Mục tiêu Ứng dụng các thiết bị công nghệ mới để đáp ứng nhu cầu năng lượng và khai thác tối đa nguồn năng lượng mặt trời nhằm: Đáp ứng nhu cầu điện năng một phần cho hệ thống tải t
Trang 1MẶT TRỜI BÁCH KHOA
Số 47 Lê Văn Thịnh, KP5, P Bình Trưng Đông, Quận 2, Tp Hồ Chí Minh
Email: info@solarbk.vn – Website: www.solarbk
BÁO CÁO KINH TẾ KỸ THUẬT
HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI NỐI LƯỚI TẠI
CHO TÒA NHÀ TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI VINCOM TÂN AN
Tỉnh Long An
Tháng 10-2019
Trang 2MỤC LỤC
PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ DỰ ÁN 3
PHẦN II: BÁO CÁO KHẢO SÁT XÂY DỰNG 4
I CÁC CĂN CỨ THỰC HIỆN KHẢO SÁT 4
1.1 Văn bản quy định về xây dựng Tòa Nhà điện/ điện năng lượng mặt trời 4
1.2 Văn bản quy định về khảo sát xây dựng công trình 4
II THIẾT BỊ DỤNG CỤ PHỤC VỤ KHẢO SÁT 5
III KHẢO SÁT CÔNG TRÌNH 5
3.1 Quy trình khảo sát 5
3.2 Mặt bằng hiện trạng thực tế 6
3.3 Vị trí địa lý lắp đặt 6
PHẦN III: GIẢI PHÁP KỸ THUẬT 7
I GIẢI PHÁP PIN MẶT TRỜI NỐI LƯỚI 7
II GIẢI PHÁP ĐO ĐẾM ĐIỆN NĂNG 10
III HỆ THỐNG SSOCTM (Solar System Operation Center) 11
PHẦN IV: THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG 13
I VỊ TRÍ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 13
II MÔ PHỎNG NĂNG LƯỢNG TẠO RA CỦA HỆ THỐNG PV: 13
Trang 3PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ DỰ ÁN
1 Tên dự án:
Hệ thống pin năng lượng mặt trời nối lưới tại Tòa nhà Vincom Plaza Tân An
Địa điểm: Góc Đường Hùng Vương và Mai Thị Tốt, Phường 2, TP.Tân An, Tỉnh Long An
2 Chủ đầu tư: Công ty Cổ Phần SolarESCO
3 Mục tiêu
Ứng dụng các thiết bị công nghệ mới để đáp ứng nhu cầu năng lượng và khai thác tối đa nguồn năng lượng mặt trời nhằm:
Đáp ứng nhu cầu điện năng một phần cho hệ thống tải tiêu thụ của nhà máy hoạt động với
hệ thống pin mặt trời
Tiết kiệm đáng kể chi phí vận hành, tăng tính ổn định
Tiết kiệm nguồn năng lượng truyền thống đang ngày càng cạn kiệt
Phù hợp với điều kiện thực tế tại nơi lắp đặt
Thể hiện sự hiện đại của công trình và góp phần bảo vệ môi trường
Thể hiện mục tiêu phát triển xanh- bền vững
4 Địa điểm triển khai
Tòa nhà Vincom Plaza Tân An
Địa chỉ: Góc Đường Hùng Vương và Mai Thị Tốt, Phường 2, TP.Tân An, Tỉnh Long An
5 Yêu cầu
Ứng dụng công nghệ sử dụng nguồn năng lượng mặt trời để cung cấp điện một phần cho các tải tiêu thụ điện tại Vincom Plaza Tân An
Chất lượng nguồn điện đảm bảo tiêu chuẩn ngành và phù hợp với lưới điện quốc gia
Hệ thống ổn định, tiết kiệm
Phương án thiết kế và công nghệ phù hợp với điều kiện khí hậu thủy văn của địa phương
Các thiết bị có độ tin cậy cao, phù hợp với điều kiện khí hậu, nhiệt độ của khu vực lắp đặt
Tính toán năng lượng với mức bảo đảm cao nhất và tiết kiệm chi phí nhất
