Điện áp hệ lưu trữ (Battery system voltage) là gì?

Điện áp hệ thống DC do bộ pin quyết định

Điện áp khâu trung gian một chiều của hệ điện mặt trời độc lập là điện áp do bộ pin tạo ra.[1] Công thức thiết kế ký hiệu điện áp này là Vsdc, tức điện áp DC định mức của hệ.[1] Điện áp bộ pin phải đáp ứng yêu cầu điện áp của tải hoặc của biến tần.[2]

Điện áp định mức của pin (Nominal voltage) là gì?

Điện áp định mức (Nominal voltage) là điện áp tham chiếu nhà sản xuất công bố cho pin, còn được xem là điện áp "bình thường" của pin.[9] Điện áp đo ở hai cực pin khi có tải gọi là điện áp đầu cực (terminal voltage).[9] Điện áp đầu cực thay đổi theo trạng thái sạc (SOC) và theo dòng sạc xả.[9] Vì vậy con số 12 V, 24 V hay 48 V là mức định mức của hệ, không phải số đo tức thời.[9]

Ba mức 12 V, 24 V và 48 V

Điện áp pin của hệ độc lập có thể là 12 V, 24 V hoặc 48 V.[1] Theo kinh nghiệm thiết kế, hệ điện mặt trời nhỏ thường dùng 12 V, hệ lớn hơn ưu tiên 48 V để chịu dòng điện lớn hơn.[1] Một số hệ cỡ lớn dùng 120 V, nhưng mức này được xem là trường hợp đặc biệt.[1] Pin LFP 12,8 V và 25,6 V ghép được nối tiếp, song song hoặc kết hợp thành bộ pin 12 V, 24 V hoặc 48 V.[6]

Tên nhóm điện áp khác điện áp in trên nhãn pin

Tên hệ 12 V, 24 V, 48 V là tên nhóm, còn điện áp in trên nhãn pin phụ thuộc loại cell. Pin LFP 4 cell nối tiếp ghi 12,8 V, pin 8 cell ghi 25,6 V.[6] Module LFP 16 cell nối tiếp ghi 51,2 V.[4] Một biến tần sạc bản 48 V nhận điện áp pin từ 38 V đến 66 V.[11] Pin 51,2 V vì vậy nằm trong dải đầu vào của biến tần sạc này.

Hệ lưu trữ độc lập và hệ hybrid dùng chung khái niệm

Trong hệ độc lập, bộ pin quyết định điện áp khâu trung gian một chiều của cả hệ.[1] Trong hệ có biến tần hybrid, biến tần chỉ làm việc trong dải điện áp do hãng ghi trên datasheet.[12] Mỗi biến tần có một mức điện áp đầu vào tối thiểu; dưới mức này biến tần không khởi động.[12] Hệ độc lập và hệ hybrid đều đòi hỏi pin và biến tần cùng một mức điện áp hệ.[2]

Định nghĩa cho thấy điện áp hệ đến từ số cell ghép nối tiếp. Mục 2 trình bày cách các cell tạo ra 12 V, 24 V và 48 V.

Cell pin, module pin và bộ pin

Cell pin là dạng đóng gói nhỏ nhất của pin, điện áp mỗi cell vào khoảng 1 V đến 6 V.[9] Module pin là nhóm cell nối tiếp hoặc song song, và bộ pin là các module ghép với nhau.[9] Trong hệ lưu trữ tĩnh, các nhóm cell thường được nối tiếp thành module có điện áp không quá 60 V.[15] Nhiều module sau đó được ghép nối tiếp và song song để đạt dung lượng cần thiết.[15]

Nối tiếp cộng điện áp, song song cộng dung lượng

Pin ghép nối tiếp cộng điện áp, pin ghép song song cộng dòng điện.[2] Khi ghép nối tiếp, dung lượng Ah không cộng thêm; khi ghép song song, dung lượng Ah cộng lại.[2] Thêm cell vào một chuỗi nối tiếp làm tăng điện áp và giữ nguyên dung lượng.[3] Ký hiệu cấu hình như 4S1P hay 1P16S được giải thích ở bài Cấu hình cell pin.

