Nghiên cứu các chế độ vận hành khi kết nối nhà máy điện mặt trời tuấn ân vào lưới điện phân phối cam ranh

NGHIÊN CỨU CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH KHI KẾT NỐI NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI TUẤN ÂN VÀO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI CAM RANH Mã số: 60.52.02.02 Khóa: K33NT Trường Đại học Bách Khoa - ĐHĐN Tóm tắt - Năng l

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN ĐÌNH KHOA

NGHIÊN CỨU CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH KHI KẾT NỐI NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI TUẤN ÂN VÀO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI CAM RANH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng, Năm 2017

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN ĐÌNH KHOA

NGHIÊN CỨU CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH KHI KẾT NỐI NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI TUẤN ÂN VÀO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI CAM RANH

Chuyên ngành : Kỹ thuật điện

Mã số: 60 52 02 02

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐINH THÀNH VIỆT

Đà Nẵng, Năm 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công

bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

Nguyễn Đình Khoa

NGHIÊN CỨU CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH KHI KẾT NỐI NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI TUẤN ÂN VÀO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI CAM RANH

Mã số: 60.52.02.02 Khóa: K33NT Trường Đại học Bách Khoa - ĐHĐN

Tóm tắt - Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng vô tận, miễn phí, không gây ô nhiễm môi

trường và đặc biệt là ở đâu cũng có Trên thế giới đã có nhiều nước khai thác nguồn năng lượng này rất có hiệu quả và ngày càng phát triển như: Đức, Ý, Tây Ban Nha, Mỹ, … và có nhiều nước đang xem xét xây dựng như: Trung Quốc, Philippin, Canada, Braxin… Đầu năm

2016, UBND tỉnh Khánh Hòa đã cấp quyết định chủ trương đầu tư dự án Nhà máy điện mặt trời hòa lưới cho Công ty Cổ phần Điện mặt trời Tuấn Ân Dự án được triển khai tại xã Cam Thịnh Tây, thành phố Cam Ranh Vấn đề nghiên cứu lựa chọn các chế độ đặc trưng, đánh giá ảnh hưởng của nhà máy điện mặt trời Tuấn Ân đến các chế độ vận hành của lưới điện phân phối Cam Ranh cần được quan tâm đúng mức Trong luận văn, phần mềm Etap được lựa chọn

để thực hiện mô phỏng, tính toán, phân tích lưới điện phân phối tương ứng với các chế độ vận hành khác nhau

Từ khóa - nhà máy điện mặt trời; pin mặt trời; lưới điện phân phối; chế độ vận hành; Etap

RESEARCH OF OPERATION MODES OF CONNECTING TUAN AN SOLAR POWER PLANT TO POWER DISTRIBUTION GRID-LINE OF CAM RANH

CITY

Abstract - Solar energy is a "green" source of energy with no pollution to the environment

There are many countries exploiting solar energy effectively as Germany, Italy, Spain, USA, and some other nations are considering solar power plant construction as China, Philippines, Canada, Brazil, In early 2016, the People's Committee of Khanh Hoa province has made an agreement to invest in the solar power plant project of Tuan An Solar Power Joint Stock Company The plant was constructed in Cam Thinh Tay town, Cam Ranh city The study of specific operation modes and evaluating impact of connection between Tuan An solar power plant and power distribution grid-line of Cam Ranh city must be considered properly The Etap software is used to perform simulation, calculation and analysis of distribution grid-line corresponding to different operating modes

Keywords - solar power plant; solar battery; grid distribution; operation mode; Etap

LỜI CAM ĐOAN

TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 1

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1

3.1 Đối tượng nghiên cứu 1

3.2 Phạm vi nghiên cứu 2

4 Phương pháp nghiên cứu 2

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2

6 Cấu trúc của luận văn 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI VÀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI CAM RANH 3

