Nghiên cứu ứng dụng phần mềm Pvsyst vào thiết kế và phân tích dự án điện mặt trời hoà lưới

Phạm Anh Tuân Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 190(14): 127 - 133 
127 
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PVSYST VÀO THIẾT KẾ VÀ PHÂN 
TÍCH DỰ ÁN ĐIỆN MẶT TRỜI HOÀ LƯỚI 
Phạm Anh Tuân* 
Trường Đại học Điện lực 
TÓM TẮT 
Nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng phần mềm PVSyst để hỗ trợ thiết kế, mô phỏng và 
phân tích dự án cho một hệ thống điện mặt trời có công suất đỉnh 210 kWp gồm nhiều tấm Pin mặt 
trời được kết nối với nhau và làm việc song song với lưới điện để cấp điện cho phụ tải theo cấu 
hình On-Grid. Phần mềm PVSyst được sử dụng như một công cụ để tính toán và lựa chọn chủng 
loại, số lượng tấm Pin mặt trời, diện tích lắp đặt, hướng lắp đặt, loại và công suất inverter cho hệ 
thống điện mặt trời. Ngoài ra PVSyst cũng được sử dụng để mô phỏng hệ thống điện mặt trời này 
trong các điều kiện thay đổi cường độ, giờ nắng và hướng lắp đặt các tấm Pin mặt trời để người 
dùng có thể khai thác hệ thống hiệu quả nhất. 
Từ khoá: Năng lượng mặt trời, Pin mặt trời, phần mềm thiết kế hệ thống điện mặt trời, phần mềm 
PVSyst 
MỞ ĐẦU* 
Khai thác các nguồn năng lượng tái tạo và 
thân thiện môi trường đang là một vấn đề 
nóng trên toàn thế giới trong những năm gần 
đây. Với lợi thế là một Quốc gia có tiềm năng 
khá tốt về năng lượng mặt trời, trung bình vào 
khoảng 1500-2500 giờ nắng một năm [1]; 
Việt Nam sẽ đầu tư vào phát triển khai thác 
nguồn năng lượng này trong tương lai gần [2]. 
Dự báo đến năm 2030 tổng điện năng khai thác 
từ điện mặt trời sẽ vào khoảng 6% và đến năm 
2050 lượng điện năng này sẽ chiếm 20%, ứng 
với khoảng 210 MWh/năm [3]. Việc ứng dụng 
các phần mềm vào thiết kế và mô phỏng nhằm 
mục đích khai thác điện mặt trời cũng là xu thế 
tất yếu của thế giới. Hiện nay có nhiều Viện 
nghiên cứu và Hãng sản suất Pin mặt trời đã và 
đang phát triển các phần mềm này như PVSyst 
[4], Solar Pro [5], Sunny Design [6] Trong 
nghiên cứu này, phần mềm PVSyst sẽ được 
khai thác để tính toán thiết kế, mô phỏng và 
phân tích cho một hệ thống điện mặt trời với 
công suất đỉnh 210 kWp. 
ỨNG DỤNG PVSYST VÀO THIÊT KÉ, 
MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH DỰ ÁN 
ĐIỆN MẶT TRỜI 
Phần mềm PVSYST 
*
 Tel: 0923 456000; Email: tuanpa@epu.edu.vn 
Phần mềm PVSyst được nghiên cứu và đặt 
nền móng phát triển bởi nhà vật lý người thuỵ 
sĩ Andre Mermoud và kỹ sư điện Michel 
Villoz; sau đó đã phát triển thành một nhóm 
nghiên cứu. Phần mềm này được các diễn đàn 
về điện mặt trời đánh giá là một trong những 
phần mềm hỗ trợ phân tích dự án tốt nhất hiện 
nay. Phiên bản mới nhất là PVSyst 6.76, 
phiên bản này cho phép thực hiện các chức 
năng chính sau [7]: 
- Quản lý dự án điện mặt trời; 
- Chọn các modul PV, Inverter; 
- Tính diện tích lắp đặt; 
- Tính toán, phân tích các thông số kỹ thuật 
của hệ thống điện mặt trời; 
- Mô phỏng và báo cáo phân tích hiệu quả dự án 
Hệ thống điện mặt trời cần thiết kế, mô 
phỏng và phân tích 
Các ứng dụng điện mặt trời hiện nay tại Việt 
Nam phổ biến ở dạng nguồn phân tán với 
công suất khoảng vài kWp cho qui mô gia 
đình và khoảng vài chục đến vài trăm kWp 
cho qui mô trung tâm thương mại, phân 
xưởng, nhà máy hoặc một toà nhà; bao gồm 
cả hệ thống điện mặt trời làm việc độc lập với 
lưới điện (Off-Grid) và hệ thống điện mặt trời 
làm việc song song với điện (On-Grid) [8]. 