Ắc quy chì axit: mỗi cell 2,0 V

Điện áp định mức của một cell chì axit là 2,0 V.[3] Chuỗi 6 cell chì axit 2 V tạo ra 12 V.[3] Theo cùng phép cộng nối tiếp, hệ 24 V cần 12 cell (12 × 2 = 24 V). Hệ 48 V cần 24 cell (24 × 2 = 48 V).

Pin LFP: mỗi cell 3,2 V

Điện áp định mức của một cell lithium sắt phosphat (LFP) là 3,2 V, của cell li-ion là 3,6 V.[3] Cell LFP lăng trụ LF173F163B có điện áp định mức 3,2 V, sạc ngắt ở 3,65 V và xả ngắt ở 2,5 V.[16] Pin LFP 12,8 V gồm 4 cell nối tiếp, pin LFP 25,6 V gồm 8 cell nối tiếp.[6] Một module 51,2 V gồm 16 cell 3,2 V, ghi cấu hình 1P16S trên báo cáo thử.[4] Đặc điểm của loại cell này được trình bày ở bài pin LFP.

Bảng dùng 2,0 V mỗi cell chì axit và 3,2 V mỗi cell LFP.[3] Cột chì axit cho 24 V và 48 V là số quy đổi bằng phép nhân số cell với 2,0 V.

Báo cáo thử in cấu hình cell của pin 12,8 V

Một pin 12,8 V được thử theo EN IEC 62619:2022 gồm 4 cell lithium ghép theo cấu hình 4S1P.[17] Mỗi cell LF105 có điện áp định mức 3,2 V, dung lượng định mức 105 Ah.[17] Pin ghi 12,8 V, 105 Ah, 1.344 Wh; điện áp sạc tối đa 14,4 V, điện áp kết thúc xả 10,0 V.[17] Phép kiểm 4 × 3,2 = 12,8 V và 12,8 × 105 = 1.344 Wh khớp số in trên báo cáo.

Pin 48 V ghép từ hai pin 24 V

Hệ 48 V dùng pin LFP 25,6 V nên được ghép từ hai pin 24 V nối tiếp.[6] Hai pin 25,6 V nối tiếp cho 2 × 25,6 = 51,2 V và giữ nguyên dung lượng Ah của một pin.[2] Số chuỗi song song nên ít nhất có thể để tránh chênh điện áp giữa các chuỗi gây tổn hao.[2]

Pin ghép chung phải cùng loại, cùng điện áp và cùng dung lượng

Pin ghép chung trong một bộ cần cùng loại, cùng điện áp và cùng dung lượng Ah để tránh mất cân bằng.[3] Khi xả, cell yếu cạn trước và chịu tác động của các cell khỏe hơn.[3] Năng lượng khả dụng của một module bị giới hạn bởi cell yếu nhất.[18] Khi ngưỡng ngắt đặt theo điện áp tổng của bộ pin, cell dung lượng nhỏ trong chuỗi nối tiếp bị sạc quá mức lặp lại.[18]

Số cell nối tiếp quyết định điện áp hệ. Mục 3 giải thích vì sao chọn điện áp cao hơn làm dòng điện của cả hệ nhỏ đi.

Công thức công suất, điện áp và dòng điện

Công suất điện của một thiết bị bằng dòng điện nhân điện áp: Công suất (W) = Điện áp (V) × Dòng điện (A).[7] Chuyển vế ra công thức dòng điện: Dòng điện (A) = Công suất (W) / Điện áp (V).[5] Tải 2.400 W ở 12 V chạy dòng 2.400 / 12 = 200 A.[5] Các đơn vị W, kW và kWh được giải thích ở bài W, kW, kWh, J.