Bảo đảm an toàn trong xây lắp, vận hành, khai thác sử dụng, an toàn trong phòng chống cháy nổ và bảo vệ môi trường
Đối với các thiết bị nhập khẩu: Cần thảo luận và yêu cầu nhà cung cấp những thông số phù hợp với quốc gia và khu vực
Trang 4PHẦN II: BÁO CÁO KHẢO SÁT XÂY DỰNG
Thông tư 39/2015/TT-BCT ngày 18/11/2015 của Bộ Công Thương quy định về hệ thống điện phân phối
Căn cứ Nghị định số 46/2015/NĐ- CP ngày 12/05/2015 của Chính phủ về Quản lý chất lượng
và bảo trì công trình xây dựng
Căn cứ Nghị định số 59/2015/NĐ- CP ngày 18/06/2015 của Chính phủ về Quản lý công trình đầu tư xây dựng
Căn cứ Nghị định số 16/2016/TT- BXD ngày 30/06/2016 của Bộ Xây Dựng về Hướng dẫn thực hiện một số điều của Nghị Định số 59/2015/NĐ- CP của Chính phủ về Quản lý công trình Đầu tư xây dựng
Căn cứ thông tư số 17/2013/TT- BXD ngày 30/06/2013 của Bộ Xây Dựng về Hướng dẫn xác định và quản lý chi phí khảo sát xây dựng
Thông tư số 06/2006/ TT- BXD ngày 10/11/2006 của Bộ Xây dựng hướng dẫn khảo sát địa chất kỹ thuật phục vụ lựa chọn địa điểm và thiết kế xây dựng công trình
Thông tư số 05/2011/ TT- BXD ngày 09/06/2011 của Bộ Xây dựng về quy định kiểm tra, thẩm định và nghiệm thu công tác khảo sát lập bản đồ địa hình phục vụ quy hoạch và thiết kế xây dựng
Trang 5II THIẾT BỊ DỤNG CỤ PHỤC VỤ KHẢO SÁT
Bảng 1: Danh mục dụng cụ/công cụ khảo sát
(Shading) - SunEye
01 Đo đổ bóng trên giàn pin năng
lượng mặt trời – Xuất dữ liệu
sử dụng cho mô phỏng trên PVSyst
thống pin năng lượng mặt trời
4 Máy chụp ảnh kỹ thuật
số
01 Chụp hình làm tư liệu
5 Máy tính xách tay 01 Thao tác công việc và gửi và
lưu trữ dữ liệu
III KHẢO SÁT CÔNG TRÌNH
- Khảo sát mặt bằng mái
- Đo đạc hiện trạng đổ bóng tại khu vực dự kiến lắp pin năng lượng mặt trời
- Khảo sát vị trí địa lý, điều kiện khí tượng, thủy văn
- Khảo sát vị trí lắp đặt inverter, tủ điện
- Khảo sát phương án đi dây cáp điện từ hệ thống PV về inverter
- Khảo sát vị trí đấu nối từ hệ PV vào lưới điện
- Khảo sát hệ thống chống sét hiện hữu của Vincom Plaza Tân An
- Khảo sát công suất máy biến áp
Trang 63.2 Mặt bằng hiện trạng thực tế:
Khu vực lắp đặt tấm pin năng lượng mặt trời
Hình 1: Mặt bằng hiện trạng của Vincom Plaza Tân An
3.3 Vị trí địa lý lắp đặt
- Về cường độ bức xạ: Dữ liệu bức xạ mặt trời, nhiệt độ môi trường và số giờ nắng hàng tháng tại khu vực công trình được thu thập từ:
https://globalsolaratlas.info/map?s=10.534267,106.410136&m=site&c=10.534267,106.4 10136,11
Hình 3: Báo cáo chỉ số nhiệt độ, môi trường tại nơi công trình
Sản lượng riêng điên năng tạo ra trong năm (kWh/kWp): 1455.4/năm (3,87/ngày)
Trang 7 Chiếu xạ trực tiếp bình thường (kWh/m2): 1246.9/năm (4,416/ ngày)
Chiếu xạ khuếch tán ngang (kWh/m2): 909.9/năm (2,493/ngày)
Chiếu xạ nghiêng ở góc tối ưu(kWh/m2): 1.849.6/năm (5.067/ngày)
Nhiệt độ không khí (° C): 27.5° C
