ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI CHO CÔNG TY ĐỒ GỖ PHÚC THẮNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT TPHCM KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI CHO CÔNG TY ĐỒ GỖ PHÚC THẮNG GVHD PGS TS VÕ VIẾT CƯỜNG SVTH CÙ HUY SƠN M.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT TPHCM

KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ

LỜI CÁM ƠN

Để hoàn thành được Đồ án tốt nghiệp, chúng em xin cảm ơn chân thành tới Thầy PGS.TS Võ Viết Cường- giảng viên khoa Điện-Điện tử, trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh đã tận tình giúp đỡ, góp ý và chỉ bảo chúng em trong suốt thời gian làm đồ án này Những lời nhận xét, hướng dẫn và góp ý to lớn từ thầy chính là động lực để chúng em hoàn thành được đồ án này đúng thời hạn

Em cũng xin cảm ơn quý Thầy Cô trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp.HCM đã dạy cho chúng em những kiến thức liên quan, kiến thức nền tảng cũng như cung cấp cho chúng em các nguồn tài liệu để chúng em có thể đúc kết và áp dụng vào đồ án này

Cũng gửi lời cảm ơn sâu sắc đến các bạn trong lớp đã nhiệt tình giúp đỡ nhóm những lúc khó khăn trong học tập

Với điều kiện thời gian cũng như kinh nghiệm còn hạn chế của nhóm, báo cáo đồ

án này không thể tránh được những thiếu sót Nhóm em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô để có điều kiện bổ sung, nâng cao kiến thức của mình, phục vụ tốt hơn công việc thực tế sau này

Chúng em xin chân thành cảm ơn

Tp Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng 8 năm 2022

Sinh viên thực hiện

Cù Huy Sơn Nguyễn Vũ Nhật Minh

TÓM TẮT ĐỀ TÀI

Đề tài được thực hiện nhằm tìm hiểu tình hình điện mặt trời ở Việt Nam, tiến hành xây dựng quy trình và giải pháp kỹ thuật phù hợp cho hệ thống pin năng lượng mặt trời cho nhà xưởng có mái ngang bê tông dựa trên các phần mềm hỗ trợ mô phỏng Kết hợp tính toán về kinh tế để thu hút nhà đầu tư, cho họ thấy được lợi ích và hiệu quả của hệ thống

Phương pháp nghiên cứu sử dụng trong đề tài là phương pháp thu thập thông tin, phương pháp mô phỏng, phương pháp phân tích, tổng hợp, và phương pháp quy nạp Nội dung đề tài gồm có 4 phần chính

Bước đầu, lựa chọn đối tượng nhà xưởng mẫu, xác định và phân tích các thông số đầu vào của công trình từ đó đưa ra đánh giá sơ bộ ưu nhược điểm của dự án đối với yêu cầu chủ đầu tư

Tiếp theo xây dựng lưu đồ thiết kế giải quyết được các yêu cầu thiết kế Áp dụng lưu đồ vào tính toán mẫu

Sau đó phân tích kết quả, ưu nhược điểm giữa phương án thiết kế, mô phỏng bằng phần mềm PVSyst, so sánh kết quả mô phỏng và thủ công xem độ sai số

Cuối cùng là đưa ra giải pháp đầu tư hiệu quả, tính toán lượng chi phí tiết kiệm, hiệu quả kinh tế khi ứng dụng giải pháp

Kết quả nghiên cứu cuối cùng của đề tải là một quy trình tính toán và giải pháp kỹ thuật kết hợp phần mềm mô phỏng PVsyst, ứng dụng thiết kế hệ thống hệ thống pin năng lượng mặt trời cho nhà xưởng

Mục Lục

LỜI CÁM ƠN i

TÓM TẮT ĐỀ TÀI ii

DANH MỤC HÌNH ẢNH vi

DANH MỤC BẢNG BIỂU viii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ix

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1

1.1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1

1.1.1 Đặt vấn đề 1

1.1.2 Giải pháp cho vấn đề 6

1.1.3 Lý do chọn đề tài 6

1.1.4 Giới hạn đề tài 8

1.1.5 Phạm vi đề tài 8

1.1.6 Phương pháp ứng dụng 8

1.1.7 Mục tiêu đạt được 9

1.2 TỔNG QUAN CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU 9

1.2.1 Thông tin công trình 9

1.2.2 Điều kiện tự nhiên 10

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 12

2.1 LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG PIN QUANG ĐIỆN MẶT TRỜI 12

2.1.1 Lý thuyết về Năng Lượng Mặt Trời 12

2.1.2 Ưu điểm của năng lượng mặt trời 12

2.1.3 Khuyết điểm năng lượng mặt trời 13

2.2 BỨC XẠ MẶT TRỜI 13

2.2.1 Lý thuyết bức xạ mặt trời 13

2.2.2 Cường độ bức xạ tại Việt Nam 14

2.3.1 Pin quang điện mặt trời 17

2.3.2 Bộ đổi nguồn DC/AC 21

2.3.3 Các thiết bị khác 27

2.4 QUY ĐỊNH ĐẤU NỐI 29

2.4.1 Yêu cầu kỹ thuật đối với nhà máy điện Mặt Trời 29

2.4.2 Cơ sở pháp lý 30

2.4.3 Trình tự thỏa thuận đấu nối 31

2.4.4 Thời hạn xem xét và kí thỏa thuận đấu nối 31

CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT ĐỐI TƯỢNG THỰC TẾ 32

3.1 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG 32

3.2 LƯU ĐỒ THIẾT KẾ 33

3.3 THIẾT KẾ KĨ THUẬT 38

3.3.1 Phương án lắp đặt theo hiện trạng công trình 38

3.3.2 Các loại mặt bằng thường sử dụng 38

3.3.3 Sử dụng các phần mềm 43

3.3.4 Tính toán lựa chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ 43

3.3.5 Tính toán nối đất và chống sét cho hệ thống 45

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI PHÂN XƯỞNG 49

4.1 PHÂN TÍCH CÁC THÔNG SỐ ĐẦU VÀO 49

4.2 TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT LẮP ĐẶT 50

4.3 LỰA CHỌN TẤM PIN QUANG ĐIỆN 53

4.4 LỰA CHỌN INVERTER 56

4.5 SẢN LƯỢNG ĐIỆN CỦA DỰ ÁN 61

4.5.1 Tính sản lượng điện năng 61

4.5.2 So sánh với kết quả mô phỏng 61

4.5.3 Điện năng tạo ra trong ngày 65

4.6 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ 66

4.6.1 Tính toán lựa chọn dây dẫn DC cho phương án 66

4.7 TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO PHƯƠNG ÁN 68

4.8 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CHI TIẾT 70

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN KINH TẾ 72

5.1 DỰ TOÁN VÀ PHÂN TÍCH CÁC VẤN ĐỀ TÀI CHÍNH 72

5.1.1 Tính giá điện bình quân 72

5.1.2 Danh sách thiết bị 73

5.1.3 Tổng mức đầu tư 74

5.1.4 Các thông số đầu vào 74

5.1.5 Kết quả dự án 75

5.1.6 Doanh thu dự án 76

5.1.7 Quan điểm đầu tư theo góc nhìn EPV/TIPV 77

CHƯƠNG 6: ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG 78

6.1 TÍNH TOÁN LƯỢNG CO2 PHÁT THẢI CỦA DỰ ÁN 78

6.2 TÁI CHẾ TẤM QUANG ĐIỆN 79

CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN, NHẬN XÉT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 81