Phạm Anh Tuân Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 190(14): 127 – 133 
128 
Hệ thống điện mặt trời mà chúng tôi chọn để 
nghiên cứu ứng dụng phần mềm PVSyst vào 
thiết kế, mô phỏng và phân tích là hệ thống 
với công suất 210 kWp. Trên thực tế đây là hệ 
thống có công suất và cấu hình tương đương 
với một hệ thống đã được triển khai lắp đặt tại 
Công ty cổ phần Hàng thể thao tại Thái Bình. 
Yêu cầu của Hệ thống điện mặt trời này là 
làm việc theo chế độ On-Grid. Để tính toán và 
phân tích hiệu quả dự án này, một vài thông 
số khác được chọn trên cơ sở tính trung bình 
hoặc dựa vào dữ liệu thông kê bao gồm: giá 
mua điện được tính bằng bình quân giá điện 
của phụ tải sản xuất làm việc theo các giờ cao 
điểm và thấp điểm trong ngày cho cấp điện áp 
0,4 kV vào khoảng 8 cent [9]; giá bán điện 
phát từ hệ thống mặt trời lên lưới điện tính 
theo qui định tại là 9,35 cent [10], hệ số triết 
khấu 3% và thời gian 10 năm bảo hành phần 
cứng và 25 năm đảm bảo hiệu suất 80%. 
Các thông số cấu hình cơ bản về hệ thống Pin 
và Inverter của dự án như sau: 
Loại Pin: REC Solar 350Wp (REC350TP2S 72) 
Số lượng module: 600 module 
Số lượng dãy Pin: 40 string 
Số module một dãy: 15 module/string 
Số lượng inverter: 6 
Loại Inverter: ABB trio-27.6-tl-outd với 
thông số chính 27.6kW 400VAC 3P 50Hz, 
trong đó có 2 inverter được dùng cho giàn 6 
string và 4 inverter được dùng cho giàn 7 
string. Sơ đồ mạch điện đấu nối vào inverter 
các giàn 6 string và 7 string được mô tả trong 
Hình 1 và 2: 
Hình 1. Sơ đồ nối giàn 6 string (15 module/string) đến cổng Inverter 
Hình 2. Sơ đồ nối giàn 7 string (15 module/string) đến cổng Inverter 
Phạm Anh Tuân Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 190(14): 127 - 133 
129 
Các giàn Pin và hệ thống Inverter được đấu nối với nhau và kết nối với lưới điện theo cấu hình 
On-Grid như Hình 3. Thông qua Inverter, điện phát ra từ pin có dạng 1 chiều (DC) sẽ chuyển đổi 
thành xoay chiều (AC) và để hoà với lưới điện. Sơ đồ này sử dụng 1 thanh cái để gom các đầu ra 
của Inverter trước khi đấu nối để phát điện lên lưới thông qua đoạn cáp Cu/XLPE/PVC 
4x1Cx120 mm
2
 + E70. 
Hình 3. Sơ đồ nối các inverter vào hoà lưới 
Thiết lập thông số cho Hệ thống điện mặt 
trời và tính toán mô phỏng trên phần mềm 
PVSyst 
Nhập thông tin dự án 
Để lập một dự án ta cần khai báo các hạng 
mục chính bao gồm: Tên dự án, Khu vực, 
Quốc gia, Thành phố, Điện áp mạng điện. 
Đây là những dữ liệu chung để phần mềm có 
thể truy suất thư viện của nó và đưa ra những 
gợi ý chung hoặc cảnh báo về kỹ thuật cho 
các tính toán về sau. Với yêu cầu thiết kế của 
hệ thống điện mặt trời như trên, cửa sổ giao 
diện của bước này như Hình 4. 
