Sản lượng điện cho biết hệ thống tạo được bao nhiêu kWh. Trong khi đó, mức giảm hóa đơn phụ thuộc vào lượng điện mặt trời thực sự thay thế điện mua từ lưới và cách tính tiền điện.
Điện tạo ra có thể được dùng ngay, sạc vào pin lưu trữ hoặc đưa lên lưới khi có điều kiện phù hợp. Nếu hệ thống bị giới hạn phát ngược và không còn nơi tiêu thụ, công suất phát có thể phải giảm. Vì vậy, không thể lấy toàn bộ sản lượng nhân với giá điện mua để tính tiết kiệm cho mọi hệ thống.
Ví dụ, một nhà xưởng giảm hoạt động vào giờ nghỉ trưa nhưng tăng tải vào buổi sáng và chiều. Hệ phát mạnh nhất lúc trưa có thể tạo nhiều điện dư. Đến khi máy móc hoạt động trở lại, điện mặt trời giảm và xưởng vẫn phải mua điện.
Điều cần so sánh là lượng điện lưới được thay thế, thay vì chỉ nhìn tổng kWh tạo ra.
.png)
Với điều kiện có nắng và ít che bóng, các nhóm pin khác hướng thường có phân bố phát điện khác nhau:
| Cách bố trí | Đặc điểm thường gặp | Nhu cầu cần đối chiếu |
|---|---|---|
| Hướng Đông | Thiên về phát điện buổi sáng | Tải hoạt động nhiều vào buổi sáng |
| Hướng Tây | Thiên về phát điện buổi chiều | Tải tăng vào buổi chiều khi vẫn còn nắng |
| Kết hợp Đông–Tây | Có thể phân bố sản lượng đều hơn giữa sáng và chiều | Tải kéo dài hoặc tăng ở cả hai thời điểm |
| Hướng và góc nghiêng tối ưu sản lượng năm | Ưu tiên tổng điện tạo ra trong năm | Khả năng sử dụng hoặc khai thác phần điện đó |
Hướng dẫn thiết kế của Chính phủ Australia cũng nêu rằng chia pin thành nhiều nhóm khác hướng có thể phù hợp khi nhu cầu dùng điện tập trung vào đầu hoặc cuối ngày.
Tuy nhiên, không có một hướng tối ưu áp dụng cho mọi mái nhà. Vị trí địa lý, độ nghiêng, mùa, thời tiết và vật cản đều cần được đưa vào đánh giá. Công cụ PVGIS cho phép tính hướng và góc nghiêng tối ưu theo mục tiêu sản lượng năm tại vị trí cụ thể.
Đặc biệt, pin hướng Tây không tạo điện sau khi trời đã tối. Nếu phần lớn nhu cầu nằm vào ban đêm, đổi hướng pin không giải quyết được sự lệch thời gian đó.
Một phương án chia pin sang nhiều hướng có thể không thu được tổng năng lượng cao bằng phương án tối ưu sản lượng năm. Đổi lại, nó có thể đưa thêm điện vào những khung giờ khách đang cần dùng.
Có thể hình dung hai tình huống:
Phương án A: Phát mạnh vào giữa ngày, khi nhu cầu thấp nên xuất hiện nhiều điện dư.
Phương án B: Phát ít hơn vào giữa ngày nhưng bổ sung điện vào sáng hoặc chiều, khi nhu cầu cao hơn.
Nếu phần điện tăng thêm vào sáng và chiều được dùng trực tiếp, nó có thể giúp giảm điện mua từ lưới. Lợi ích đó có thể lớn hơn giá trị của phần sản lượng bị giảm, tùy giá mua điện và giá trị điện dư.
EIA lưu ý rằng thời điểm phát điện cũng có ý nghĩa kinh tế, đặc biệt với khách hàng áp dụng giá điện theo thời gian sử dụng.
.png)
Giả sử một khách hàng tiêu thụ 45 kWh/ngày. Hai phương án có cùng công suất pin danh định và được đánh giá trong cùng điều kiện thời tiết.
Để tách riêng ảnh hưởng của việc tự dùng điện, ví dụ đưa ra các giả định:
Không có pin lưu trữ.
Điện dư được phép phát lên lưới nhưng không được thanh toán.