Cùng 2.400 W ở 12 V, 24 V và 48 V

Cùng tải 2.400 W, dòng điện là 200 A ở 12 V, 100 A ở 24 V và 50 A ở 48 V.[5] Ở 24 V, dòng 2.400 / 24 = 100 A chỉ bằng một nửa dòng ở 12 V.[5]

Điện trở dây và sụt áp trên dây

Định luật Ohm cho biết điện áp bằng dòng điện nhân điện trở: Điện áp (V) = Dòng điện (A) × Điện trở (Ω).[19] Điện trở của dây bằng điện trở suất của vật liệu nhân chiều dài, chia cho tiết diện.[20] Dây càng dài, điện trở càng lớn; tiết diện càng lớn, điện trở càng nhỏ.[20] Điện trở suất của đồng ở 20 °C là 1,68 × 10⁻⁸ Ω·m.[20]

Sụt áp tính bằng phần trăm của điện áp hệ

Với dây đồng 16 mm² dài 1,5 m, mỗi dây có điện trở 1,6 mΩ.[5] Ở 2.400 W, tổng sụt áp trên hai dây là 0,64 V ở 12 V, tức 5% điện áp hệ.[5] Ở 24 V, sụt áp là 2 × 100 × 0,0016 = 0,32 V, tức 1,3%.[5] Ở 48 V, sụt áp chỉ còn 0,16 V, tức 0,3%.[5] Mạch có điện áp càng cao, sụt áp càng thấp.[5]

Tổn hao trên dây tăng theo bình phương dòng điện

Công suất tiêu tán trên một điện trở bằng bình phương dòng điện nhân điện trở: Công suất tổn hao (W) = Dòng điện (A)² × Điện trở (Ω).[7] Quan hệ giữa công suất, dòng điện và điện trở của dây cũng được viết bằng công thức này.[5] Dòng điện giảm một nửa làm công suất tổn hao trên cùng sợi dây còn 0,5² = 0,25, tức một phần tư. Do điện trở, dây dẫn sinh nhiệt khi có dòng điện chạy qua.[5]

Dòng lớn cũng làm pin sinh nhiều nhiệt hơn

Nhiệt Joule do điện trở (resistive heating) đóng góp một phần lớn vào nhiệt không thuận nghịch trong pin lithium.[21] Nhiệt này tăng theo bình phương dòng điện, nên dòng sạc lớn hơn sinh nhiều nhiệt hơn.[21] Giới hạn dòng sạc xả của pin được trình bày ở bài Dòng sạc xả tối đa.

Dòng điện và tổn hao giảm khi điện áp tăng. Mục 4 dùng quan hệ này để chọn mức điện áp theo công suất của hệ.

Chọn điện áp theo quy mô hệ thống

Mức điện áp của hệ độc lập thay đổi theo quy mô hệ thống.[1] Hệ điện mặt trời nhỏ thường là hệ 12 V; hệ lớn hơn ưu tiên 48 V để chịu dòng điện lớn hơn.[1] Hệ cỡ lớn có thể dùng 120 V, nhưng đó là trường hợp đặc biệt.[1] Theo điện năng tải mỗi ngày, hệ 12 V hợp với tải dưới 1 kWh, hệ 24 V với tải 1 đến 4 kWh.[8] Tải trên 4 kWh mỗi ngày dùng hệ 48 V.[8] Biến tần 2.000 W có thể có bản 24 V, còn biến tần 6.000 W cần hệ 48 V.[8]

Giới hạn công suất biến tần theo từng mức điện áp

Giới hạn công suất biến tần ưu tiên cho từng mức điện áp được nêu trong hướng dẫn đi dây bản tháng 8/2026 của một hãng thiết bị.[5] Cột dòng điện tính theo công thức Dòng điện (A) = Công suất (W) / Điện áp (V).[7][5]

Cột quy đổi tính bằng công suất chia điện áp định mức, chưa tính hiệu suất biến tần: 3.000 / 12 = 250 A, 5.000 / 48 ≈ 104 A. Mốc 48 V cho biến tần cỡ lớn cũng có trong hướng dẫn hệ độc lập của một trường đại học: biến tần 6.000 W cần hệ 48 V.[8]

Tăng điện áp hệ trước khi tăng cỡ dây

Để tránh dây quá lớn, việc đầu tiên cần xét là tăng điện áp hệ.[5] Pin điện áp cao giữ cho cỡ dây dẫn nhỏ.[3] Biến tần 3.000 VA ở 12 V có công suất đỉnh 6.000 W kéo dòng tới 500 A.[5]