PVSyst cho phép người dùng truy cập thông 
tin địa lý (geographic site) và dữ liệu khí 
tượng theo giờ (Associated METEO hourly), 
dữ liệu này cho phép việc mô phỏng được 
chính xác theo toạ độ, góc phương vị của vị 
lắp đặt, hướng lắp đặt giàn Pin. 
Cấu hình hệ thống điện mặt trời, thiết bị 
phụ trợ và đặc tính tải 
Đây là bước quan trọng của quá trình thiết kế, 
bao gồm việc thực hiện chọn loại Pin mặt 
trời, chọn loại inverter và dây dẫn, cáp. Bộ 
thư viện của PVSyst có sẵn một số loại Pin 
của các hãng khác nhau, dữ liệu của các 
inverter và dây dẫn, cáp. Sau khi người dùng 
cấu hình hệ thống, phần mềm sẽ tính toán và 
đưa ra kết quả, bao gồm số lượng tấm Pin, số 
modul trên một tấm, số lượng và công suất 
inverter, chủng loại dây dẫn, cáp và bảng tính 
các thông số kỹ thuật, tổn thất dây và cáp. 
Trong trường hợp không đạt các tiêu chuẩn 
kỹ thuật phần mềm sẽ đưa ra cảnh báo để 
người dùng điều chỉnh. 
Phạm Anh Tuân Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 190(14): 127 – 133 
130 
Hình 4. Cửa sổ nhập thông tin dự án 
Hình 5. Cửa sổ nhập thông số kỹ thuật của hệ thống Inverter 
Phạm Anh Tuân Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 190(14): 127 - 133 
131 
PVSyst xây dựng bộ thư viện cho phép người 
dùng chọn một số phụ tải điển hình như (toà 
nhà chung cư, phụ tải kinh doanh thương mại, 
khu văn phòng ). Trong bước này, ngoài 
việc lựa chọn loại hình phụ tải người dùng 
còn có thể thay đổi các thông số như điện 
năng tiêu thụ hàng năm Hình 5 là một cửa 
sổ cho phép nhập những thông số kỹ thuật 
của hệ thống Inverter. 
KẾT QUẢ THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG VÀ 
PHÂN TÍCH DỰ ÁN 
Kết quả mô phỏng hiệu quả phát điện vào 
các tháng trong năm 
Việc theo dõi và dự báo quá trình hoạt động 
của hệ thống điện mặt trời, đặc biệt là quá 
trình phát điện theo thời gian điển hình là các 
tháng trong năm có ý nghĩa lớn đối với công 
tác vận hành. Căn cứ vào lượng điện năng 
được phát ra, người dùng sẽ chủ động cân đối 
nhu cầu mua bán điện với lưới điện. Điều này 
đặc biệt quan trọng đối với các dự án điện 
mặt trời được đặt tại các khu vực có số giờ 
nắng không đồng đều vào các tháng trong 
năm. Hình 6 là kết quả mô phỏng và phân tích 
lượng điện phát ra vào các tháng trong năm 
của năm thứ 1 và thứ 25 của dự án. 
Có thể dễ dàng nhận thấy lượng điện năng 
phát ra trung bình của các tháng mùa hè cao 
hơn gấp đôi so với tháng mùa đông. Đây là 
một nhược điểm chung của hệ thống điện mặt 
trời khi lắp đặt ở khu vực miền bắc nước ta do 
chênh lệch cường độ sáng giữa các mùa. Kết 
quả mô phỏng cho thấy lượng điện năng phát 
ra trung bình hàng ngày trong tháng của 1 
kWp Pin; đồng thời cũng cho thấy phần tổn 
thất trên giàn Pin và hệ thống thiết bị phụ trợ. 
Kết quả mô phỏng hiệu quả phát điện của 
toàn dự án qua từng năm 
PVSyst cho phép người dùng tính hiệu quả 
phát điện của hệ thống điện mặt trời hàng 
năm xuyên suốt quá trình vận hành. Giản đồ 
điện năng của hệ thống điện mặt trời được mô 
tả chi tiết từng thành phần, từ lượng điện năng 
phát ra của Pin trong điều kiện lý tưởng và trừ 
đi các thành phần tổn thất trên hệ thống và 
cuối cùng là điện năng được phát ra. Hình 7 là 
Giản đồ điện năng trong năm vận hành thứ 1 
và năm vận hành thứ 25 của hệ thống. Có thể 
nhận thấy lượng điện năng phát ra hàng năm 
của năm thứ 25 của dự án chỉ bằng khoảng 
80% lượng điện năng phát ra năm thứ 1 của 
dự án. Điều này được giải thích là do sự suy 
giảm hiệu suất của Pin và một số thiết bị khác 
trong hệ thống. 
