440V, cho phép vỡ nú lớn hơn 0.8 đạt 360V Mối quan hệ giữa các dòng điện được thể hiện qua công thức w i = I rri / (I rr1 + I rr2).
Irr3), i = 1, 2, 3, được áp dụng để tính toán các trọng số wi Cần lưu ý rằng (3.3) lý thuyết cung cấp mức điện áp DC mới, tương ứng với số đo năng lượng.
Trọng số của các nguồn phát điện PV (wi) cần được xác định ở trạng thái ổn định, tuy nhiên, sự thay đổi đột ngột của bức xạ sẽ gây ra dao động trong tín hiệu năng lượng PV do các thuật toán MPPT Thời gian điều chỉnh của các MPPT có thể không đủ nhanh, vì vậy bộ giám sát phải quyết định thay đổi nhanh hơn để đạt được giá trị ổn định mới Điều này dẫn đến việc trọng số wi can thiệp vào các tính toán, tạo ra sự khác biệt so với lý thuyết, điều này có thể thấy rõ trong hình 3.5 (c) Giá trị tham chiếu mới cần được lọc qua bộ lọc thông thấp trước khi cung cấp cho biến tần để tránh giá trị quá lớn của dòng điện lưới Giữa t2 và t3, tất cả các nguồn phát điện PV hoạt động trong chế độ MPPT, như thể hiện trong hình 3.5 (d).
Sự phóng đại ở hình 3.5 (e) và (f) cho thấy rằng giá trị điện áp dc-bus giảm khi có nhiễu do MPPT tăng nhẹ Tại thời điểm t3, I rr1 trở lại mức ban đầu, và các nguồn phát điện vẫn duy trì trong MPPT cho đến t4, khi cả hai Irr1 và Irr2 giảm đột ngột và đáng kể, từ 900 xuống 400 và 500 W/m² tương ứng.
Trong hệ thống điện, chỉ có Vo3 đạt ngưỡng 180 V, trong khi điện áp dc-bus tham chiếu không còn khả dụng Kết quả là, việc điều khiển các nguồn phát điện PV thứ ba đã chuyển từ MPPT sang OVL, với sự phát triển của Vo3 và công suất từ máy phát điện này được thể hiện ở [hình 3.5 (b) và (f)] Hai nguồn phát còn lại vẫn hoạt động trong chế độ MPPT, nhưng mức độ điện năng rõ ràng đã giảm [hình 3.5 (d) và (e)] Trường hợp cuối cùng này phản ánh một tình trạng riêng biệt, với giá trị điện áp mới được tính theo công thức (3.3) là 1,2ã150 / (900/1800).
Giá trị 360 V trong chế độ ổn định của wi cho phép bộ giám sát lý thuyết hoạt động hiệu quả với tất cả các nguồn phát điện PV ở chế độ MPPT Tuy nhiên, giá trị này lại thấp hơn ngưỡng V dc chính xác, dẫn đến việc các giá trị wi mà bộ giám sát sử dụng không phải là chế độ ổn định Thêm vào đó, sự giảm đột ngột của bức xạ tại nguồn phát điện 1 cũng ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động.
2 tại t4 làm PPV1 và PPV2 đƣợc sử dụng cho tính toán wi trong (3.3) phải nhỏ hơn so với giá trị ở trạng thái ổn định [hình 3.5 (d) và (e)]
Giá trị tối đa của wi lớn hơn 900/1800, dẫn đến giá trị nhỏ hơn 360 V Bộ quan sát quyết định giảm MPPT của nguồn điện PV 3 để đảm bảo các hạn chế về điện áp được đáp ứng Trong trường hợp bức xạ thay đổi chậm hơn và quá độ nhỏ hơn, bộ giám sát có khả năng giữ hoạt động MPPT bằng cách giảm điện áp dc-bus Tính chất động của các luật điều khiển MPPT tốt hơn khi có sự thay đổi độ bức xạ âm so với dương, do các đường cong V PV -P PV không đối xứng Điều này cho thấy đặc tính động khi tăng khác với khi giảm MPPT cũng có thể tăng nhanh hơn hoặc chậm lại tùy thuộc vào hệ số khuếch đại của bộ tích phân.