- Với nhiệt độ trung bình là 27.5°C, đây là nhiệt độ trong ngưỡng thích hợp cho hệ thống
- Hiệu suất của hệ thống sẽ tỉ lệ nghịch với sự gia tăng nhiệt độ
- Dựa theo điều kiện khảo sát về vị trí lắp đặt hệ thống thì chúng tôi nhận thấy hệ thống sẽ đạt được hiệu suất cao nhất với hiện trạng vị trí lắp đặt các thiết bị
- Do đó hiệu suất làm việc của thiết bị sẽ đạt ngưỡng cao, hoạt động ổn định và tăng tuổi thọ của
các thiết bị trong công trình này
Kết luận:
Với điều kiện khí hậu tại Việt Nam đặc biệt là miền Nam, được xác định có tiềm năng lớn về năng lượng mặt trời Theo Viện Năng lượng (Bộ Công Thương), tổng số giờ nắng cao lên đến trên 2.500 giờ/năm, tổng lượng bức xạ trung bình hằng năm vào khoảng 230 - 250 kcal/cm2 theo hướng tăng dần về phía nam là cơ sở tốt cho phát triển các công nghệ năng lượng mặt trời Với điều kiện khí hậu, bức xạ tại địa phương có dải nhiệt độ tương đối thích hợp cho hệ thống Hiệu suất của hệ thống sẽ tỉ lệ nghịch với sự gia tăng nhiệt độ Do đó, hiệu suất làm việc của thiết
bị sẽ đạt ngưỡng cao và tăng tuổi thọ của thiết bị trong dự án này
PHẦN III: GIẢI PHÁP KỸ THUẬT
Với chi phí đầu tư và bảo trì thấp, hệ thống điện mặt trời nối lưới là giải pháp hữu ích cho khu vực
có điện lưới, giúp giảm chi phí tiêu thụ điện từ lưới và góp phần bảo vệ môi trường Sử dụng năng lượng sạch là xu thế chung và tất yếu trên thế giới và ở Việt Nam
Cấu hình hệ thống:
Pin năng lượng mặt trời
Inverter nối lưới
Hệ thống SSOC
Cáp điện và phụ kiện
Trang 8Hình 2: Sơ đồ khối hệ thống pin năng lượng mặt trời nối lưới
Nguyên lý hoạt động:
Các tấm pin năng lượng mặt trời chuyển đổi bức xạ mặt trời thành dòng điện một chiều (DC) Dòng điện DC đó sẽ được chuyển hóa thành dòng điện xoay chiều (AC) bởi inverter được trang bị thuật toán MPPT (Maximum Power Point Tracking) nhằm tối ưu hóa năng lượng tạo ra từ hệ thống pin mặt trời
Nguồn điện AC từ hệ thống pin năng lượng mặt trời sẽ được kết nối với tủ điện chính của khu vực, hòa đồng bộ vào lưới điện hiện hữu, cung cấp điện năng song song với nguồn điện lưới, giúp giảm điện năng tiêu thụ từ lưới của khu vực sử dụng
Khi điện lưới bị mất, inverter sẽ nhanh chóng ngắt kết nối với lưới điện Điều này đảm bảo chắc chắn trong trường hợp lưới mất điện, hệ thống pin năng lượng mặt trời không phát vào lưới điện gây nguy hiểm cho nhân viên sửa chữa Chức năng này gọi là anti-islanding
Hình bên dưới diễn giải dòng công suất của hệ thống trong các trường hợp:
Trang 9DC
Điện
lưới
Inverter
nối lưới
Pin mặt trời
Tải AC
AC DC
Điện lưới
Inverter nối lưới
Pin mặt trời
Tải AC
AC DC
Điện lưới
Inverter nối lưới
Pin mặt trời
Tải AC
Chức nănng Anti-Islanding
AC DC
Điện lưới
Inverter nối lưới
Pin mặt trời Tải AC
Trời nắng và điện lưới bình thường Nhiều mây và điện lưới bình thường Trời nắng và lưới mất điện Ban đêm và điện lưới bình thương
