Microsoft Word 160 Ho Ngoc Dung doc Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN 978 604 82 2981 8 552 XÁC ĐỊNH LƯỢNG GIẢM KHÍ THẢI CACBON CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN TỪ CÁC DỰ ÁN ĐIỆN MẶT TRỜI Hồ Ngọc[.]
Trang 1XÁC ĐỊNH LƯỢNG GIẢM KHÍ THẢI CACBON CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN TỪ CÁC DỰ ÁN ĐIỆN MẶT TRỜI
Hồ Ngọc Dung1, Trịnh Quốc Công1
1 Trường Đại học Thủy lợi, email: hongocdung@tlu.edu.vn
1 GIỚI THIỆU CHUNG
Công nghệ chuyển đổi ánh sáng thành điện năng (PV) đã được triển khai rộng rãi Việc
giảm chi phí trong điện mặt trời trong mười
năm qua khiến nguồn năng lượng này có sức
cạnh tranh với năng lượng sử dụng nhiên liệu
hóa thạch thông thường
Theo ước tính sản lượng điện mặt trời của Việt Nam có thể đạt 842 triệu MWh/ năm
đứng thứ hạng 66/248 trên thế giới về tiềm
năng Đặc biệt là ở các vùng miền Trung và
miền Nam đất nước, với bức xạ quanh năm
tương đối ổn định đạt trên 5,0 kWh/ m².ngày,
số ngày nắng trung bình khoảng 300 ngày/ năm
Đây chính là điều kiện thuận lợi cho việc xây
dựng các nhà máy điện mặt trời nối lưới
Khả năng giảm phát thải tương đương của các hệ thống điện mặt trời phụ thuộc vào
lượng bức xạ mặt trời, cấu hình và hiệu suất
của hệ thống PV Ngoài ra, còn phụ thuộc vai
trò của các hệ thống PV trong lưới điện khu
vực và cách toàn bộ hệ thống xác định mức
giảm phát thải từ PV
Hiện nay, đã và đang có nhiều dự án nhà máy điện mặt trời (NMĐMT) được thiết kế,
xây dựng và vận hành Để đánh giá khả năng
giảm phát thải của dự án, nghiên cứu này áp
dụng tính toán mô phỏng xác định các thông
số dự án thông qua phần mềm PVsyst từ đó
đánh giá khả năng giảm phát thải của hệ
thống NMĐMT nối lưới quy mô công suất
40MWp tại TP Cam Ranh, tỉnh Khánh Hoà
2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 Thông số cơ bản NMĐMT
Điện năng sản xuất trong khoảng giờ ti trong ngày tính theo công thức:
SPV i
ul i
E , mod , .. (1)
trong đó: Nmodul, Z, Δt,ηSPV- công suất phát điện, số lượng, thời gian phát điện và hiệu suất trong khoảng giờ i trong ngày của NMĐMT
2.2 Hệ thống nhà máy ĐMT
Hệ thống (HT) chính gồm: (i) HT tấm pin mặt trời, công suất tấm pin 350 Wp; (ii) HT inverter trung tâm công suất 1250 kW; (iii)
HT MBA 0,4/22kV; (iv) TBA 22/110kV,
Hệ thống còn lại, gồm: (i) Hộp đấu nối DC; (ii) Cáp điện DC; (iii) Thanh cái AC; HT nối đất, HT chiếu sáng, HT Scada, HT cấp và thoát nước
Hệ thống DC: Hệ thống pin năng lượng
mặt trời trong nhà máy được bố trí theo từng mảng, mỗi mảng gồm: các tấm pin nối tiếp, song song, hộp đấu nối chính
Hệ thống AC: gồm Cáp AC;Thiết bị đóng,
cắt; MBA 0,4/22 kV;MBA 22/110kV; HT đo lường, bảo vệ; ĐZ 110 KV
2.3 Phương pháp đánh giá lượng phát thải
2.3.1 Điều kiện áp dụng
Phương pháp ACM002 “Grid-connected electricity generation from renewable sources” được áp dụng tính toán cho NMĐMT nối lưới, gồm 2 điều kiện:
+ NMĐMT là dự án năng lượng Greenfield mới được lắp đặt, không phải là trang bị bổ sung và không liên quan đến việc chuyển đổi từ nhiên liệu hóa thạch sang các nguồn năng lượng tái tạo
+ Kết nối lưới điện quốc gia: NMĐMT được kết nối với lưới điện 110 kV, dây dẫn ACRS-185mm2, chiều dài 3km
Trang 22.3.2 Hệ số phát thải
Hoạt động của NMĐTM là sản xuất điện
từ nguồn năng lượng tái tạo Điện được tạo ra
không có khí thải; không có rò rỉ vật liệu và
được đưa vào lưới điện quốc gia Hiện nay,
lưới điện ở Việt Nam một phần bao gồm các
nhà máy điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch
nhiều khí nhà kính và EVN là tập đoàn sản
xuất, truyền tải và bán điện ở Việt Nam
Mức độ giảm phát thải của các dự án điện năng lượng tái tạo nối lưới - ACM0002 được
tính toán bằng việc thay thế có trọng số tỷ lệ
phát thải trong hệ thống, được đại diện bởi:
a) Hệ số phát thải biên vận hành (OM- The Operating Margin): Tỷ lệ phát thải từ tất
cả các dự án phát điện trong hệ thống
b) Hệ số phát thải biên xây dựng (BM-The Build Margin): hệ số phát thải trung bình có
trọng số (tCO2/ MWh) của tất cả các nhà máy
điện trong năm gần đây nhất có dữ liệu phát
điện
c) Hệ số phát thải biên kết hợp (CM- The Combined Margin): thiết lập để tính hệ số
phát thải cho hệ thống điện với trọng số của
OM (wOM = 75%) và cho trọng số của BM
(wBM = 25%)
HS phát thải Đơn vị Giá trị
Nguồn: Bộ Tài nguyên môi trường tháng 3/2017
Hệ số phát thải lưới điện trung bình của Việt Nam là 0,7695 tCO2/MWh, theo quy
định của Chính phủ Việt Nam [2]
2.3.3 Ước tính ức giảm phát thải NMĐMT
+ Phát thải cơ bản đối với nhà máy điện nối lưới: bao gồm lượng khí thải CO2 từ sản xuất
điện trong các nhà máy điện chạy bằng nhiên
liệu hóa thạch bị dịch chuyển do hoạt động của
NMĐMT Trong phương pháp này giả định
rằng tất cả các nhà máy điện kết nối lưới hiện
có và được bổ sung thay thế bởi các NMĐMT
mới Phát thải cơ bản là để được tính như sau:
y CM grid y PJ
trong đó: BE y- tổng phát thải của nhà máy
truyền thống trong năm thứ y (tCO2/ năm);
y PJ
EG , - sản lượng điện lên lưới của năm thứ
y do nhà máy điện truyền thống tham gia vào hoạt động giảm phát thải (MWh/ năm);
y CM grid
EF , , - hệ số phát thải biên kết hợp để phát điện nối lưới trong năm thứ y (tCO2/ MWh)
+ Khi thay thế bằng NMĐMT nối lưới:
y facility y
Trong đó: EG facility,y- là sản lượng điện ròng N
MĐMT cấp lên lưới năm thứ y
+ Lượng giảm phát thải được xác định:
ER y BE yPE y (4) trong đó: ER y- lượng giảm phát thải năm thứ
y (tCO2/ năm); BE y- tổng phát thải năm thứ y (tCO2/ năm); PE y- phát thải của dự án năm thứ y (tCO2/ năm) Đối với NMĐMTPE y 0
3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Dữ liệu đầu vào
3.1.1 Vị trí
Nhà máy được xây dựng tại thành phố Cam Ranh, tỉnh Khánh Hòa với diện tích: 46
ha Tọa độ địa lý như sau: Vĩ độ : 11°53'36.62" B; Kinh độ: 109°5'5.43" Đ
3.1.2 Tấm pin