Giá điện mua cố định là 3.000 đồng/kWh, chỉ dùng để minh họa.
| Chỉ tiêu trong một ngày | Phương án A: tập trung giữa ngày | Phương án B: phân bố sang sáng và chiều |
|---|---|---|
| Tổng nhu cầu của khách hàng | 45 kWh | 45 kWh |
| Điện mặt trời tạo ra | 40 kWh | 36 kWh |
| Điện mặt trời dùng trực tiếp | 20 kWh | 27 kWh |
| Điện dư không có doanh thu | 20 kWh | 9 kWh |
| Điện còn phải mua từ lưới | 25 kWh | 18 kWh |
| Tiền điện mua từ lưới | 75.000 đồng | 54.000 đồng |
| Tiền điện giảm so với chưa lắp hệ thống | 60.000 đồng | 81.000 đồng |
Nếu chưa có điện mặt trời, khách phải mua toàn bộ 45 kWh, tương đương 135.000 đồng theo giá giả định.
Phương án B tạo ít hơn 10% điện, nhưng giúp giảm tiền điện nhiều hơn 35% so với phương án A. Nguyên nhân là lượng điện dùng trực tiếp tăng từ 20 lên 27 kWh.
Đây là ví dụ giả định để giải thích nguyên lý, không phải kết quả mô phỏng hay mức cải thiện cam kết. Lượng điện tự dùng trong bảng được giả định sau khi đối chiếu phát điện và nhu cầu theo thời gian. Không thể chỉ từ tổng điện tiêu thụ cả ngày suy ra các con số này.
Nếu điện dư có doanh thu, phải cộng khoản đó vào từng phương án. Khi giá trị điện dư đủ cao, kết quả so sánh có thể thay đổi.
Hai chỉ số này thường bị nhầm lẫn khi đánh giá hệ điện mặt trời.
Tỷ lệ tự tiêu thụ cho biết khách dùng được bao nhiêu phần điện mặt trời đã tạo ra.
Tỷ lệ tự tiêu thụ = Điện mặt trời dùng trực tiếp ÷ Tổng điện mặt trời tạo ra × 100%.
Tỷ lệ đáp ứng nhu cầu cho biết điện mặt trời cung cấp được bao nhiêu phần điện khách cần dùng.
Tỷ lệ đáp ứng nhu cầu = Điện mặt trời dùng trực tiếp ÷ Tổng điện tiêu thụ × 100%.
Các công thức trên đang xét hệ không có lưu trữ. Áp dụng vào ví dụ:
| Chỉ số | Phương án A | Phương án B |
|---|---|---|
| Tỷ lệ tự tiêu thụ | 50% | 75% |
| Tỷ lệ đáp ứng nhu cầu | Khoảng 44,4% | 60% |
Tuy vậy, tỷ lệ tự tiêu thụ cao chưa đủ chứng minh phương án tốt hơn. Một hệ rất nhỏ cũng có thể dùng hết điện tạo ra nhưng chỉ giảm được ít điện mua.
Vì thế, cần xem đồng thời tỷ lệ, số kWh tự dùng và tiền điện thực tế.
Với hệ chưa có lưu trữ, lượng điện dùng trực tiếp tại mỗi thời điểm bị giới hạn bởi cả công suất phát và công suất tải.
Ví dụ, hệ phát 5 kW nhưng thiết bị chỉ dùng 2 kW thì phần dùng trực tiếp tại thời điểm đó tối đa khoảng 2 kW. Phần còn lại cần có nơi tiếp nhận hoặc hệ thống phải giảm phát.
Khi tính theo những khoảng thời gian đủ ngắn, có thể dùng cách gần đúng:
Điện tự dùng trong mỗi khoảng = Giá trị nhỏ hơn giữa công suất phát và công suất tải × Thời lượng khoảng đó.
Sau đó cộng các khoảng để có điện tự dùng trong ngày, tháng hoặc năm. Dữ liệu càng thô càng dễ bỏ sót những lúc phát dư hoặc thiếu điện.
Để tính tiền, nên so sánh hai hóa đơn trên cùng nhu cầu sử dụng: có điện mặt trời và không có điện mặt trời.
Nếu áp dụng giá theo giờ, phải tính đúng từng khung giờ. Nếu áp dụng giá bậc thang, cần tính lại hóa đơn theo lượng điện mua còn lại, thay vì mặc định mọi kWh đều có cùng giá trị.
.png)
Bố trí nhiều hướng đáng được đưa vào so sánh khi tải sáng hoặc chiều còn cao, trong khi giữa ngày thường có điện dư.