Hình 3: Dòng công suất của hệ pin năng lượng mặt trời nối lưới
Trường hợp 1: Năng lượng mặt trời đáp ứng nhu cầu tải
Nếu năng lượng tải bằng với năng lượng của hệ pin mặt trời tạo ra thì tất cả năng lượng từ hệ pin mặt trời sẽ ưu tiên cung cấp trực tiếp cho tải sử dụng
Trường hợp 2: Năng lượng mặt trời chỉ đáp ứng 1 phần nhu cầu tải
Trường hợp năng lượng tải lớn hơn so với năng lượng tạo ra của hệ pin mặt trời thì inverter sẽ có chế độ thông minh tự động chuyển nguồn điện từ điện lưới bù vào năng lượng còn thiếu của tải, đảm bảo luôn cung cấp đủ năng lượng cho tải
Residential
Main panel
Load 100%
Solar 100%
Grid 0%
Residential
Main panel
Load 100%
Solar 80%
Grid 20%
Trang 10 Trường hợp 3: Năng lượng mặt trời tạo ra nhiều năng lượng hơn so với tải
Trường hợp năng lượng tải nhỏ hơn so với năng lượng tạo ra của hệ PV thì inverter sẽ chuyển hóa nguồn năng lượng thừa này và trả ngược lại điện lưới, giúp chúng ta giảm thiểu chi phí phải trả cho điện lưới
Ưu điểm:
Hệ thống đơn giản, dễ vận hành và sử dụng
Chi phí đầu tư tiết kiệm
Hiệu suất sử dụng hệ thống PV sẽ là tối đa
UTILITY GRID
PV SYSTEM SMART METER
Hình 4: Sơ đồ nguyên lý đo đếm điện năng tiêu thụ
Nguyên lý hoạt động:
Residential
Main panel
Load 100%
Solar 120%
Grid
- 20%
Trang 11Tương tự như nguyên lý hoạt động của các loại đồng hồ đo đếm hiện nay, tuy nhiên đối với phương pháp đo đạc các nguồn điện từ điện lưới, năng lượng mặt trời và tải sẽ được thực hiện trên 1 đồng
hồ đo điện thông minh (Smart meter), qua đó, giúp chúng ta dễ dàng quản lý và phân tích hệ thống một cách đơn giản
Đồng hồ điện thông minh này gồm các tính năng thông minh như:
Đo chỉ số điện năng từ lưới, điện năng từ hệ pin mặt trời
Tổng số điện năng tiêu thụ
Khả năng giám sát thông số điện từ xa qua 3G/GPRS/GSM
Nhiều chế độ lưu trữ các thời gian sử dụng điện, các biểu giá điện theo từng thời điểm
Ưu điểm:
Hệ thống đơn giản, gọn nhẹ
Khả năng lưu trữ thông tin tốt
Khả năng giám sát, thu thập thông tin từ xa
III HỆ THỐNG SSOCTM (Solar System Operation Center)
Cho phép người vận hành giám sát từ xa thông qua điện thoại thông minh, máy tính… kết nối với internet, kết nối với hệ thống BMS của Tòa nhà
Hình 5: Sơ đồ khối hệ điều khiển và giám sát từ xa
Tất cả thông số hoạt động của hệ thống như: công suất, bức xạ mặt trời, nhiệt độ, điện năng tạo ra, trạng thái hoạt động…sẽ liên tục cập nhật trên SSOCTM thông qua Ethernet hoặc GSM Hệ thống SSOCTM sẽ giám sát, phân tích hoạt động và đưa ra khuyến nghị cần thiết cho hệ thống hoạt động tốt nhất Người vận hành có thể giám sát hoạt động của hệ thống mọi lúc, mọi nơi Cho phép nhiều kiểu kết nối về server khác nhau: Ethernet, Wifi hoặc 3G/4G Cho phép truy cập trên nền tảng Web và ứng dụng di động trên điện thoại thông minh, máy tính bảng Có chức năng tự cập nhật dữ liệu sau khi xảy ra hiện tượng cúp điện/mất kết nối