Thiết bị 12 V trong hệ 24 V hoặc 48 V

Hệ có tải DC hoặc nguồn sạc DC chỉ nhận 12 V có thể dùng bộ đổi điện DC-DC, thay cho việc chọn 12 V cho cả hệ.[5] Cách này giữ điện áp chính của hệ ở mức cao, chỉ cấp 12 V cho thiết bị cần 12 V.[5]

Khi nào hệ cần pin điện áp cao

Hệ cỡ lớn dùng điện áp trên 48 V, ví dụ 120 V, được xem là trường hợp đặc biệt trong thiết kế hệ độc lập.[1] Nhiều module pin lưu trữ tĩnh được ghép nối tiếp và song song để đạt dung lượng cần thiết của hệ.[15] Sự khác nhau giữa pin hạ áp và pin cao áp được trình bày ở bài pin lưu trữ điện áp cao và điện áp thấp.

Khi đã chọn mức điện áp, mọi thiết bị đấu vào pin phải làm việc ở cùng mức đó. Mục 5 trình bày cách đọc điện áp hệ trên datasheet biến tần và bộ điều khiển sạc.

Biến tần chỉ làm việc trong dải điện áp hãng công bố

Biến tần được thiết kế để làm việc trong một dải điện áp do hãng ghi trên datasheet.[12] Mỗi biến tần có một mức điện áp đầu vào tối thiểu.[12] Mức tối thiểu này là điện áp thấp nhất biến tần cần để khởi động.[12]

Một datasheet biến tần sạc in ba phiên bản điện áp

Biến tần sạc Victron MultiPlus-II 3.000 VA có ba phiên bản cho hệ 12 V, 24 V và 48 V.[11] Ba phiên bản cùng công suất ra liên tục 2.400 W ở 25 °C và 2.200 W ở 40 °C.[11] Bảng dưới chép dải điện áp DC đầu vào, dòng sạc pin và điện áp sạc của từng phiên bản.

Cùng công suất, dòng sạc giảm khi điện áp tăng

Ba phiên bản 3.000 VA ghi dòng sạc 120 A ở 12 V, 70 A ở 24 V và 35 A ở 48 V.[11] Dòng sạc của bản 48 V bằng 70 / 2 = 35 A, tức một nửa bản 24 V.[11] Tỷ lệ này đúng quan hệ Dòng điện (A) = Công suất (W) / Điện áp (V) ở mục 3.[5] Điện áp sạc của bản 48 V gấp 4 lần bản 12 V: 4 × 14,4 = 57,6 V.[11]

Pin ngoài dải điện áp đầu vào của biến tần

Dải đầu vào 19 V đến 33 V của bản 24 V không chứa điện áp 51,2 V của pin LFP 16 cell.[11][4] Ngược lại, pin 25,6 V nằm dưới ngưỡng 38 V của bản 48 V.[11][6] Biến tần không khởi động khi điện áp đầu vào dưới mức tối thiểu.[12] Phép so dải điện áp pin với biến tần được trình bày đầy đủ ở bài Dải điện áp pin.

Bộ điều khiển sạc MPPT tự nhận điện áp hệ

Một bộ điều khiển sạc MPPT 35 A ghi điện áp pin "12 / 24 / 48 V Auto Select", tức tự nhận một trong ba mức.[22] Cùng dòng sạc 35 A, công suất pin mặt trời định mức là 500 W ở 12 V, 1.000 W ở 24 V, 2.000 W ở 48 V.[22] Khi hệ chuyển từ 12 V lên 48 V, cùng bộ điều khiển sạc này nhận công suất pin mặt trời gấp 2.000 / 500 = 4 lần.

Pin lithium cần BMS giám sát từng cell

Cáp cân bằng và giám sát của pin LFP 12,8 V và 25,6 V phải được nối tới hệ thống quản lý pin (BMS).[6] Mạch quản lý pin cần ít nhất một kênh đo điện áp cho mỗi cell nối tiếp.[14] Các cell trong bộ pin lithium cần được giám sát để nằm trong giới hạn điện áp và dòng điện.[3] Chức năng của BMS được trình bày ở bài hệ thống quản lý pin BMS.

