Page 59 - Công nghệ kỹ thuật và công nghệ thông tin trong tiến trình công nghiệp hóa - hiện đại hóa Đồng bằng sông Cửu Long

thành một tấm pin quang điện, nhằm tối ưu diện tích và hiệu quả sử dụng. Vì
lẽ đó, đặc tính của các tế bào thường được khảo sát thông qua đặc tuyến của
một tấm pin. Bởi vì điện áp của một tế bào thường rất thấp (dưới 1 VDC),
hầu hết các tấm pin được mắc theo kiểu tế bào nối tiếp. Tương tự, các tấm pin
được mắc với nhau tạo thành một hệ thống quang điện, nhằm đáp ứng các
yêu cầu về công suất hoặc điện áp cho bộ chuyển đổi năng lượng. Một hệ chỉ
bao gồm những tấm pin mắc nối tiếp nhau được gọi là một chuỗi pin quang
điện (string).

Các phương pháp tối ưu năng lượng khai thác thông dụng thường dựa
vào đặc tuyến của tấm pin trong các điều kiện bức xạ khác nhau. Bằng cách
mắc một tải điện trở ở đầu ra của tấm pin với giá trị thay đổi từ 0 Ω (ngắn
mạch) đến rất lớn (hở mạch), đặc tuyến dòng điện, công suất và điện áp của
một tấm pin được quan sát, trong các điều kiện môi trường khác nhau. Hình
3.1 và Hình 3.2 là kết quả minh họa khi khảo sát một tấm pin mặt trời với 36
tế bào nối tiếp (Lotsch et al., 2005). Cường độ bức xạ và nhiệt độ là hai thông
số môi trường được quan tâm nhiều nhất. Trong đó, cường độ bức xạ có tốc
độ thay đổi nhanh hơn rất nhiều.

Trong một điều kiện môi trường xem như không đổi, khi tấm pin đang
hoạt động với điện áp và dòng điện đầu ra đo được, ý nghĩa hình học của
công suất đầu ra chính là diện tích của hình chữ nhật tạo bởi điểm làm việc
trên đồ thị đặc tuyến và gốc tọa độ (Hình 3.1). Với mỗi đường đặc tuyến, chỉ
xác định được duy nhất một điểm làm việc mà tại đó diện tích của hình chữ
nhật, hay nói cách khác là công suất khai thác được từ tấm pin là lớn nhất
(Hình 3.2). Điểm này được gọi là điểm công suất cực đại (MPP - maximum
power point), điện áp tại điểm này được gọi là điện áp tại điểm công suất cực
đại . Hình 3.1 thể hiện các hình chữ nhật được tô màu khác nhau tương
ứng với mỗi giá trị công suất cực đại ứng với từng cường độ bức xạ mặt trời
(G) khác nhau.
Yếu tố nhiệt độ cũng góp phần làm thay đổi đặc tính cũng như công
suất đầu ra của một tấm pin quang điện. Với cùng một mức bức xạ, năng
lượng tối đa có thể khai thác được từ tấm pin cũng giảm theo chiều tăng của
nhiệt độ. Tuy nhiên, với giải thuật dò tìm điểm công suất cực đại được trình
bày bên dưới, hệ thống sẽ có khả năng tự điều chỉnh để dàn pin luôn phát ra
công suất lớn nhất có thể khi thông số môi trường thay đổi.

45