Những tình huống cần khảo sát gồm:
Khách hàng dùng nhiều điện vào sáng và chiều, trùng thời gian còn nắng.
Hệ không có lưu trữ và phần điện dư mang lại ít giá trị.
Hệ thường xuyên phải giảm phát vì tải thấp và giới hạn phát ngược.
Mái có sẵn nhiều mặt khác hướng.
Lịch hoạt động tương đối ổn định, cho phép dự báo thời gian sử dụng điện.
Ngược lại, nếu nhà xưởng tiêu thụ ổn định và dùng hết điện mặt trời vào giữa ngày, phương án tối ưu sản lượng có thể mang lại lợi ích tốt hơn. Khi đó, giảm sản lượng giữa trưa có thể đồng nghĩa tăng điện phải mua.
Nếu phần lớn nhu cầu nằm sau hoàng hôn, cần đánh giá lịch vận hành tải và phương án lưu trữ riêng. Lưu trữ có thể chuyển điện từ lúc dư sang lúc cần dùng, nhưng phải tính thêm hao hụt, giới hạn sạc–xả và chi phí tương ứng.
Nhiều hướng chỉ có ý nghĩa khi sự thay đổi giờ phát tạo ra giá trị sử dụng đủ lớn.
Phân bố pin trên nhiều mặt mái không có nghĩa có thể đấu nối tùy ý.
Trong hệ chuỗi thông thường, nên bố trí các tấm pin cùng hướng và độ nghiêng tương đồng trong cùng một chuỗi nối tiếp. Trộn các hướng có mức chiếu sáng khác nhau trong một chuỗi có thể gây tổn thất do không đồng đều dòng điện.
Các nhóm khác hướng thường được cân nhắc đưa vào MPPT riêng. MPPT là bộ phận giúp tìm điểm vận hành có công suất phù hợp với điều kiện nắng.
Tuy nhiên, không nên khẳng định khác hướng luôn bắt buộc tách MPPT. Một số cấu hình cho phép các chuỗi khác hướng đấu song song trên cùng MPPT khi đáp ứng yêu cầu kỹ thuật. Việc này cần tuân theo hướng dẫn thiết bị và kiểm tra cấu hình cụ thể.
Khi đánh giá phương án, cần kiểm tra số tấm mỗi chuỗi, điện áp, dòng điện, giới hạn đầu vào và bóng che. Lợi ích từ thay đổi hướng có thể bị giảm nếu cách đấu nối làm tăng tổn thất.
Hóa đơn tháng cho biết tổng điện mua nhưng không cho biết khách dùng điện vào thời điểm nào. Vì vậy, dữ liệu phụ tải theo thời gian là phần quan trọng của việc so sánh.
Một quy trình đánh giá có thể gồm:
Ghi nhận lịch sử dụng điện: Giờ mở cửa, ca sản xuất, nghỉ trưa, cuối tuần và thay đổi theo mùa.
Thu thập phụ tải: Ưu tiên dữ liệu công tơ hoặc đo đếm theo khoảng thời gian ngắn; dữ liệu 15 phút có thể hữu ích nếu có sẵn.
Khảo sát mái: Hướng, độ nghiêng, diện tích, vật cản và bóng che.
Mô phỏng các phương án: Giữ cùng công suất danh định nếu muốn tách riêng ảnh hưởng của hướng; đánh giá đủ các mùa.
Đối chiếu phát điện với tải: Xác định điện tự dùng, điện dư, điện bị hạn chế phát và điện phải mua.
Tính hóa đơn và chi phí: Dùng đúng biểu giá, giá trị điện dư và chi phí của từng phương án.
PVGIS cung cấp dữ liệu bức xạ và công suất điện mặt trời theo giờ để hỗ trợ đánh giá. Khi ghép với phụ tải, cần thống nhất múi giờ và hiểu giới hạn của dữ liệu mô phỏng. Một ngày nắng đẹp không đại diện cho cả năm.
Kết quả cần trả lời được: phương án nào tạo ra nhiều giá trị hơn trong điều kiện của khách hàng, với chi phí tương ứng bao nhiêu.
Giảm hóa đơn nhiều hơn cũng chưa tự động đồng nghĩa hoàn vốn nhanh hơn, nếu chi phí lắp đặt tăng đáng kể.
Chia sẻ nhận xét về bài viết