Các chức năng chính của hệ thống SCADA:
Trang 12- Năng lượng tạo ra của hệ thống pin mặt trời nối lưới (kWh);
- Thể hiện các thông số năng lượng bằng các biểu đồ
- Lượng giảm phát thải CO2 (kg);
- Công suất tải yêu cầu (kW);
- Điện áp của hệ tấm pin năng lượng (V)
- Dòng điện của hệ tấm pin năng lượng (A)
- Nhiệt độ môi trường và nhiệt độ trên tấm pin năng lượng
- Bức xạ mặt trời
- Trạng thái các inverter
- Trạng thái các tấm pin
- Điện áp AC
- Dòng điện AC
- THD (Hệ số sóng hài)
- Hệ số công suất AC (AC Power Factor)
- Cảnh báo lỗi nối đất (Earth fault detection)
- Tổng sản lượng điện tích lũy được trong ngày, trong tháng, trong năm
- Biểu đồ công suất phát điện mỗi ngày
- Các trạng thái bảo vệ hệ thống
- Trạng thái tự động tắt toàn bộ hệ thống khi có lỗi nghiêm trọng xảy ra
- Trạng thái tự động ngắt kết nối để bảo vệ
- Đo đếm và giám sát việc phát điện lên lưới
Hình 6: Mô hình giám sát từ xa chuẩn SSOC™- SolarBK
Trang 13PHẦN IV: THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG
Lắp đặt các tấm pin năng lượng mặt trời:
Hệ thống pin năng lượng mặt trời sẽ được lắp đặt trên khu vực mái tôn theo hướng như bản vẽ
Hình 7: Mặt bằng bố tấm pin trên mái bằng
1 Kết quả mô phỏng của hệ thống điện năng lượng mặt trời nối lưới:
Tổng số tấm pin lắp đặt: 408 tấm PV Irex IR 380P-72, công suất mỗi tấm 380Wp
Tổng công suất lắp đặt: 155,04 kWp
Bằng phần mềm chuyên dụng, tính toán được sản lượng điện tạo ra của hệ thống hàng tháng, hàng năm của hệ thống pin năng lượng mặt trời:
Trang 14Hình 8: Đồ thị sản lượng điện tạo ra từ hệ thống pin mặt trời
Hình 9: Mô hình suy hao năng lượng do các điều kiện thời tiết tại vị trí lắp đặt
Trang 15Hình 10: Bảng ước lượng sản lượng tạo ra hàng tháng từ hệ thống pin mặt trời
Kết luận:
Dựa theo kết quả mô phỏng bằng các phần mềm chuyên dụng, ta có được tổng lượng điện tạo
ra của hệ thống pin năng lượng mặt trời lắp đặt:
STT Khu vực lắp đặt Số lượng tấm pin
( Tấm)
Công suất lắp đặt (kWp)
Tổng lượng điện tạo ra hàng năm ( kWh/ năm)
Với tổng lượng điện tạo ra trung bình năm khi lắp đặt hệ thống pin năng lượng mặt trời nối lưới góp phần tiết kiệm một phần lượng điện sử dụng chung của Vincom Plaza Tân An
2 Hiệu quả xã hội
- Theo đánh giá của Bộ Tài Nguyên Môi Trường số 330/BĐKH-GNPT ngày 29/03/2019, thì cứ
1kWh điện năng tiết kiệm được sẽ giảm phát thải vào môi trường 0,8649 kg CO 2 Do đó, mỗi năm dự án góp phần giảm thiểu khoảng 190,598 tấn CO2/năm thải ra môi trường
- Dự án hoàn toàn phù hợp với chương trình, mục tiêu quốc gia về tiết kiệm năng lượng,
góp phần xây dựng Việt nam xanh hơn Bên cạnh đó giúp tăng cường hình ảnh về một
Việt Nam phát triển bền vững với bạn bè thế giới
