Peak Sun Hours (PSH), hay số giờ nắng đỉnh, là cách quy đổi tổng năng lượng bức xạ mặt trời nhận được trong một ngày về số giờ tương đương ở mức bức xạ 1.000 W/m². Đây là một trong những dữ liệu nền quan trọng nhất khi ước tính sản lượng điện mặt trời và tính sơ bộ công suất giàn pin.
PSH không phải số giờ trời sáng và cũng không phải số giờ nhìn thấy nắng trực tiếp. Một ngày có thể sáng 11–12 giờ nhưng tổng năng lượng bức xạ chỉ tương đương 4–5 giờ ở mức 1.000 W/m². Vì vậy, khi dùng PSH để tính solar, điều cần quan tâm là năng lượng bức xạ tích lũy, không phải thời gian từ lúc mặt trời mọc đến lúc lặn.
Công thức ước tính nhanh thường dùng là:
Sản lượng điện (kWh/ngày) ≈ Công suất giàn pin (kWp) × Peak Sun Hours (h/ngày) × hệ số hiệu suất hệ thống
Tuy nhiên, để dùng đúng công thức này, cần hiểu PSH đang được lấy từ GHI, GTI hay dữ liệu bức xạ trên mặt phẳng tấm pin, đồng thời phải tính các tổn hao thực tế của hệ thống.
Peak Sun Hours là gì?
Peak Sun Hours mô tả lượng bức xạ mặt trời trong một ngày bằng cách quy đổi đường cong bức xạ thực tế thành một khối năng lượng tương đương ở mức 1 kW/m².
Ví dụ, nếu một bề mặt nhận tổng bức xạ trong ngày là:
4,5 kWh/m²/ngày
thì có thể diễn giải tương đương khoảng:
4,5 Peak Sun Hours/ngày
Về mặt năng lượng:
4,5 kWh/m² = 1 kW/m² × 4,5 giờ
Điều này không có nghĩa bức xạ thực tế giữ nguyên 1.000 W/m² trong 4,5 giờ. Ngoài trời, cường độ bức xạ thường thấp vào sáng sớm, tăng dần về gần giữa trưa rồi giảm về chiều. PSH chỉ gom tổng diện tích dưới đường cong bức xạ đó thành một giá trị dễ dùng trong tính toán.
Peak Sun Hours khác số giờ nắng thông thường như thế nào?
Đây là điểm dễ nhầm nhất khi đọc tài liệu về solar. “Số giờ nắng” trong khí tượng, “thời gian ban ngày” và Peak Sun Hours là ba khái niệm khác nhau.
| Khái niệm | Mô tả | Có dùng trực tiếp để tính sản lượng PV không? |
|---|---|---|
| Thời gian ban ngày | Khoảng từ mặt trời mọc đến mặt trời lặn | Không |
| Số giờ có nắng | Thời gian ghi nhận ánh nắng theo tiêu chí khí tượng | Không nên dùng trực tiếp |
| Peak Sun Hours | Tổng bức xạ ngày quy đổi về 1.000 W/m² | Có thể dùng cho ước tính nhanh |
Giả sử trời sáng từ 6h đến 18h, tức có 12 giờ ban ngày. Bức xạ lúc 7h có thể thấp, gần trưa cao hơn, còn chiều lại giảm. Nếu tổng năng lượng tương đương 4,8 kWh/m²/ngày thì PSH là khoảng 4,8 giờ, chứ không phải 12 giờ.
Vì sao Peak Sun Hours quan trọng khi tính điện mặt trời?
PSH tạo cầu nối giữa nguồn năng lượng mặt trời tại địa điểm và công suất danh định kWp của giàn pin. Nhờ đó, người thiết kế có thể thực hiện phép ước tính sơ bộ trước khi dùng phần mềm mô phỏng chi tiết.
Một hệ 5 kWp lắp ở hai địa điểm khác nhau có thể tạo sản lượng khác nhau vì lượng bức xạ, mây, mùa, góc lắp và nhiệt độ không giống nhau. Do đó, nói “hệ 5 kWp tạo X kWh mỗi ngày” mà không nêu điều kiện bức xạ chỉ là một ước tính rất thô.
NTES cũng sử dụng Peak Sun Hours trong bài cách tính công suất tấm pin năng lượng mặt trời để quy đổi nhu cầu điện năng thành công suất giàn pin. Bài về PSH này đi sâu hơn vào nguồn gốc và cách dùng đúng giá trị đó.
Công thức tính sản lượng solar từ Peak Sun Hours
Để tính nhanh sản lượng điện mỗi ngày, có thể dùng:
E = P × PSH × PR
Trong đó:
- E: sản lượng điện dự kiến, đơn vị kWh/ngày.