Hình 6. Mô phỏng hiệu quả phát điện các tháng trong năm thứ 1 và thứ 25 của 1 kWp 
Phạm Anh Tuân Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 190(14): 127 – 133 
132 
Hình 7. Giản đồ điện năng năm thứ 1 và thứ 25 năm của toàn dự án 
KẾT LUẬN 
Trên cơ sở yêu cầu thiết kế một hệ thống điện 
mặt trời có công suất 210 kWp, nối lưới và 
làm việc song song theo chế độ On-Grid, 
phần mềm PVSyst đã được lựa chọn làm công 
cụ tính toán phân tích dự án bởi một số đặc 
điểm và tính năng phù hợp. Kết quả tính toán 
và phân tích cho phép xác định được số lượng 
tấm PV cần thiết, diện tích lắp đặt, hướng lắp 
đặt phù hợp, công suất và lượng inverter, cách 
ghép nối các modul. Ngoài ra phần mềm cũng 
cho phép mô phỏng hoạt động của hệ thống 
điện mặt trời trên trong các điều kiện thay đổi 
điển hình như: cường độ sáng tới khác nhau, 
hướng, độ nghiêng của tấm PV . Thông qua 
nghiên cứu này có thể thấy PVSyst là một 
phần mềm hữu ích cho các ứng dụng thiết kế 
và mô phỏng và phân tích hệ thống điện mặt 
trời. Việc nghiên cứu ứng dụng phần mềm 
này vào thiết kế, mô phỏng và phân tích sẽ 
giúp người dùng dễ dàng đánh giá được các 
thông số kỹ thuật, phân tích quá trình sản xuất 
điện trong toàn bộ dự án. 
Phạm Anh Tuân Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 190(14): 127 - 133 
133 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Bộ Công thương (2015), Maps of Solar 
Resource and Potential in Vietnam 
2. Chính phủ nước CHXHCN Việt Nam (2011), 
Quyết định số: 1208/QĐ-TTg Về qui hoạch phát 
triển điện lực giai đoạn 2011 đến 2020 có xét đến 
2030. 
3. Chính phủ nước CHXHCN Việt Nam (2015), 
Quyết định số 2068/QĐ-TTg Về phê duyệt Chiến 
lược phát năng lượng tái tạo của Việt Nam đến 
năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050 
4.  
5.  photovoltaic 
products/ solar-pro-pv-simulation-design/. 
6. https://www.sma.de/en/service/ 
downloads.html. 
7. SMA Sol. Technol. AG (2014), User manual 
Sunny Design 3 and Sunny Design web 
8. F. Jackson (2007), Planning and Installing 
Photovoltaic Systems. 
9. Bộ Công thương (2017), Quyết định số 
4459/QĐ-BCT Về quy định về giá bán điện từ 
ngày 1/12/2017 
10. Chính phủ nước CHXHCN Việt Nam (2017), 
Quyết định số 11/2017/QĐ-TTg Về cơ chế khuyến 
khích phát triển các dự án điện mặt trời tại Việt Nam
ABSTRACT 
STUDY DESIGN ON-GRID PHOTOVOLTAIC SYSTEM BY 
USING SUNNY DESIGN SOFTWARE 
Pham Anh Tuan
*
Electric Power University 
This study focuses on the use of PVSyst software to assist in the design, simulation and analysis of 
a solar power system with a peak power of 210 kWp consisting of multiple solar panels that 
operate in parallel with the power system (On-Grid configuration). This software is used to 
calculate and select the type, number of solar panels, installation area, installation direction, type 
of inverter and the capacity for the solar power system. PVSyst is also used to simulate this solar 
system under conditions of varying the brightness and direction of installation of solar panels so 
that users can exploit the most efficient of the system. 
Keywords: Solar Power, Photovoltaics, Software for PV design, PVSyst software. 
Ngày nhận bài: 14/11/2018; Ngày hoàn thiện: 26/11/2018; Ngày duyệt đăng: 15/12/2018 
*
 Tel: 0923 456000; Email: tuanpa@epu.edu.vn