7.1 KẾT LUẬN 81

7.2 NHẬN XÉT KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 81

7.3 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 81

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 1

PHỤ LỤC 1: VẬT TƯ 2

PHỤ LỤC 2: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 3

PHỤ LỤC 3: BẢN VẼ THIẾT KẾ 6

PHỤ LỤC 4: TÍNH TOÁN TÀI CHÍNH 9

PHỤ LỤC 5: DATASHEET 15

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Số liệu bổ sung công suất tái tạo trung bình hàng năm và công suất lắp đặt tích

lũy 2009-2026 2

Hình 1.2 Công suất điện mặt trời theo quốc gia và lãnh thổ (MW) 2019 3

Hình 1.3 Top 10 quốc gia theo tổng công suất PV năng lượng mặt trời năm 2021 3

Hình 1.4 Bổ sung công suất PV theo quốc gia vào năm 2019 4

Hình 1.5 Bổ sung công suất PV theo quốc gia vào năm 2021 5

Hình 1.6 Công trình nhìn từ trên cao 10

Hình 2.1 Thành phần của bức xạ mặt trời 14

Hình 2.2 Bản đồ bức xạ nhiệt Mặt Trời tại Việt Nam 15

Hình 2.3 Cấu trúc hệ thống pin quang điện mặt trời nối lưới 16

Hình 2.4 Cấu tạo tấm pin quang điện 17

Hình 2.5 Hộp đấu dây 18

Hình 2.6 Cổng MC4 19

Hình 2.7 Tóm tắt đặc điểm pin 19

Hình 2.8 Bảng xếp hạng các nhà cung cấp tấm pin Quý 3/2020 21

Hình 2.9 Inverter 22

Hình 2.10 Sơ đồ khối mạch inverter 22

Hình 2.11 Vùng điện áp, công suất tối đa của inverter phụ thuộc vào nhiệt độ bức xạ 26

Hình 2.12 Chống sét lan truyền DC 27

Hình 2.13 Tủ gom dây DC 28

Hình 2.14 MCCB 28

Hình 2.15 Chống sét lan truyền AC 28

Hình 2.16 Cáp DC 29

Hình 2.18 Trình tự thực hiện thủ tục thực hiện đấu nối 31

Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống năng lượng mặt trời 32

Hình 3.2 Lưu đồ thiết kế hệ thống năng lượng mặt trời 33

Hình 3.3 Giá đỡ tấm PV 40

Hình 3.4 Các loại kẹp và thanh rail 41

Hình 3.5 Vị trí lắp đặt bát, kẹp và rail nhôm 41

Hình 3.6 Lắp đặt tấm quang điện lên thanh rail nhôm 41

Hình 3.7 Kẹp seamlock 42

Hình 3.8 Lắp đặt tấm quang điện lên bát Z 42

Hình 3.9 Lắp đặt thanh rail trên mái ngói 42

Hình 3.10 Hệ thống trung tính nối đất trực tiếp TT 47

Hình 3.11 Các kiểu nối đất 48

Hình 4.1 Hình ảnh công ty Đồ Gỗ Phúc Thắng nhìn từ vệ tinh 50

Hình 4.2 Máy biến áp tại phân xưởng 51

Hình 4.3 Phiếu tiền điện kì 1 trong tháng 52

Hình 4.4 Phiếu tiền điện kì 2 trong tháng 52

Hình 4.5 Phiếu tiền điện kì 3 trong tháng 52

Hình 4.6 Tấm pin quang điện 55

Hình 4.7 Inverter SMA 110kW Sunny Tripower CORE2 | STP 110-60 58

Hình 4.8 Dữ liệu khí tượng của công trình 62

Hình 4.9 Kết quả tính toán của Pvsyst 63

Hình 4.10 Loss diagram Pvsyst 64

Hình 4.11 Biều đồ điện năng lưới, pin NLMT 66

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 So sánh giá bán lẻ điện cấp điện áp dưới 6 kV 7

Bảng 2.1 Thời hạn xem xét và thực hiện các thỏa thuận đấu nối 31

Bảng 3.1 Check list dự án 34

Bảng 4.1 Năng lượng bức xạ trung bình theo ngày trong tháng tại vị trí công trình 50

Bảng 4.2 Điện năng tiêu thụ của phân xưởng 51

Bảng 4.3 So sánh tính kinh tế kỹ thuật của 3 hãng PV hàng đầu 54

Bảng 4.4 Thông số kỹ thuật pin LONGi 450W LR4-72HPH-450M 56

Bảng 4.5 So sánh tính kinh tế kỹ thuật của 3 hãng Inverter hàng đầu 57

Bảng 4.6 Thông số Inverter SMA 110kW Sunny Tripower CORE2 STP 110-60 59

Bảng 4.7 Công suất hoạt động lưới và pin 65

Bảng 5.1 Biểu giá bán điện cho ngành sản suất 72

Bảng 5.2 Danh sách thiết bị dự án 73

Bảng 5.3 Tổng mức đầu tư 74

Bảng 5.4 Thông số kỹ thuật 74

Bảng 5.5 Kết quả dự án 75

Bảng 5.6 Kết quả tính toán EPV 77

Bảng 5.7 Kết quả tính toán TIPV 77

Bảng 6.1 Lượng CO2 phát thải từ các dạng năng lượng phổ biến 78

Bảng 6.2 Bảng số liệu sản lượng điện và lượng phát thải CO2 trong 20 năm 78

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

EVN: Tập đoàn Điện lực Việt Nam

ĐMT: Điện mặt trời

ĐH: Đại học

PV (Photovoltaic): Quang năng hoặc quang điện

IEA (International Energy Agency): Cơ quan năng lượng quốc tế

FIT (Feed-in-tariff): Biểu giá điện hỗ trợ

STC: Tiêu chuẩn pin năng lượng được thử nghiệm ở môi trường thí nghiệm chuẩn

NOCT: Tiêu chuẩn pin năng lượng thử nghiệm ở môi trường thực tế

MPP (Maximum Power Point): Điểm công suất tối đa

CB (Circuit Breaker): Máy cắt

MCB (Main Circuit Breaker): Máy cắt tổng

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

1.1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1.1.1 Đặt vấn đề

Từ trước đến nay, điện năng luôn là yếu tố thiết yếu và quan trọng trong các hoạt động sống của con người Điện năng là nguồn năng lượng chủ yếu dùng duy trì sản xuất, nghiên cứu cũng như sinh hoạt, vui chơi giải trí hay thậm chí đóng vai trò đảm bảo an ninh quốc phòng Ngoài chức năng chính trên, nó còn là thước đo để thể hiện trình độ

phát triển của một quốc gia phát triển

Việt Nam là một trong những quốc gia đang trên đà phát triển mạnh, vậy nên có

tỉ lệ sử dụng điện năng cho sản xuất phát triển kinh tế hàng đầu thế giới Điều đó đồng nghĩa với việc sử dụng rất nhiều nguồn năng lượng sơ cấp Tài nguyên khoáng sản của Việt Nam và thế giới đang dần cạn kiệt, vì thế cần phải đưa ra những giải pháp đáp ứng được nhu cầu năng lượng của Việt Nam trong nhiều năm tới Điện mặt trời là một giải pháp cho vấn đề năng lượng của đất nước công nghiệp vừa giảm thải ô nhiễm môi trường Hiện nay giá thành lắp đặt rất hợp lí so với lợi ích mà điện mặt trời mang lại