- P: công suất giàn pin, đơn vị kWp.
- PSH: Peak Sun Hours tại điều kiện đang xét, đơn vị giờ/ngày.
- PR: Performance Ratio hoặc hệ số hiệu suất tổng hợp dùng để phản ánh các tổn hao của hệ thống.
Ví dụ hệ 5 kWp với PSH 4,5 giờ
Giả sử:
- Công suất giàn pin: 5 kWp.
- PSH dùng để ước tính: 4,5 giờ/ngày.
- Hệ số hiệu suất giả định: 0,80.
Khi đó:
E = 5 × 4,5 × 0,80 = 18 kWh/ngày
Nếu chỉ nhân 5 × 4,5 = 22,5 kWh/ngày, đó là giá trị lý tưởng hóa trước khi xét tổn hao. Thực tế còn chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ module, bụi bẩn, che bóng, mismatch, dây dẫn, inverter và thời gian hệ thống không khả dụng.
NREL PVWatts sử dụng mô hình chi tiết hơn và mặc định tổng một số nhóm tổn hao hệ thống khoảng 14%, đồng thời mô hình hóa riêng hiệu suất inverter và ảnh hưởng nhiệt độ. Vì vậy, công thức PSH × PR nên được xem là ước tính nhanh, không thay thế mô phỏng kỹ thuật.
Dùng Peak Sun Hours để tính ngược công suất giàn pin
PSH cũng có thể dùng theo chiều ngược lại: từ nhu cầu điện năng mục tiêu để ước tính công suất giàn pin.
Công thức:
P = E / (PSH × PR)
Ví dụ một hộ muốn hệ solar tạo khoảng 20 kWh/ngày trong điều kiện giả định:
- PSH = 4,5 giờ/ngày.
- PR = 0,80.
Ta có:
P = 20 / (4,5 × 0,80) ≈ 5,56 kWp
Đây mới là bước xác định công suất sơ bộ. Khi chuyển sang thiết kế thực tế còn phải xem:
- Bao nhiêu điện được sử dụng ban ngày.
- Diện tích và hình dạng mái.
- Hướng và góc nghiêng.
- Bóng che.
- Dải MPPT và giới hạn inverter.
- Công suất từng tấm pin.
- Mục tiêu tự dùng, lưu trữ hay bán điện dư.
Nếu cần đi tiếp từ kWp sang số lượng module, bạn có thể tham khảo bài 10 tấm pin tạo bao nhiêu điện mỗi ngày để thấy mối liên hệ giữa công suất từng tấm, PSH và hệ số hiệu suất.
GHI, GTI và PSH: nên lấy dữ liệu nào?
Khi tìm Peak Sun Hours, người dùng thường gặp các chỉ số GHI, DNI, DIF và GTI. Với hệ PV áp mái, hiểu đúng các chỉ số này giúp tránh dùng sai dữ liệu.
GHI – Global Horizontal Irradiation
GHI là tổng bức xạ nhận trên mặt phẳng nằm ngang. Đây là dữ liệu cơ bản để đánh giá tài nguyên mặt trời của một vị trí.
Nếu GHI trung bình ngày là 4,6 kWh/m²/ngày, có thể nói tài nguyên bức xạ ngang tương đương khoảng 4,6 PSH/ngày.
Tuy nhiên, tấm pin thực tế thường không nằm ngang.
GTI – Global Tilted Irradiation
GTI là tổng bức xạ trên mặt phẳng nghiêng. Với hệ pin đặt nghiêng theo mái hoặc góc tối ưu, GTI thường có ý nghĩa gần hơn với năng lượng thực sự chiếu lên mặt tấm pin.
Global Solar Atlas của World Bank/Solargis cung cấp cả GHI, GTI và PVOUT. Đối với ước tính sản lượng một hệ PV đã biết hướng và độ nghiêng, dữ liệu trên mặt phẳng tấm pin hoặc công cụ mô phỏng như PVWatts thường phù hợp hơn việc lấy GHI rồi áp trực tiếp.
PVOUT – sản lượng PV chuẩn hóa
Global Solar Atlas còn cung cấp PVOUT, đơn vị kWh/kWp, tức sản lượng điện dự kiến trên mỗi kWp công suất lắp đặt trong cấu hình chuẩn mà công cụ mô phỏng.
Nếu mục tiêu là dự báo sản lượng thay vì học riêng về bức xạ, PVOUT có thể thuận tiện hơn PSH vì đã bao gồm mô hình chuyển đổi từ bức xạ sang điện năng trong một cấu hình PV cụ thể.