Điện áp hệ quyết định dòng điện, còn năng lượng của pin quyết định thời gian cấp điện. Mục 6 trả lời câu hỏi pin 48V dùng được bao lâu.

Công thức thời gian dùng pin

Năng lượng của pin tính bằng công suất xả (W) nhân thời gian xả (h).[9] Chuyển vế ra công thức: Thời gian dùng pin (h) = Năng lượng khả dụng của pin (Wh) / Công suất tải phía pin (W).[9] Định nghĩa thời lượng xả của hệ lưu trữ cũng theo quan hệ này: thiết bị 4 giờ xả ở công suất định mức trong 4 giờ.[23]

Tính năng lượng pin từ Ah và điện áp

Năng lượng tính bằng Wh của pin có thể ước tính bằng dung lượng Ah nhân điện áp định mức.[24] Công thức viết đầy đủ là: Năng lượng (Wh) = Dung lượng định mức (Ah) × Điện áp định mức (V).[24] Module LFP 51,2 V, 50 Ah ghi 2,56 kWh, khớp phép tính 51,2 × 50 = 2.560 Wh.[4] Khi xả nhanh với dòng lớn, năng lượng lấy ra từ pin ít hơn.[24]

Dung lượng khả dụng và độ sâu xả

Không pin nào được xả cạn hoàn toàn; mức xả cho phép gọi là độ sâu xả cho phép (allowable DOD).[1] Độ sâu xả cho phép nằm trong khoảng 20% đến 80% tùy loại pin.[1] Nhiệt độ thấp kèm độ sâu xả lớn có thể làm giảm dung lượng lấy ra được.[1] Phần năng lượng dùng được của pin được trình bày ở bài dung lượng khả dụng.

Hiệu suất biến tần làm giảm thời gian dùng pin

Bộ biến đổi công suất không đạt hiệu suất 100%, nên chính bộ biến đổi cũng tiêu thụ một phần năng lượng.[1] Công thức thiết kế viết: Năng lượng phía DC (Wh) = Năng lượng tải AC (Wh) / Hiệu suất biến tần + Năng lượng tải DC (Wh).[1] Một biến tần 2.500 W trong hệ 24 V kéo 134 A khi đầy tải, với hiệu suất 85% ở 22 V.[10] Phép kiểm 2.500 / (22 × 0,85) ≈ 134 A cho thấy hiệu suất làm dòng phía pin lớn hơn phép chia công suất cho điện áp.

Dung lượng Ah cần có theo điện áp hệ

Công thức thiết kế viết: Dung lượng pin cần có (Ah) = Năng lượng tải mỗi ngày (Wh) × Số ngày tự cấp điện / Điện áp DC định mức của hệ (V).[1] Số ngày tự cấp điện (autonomy) là thời gian tải được cấp điện chỉ từ bộ pin, tính bằng ngày.[1] Theo công thức này, cùng 10.240 Wh, hệ 12,8 V cần 10.240 / 12,8 = 800 Ah, hệ 51,2 V chỉ cần 10.240 / 51,2 = 200 Ah.

Pin 48V dùng được bao nhiêu năm

Tuổi thọ pin LFP được ghi trên datasheet bằng số chu kỳ sạc xả kèm độ sâu xả.[6] Pin LFP 12,8 V và 25,6 V đạt 2.500 chu kỳ ở 80% độ sâu xả, 3.000 chu kỳ ở 70% và 5.000 chu kỳ ở 50%.[6] Các số chu kỳ này tính tới khi dung lượng còn ít nhất 80% dung lượng định mức.[6] Cách đọc tuổi thọ pin được trình bày ở bài tuổi thọ pin lithium.

Dòng điện lớn của hệ điện áp thấp kéo theo yêu cầu an toàn riêng. Mục 7 trình bày nguy cơ điện giật, ngắn mạch và các tiêu chuẩn liên quan.