3.4.2 So sánh với cấu hình song song
Mô phỏng số có thể so sánh hiệu quả năng lượng giữa hai cấu hình giám sát nối tiếp và song song của hệ thống PV, với các bộ ngắt mạch được kết nối song song Mục tiêu là đánh giá hiệu quả năng lượng dựa trên tiêu chí cân bằng và mất cân bằng mức độ bức xạ đơn Để thực hiện so sánh chính xác, hai hệ thống PV cần có cùng công suất, với khả năng điều khiển riêng biệt thông qua các bộ ngắt mạch giống nhau và biến tần lưới đồng nhất Cấu hình song song cho phép điều khiển độc lập nguồn phát điện của PV và công suất bơm vào lưới điện, nhờ vào việc tích hợp bộ biến tần vào bộ biến đổi DC.
DC 2 tầng Sơ đồ khối của một cấu trúc mạng lưới nối PV cho ở hình 3.6
Hình 3.6 Sơ đồ khối của bộ chuyển đổi DC-DC với cấu trúc song song với hai giai đoạn chuyển đổi DC-DC
Bộ boost 1-n duy trì các nguồn phát điện PV trong chế độ MPPT, kết nối song song vào điểm ký hiệu 1, với điện áp V 0 được duy trì liên tục bởi bộ ngắt mạch chung Điện áp V dc tại kết nối thứ hai được giữ ổn định nhờ bộ biến tần lưới, thay đổi theo bơm công suất Các mô phỏng số đã được thiết lập cho cả hệ thống PV nối tiếp và song song, mỗi hệ thống chứa ba nguồn phát điện PV Các chopper PV hoạt động tương tự như trong trường hợp nối tiếp, với các thông số điều khiển giống nhau Điện áp dc-kết nối cuối cùng đạt Vdc = 450 V do liên kết lưới và sử dụng chung một biến tần, trong khi điện áp kết nối trung gian dc có thể nhận V 0 = 150 V để thực hiện các tỷ số bộ ngắt mạch.
3 Chỉ có các tổn hao trong các bộ ngắt mạch đƣợc mô hình để thay đổi điểm làm việc [26] vì rằng cả 2 cấu trúc đều sử dụng một biến tần và nhƣ vậy sự so sánh sẽ hướng tới kết nối dc cuối cùng như công suất ra Kịch bản bức xạ sử dụng trong mô phỏng đƣợc thể hiện trong hình 3.7 (a)
Hình 3.7 thể hiện sự so sánh giữa ghép tầng và ghép song song ở cùng một mức độ bức xạ, từ đó phân tích hiệu suất năng lượng.
Trong nghiên cứu này, bức xạ ban đầu được thiết lập với giá trị tham chiếu Irr1 = Irr2 = Irr3 = 1000 W/m² Sau 25 giây, ba sự kiện quan trọng diễn ra: tại 5 giây, Irr1 giảm đột ngột xuống 400 W/m²; tại 10 giây, bức xạ trở lại mức tối đa; và cuối cùng, tại 17 giây, Irr1 và Irr2 giảm xuống còn 400 và 500 W/m², tương ứng Hình 3.7(b) minh họa sự biến đổi theo thời gian của công suất, cho thấy năng lượng tối ưu được phân chia giữa các nguồn phát điện PV và công suất kết nối DC trong hai trường hợp Các cấu hình song song có thể cung cấp công suất tối đa mà không bị giới hạn bởi điều kiện bức xạ, trong khi trường hợp nối tiếp cho phép một nguồn hoạt động dưới điều kiện bức xạ không đồng đều với tất cả các nguồn phát điện.