Cách tra Peak Sun Hours cho vị trí lắp đặt
Không nên lấy một con số PSH chung cho toàn Việt Nam rồi dùng cho mọi dự án. Ngay trong cùng một tỉnh, độ cao, địa hình, mây và điều kiện vi khí hậu có thể khác nhau.
Cách 1: Global Solar Atlas
Bộ dữ liệu Global Solar Atlas do World Bank/ESMAP cung cấp có dữ liệu GHI, GTI, DNI, DIF và PVOUT cho Việt Nam. Bạn có thể chọn đúng vị trí công trình và xem:
- Bức xạ trung bình năm.
- Giá trị theo tháng.
- GTI theo góc tối ưu.
- Sản lượng PV chuẩn hóa.
Đối với phép tính PSH đơn giản, giá trị bức xạ trung bình ngày theo kWh/m²/ngày có thể quy đổi trực tiếp thành số giờ nắng đỉnh tương đương.
Cách 2: NREL PVWatts
PVWatts ước tính sản lượng của hệ PV nối lưới theo vị trí, công suất, loại module, kiểu lắp, tilt, azimuth, DC/AC ratio và tổn hao.
Công cụ này phù hợp khi đã biết khá rõ cấu hình hệ thống, vì kết quả đầu ra là sản lượng AC theo tháng/năm chứ không chỉ một con số PSH.
Cách 3: Dữ liệu đo tại công trình
Với dự án lớn hoặc cần độ tin cậy cao, dữ liệu đo bức xạ tại hiện trường là lựa chọn tốt hơn. Pyranometer hoặc trạm thời tiết có thể ghi bức xạ theo thời gian để xây dựng hồ sơ tài nguyên mặt trời thực tế.
Đối với hệ dân dụng, dùng Global Solar Atlas hoặc PVWatts thường đủ cho bước tiền khả thi, sau đó kết hợp khảo sát mái và dữ liệu phụ tải.
Peak Sun Hours thay đổi theo tháng như thế nào?
PSH không phải một hằng số cố định cả năm. Mùa mưa, mây dày hoặc góc mặt trời thay đổi có thể làm bức xạ tháng này khác tháng khác.
Nếu chỉ dùng PSH trung bình năm, bạn có thể dự báo tương đối tổng sản lượng năm, nhưng dễ đánh giá sai sản lượng trong tháng thấp nhất hoặc cao nhất.
Điều này đặc biệt quan trọng với:
- Hệ off-grid.
- Hệ hybrid cần sạc pin ổn định.
- Nhà yến, viễn thông hoặc tải quan trọng.
- Dự án có nhu cầu điện biến động theo mùa.
- Bài toán hoàn vốn cần dòng tiền theo tháng.
Với các trường hợp trên, nên dùng dữ liệu PSH hoặc PVOUT theo từng tháng thay vì một giá trị trung bình năm duy nhất.
Bài tối ưu sản lượng điện mặt trời vào ban ngày trên NTES cũng giải thích thêm các nguyên nhân khiến công suất thực tế thay đổi trong ngày và theo điều kiện vận hành.
Những yếu tố làm PSH hữu ích nhưng chưa đủ để dự đoán sản lượng
PSH mô tả nguồn năng lượng mặt trời, nhưng sản lượng điện cuối cùng còn phụ thuộc hệ thống PV.
Góc nghiêng và hướng mái
Hai giàn pin cùng địa điểm có thể nhận lượng bức xạ trên mặt phẳng module khác nhau nếu góc nghiêng và hướng khác nhau.
Nhiệt độ module
Cường độ nắng cao không đồng nghĩa module tạo ra đúng công suất STC. Nhiệt độ cell tăng làm công suất module giảm theo hệ số nhiệt của sản phẩm.
Bóng che
Một cây, bồn nước hoặc công trình lân cận có thể gây giảm sản lượng dù PSH của khu vực rất tốt.
Bụi bẩn và suy hao quang học
Lớp bụi làm giảm lượng bức xạ đi vào cell. Mức ảnh hưởng phụ thuộc môi trường và lịch vệ sinh.
Inverter và tổn hao điện
Hiệu suất inverter, mismatch, cáp DC/AC, đầu nối và các giới hạn vận hành đều tác động tới lượng điện AC thu được.
Đây là lý do PSH × kWp không nên được coi là sản lượng đảm bảo.
5 sai lầm khi dùng Peak Sun Hours
1. Nhầm PSH với số giờ mặt trời mọc
PSH là năng lượng quy đổi, không phải số giờ ban ngày.
2. Lấy một PSH cố định cho mọi tỉnh
Tài nguyên mặt trời thay đổi theo vị trí và mùa. Hãy dùng dữ liệu địa điểm cụ thể.