Ngưỡng 50 V và nguy cơ điện giật

Hệ có điện áp từ 50 V trở lên có nguy cơ điện giật.[10] Biến tần sạc bản 48 V ở mục 5 sạc hấp thụ ở 57,6 V, nên khi sạc, điện áp bộ pin cũng vượt 50 V.[11] Bộ quy chuẩn điện quốc gia Hoa Kỳ (NEC) vẫn áp cho gần như mọi hệ điện mặt trời, kể cả hệ dưới 50 V.[10] Ngắn mạch trên hệ điện áp thấp gây nguy cơ cháy và hỏng thiết bị.[10]

Dòng ngắn mạch của bình ắc quy lên tới hàng nghìn ampe

Một bình ắc quy chu kỳ sâu 6 V, 220 Ah có thể xả khoảng 8.000 A vào điểm ngắn mạch.[10] Không được làm ngắn mạch pin, vì ngắn mạch có thể gây cháy hoặc nổ.[5] Tia lửa khi chạm chập có thể làm nổ pin.[5]

Cầu chì trên mỗi dây từ pin

Mỗi dây không nối đất đi ra từ pin phải có cầu chì hạn dòng.[10] Mỗi thiết bị tiêu thụ đấu vào pin cần được bảo vệ bằng cầu chì đặt trên dây dương.[5] Dây giữa pin và biến tần trong ví dụ 2.500 W cần khả năng mang dòng bằng 125% của 134 A, tức 167 A.[10]

Ngắt cách ly bộ pin khỏi hệ

Phần lớn bộ pin phải ngắt cách ly được ít nhất một trong hai cực pin.[14] Tiêu chuẩn an toàn cho ắc quy tĩnh IEC 62485-2 có riêng một điều về ngắt và cách ly (Disconnection and separation).[25] Cùng tiêu chuẩn có mục chống ngắn mạch và mục biện pháp bảo vệ khi bảo dưỡng.[25]

Tiêu chuẩn an toàn cho pin và hệ lưu trữ

IEC 62485-2:2010 quy định an toàn cho ắc quy tĩnh chì axit, NiCd và NiMH có điện áp định mức tới 1.500 V DC.[25] IEC 62485-2 có mục bảo vệ chống điện giật bằng điện áp cực thấp an toàn (SELV) hoặc điện áp cực thấp bảo vệ (PELV).[25] Với pin lithium-ion tĩnh, phần tương ứng của bộ tiêu chuẩn là IEC 62485-5:2020 về vận hành an toàn.[26] IEC 60364-4-41 ấn bản 5.1 (2017) cũng có mục 414 về biện pháp bảo vệ bằng điện áp cực thấp SELV và PELV.[27] Yêu cầu an toàn cho pin lithium công nghiệp, gồm pin lưu trữ cố định, được trình bày ở bài IEC 62619.[28]

Mạch cao hơn điện áp cực thấp cần che chắn

TCVN 14499-5-2:2025 coi bộ phận có mạch cao hơn điện áp cực thấp (ELV) là bộ phận có điện áp nguy hiểm.[29] Các bộ phận đó không nên để người không được ủy quyền tiếp cận.[29] Nơi người chưa qua đào tạo có thể chạm trực tiếp vào hệ lưu trữ, cấp bảo vệ tối thiểu là IP2X theo IEC 60529.[29]

Các mục 1 đến 7 cho công thức và giới hạn riêng lẻ. Mục 8 áp chúng cho một tải 3 kW ở ba mức điện áp.