1.1.1.1 Xu hướng toàn cầu về năng lượng điện mặt trời

Nhiều quốc gia và vùng lãnh thổ đã lắp đặt năng lượng năng lượng mặt trời đáng

kể vào lưới điện của họ để bổ sung hoặc cung cấp một giải pháp thay thế cho các nguồn năng lượng truyền thống Sự phát triển của quang điện trên toàn thế giới là vô cùng năng động và thay đổi mạnh mẽ theo quốc gia Đến cuối năm 2019, một lượng tích lũy 629

GW điện mặt trời đã được lắp đặt trên toàn thế giới1 Đến đầu năm 2020, quốc gia dẫn đầu về năng lượng mặt trời là Trung Quốc với 208 GW2, chiếm một phần ba công suất năng lượng mặt trời được lắp đặt toàn cầu Tính đến năm 2020, có ít nhất 37 quốc gia trên thế giới có công suất hệ thống PV hơn một Gigawatt

1 "Solar - Fuels & Technologies" IEA Retrieved 18 June 2020

Hình 1.1 Số liệu bổ sung công suất tái tạo trung bình hàng năm và công suất lắp đặt

Tính đến năm 2018, Châu Á là khu vực phát triển nhanh nhất, với gần 75% lắp đặt toàn cầu Về năng lực tích lũy, châu Á là khu vực phát triển nhất với hơn một nửa tổng số toàn cầu của 401 GW trong năm 2017 Châu Âu tiếp tục giảm theo tỷ lệ phần trăm của thị trường PV toàn cầu Trong năm 2017, Châu Âu chiếm 28% công suất toàn cầu, Châu Mỹ 19% và Trung Đông 2%

3 Biểu đồ cột thể hiện công suất lắp đặt bổ sung hằng năm

Hình 1.2 Công suất điện mặt trời theo quốc gia và lãnh thổ (MW) 2019

1.1.1.2 Xu hướng điện mặt trời ở Việt Nam

Tính đến năm 2019, Việt Nam có công suất lắp đặt cao nhất trong khu vực Đông Nam Á Năm 2020, cả nước có 102 nhà máy điện mặt trời hoạt động với tổng công suất 6,3 GW Tính đến năm 2021, Việt Nam đã trở thành một trong những nước ASEAN thành công nhất trong việc thu hút đầu tư vào năng lượng tái tạo và thúc đẩy các loại hình năng lượng tái tạo trong nước Việt Nam có tiềm năng lớn để triển điện mặt trời, đặc biệt khu vực miền Trung và Nam, số giờ nắng hai khu vực trung bình cao hơn 2000-2400 giờ/ năm

Việt Nam nằm trong top 10 các nước có tổng công suất hệ thống pin mặt trời tính

đến năm 2021 cho thấy sự bùng nổ trong công cuộc điện tái tạo cũng như các chính sách

đã rất ủng hộ năng lượng tái tạo vào giai đoạn này Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN)

cho biết có đến 82 nhà máy điện mặt trời trong nước, với tổng cộng suất 4,45 GW đã

được hòa vào lưới điện quốc gia tính đến ngày 30/6, cho phép EVN đủ điều kiện để

hưởng biểu giá qui định trong chương trình FIT

FIT (feed-in-tariff) là biểu giá điện hỗ trợ – một cơ chế chính sách của Nhà nước

được đưa ra nhằm khuyến khích phát triển các nguồn năng lượng tái tạo, tăng sức cạnh

tranh của các nguồn năng lượng này với các nguồn năng lượng truyền thống

Ở biều đồ năm 2019, Việt Nam đứng top 2 trong công cuộc lắp đặt mới hệ thống

điện mặt trời, đây chính là thời kì bùng nổ của năng lượng tái tạo Với thế mạnh như: Gần đường xích đạo với số giờ nắng cao, bức xạ mặt trời cao nên hiệu suất hệ thống đạt

mức hiệu quả cao Chính phủ khuyến khích với các ưu đãi tốt nên việc bùng nổ ở Việt

Nam là rất lớn Nhưng đã có sự thay đổi trong chính sách FIT 3 vào cuối năm 2020, đã

làm thay đổi tình hình điện mặt trời ở Việt Nam

Thay đổi được đề cập bản dự thảo FIT 3:

-Chỉ cho lắp đặt với tấm pin mặt trời hiệu suất lớn hơn 20%, xuất xứ rõ ràng

-Yêu cầu lượng điện hàng tháng sử dụng không nhỏ hơn 20% (đối với công suất lắp trên 100KWp)

- Những dự án điện mặt trời hòa lưới lắp đặt sau thời điểm kết thúc thời điểm hưởng giá ưu đãi mua điện mặt trời (sau 31/12/2020) sẽ không được ký hợp đồng mua bán điện và không được lắp điện kế mua bán điện 2 chiều (Trừ khu vực Tp Hồ Chi Minh vẫn được lắp điện kế 2 chiều nhưng không được ký hợp đòng mua bán điện từ EVN) đến khi có thông báo mới

Tình trạng quá tải lưới điện là mối quan tâm chính của Việt Nam trong tương lai Trong khi chỉ có 4 nhà máy điện mặt trời (có tổng công suất 150 MW) được hòa vào lưới điện vào giữa tháng 4, đến cuối tháng 5 đã có thêm 34 cơ sở khác (có tổng công suất 2,2 GW) tham gia vào lưới điện và EVN dự kiến số nhà máy sẽ tăng lên 95 vào cuối năm 2019 Vì vậy trong tương lai EVN sẽ cần phải mở rộng lưới điện, hoặc không, các nhà máy sẽ không thể sản xuất với công suất thiết kế ban đầu

Cuối năm 2020, dự thảo FIT 3 được áp dụng với các quy định mới nhằm hướng doanh nghiệp đến mục đích chính là lắp đặt hệ thống để tự tiêu thụ, giảm lắp đặt các dự

án lớn và đẩy toàn bộ công suất lên lưới, làm quá tải đường dây Qui định này đã ảnh hưởng trực tiếp đến các nhà đầu tư dẫn đến năm 2021 công suất lắp đặt hệ thống điện

mặt trời tại Việt Nam giảm không còn đứng trong top lắp đặt công suất mới của năm

2021

1.1.2 Giải pháp cho vấn đề

Hoạt động bám tải là giải pháp hợp lí cho vấn đề, là quá trình Inverter hybird hoạt động dựa theo cài đặt chế độ bám tải hoặc lắp đặt thêm đồng hồ đo để đo lường lượng điện sử dụng và điều chỉnh công suất lưới để inverter tạo nên dòng điện xoay chiều có công suất vừa đủ để sử dụng cho gia đình đúng theo quy định của nhà nước Phần công suất dư thừa sẽ đẩy vào thiết bị lưu trữ hoặc giảm công suất tạo ra Lúc này chúng ta có thể cài đặt để chọn chế độ bám tải hoặc hòa vào lưới điện quốc gia Nếu công suất tiêu thụ lớn hơn công suất tối đa của inverter thì điện lưới sẽ tự bù vào lượng còn thiếu