3. Dùng GHI ngang cho mái nghiêng mà không kiểm tra
GHI hữu ích để đánh giá tài nguyên, nhưng GTI hoặc dữ liệu plane-of-array phù hợp hơn với giàn pin nghiêng.
4. Bỏ qua tổn hao hệ thống
Công thức kWp × PSH chỉ là đầu vào năng lượng lý tưởng. Muốn gần thực tế hơn cần PR hoặc mô hình chi tiết.
5. Dùng PSH trung bình năm để thiết kế hệ dự phòng mùa mưa
Hệ cần độ tin cậy cao phải kiểm tra tháng yếu nhất, không chỉ trung bình năm.
Checklist dùng PSH khi dự toán sản lượng
Trước khi đưa một con số kWh/ngày vào báo giá hoặc phương án đầu tư, nên kiểm tra:
- PSH lấy từ nguồn nào?
- Dữ liệu là GHI, GTI hay bức xạ trên mặt phẳng module?
- Giá trị là trung bình năm hay theo tháng?
- Góc nghiêng và azimuth đã được xét chưa?
- Hệ số tổn hao/PR được dùng là bao nhiêu?
- Có bóng che đáng kể không?
- Tải có sử dụng điện đúng thời điểm solar phát không?
- Có cần đánh giá riêng mùa mưa hoặc tháng sản lượng thấp không?
Nếu đang tính công suất cho hộ gia đình, bài lắp điện mặt trời gia đình nên chọn công suất nào phù hợp sẽ giúp nối dữ liệu PSH với nhu cầu tiêu thụ thực tế.
Câu hỏi thường gặp về Peak Sun Hours
Peak Sun Hours là khái niệm đơn giản về mặt công thức nhưng dễ bị dùng sai nếu không phân biệt nguồn dữ liệu và mục đích tính toán. Dưới đây là những câu hỏi thường gặp khi áp dụng PSH cho hệ điện mặt trời.
Không. PSH là tổng năng lượng bức xạ trong ngày quy đổi thành số giờ tương đương ở mức 1.000 W/m².
1 PSH tương đương 1 kWh/m² bức xạ mặt trời trên bề mặt đang xét.
Nếu các yếu tố khác giống nhau, nguồn bức xạ cao hơn thường tạo tiềm năng sản lượng cao hơn. Tuy nhiên, nhiệt độ, bóng che, góc lắp và tổn hao vẫn ảnh hưởng đáng kể.
Dự toán sơ bộ sản lượng năm có thể dùng trung bình năm. Hệ hybrid, off-grid hoặc tải quan trọng nên kiểm tra dữ liệu từng tháng, đặc biệt tháng bức xạ thấp.
GHI là bức xạ tích lũy trên mặt phẳng ngang. Khi GHI được biểu diễn bằng kWh/m²/ngày, trị số đó có thể được diễn giải thành PSH tương đương trên mặt phẳng ngang. Nhưng giàn pin nghiêng nên ưu tiên dữ liệu phù hợp với mặt phẳng module.
Không nên chỉ dùng PSH. Tiền tiết kiệm còn phụ thuộc sản lượng thực, tỷ lệ tự dùng, biểu giá điện, điện dư và cách vận hành tải.
Không hoàn toàn. PSH là khái niệm nền tảng. Hai công cụ trên cung cấp dữ liệu và mô phỏng chi tiết hơn để giảm mức độ đơn giản hóa trong phép tính.
Kết luận
Peak Sun Hours là một trong những khái niệm quan trọng nhất khi chuyển dữ liệu bức xạ mặt trời thành dự toán sản lượng solar. Hiểu đúng PSH giúp tránh nhầm lẫn giữa “trời nắng nhiều giờ” và “năng lượng mặt trời thực sự nhận được”.
Để tính nhanh, có thể dùng:
Sản lượng ≈ kWp × PSH × PR
Nhưng khi chuyển sang thiết kế thực tế, cần kiểm tra thêm GTI hoặc bức xạ trên mặt phẳng tấm pin, dữ liệu theo tháng, bóng che, nhiệt độ, tổn hao và biểu đồ phụ tải. Với dự án cần độ chính xác cao, hãy dùng công cụ mô phỏng như PVWatts hoặc Global Solar Atlas thay vì chỉ dựa vào một con số PSH trung bình.
Nếu bạn đang chuẩn bị lắp điện mặt trời và cần xác định PSH, sản lượng dự kiến và công suất giàn pin theo đúng vị trí công trình, hãy liên hệ Ngọc Thiên để được hỗ trợ khảo sát và tính toán phương án phù hợp.
Hotline: 028 777 98 999.