Sử dụng dòng công nghệ chính trên thị trường của tấm pin PV đó là (i) công nghệ tinh thể silic đơn tinh thể
Loại Monocrystalline Công suất danh định (STC) 350 Wp
Điện áp ở Pmax (Umpp) 38,14 V Dòng điện ở Pmax (Impp) 9,18 A Hiệu suất pin 17,70 % Nhiệt độ hoạt động -40 ~ +85
3.1.3 Inverter
Trung tâm thu gom các chuỗi tấm pin mặt trời tại một điểm
Đầu vào (DC) Dải điện áp tối ưu công suất 525 – 900 V
Đầu ra (AC) Công suất định mức 1250 kW Hiệu suất 98,6%
Trang 33.2 Mô phỏng thiết kế NMĐMT
Mô phỏng và đánh giá hệ thống NMĐMT 40MWp bằng phần mềm PVsyst Toàn bộ
các thông số trong mô phỏng được dùng làm
dữ liệu cơ sở đầu vào, gồm: đặc điểm địa lý
và khí tượng, hướng của bề mặt pin, phủ
bóng, cấu hình mảng pin, inverter, tổn thất
Sơ đồ quỹ đạo mặt trời được trích xuất từ
hệ thống dữ liệu Meteonorm (Hình 2)
Hình 2 Solar paths tại Cam Ranh
3.3 Kết quả tính toán thông số NMĐNT Bảng 1 Thông số cơ bản NMĐMT 40MWp
TT Các hạng mục Đơn vị Giá trị
1 Công suất DC/AC MW 40/35
2 Điện năng TBN 106kWh 64446
3 Sản lượng điện riêng kWh/kWp 1611
Bảng 2 Kết quả tính toán trung bình tháng
Hình 3 Sản lượng điện trung bình tháng
3.4 Kết quả tính toán độ giảm khí thải cho hệ thống khi kết nối NMĐTM
Bảng 3 Mức giảm phát thải NMĐMT
Năm thứ
Sản lượng điện En
Phát thải
cơ sở (BEy)
Phát thải ĐMT (Pey)
Phái thải rò
rỉ (Ley)
Mức giảm phát thải (ERy)
Năm thứ Sản lượng điện En
Phát thải
cơ sở (BEy)
Phát thải ĐMT (Pey)
Phái thải rò
rỉ (Ley)
Mức giảm phát thải (ERy)
10 61.603 49.067 0 0 49.067
11 61.295 48.822 0 0 48.822
12 60.989 48.578 0 0 48.578
13 60.684 48.335 0 0 48.335
14 60.380 48.093 0 0 48.093
15 60.079 47.853 0 0 47.853
16 59.778 47.613 0 0 47.613
17 59.479 47.375 0 0 47.375
18 59.182 47.138 0 0 47.138
19 58.886 46.903 0 0 46.903
20 58.591 46.668 0 0 46.668
21 58.299 46.435 0 0 46.435
22 58.007 46.203 0 0 46.203
23 57.717 45.972 0 0 45.972
24 57.428 45.742 0 0 45.742
25 57.141 45.513 0 0 45.513 Tổng 1.518.087 1.209.156 0 0 1.209.156
4 KẾT LUẬN
Nghiên cứu sử dụng mô phỏng PVsyst cho NMĐMT nối lưới công suất 40MWp cho kết quả điện năng lớn 60,723 GWh/ năm Từ đó
sử dụng công cụ CDM đánh giá mức độ giảm phát thải CO2 đối với môi trường khi dự án đi vào hoạt động thay thế cho công suất nhà máy điện sử dụng năng lương hoá thạch Kết quả trung bình mỗi năm dự án giúp làm giảm lượng phát thải 48.366 tCO2/ năm
Có thể nói NMĐMT là nguồn bổ sung năng lượng quan trọng cho nhu cầu phát triển phụ tải liên tục của cả nước, đồng thời góp phần bảo vệ môi trường do giảm được nguồn phát thải CO2 khi thay thế một phần công suất của các nhà máy điện sử dụng năng lượng hóa thạch truyền thống
5 TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Kandasamy CP, Prabu P, Niruba K (2013) Solar Potential Assessment Using PVSYST Software IEEE 667-672
[2]
Implementation-Completion-and-Results-Report-ICR-Document-04032018 from World bank
[3] ACM002 “Grid-connected electricity generation from renewable sources”