1.1.3 Lý do chọn đề tài

Sự phát triển của nền kinh tế đã kéo theo tốc độ đô thị hóa nhanh chóng, hàng loạt các khu đô thị, công nghiệp được đầu tư xây dựng là một trong những nguyên nhân

cơ bản khiến Việt Nam đang đứng trước nguy cơ mất cân đối nghiêm trọng giữa cung

và cầu về năng lượng Vị trí Công Ty Đồ Gỗ Phúc Thắng thuộc tỉnh Bình Dương có vị trí địa lý gần xích đạo, tổng số giờ nắng và cường độ bức xạ nhiệt cao (trung bình 1700 KWh/m2/năm), được đánh giá là khu vực có tiềm năng về năng lượng mặt trời

Trong tình hình trên, điện lực hiện không còn khuyến khích việc bán điện mặt trời cho điện lực Do đó, việc thực hiện dự án ĐMT với mục tiêu là bán cho điện lực sẽ không thu được nhiều lợi nhuận, mặc dù suất đầu tư ngày càng rẻ

Giờ bình thường: 1658 Giờ thấp điểm: 1100 Giờ cao điểm: 3076

Giờ bình thường: 2666 Giờ thấp điểm: 1622 Giờ cao điểm: 4587

sử dụng

Trung bình và

Bảng 1.1 So sánh giá bán lẻ điện cấp điện áp dưới 6 kV

Với biểu giá bán lẻ điện như trên, thời gian Mặt Trời chiếu sáng được coi là từ 6h đến 18h, đồng nghĩa với việc nằm trong giờ bình thường và giờ cao điểm Qua đó có thể thấy, giá bán điện vẫn cao hơn rất nhiều so với giá mua điện Mặt Trời dự kiến của điện lực (1.362,41 VNĐ/kWh)

Bên cạnh đó, so sánh giữa ba loại hình công trình thường thiết kế hệ thống ĐMTAM, có thể thấy nhu cầu sử dụng điện, cũng như giá bán lẻ điện đối phân xưởng

ở mức giá trung bình với 2 loại còn lại Đồng nghĩa với việc, thực hiện các dự án ĐMT đối với các phân xưởng có thể giúp tiết kiệm điện Vậy nên lợi nhuận sinh ra từ dự án ĐMT không bị ảnh hưởng do sự điều chỉnh giá mua điện, mà chỉ phụ thuộc chính vào giá bản lẻ của Điện Lực

Qua đó có thể thấy, thiết kế hệ thống ĐMTAM đối với nhà xưởng vẫn là đáng để thực hiện và hoàn toàn hấp dẫn đối với các nhà đầu tư Vì thế, nhóm chọn đề tài “Thiết

kế hệ thống Điện Mặt Trời phân xưởng” vừa là một trong những giải pháp tiết kiệm, sử dụng hiệu quả năng lượng cũng như là phù hợp với xu thế phát triển của thế giới đồng thời cũng góp phần thực hiện công tác bảo vệ môi trường, giảm lượng khí thải gây hiệu ứng ảnh hưởng đến tình hình biến đổi khí hậu toàn cầu hiện nay, mang lại lợi ích cho chủ đầu tư

1.1.4 Giới hạn đề tài

Đề tài tập trung vào tính toán, chọn lựa thiết bị và phân tích kinh tế cho hệ thống điện mặt trời Các chi phí xây dựng và tư vấn được dựa trên các hệ số tương ứng với công suất lắp đặt của các dự án có tính chất tương đương

Nguồn bức xạ mặt trời tại nơi triển khai mô hình hệ thống điện và nhiệt dùng năng lượng mặt trời

Nhu cầu điện năng và nhiệt năng của xưởng gỗ

Không nghiên cứu khoa học về các nguyên lý, cấu tạo của thiết bị hệ thống

1.1.5 Phạm vi đề tài

Tìm hiểu về tổng quan tình hình năng lượng mặt trời

Tìm hiểu về hệ thống điện năng lượng mặt trời

Thiết kế hệ thống năng lượng mặt trời áp mái phần điện hạ thế cho công ty Báo cáo tính khả thi của dự án

Tìm hiểu cách tái chế tấm PV module

Mô phỏng hoạt động hệ thống ĐMT bằng phần mềm chuyên dụng, đánh giá, kết luận

1.1.7 Mục tiêu đạt được

Thiết kế hệ thống điện mặt trời áp mái cho công ty đồ gỗ Phúc Thắng

Xác nhận phương án khả thi về hiệu quả công suất, khả năng hồi vốn

Quy trình tái chế hệ thống điện mặt trời trong tương lai

Cung cấp các số liệu về tình hình năng lượng của thế giới và Việt Nam thể hiện được tầm quan trọng của phát triển năng lượng tái tạo tại Việt Nam

1.2 TỔNG QUAN CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU

1.2.1 Thông tin công trình

- Tên công trình: Công Ty Đồ Gỗ Phúc Thắng

- Địa điểm: Thửa 707 KP Nội Hóa 1, P Bình An, Tx Dĩ An, Tỉnh Bình Dương

- Loại công trình: Năng lượng điện mặt trời áp mái

- Cấp công trình: III ( cấp công trình được quy định tại thông tư số 07/2019/TT-BXD)

- Loại hình kinh doanh: Công nghiệp

- Tổng diện tích khu công trình: 17782 m2

- Tọa độ: 10.893320441700432 (vĩ độ), , 106.79747474553609 (kinh độ)

Hiện trạng mái công trình:

Diện tích mái: 11500m2, diện tích mái khả dụng: 10000m2

Mặt chính của công trình quay về hướng Nam

Độ dốc mái:

+ Khu A mái bê tông 122m*25m

+ Khu B mái nghiêng 18o hướng Tây và 18o hướng Đông

+ Khu C mái nghiêng 11o hướng Đông Bắc và nghiêng 11o hướng Tây Nam

+ Khu D mái nghiêng 18o hướng Đông Bắc và nghiêng 18o hướng Tây Nam

+ Khu E mái nghiêng 12o hướng Đông Nam và nghiêng 12o hướng Tây Bắc

Hình 1.6 Công trình nhìn từ trên cao

1.2.2 Điều kiện tự nhiên

Khí hậu ở Bình Dương cũng như chế độ khí hậu của khu vực miền Đông Nam bộ: nắng nóng và mưa nhiều, độ ẩm khá cao Đó là khí hậu nhiệt đới gió mùa ổn định, trong năm phân chia thành hai mùa rõ rệt: mùa khô và mùa mưa

Nhiệt độ trung bình năm là 26°C (nóng nhất là tháng 4, nhiệt độ 29,3°C - 35°C)

Mùa mưa từ tháng 5-11, lượng mưa bình quân năm là 1.979 mm Số ngày mưa trung bình năm là 159 ngày (lớn hơn 90% lượng mưa tập trung vào các tháng mùa mưa)

Về gió, Tỉnh Bình Dương chịu ảnh hưởng bởi hai hướng gió chính và chủ yếu là gió mùa Tây - Tây Nam và Bắc - Ðông Bắc Gió Tây -Tây Nam từ Ấn Ðộ Dương thổi vào trong mùa mưa, khoảng từ tháng 6 đến tháng 10, tốc độ trung bình 3,6m/s và gió thổi mạnh nhất vào tháng 8, tốc độ trung bình 4,5 m/s