Bước 1: tính dòng DC ở ba mức điện áp

Áp công thức Dòng điện (A) = Công suất (W) / Điện áp (V).[5] Tải 3.000 W cần 3.000 / 12 = 250 A ở hệ 12 V và 3.000 / 24 = 125 A ở hệ 24 V. Ở hệ 48 V, dòng là 3.000 / 48 = 62,5 A. Ba con số chưa tính hiệu suất biến tần; phép tính có hiệu suất cho dòng lớn hơn, như ở bước 6.[10]

Bước 2: chọn cỡ biến tần và mức điện áp

Biến tần sạc 3.000 VA ở bảng mục 5 chỉ cho công suất ra liên tục 2.400 W ở 25 °C, thấp hơn tải 3.000 W.[11] Bản 5.000 VA cho 4.000 W liên tục, đủ cho tải 3.000 W.[11] Biến tần 5.000 VA thuộc vùng 24 V (tới 5.000 VA) hoặc 48 V (từ 5.000 VA) theo hướng dẫn đi dây.[5]

Bước 3: tính sụt áp trên cặp dây pin

Giữ cặp dây đồng 16 mm², dài 1,5 m như ví dụ của hướng dẫn đi dây để so tỷ lệ.[5] Điện trở mỗi dây bằng điện trở suất nhân chiều dài chia tiết diện: 1,68 × 10⁻⁸ × 1,5 / (16 × 10⁻⁶) ≈ 0,0016 Ω, tức 1,6 mΩ.[20][5] Tổng điện trở hai dây là 2 × 1,6 = 3,2 mΩ. Sụt áp bằng dòng điện nhân điện trở[19]: 250 × 0,0032 = 0,8 V ở 12 V, 125 × 0,0032 = 0,4 V ở 24 V, 62,5 × 0,0032 = 0,2 V ở 48 V.

Bước 4: so sụt áp với mức 2,5%

Tính theo phần trăm điện áp hệ, sụt áp là 0,8 / 12 ≈ 6,7% ở 12 V và 0,4 / 24 ≈ 1,7% ở 24 V. Ở 48 V, sụt áp là 0,2 / 48 ≈ 0,4%. Sụt áp nên giữ không quá 2,5% theo hướng dẫn đi dây của hãng thiết bị.[5] Với cặp dây này, chỉ hệ 24 V và 48 V đạt mức 2,5%.

Bước 5: tính công suất tổn hao trên dây

Áp công thức Công suất tổn hao (W) = Dòng điện (A)² × Điện trở (Ω).[7][5] Tổn hao là 250² × 0,0032 = 200 W ở 12 V và 125² × 0,0032 = 50 W ở 24 V. Ở 48 V, tổn hao là 62,5² × 0,0032 = 12,5 W. Hệ 48 V tổn hao bằng 12,5 / 200 = 1/16 hệ 12 V, vì dòng chỉ bằng một phần tư.

Bảng dùng điện trở 1,6 mΩ mỗi dây[5] và hai công thức sụt áp, tổn hao ở bước 3 và bước 5.

Bước 6: tính dòng định mức của dây pin

Dây giữa pin và biến tần cần khả năng mang dòng bằng 125% dòng đầy tải phía pin theo quy chuẩn điện Hoa Kỳ (NEC).[10] Với hiệu suất biến tần giả định 90%, dòng đầy tải ở 48 V là 3.000 / (48 × 0,9) ≈ 69 A. Ở 12 V, dòng đầy tải là 3.000 / (12 × 0,9) ≈ 278 A. Dây cần mang được 1,25 × 69 ≈ 87 A ở hệ 48 V và 1,25 × 278 ≈ 347 A ở hệ 12 V. Cỡ dây thật tra theo bảng dòng điện tối đa ứng với từng tiết diện và chiều dài dây.[5]

Bước 7: tính năng lượng của bộ pin 48 V

Bộ pin 48 V được ghép từ hai pin LFP 25,6 V, 200 Ah nối tiếp.[6] Hai pin nối tiếp cho 51,2 V và giữ 200 Ah.[2] Năng lượng định mức là 51,2 × 200 = 10.240 Wh, bằng 2 × 5.120 Wh của hai pin.[24][6]

Bước 8: tính thời gian dùng pin ở tải 3 kW và 500 W

Giả định dùng tới 80% độ sâu xả, mức hãng công bố 2.500 chu kỳ[6]: năng lượng khả dụng là 0,8 × 10.240 = 8.192 Wh. Giả định hiệu suất biến tần 90%, tải 3.000 W kéo 3.000 / 0,9 ≈ 3.333 W phía pin.[1] Thời gian dùng pin là 8.192 / 3.333 ≈ 2,5 giờ.[9] Với tải 500 W, phía pin kéo 500 / 0,9 ≈ 556 W và pin dùng được 8.192 / 556 ≈ 14,7 giờ.

Bước 9: so dung lượng Ah khi dùng hệ 12 V

Cùng 10.240 Wh, bộ pin 12,8 V cần 10.240 / 12,8 = 800 Ah, gấp 4 lần bộ pin 51,2 V.[24] Pin 12,8 V, 200 Ah cần 800 / 200 = 4 pin ghép song song để đạt 800 Ah, vì ghép song song cộng dung lượng.[2][6] Số chuỗi song song nên ít nhất có thể để tránh chênh điện áp giữa các chuỗi.[2]

Ví dụ cho thấy cùng tải 3 kW, hệ 48 V giảm dòng, sụt áp và tổn hao trên dây. Mục 9 đặt các bước chọn này vào điều kiện lắp đặt tại Việt Nam.

TCVN 14499-5-2:2025 xếp hệ lưu trữ nối lưới tới 1,5 kV DC vào loại điện áp thấp

TCVN 14499-5-2:2025 (IEC 62933-5-2:2020) là tiêu chuẩn an toàn cho hệ lưu trữ điện năng tích hợp lưới điện dùng nguyên lý điện hóa.[29] Bảng 1 của TCVN 14499-5-2:2025 xếp hệ có điện áp tới 1 kV AC hoặc 1,5 kV DC vào loại điện áp thấp (V-L).[29] Hệ loại V-L lắp đặt theo các phần thích hợp của bộ IEC 60364.[29] Theo cách phân loại này, hệ lưu trữ nối lưới 48 V và cả pin cao áp tới 1,5 kV DC đều thuộc loại V-L.

BMS phải giám sát thông số an toàn của pin

TCVN 14499-5-2:2025 yêu cầu hệ thống quản lý pin trong mọi hệ tích trữ điện hóa giám sát tất cả các thông số an toàn liên quan của pin.[29] Mạch BMS đo điện áp từng cell nối tiếp trong bộ pin.[14] Pin LFP 12,8 V và 25,6 V phải nối cáp giám sát tới BMS.[6]

Chọn mức điện áp theo công suất biến tần

Hệ 12 V hợp với biến tần tới 3.000 VA, hệ 24 V tới 5.000 VA, hệ 48 V từ 5.000 VA trở lên.[5] Hệ nhỏ thường dùng 12 V, hệ lớn hơn ưu tiên 48 V.[1] Tính theo điện năng tải, mốc chuyển lên 48 V là tải trên 4 kWh mỗi ngày.[8] Hệ có thiết bị chỉ nhận 12 V có thể dùng bộ đổi điện DC-DC.[5]

Đối chiếu dải điện áp pin với dải đầu vào biến tần

Biến tần chỉ làm việc trong dải điện áp in trên datasheet.[12] Pin 51,2 V nằm trong dải 38 V đến 66 V của biến tần sạc bản 48 V.[11][4] Bộ pin cần đáp ứng cả điện áp lớn nhất và nhỏ nhất của ứng dụng, không chỉ tên nhóm 48 V.[2]

Thông số cần hỏi nhà cung cấp

• Điện áp định mức và số cell nối tiếp: pin LFP 51,2 V gồm 16 cell, ghi trên báo cáo thử là 1P16S.[4]
• Dải điện áp đầu vào của biến tần: bản 48 V của biến tần sạc ở mục 5 nhận 38 V đến 66 V.[11]
• Điện áp sạc hấp thụ và sạc duy trì: bản 48 V ghi 57,6 V và 55,2 V.[11]
• Cầu chì và dây pin: mỗi dây không nối đất từ pin cần cầu chì hạn dòng.[10]
• Số chu kỳ và độ sâu xả đi kèm: ví dụ 2.500 chu kỳ ở 80% độ sâu xả.[6]
• Báo cáo thử an toàn của pin: ví dụ báo cáo theo EN IEC 62619:2022 ghi cấu hình 4S1P.[17]