Tỉnh Bình Dương nằm trong khu vực có bức xạ mặt trời mạnh, có số giờ nắng trung bình trong tháng dao động từ 150-300 giờ, liên tục trong suốt cả năm, ước tính khoảng 6.300 MW

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG PIN QUANG ĐIỆN MẶT TRỜI

2.1.1 Lý thuyết về Năng Lượng Mặt Trời

Năng lượng mặt trời được xem như là dạng năng lượng ưu việt trong tương lai,

nó là nguồn năng lượng sẵn có, sạch và miễn phí Do vậy năng lượng mặt trời ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực ở các nước trên thế giới Với đặc điểm ưu việt và khả năng thay thế nguồn nhiên liệu truyền thống, đến nay năng lượng mặt trời được rất nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm nghiên cứu về tiềm năng năng lượng cũng như khả năng ứng dụng

Năng lượng mặt trời là một loại năng lượng tái tạo NLMT là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất phát từ mặt trời, cộng với một phần nhỏ năng lượng của các hạt nguyên tử khác phóng ra nó

Hiện nay, việc khai thác và sử dụng năng lượng mặt trời không còn là vấn đề quá

xa lạ đối với mỗi người chúng ta Đây là một nguồn năng lượng dường như vô tận, dễ dàng khai thác sử dụng và giúp bảo vệ được môi trường sống của con người

2.1.2 Ưu điểm của năng lượng mặt trời

Điện mặt trời là một nguồn năng lượng tái tạo, không giống các nhiên liệu hóa thạch như than, dầu mỏ, khí đốt… là những nguồn nhiên liệu không thể phục hồi Theo tính toán của NASA, mặt trời còn có thể cung cấp năng lượng cho chúng ta trong khoảng 6,5 tỉ năm nữa

Tiềm năng của năng lượng mặt trời là rất lớn- mỗi ngày, bề mặt trái đất được hưởng 120.000 terawatts (TW) của ánh sáng mặt trời, cao gấp 20.000 lần so với nhu cầu của con người trên toàn thế giới (1TW = 1.000 tỉ W)

Theo xu hướng phát triển gần đây trong cuộc đấu tranh cho việc làm sạch môi trường trái đất, năng lượng mặt trời là lĩnh vực hứa hẹn nhất, có thể thay thế một phần năng lượng từ các nguồn nhiên liệu không tái tạo được và do đó, nó đóng vai trò quan trọng trong công cuộc bảo vệ môi trường từ sự tăng nhiệt toàn cầu Việc sản xuất, vận

loại khí độc hại vào khí quyển Ngay cả khi có phát thải một lượng nhỏ thì nếu so sánh với các nguồn năng lượng truyền thống, lượng khí này là không đáng kể

2.1.3 Khuyết điểm năng lượng mặt trời

Có ý kiến cho rằng, điện mặt trời là loại năng lượng đắt tiền - đây có lẽ là vấn đề gây tranh cãi trong việc sử dụng nguồn năng lượng này Do việc lưu trữ năng lượng mặt trời tại các hộ gia đình đòi hỏi khoản chi phí đáng kể ở giai đoạn ban đầu Nhưng chi phí hiện tại của một hệ thống pin mặt trời hiện tại đã điều chỉnh về vùng giá hấp dẫn do cho giá thành thiết bị đã điều chỉnh, các công ty lắp đặt cũng có giá thành thiết kế cạnh tranh với nhau hơn

Điện mặt trời không ổn định, tuy nhiên nó có quy luật để ta có thể điều chỉnh một cách hiệu quả Vào ban đêm, trong những ngày nhiều mây và mưa thì không có ánh sáng mặt trời, vì thế năng lượng mặt trời không thể là nguồn điện chính yếu Tuy nhiên, so với điện gió, điện mặt trời vẫn là một lựa chọn có nhiều ưu thế hơn

Giá của ắc-quy tích trữ điện mặt trời để lấy điện sử dụng vào ban đêm hay khi trời không có nắng hiện nay vẫn còn khá cao so với túi tiền của đại đa số Vì thế, ở thời điểm hiện tại, điện mặt trời chưa có khả năng trở thành nguồn điện duy nhất ở các hộ gia đình mà chỉ có thể là nguồn bổ sung cho điện lưới và các nguồn khác

Một trong những thông số quan trọng của nguồn điện mặt trời là mật độ công suất trung bình, được đo bằng W/m2 và được mô tả bằng lượng điện năng có thể thu được từ một đơn vị diện tích nguồn năng lượng Chỉ số này đối với điện mặt trời là 170 W/m2 -22 nhiều hơn các nguồn năng lượng tái tạo khác, nhưng thấp hơn dầu, khí, than

và điện hạt nhân Vì lý do này, để tạo ra 1kW điện từ nhiệt năng mặt trời đòi hỏi một diện tích khá lớn của các tấm pin mặt trời

2.2 BỨC XẠ MẶT TRỜI

2.2.1 Lý thuyết bức xạ mặt trời

Bức xạ mặt trời là dòng vật chất mà năng lượng từ mặt trời phát ra Đây chính là nguồn năng lượng chính cho các quá trình phong hoá, bóc mòn, vận chuyển , bồi tụ trên trái đất, cũng như chiếu sáng và sưởi ấm cho các hành tinh trong hệ mặt trời Bức xạ

mặt trời được coi là một dạng tài nguyên mà mặt trời ban tặng cho con người, bởi nó được hấp thụ và chuyển đổi thành dạng năng lượng hữu ích khác

Bức xạ Mặt Trời hay còn được coi là một dạng tài nguyên mà Mặt Trời mang lại cho con người Bức xạ Mặt Trời có thể được hấp thụ và chuyển đổi thành các dạng năng lượng hữu ích khác, chẳng hạn như nhiệt và điện sử dụng cho nhiều công nghệ khác nhau Tuy nhiên, tính khả thi kỹ thuật và hoạt động của các công nghệ này tại một thời điểm cụ thể phụ thuộc vào nguồn năng lượng Mặt Trời có sẵn

Hình 2.1 Thành phần của bức xạ mặt trời

Chùm tia trực xạ từ mặt trời bị hấp thụ và tán xạ khi truyền qua tầng khí quyển của trái đất do hơi nước, bụi… do đó chỉ có một phần bức xạ mang năng lượng đến được mặt đất Giá trị cường độ bức xạ truyền tới bề mặt trái đất trong ngày trời quang (không mây) ở thời điểm cao nhất khoảng 1000W/m2

2.2.2 Cường độ bức xạ tại Việt Nam

Đất nước hình chữ S của chúng ta trải dài từ Bắc – Nam, nên sự phân bổ lượng bức xạ mặt trời rất phong phú, lượng bức xạ nhiệt mà đất nước ta nhận được là rất dồi dào Cụ thể hơn:

Cường độ bức xạ mặt trời tại Việt Nam rất dồi dào Cụ thể, trung bình ở phía Bắc

là 3,69 kWh/m2 còn phía Nam là 5,9 kWh/m2 Tuy nhiên, nước ta là một nước có bản

đồ hình chữ “S” trải dài từ Bắc xuống Nam nên lượng bức xạ rất đa dạng Nhưng có thể

2.2.3 Tiềm năng phát triển điện mặt trời theo từng khu vực tại Việt Nam

Lượng bức xạ mặt trời tại Việt Nam là một yếu tố quyết định sản lượng điện mặt

trời Từ bản đồ bức xạ mặt trời tại Việt Nam có thể thấy, khu vực nào cũng có tiềm năng

về điện năng lượng mặt trời Tại khu vực miền Nam, lượng bức xạ mặt trời vào mùa mưa tuy thấp hơn mùa khô một chút nhưng nhìn chung ở mức ổn định Ở khu vực miền Bắc, lượng bức xạ mặt trời vào mùa Hạ và mùa Thu tương đương khu vực miền Nam, nhưng vào mùa Đông và mùa Xuân chỉ còn khoảng 40-60% Tuy nhiên, sử dụng điện trong các hộ gia đình vào hai mùa này cũng ít hơn nhiều so với 2 mùa nóng (vì sử dụng thiết bị làm mát)

Hình 2.2 Bản đồ bức xạ nhiệt Mặt Trời tại Việt Nam

2.3 HỆ THỐNG PIN QUANG ĐIỆN MẶT TRỜI NỐI LƯỚI

Hình 2.3 Cấu trúc hệ thống pin quang điện mặt trời nối lưới

Hệ thống PV nối lưới kết nối trực tiếp lên mạng điện phân phối và không đòi hỏi

có nguồn pin dự trữ Đối với hệ thống này, điện sản xuất ra được sử dụng trực tiếp hoặc bán trực tiếp lên lưới điện- nếu có thu mua, theo nguyên tắc:

-Khi công suất tiêu thụ bằng công suất hòa lưới thì tải tiêu thụ điện hoàn toàn từ

- Hệ thống tinh giản hơn so với hệ thống PV độc lập

- Giảm bớt chi phí lưu trữ năng lượng (pin dự trữ), chi phí bảo trì và sữa chữa nguồn dự trữ - Hiệu quả về việc sử dụng năng lượng cao

2.3.1 Pin quang điện mặt trời

2.3.1.1 Cấu tạo tấm pin quang điện

Hình 2.4 Cấu tạo tấm pin quang điện

- Khung nhôm: tạo ra một kết cấu cứng cáp tích hợp solar cell và các bộ phận khác lên Thiết kế cứng cáp nhưng đảm bảo trọng lượng nhẹ, khung nhôm có thể bảo vệ

và cố định thành phần bên trong trước tải trọng gió lớn và tác động ngoại lực

- Lớp kính cường lực: bảo vệ solar cell khỏi các tác động của thời tiết như nhiệt

độ, mưa, tuyết, bụi, mưa đá (đường kính 2,5cm trở xuống) và các tác động va đập khác

- Lớp màng EVA (ethylene vinyl acetate): còn được được gọi là chất kết dính, là

2 lớp màng polymer trong suốt được đặt trên và dưới lớp solar cell có tác dụng kết dính solar cell với lớp kính cường lực phía trên và tấm nền phía dưới Lớp này còn có tác dụng hấp thụ và bảo vệ solar cell khỏi sự rung động, tránh bám bụi và hơi ẩm Vật liệu EVA có khả năng chịu đựng nhiệt độ khắc nghiệt và có độ bền cực kỳ cao

- Các lớp Solar cell (tế bào quang điện): Pin mặt trời được cấu tạo từ nhiều đơn

vị nhỏ hơn là solar cell Những loại pin năng lượng mặt trời thông dụng như mono và poly được làm từ silic, một loại chất bán dẫn phổ biến Trong một cell, tinh thể silic kẹp

giữa hai lớp dẫn điện (ribbon và các thanh busbar) Một tế bào quang điện sử dụng hai lớp silic khác nhau, loại N và loại P

- Lớp mặt lưng (phía sau): chức năng cách điện, bảo vệ cơ học và chống ẩm Vật liệu được sử dụng có thể là polymer, nhựa PP, PVF, PET Có độ dày khác nhau tùy vào hãng sản xuất Phần lớn tấm nền sẽ có màu trắng

- Hộp đấu dây (junction box): nằm ở phía sau cùng, tập hợp và chuyển năng lượng điện được sinh ra từ tấm pin năng lượng mặt trời ra ngoài Vì đây là điểm trung tâm nên được thiết kế bảo vệ chắc chắn Ngoài ra Juntionbox còn chứa Diode Bypass, giúp tránh hiện tượng trả ngược dòng điện về cell tấm pin Dòng trả ngược xảy ra khi 1 hay nhiều cell tấm pin bị khuất nắng do che bóng hoặc bụi bẩn Diode Bypass sẽ điều hướng để đưa các electron di chuyển sang các dãy cell khác, tránh đổ về điểm bị che bóng Nếu không có Diode Bypass dòng trả ngược sẽ tập trung tại cell bị che bóng và đốt nóng cell, dẫn đến cháy cell

Hình 2.5 Hộp đấu dây

- Cáp điện DC, loại cáp điện chuyên dụng cho điện năng lượng mặt trời, có khả năng cách điện một chiều DC cực tốt, kèm đó là khả năng chống chịu tốt trước sự khắc nghiệt của thời tiết (tia cực tím, bụi, nước, ẩm ) và tác động cơ học khác Cáp điện DC

đi kèm theo tấm pin quang điện thường có tiết điện 4mm2

- Jack kết nối MC4, là đầu nối điện thường được dùng để kết nối các tấm pin mặt trời “MC” trong MC4 là viết tắt của nhà sản xuất Multi-Contact Loại jack kết nối này giúp kết nối các tấm pin và dãy pin bằng cách gắn jack từ các tấm pin liền kề với nhau bằng tay Cổng MC4 hiện nay hỗ trợ dây tiết diện 4-6 mm2 Có rất nhiều loại cổng MC4

giống nhau, tuy nhiên nên sử dụng MC4 cùng loại MC4 cùng loại giúp bạn có được mối nối tiếp xúc tốt và tránh xảy ra hồ quang, tia lửa điện trong quá trình hoạt động

Hình 2.6 Cổng MC4

2.3.1.2 Các tiêu chí lựa chọn tấm pin quang điện

Tấm pin mặt trời là yếu tố quan trọng cấu thành hệ thống điện mặt trời (chiếm khoảng 60% trên tổng chi phí đầu tư) Do đó, việc lựa chọn tấm pin sẽ ảnh hưởng lớn đến hiệu quả hệ thống

Đa số các loại pin quang điện hiện nay sử dụng đều thuộc một trong ba loại: Mono (đơn tinh thể), Poly (đa tinh thể), Thin-film (màng mỏng) Mỗi loại đều có những

ưu điểm và nhược điểm riêng, và loại pin năng lượng mặt trời phù hợp nhất cho việc lắp đặt của bạn sẽ phụ thuộc vào các yếu tố cụ thể như tài chính của bạn và đặc điểm của hệ thống mong muốn

Hình 2.7 Tóm tắt đặc điểm pin

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều hãng sản xuất tấm quang điện mặt trời với

vô vàn chủng loại Có những sản phẩm cùng một hiệu suất nhưng giá chênh nhau rất lớn Để giải thích cho vấn đề này, bài viết này sẽ đưa ra một số tiêu chí đánh giá để giúp người đọc có cái nhìn khách quan hơn về lựa chọn tấm quang điện mặt trời Những tiêu chí đó gồm:

- Thương hiệu, xuất xứ: thương hiệu và xuất xứ là điểm lưu ý đầu tiên trong hệ thống điện mặt trời, quyết định phần lớn hiệu suất hệ thống, độ bền hệ thống, suất đầu tư Hiệu suất và thương hiệu luôn đi kèm với giá thành, vì thế nên cân đối để lựa chọn tấm quang điện phù hợp

- Hiệu suất: Phụ thuộc nhu cầu của khách hàng và diện tích lắp đặt Hiệu suất không quá quan trọng trong phần này, vì hiện nay các hãng đều đang trong cuộc đua về hiệu suất nên người tiêu dùng có thể yên tâm về yếu tố này trong chọn tấm quang điện mặt trời

- Loại PV Module/công nghệ: các hãng lâu đời thường có những sản phẩm chủ lực sử dụng công nghệ mới nhất của riêng họ, còn các nhà sản suất mới thành lập, họ chỉ dựa theo công nghệ của những nhà sản xuất top đầu

- Bảo hành: Hầu hết các nhà sản xuất tấm pin quang điện đều đưa ra 2 mức bảo hành cho sản phẩm của mình: bảo hành vật lý (10-12 năm) và bảo hành hiệu suất (25 – 30 năm) Thực tế, người tiêu dùng chỉ cần quan tâm nhiều đến bảo hành vật lý Vì khi các tấm pin bị suy hao sẽ kéo theo hiệu suất của cả string giảm xuống dẫn đến việc thay thế tấm quang điện mặt trời lúc này không thực sự đem lại hiệu quả

Kết luận: Việc lựa chọn tấm pin quang điện quan trọng nhất là lựa chọn nhà cung cấp đủ uy tín để hệ thống có thể hoạt động được với hiệu quả tốt nhất và lâu dài

Hình 2.8 Bảng xếp hạng các nhà cung cấp tấm pin Quý 3/2020

2.3.2 Bộ đổi nguồn DC/AC

2.3.2.1 Khái niệm và phân loại

Bộ chuyển đổi nguồn DC/AC là thiết bị chuyển đổi điện một chiều từ tấm các tấm PV thành điện xoay chiều chuẩn cung cấp trực tiếp cho tải hoặc phát điện vào lưới điện Bộ đổi nguồn sử dụng cho hệ thống điện mặt trời nối lưới thường đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật rất cao để hạn chế các tác động ngược từ lưới phân phối, và để tạo ra dòng điện và 24 điện áp chuẩn phù hợp với lưới điện Có thể phân loại inverter theo 2 cách như sau:

- Cách 1: Phân loại theo chức năng

+ Inverter hòa lưới (On-grid);

+ Inverter hòa lưới có lưu trữ (Hybrid);

+ Inverter độc lập (Off-grid);

+ Inverter vi mô (Micro Inverter)

- Cách 2: Phân loại theo cấu tạo

+ Inverter có biến áp (Transformer Inverter);

+ Inverter không có biến áp (Transformerless Inverter)

Các tiêu chuẩn áp dụng: IEC 62109, IEC 61727, IEC 62116, IEC 60068

Hình 2.9 Inverter

Hình 2.10 Sơ đồ khối mạch inverter

Công nghệ MPPT - Maximum Power Point Tracker

Chức năng của nó là tối đa hóa năng lượng có sẵn từ các tấm pin năng lượng mặt trời trong quá trình hoạt động Theo dõi điểm công suất tối đa (MPPT) là một thuật toán được thực hiện trong các bộ Inverter để liên tục điều chỉnh trở kháng để giữ cho hệ thống hoạt động ở gần với điểm công suất cực đại của giàn pin trong các điều kiện khác nhau như thay đổi bức xạ mặt trời, nhiệt độ và tải… tối đa hóa năng lượng được tạo ra bởi các hệ thống điện mặt trời Các thuật toán điều khiển điện áp để đảm bảo hệ thống hoạt động ở điểm cực đại (hay điện áp cực đại) trên đường cong điện áp

Tính năng Anti – Inlanding protection

Inverter sẽ dừng hoạt động khi điện lưới mất hoặc không ổn định về các thông

số điện áp, tần số, sóng hài…Vậy tại sao inverter không tạo ra điện cung cấp cho tải sử dụng khi mất điện lưới?

Có 3 nguyên nhân như sau:

Điện áp có tần số không ổn định ( quá cao hoặc quá thấp ) sẽ gây ảnh hưởng đến linh kiện inverter

Nếu inverter vẫn hoạt động cung cấp cho tải mà không đủ điện năng sẽ gây hư hỏng thiết bị

Nếu inverter tạo dư điện phát lên lưới sẽ gây nguy hiểm trong công tác bảo trì sửa chữa đường dây điện lưới

Vì các lý do trên, chế độ “Anti – Inlanding protection” là tiêu chí bắt buộc của inverter hòa lưới Bên cạnh đó, trong quá trình kiểm định để cấp đồng hồ 2 chiều Bạn cần cung cấp giấy tờ chứng nhận Inverter đáp ứng chức năng này

2.3.2.2 Tiêu chí lựa chọn Inverter

Nhu cầu sử dụng: tùy vào chức năng và mục đích sử dụng để lựa chọn loại Inverter phù hợp Cụ thể là Inverter hoà lưới (On-grid), Inverter hoà lưới có dự trữ Hybrid, Inverter độc lập và Inverter tích hợp (Micro Inverter)

Thương hiệu: lựa chọn thương hiệu có uy tín về mặt chất lượng để đảm bảo về hiệu năng và khả năng làm việc lâu dài

Công suất: Lựa chọn Inverter có công suất phù hợp Đối với hệ thống điện mặt trời, người ta sử dụng phương pháp thiết kế “Oversized”

Service & support: Điều này đánh giá sự hướng tới khách hàng của các nhà sản xuất, thường các hãng lớn sẽ làm rất tốt việc này, họ có thể chăm sóc tốt khách hàng, đưa cho khách hàng nhiều sự lựa chọn và hổ trợ khách hàng tích cực khi sản phẩm gặp phải sự cố

Bảo hành: Cũng như PV Module, bảo hành để đảm bảo chất lượng của sản phẩm

và uy tín của thương hiệu (5 năm)

Tính năng và giám sát: Các phần mềm và phụ kiện kèm theo giúp quản lí tốt hơn việc sản xuất ra điện năng

Giá thành: Các thương hiệu lớn sẽ có giá thành cao hơn đổi lại sản phẩm có chất lượng cao và dịch vụ hỗ trợ tốt

Chọn số lượng và công suất định mức inverter:

Số lượng và công suất định mức của inverter được xác định bởi công suất tổng của

hệ thống PV và sự lựa chọn dạng hệ thống inverter (tập trung hay phân tán)

Dãy PV và inverter cần được phối hợp tối ưu giá trị output lẫn nhau Công suất định mức của inverter có thể bằng ±20% công suất ngõ ra của dãy PV, tùy thuộc vào những điều kiện như bức xạ khu vực, công nghệ inverter và hướng lắp đặt các PV Module Khuyến cáo từ nhà sản xuất, ở mức trung bình, công suất DC định mức của dãy PV lớn hơn khoảng 5% công suất định mức AC của inverter Tổng quát, lựa chọn công suất inverter theo phạm vi sau:

0.8 PPV < PINV.DC < 1.2 PPV

Tỷ số giữa công suất PV (Wp) và công suất AC định mức inverter được gọi là

hệ số công suất inverter:

𝐶𝐼𝑁𝑉 = 𝑃𝑃𝑉

Hệ số này thường nằm trong khoảng 0,83 < 𝐶INV < 1,25

Đây được gọi là thiết kế “Oversize”, bởi vì các tấm pin năng lượng mặt trời hiếm khi

tao ra được điện năng ở giá trị định mức Việc chúng ta bổ sung thêm các tấm pin sẽ giúp bù vào lượng năng lượng thất thoát, giúp nâng cao hiệu quả hoạt động của inverter Điều này giúp thu lại được những lợi ích sau:

▪ Giúp tối ưu công suất ngõ ra của inverter

▪ Giảm chi phí đầu tư trên 1 kW điện mặt trời

▪ Đạt được năng lượng đầu ra cần thiết khi lắp đặt inverter trong không gian hạn chế

▪ Tối đa hiệu quả điện năng vào ban ngày cho chủ sở hữu hệ thống

▪ Dễ dàng lựa chọn cấu hình Inverter cho giàn pin trong trường hợp cần thay thế inverter mới

- Chọn điện áp inverter:

Điện áp inverter là tổng điện áp của các module mắc nối tiếp trên 1 chuỗi Bời vì điện áp của module và điện áp của toàn dãy PV phụ thuộc vào nhiệt độ, do đó nhiệt độ ban ngày thấp nhất và cao nhất trong 1 năm cần được xem xét

Để có thể có được sự phối hợp tối ưu giữa inverter và dãy PV thì việc đưa 2 thông

số nhiệt độ và bức xạ hoạt động của hệ thống vào tính toán là hết sức quan trọng Như vậy, vùng hoạt động của inverter phải phù hợp với đường cong I-V của dãy PV Vùng điểm công suất cực đại (MPP) của inverter phải tương đồng với những điểm MPP trên đường cong I-V của dãy PV ở những nhiệt độ khác nhay Thêm vào đó điểm ngắt điện

áp của inverter cũng cần được quan tâm

Hình 2.111 Vùng điện áp, công suất tối đa của inverter phụ thuộc vào nhiệt độ bức

xạ

Số lượng module tối đa trên một chuỗi:

Số lượng tối đa các module mắc nối tiếp trên 1 chuỗi được tính trong trường hợp một ngày nắng, hệ thống PV bị ngắt ra khỏi lưới do lưới bị sự cố Khi đó, PV hở mạch,

và nếu là ngày có nhiệt độ thấp nhất trong năm thì điện áp của dãy PV là lớn nhất, giá trị tối đa này cần lớn hơn hoặc bằng điện áp DC tối đa của inverter

Nmod.max = 𝑉𝑚𝑎𝑥.𝐼𝑁𝑉

Trong đó:

Nmod.max: số lượng module tối đa trên một chuỗi (module/chuỗi)

Vmax.INV: điện áp tối đa của inverter (V)

VOC(mod-t0min): điện áp hở mạch của module tại nhiệt độ ban ngày thấp nhất trong năm (V)

- Số lượng tối thiểu module trên một chuỗi:

Với cách tiếp cận 1 ngày nắng nóng nhất trong năm, nhiệt độ của PV panel có thể lên đến 700C, khi đó Vmpp của chuỗi PV phải lớn hơn Vmpp của inverter Ta có:

N mod.min = 𝑉𝑀𝑃𝑃.𝐼𝑁𝑉.𝑚𝑖𝑛

𝑉𝑀𝑃𝑃.(𝑚𝑜𝑑−70𝐶) Trên thực tế, các giá trị điện áp của module ở các nhiệt độ khác nhau không được nhà sản xuất cung cấp cụ thể Ta có thể nội suy những giá trị này từ các số liệu trong STC (Standard Test Condition) của thiết bị do nhà sản xuất cung cấp

Các module pin quang điện mắc nối tiếp nhau trong một chuỗi nên dòng điện tối đa trên một chuỗi là: Iarray.max = Imodule.max

Số lượng các chuỗi (số mạch song song) của dãy PV có liên quan trực tiếp đến giá trị dòng của dãy PV và inverter Dòng tối đa của dãy PV không được vượt quá dòng

input tối đa của inverter Như vậy, số lượng tối đa của chuỗi: Narray.max = 𝐼𝑚𝑃𝑃.𝐼𝑁𝑉

𝐼 𝑎𝑟𝑟𝑎𝑦.𝑚𝑎𝑥

2.3.3 Các thiết bị khác

2.3.3.1 Thiết bị đóng cắt và bảo vệ

Thiết bị đóng cắt là các khí cụ điện có chức năng đóng ngắt dòng điện khi xảy ra các sự cố ngắn mạch, quá tải nhằm bảo vệ các thiết bị điện được an toàn khi xảy ra các

sự cố Quan trọng hơn cả là thiết bị đóng cắt sẽ bảo vệ con người tránh được những nguy

cơ xảy ra chập cháy điện nguy hiểm đến tính mạng

Đối với hệ thống điện Mặt Trời, thiết bị đóng cắt và bảo vệ là các hộp cầu chì,

DC switch, thiết bị chống sét lan truyền phía DC và MCCB, rơ-le, chống sét lan truyền phía AC

Hình 2.12 Chống sét lan truyền DC

Hình 2.13 Tủ gom dây DC

Hình 2.24 MCCB

Hình 2.15 Chống sét lan truyền AC

Hình 2.36 Cáp DC

Hình 2.17 Cáp AC

2.4 QUY ĐỊNH ĐẤU NỐI

Các điều khoản nối lưới được quy định rõ trong Thông tư 25/2016/TT-BCT về quy định hệ thống điện truyền tải và Thông tư 16/2017/TT-BCT về quy định về phát

triển dự án và Hợp đồng mua bán điện mẫu áp dụng cho các dự án điện Mặt Trời

2.4.1 Yêu cầu kỹ thuật đối với nhà máy điện Mặt Trời

Để dự án được phép nối lưới thì hệ thống ĐMT phải đảm bảo tuân thủ và đạt các yêu cầu kỹ thuật được nêu rõ ở Điều 42, Thông tư 25/2016/TT-BCT và Thông tư bổ

sung 30/2019/TT-BCT

Hiện nay các inverter đều đạt các yêu cầu kỹ thuật như là tần số (trong khoảng

49 tới 51Hz), đảm bảo được mức biến dạng sóng hài (<3%),

- Quyết định số: 30/2006/QĐ-BCN ngày 31/8/2006 của Bộ trưởng Bộ Công nghiệp về quản lý đầu tư xây dựng các dự án điện độc lập

- Quyết định số 428/QĐ-TTg ngày 18/3/2016 của Thủ tướng Chính phủ về việc Phê duyệt Điều chỉnh quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011- 2020 có xét đến năm 2030 (Quy hoạch điện VII hiệu chỉnh)

- Quyết định số 2068/QĐ-TTg ngày 25/11/2015 của Thủ tướng Chính phủ về việc phê duyệt Chiến lược phát triển năng lượng tái tạo của Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050

- Quyết định 11/2017/QĐ-TTg ngày 11/4/2017 của Thủ tướng Chính phủ về cơ chế khuyến khích phát triển các dự án điện Mặt Trời tại Việt Nam

- Nghị quyết số 55-NQ/TW ngày 11/02/2020 của Bộ Chính trị về “Định hướng Chiến lược phát triển năng lượng quốc gia của Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2045”