1.1 GIỚI THIỆU VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 3

1.1.1 Khái niệm 3

1.1.2 Bức xạ mặt trời 3

1.1.3 Tính toán năng lượng mặt trời 6

1.1.3.1 Tính toán góc tới của bức xạ trực xạ 7

1.1.3.2 Bức xạ mặt trời ngoài khí quyển lên bề mặt nằm ngang 9

1.2 PIN MẶT TRỜI 10

1.2.1 Hiệu ứng quang điện 10

1.2.2 Cấu tạo của pin mặt trời 12

1.2.3 Nguyên lý hoạt động của pin mặt trời 13

1.2.4 Đặc tính làm việc của pin mặt trời 14

1.2.4.1 Mạch điện tương đương 14

1.2.4.2 Đặc tính làm việc của pin mặt trời 16

1.3 TIỀM NĂNG PHÁT TRIỂN ĐIỆN MẶT TRỜI TẠI CAM RANH 18

1.3.1 Khái quát về TP Cam Ranh 18

1.3.1.1 Vị trí địa lý 18

1.3.1.2 Đặc điểm tự nhiên 18

1.3.2 Tiềm năng phát triển điện mặt trời tại Cam Ranh 19

1.4 KHÁI QUÁT LĐPP KHU VỰC TP CAM RANH 19

1.4.1 Nguồn điện 19

1.4.2 Lưới điện trung áp 20

1.5 GIỚI THIỆU NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI TUẤN ÂN 21

1.5.1 Quy mô 21

1.5.2 Sơ bộ công nghệ 22

1.5.2.1 Pin mặt trời 22

1.5.2.2 Bộ biến đổi DC-AC (Inverter) 23

1.5.2.3 MBA 1,25MVA - 0,4/22kV 23

1.5.2.4 Hệ thống điều khiển và giám sát 24

1.5.2.5 Hệ thống giá đỡ Pin mặt trời 24

1.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 25

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MÔ PHỎNG 26

2.1 CÁC TÍNH NĂNG CỦA PHẦN MỀM ETAP 26

2.2 GIAO DIỆN CỦA PHẦN MỀM ETAP 27

2.2.1 Cửa sổ chính 27

2.2.2 Các chức năng tính toán 27

2.2.3 Các phần tử AC 28

2.2.4 Các thiết bị đo lường và bảo vệ 28

2.3 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ETAP ĐỂ TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH LƯỚI ĐIỆN MẪU 29

2.3.1 Thông số lưới điện 29

2.3.1.1 Thông số nguồn 29

2.3.1.2 Thông số nút 29

2.3.1.3 Thông số nhánh 30

2.3.1.4 Thông số tải 30

2.3.2 Kết quả mô phỏng 30

2.3.2.1 Phân bố công suất 31

2.3.2.2 Tổn thất công suất 31

2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 31

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH KHI KẾT NỐI NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI VÀO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI CAM RANH 32

3.1 CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA LƯỚI ĐIỆN 32

3.1.1 Phụ tải Trạm nghiền xi măng Cam Ranh 33

3.1.2 Xuất tuyến 472-ENCR 34

3.2 CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA LĐPP KHI CHƯA KẾT NỐI NMĐ MẶT TRỜI TUẤN ÂN 35

3.2.1 Tính toán tổn thất công suất 35

3.2.2 Tính toán tổn thất điện năng 36

3.2.2.1 Tổn thất điện năng tại TBA 110kV ENCR 39

3.2.2.2 Tổn thất điện năng trên XT 472-ENCR 40

3.2.2.3 Tổng tổn thất điện năng 41

3.2.3 Phân tích điện áp vận hành 42

3.3 CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA LĐPP KHI CÓ KẾT NỐI NMĐ MẶT TRỜI TUẤN ÂN 47

3.3.1 Chế độ phụ tải cực đại 47

3.3.2 Chế độ phụ tải trung bình 47

3.3.2.1 Tính toán tổn thất công suất 47

3.3.2.2 Phân tích điện áp vận hành 51

3.3.3 Chế độ phụ tải cực tiểu 55

3.3.3.1 Tính toán tổn thất công suất 55

3.3.3.2 Phân tích điện áp vận hành 59

3.3.4 Tính toán tổn thất điện năng 63

3.3.4.1 Tổn thất điện năng tại TBA 110kV ENCR 64

3.3.4.2 Tổn thất điện năng trên XT 472-ENCR 66

3.3.4.3 Tổng tổn thất điện năng 67

3.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 68

KẾT LUẬN 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 70

PHỤ LỤC 71

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO)

BIÊN BẢN THÀNH LẬP HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN (BẢN SAO

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

Số hiệu

3.2 Phân bố công suất các chế độ vận hành khi chưa kết nối

3.5 Tính toán tổn thất điện năng qua các MBA T1 và T2/ENCR 39

3.7 Tổn thất điện năng của LĐPP khi chưa có kết nối NMĐ mặt

3.8 Kết quả mô phỏng điện áp khi chưa kết nối NMĐ mặt trời 42

3.11 Phân bố công suất chế độ phụ tải trung bình khi kết nối

3.17 Số liệu phân bố công suất của LĐPP Cam Ranh trong 1 ngày

Số hiệu

3.18 Tính toán tổn thất điện năng qua các MBA T1 và T2/ENCR 64

3.21 So sánh TTĐN của LĐPP khi chưa có và có kết nối NMĐ

1.3 Quá trình truyền năng lượng bức xạ mặt trời qua lớp khí

1.4 Các góc hình học của tia bức xạ mặt trời trên mặt phẳng

2.7 Kết quả mô phỏng phân bố công suất của lưới điện mẫu 31 2.8 Kết quả mô phỏng tổn thất công suất của lưới điện mẫu 31

3.6 Điện áp nút phụ tải XT 472-ENCR ở các chế độ vận hành 46

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Nguồn năng lượng điện nước ta phụ thuộc nhiều vào thủy năng và năng lượng hóa thạch (dầu mỏ, than đá, .) Trong đó, công suất các nguồn thủy điện chiếm tỷ trọng khá lớn, gần 40% tập trung chủ yếu ở miền Bắc và miền Trung và phụ thuộc nhiều vào thiên nhiên Trong những năm gần đây, nguồn thủy điện không ổn định do thời tiết thay đổi thất thường và bị ảnh hưởng hiệu ứng el nino, còn các nguồn năng lượng hóa thạch thì có hạn Vào mùa khô thường bị thiếu điện nên vấn đề cấp thiết hiện nay là phải khai thác các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng gió, năng lượng mặt trời,

Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng vô tận, miễn phí, không gây ô nhiễm môi trường và đặc biệt là ở đâu cũng có Trên thế giới đã có nhiều nước khai thác nguồn năng lượng này rất có hiệu quả và ngày càng phát triển như: Đức, Ý, Tây Ban Nha, Mỹ, … và có nhiều nước đang xem xét xây dựng như: Trung Quốc, Philippin, Canada, Braxin…

Vấn đề nghiên cứu lựa chọn các chế độ đặc trưng, đánh giá ảnh hưởng của nhà máy điện mặt trời đến thông số vận hành của lưới điện địa phương và độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện khi có sự cố tham gia của nguồn điện mặt trời cần được quan tâm đúng mức

Xuất phát từ các lý do trên, đề tài “Nghiên cứu các chế độ vận hành khi kết nối

nhà máy điện mặt trời Tuấn Ân vào lưới điện phân phối Cam Ranh” được lựa chọn

để nghiên cứu để đưa ra các giải pháp kỹ thuật nhằm đảm bảo chất lượng điện năng và

độ tin cậy cung cấp điện cho lưới điện phân phối khi có kết nối nhà máy điện mặt trời

2 Mục đích nghiên cứu

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là phải chỉ ra được các vấn đề sau:

- Ảnh hưởng của nhà máy điện mặt trời khi đấu nối vào hệ thống điện

- Sự ảnh hưởng của nhà máy điện mặt trời Tuấn Ân đến các chế độ vận hành khi đấu nối vào lưới điện phân phối Cam Ranh

- Các giải pháp kỹ thuật nhằm đảm bảo chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện cho lưới điện phân phối khi có kết nối nhà máy điện mặt trời

3 Đối tượng và phạm vi ngiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Năng lượng mặt trời và biến đổi quang điện

- Nhà máy điện mặt trời Tuấn Ân

- Các chế độ vận hành của lưới điện khi có kết nối nhà máy điện mặt trời

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Lưới điện phân phối khu vực Thành phố Cam Ranh

4 Phương pháp nghiên cứu

Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm:

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:

 Thu thập các tài liệu liên quan

 Các thông số ảnh hưởng đến hoạt động của nhà máy điện mặt trời

 Ảnh hưởng của nhà máy điện mặt trời khi kết nối vào hệ thống điện

- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm:

 Sử dụng phần mềm ETAP để mô phỏng, tính toán

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Góp phần quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng điện năng, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện khi kết nối nhà máy điện mặt trời vào lưới điện phân phối

- Chủ động trong việc ứng phó với các chế độ phát khác nhau của nhà máy điện mặt trời

- Đưa ra giải pháp vận hành hiệu quả của nhà máy điện mặt trời khi kết nối với lưới điện

6 Cấu trúc của luận văn

Ngoại trừ phần mở đầu và kết luận, cấu trúc của đề tài gồm 3 chương, cụ thể như sau:

- Chương 1: Tổng quan về nhà máy điện mặt trời và lưới điện phân phối Cam

Ranh

- Chương 2: Giới thiệu phần mềm mô phỏng

- Chương 3: Tính toán, phân tích ảnh hưởng đến các chế độ vận hành khi kết nối

nhà máy điện mặt trời vào lưới điện phân phối Cam Ranh

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI VÀ LƯỚI ĐIỆN

PHÂN PHỐI CAM RANH

Thành phố Cam Ranh có cường độ bức xạ năng lượng mặt trời trung bình trong ngày là 5,34kWh/m 2 /ngày, là điều kiện rất thuận lợi để triển khai các dự án năng lượng mặt trời Đầu năm 2016, UBND tỉnh Khánh Hòa đã cấp quyết định chủ trương đầu tư

dự án Nhà máy điện mặt trời hòa lưới cho Công ty Cổ phần Điện mặt trời Tuấn Ân

Dự án được triển khai tại xã Cam Thịnh Tây, TP Cam Ranh, giai đoạn 1 có quy mô tổng công suất là 10MWp, diện tích đất sử dụng hơn 10ha với tổng vốn đầu tư hơn 400

Năng lượng mặt trời 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 từ nó

Nguồn năng lượng bức xạ chủ yếu của mặt trời là do phản ứng nhiệt hạch tổng hợp hạt nhân Hydro, phản ứng này đưa đến sự tạo thành Hêli, cứ 4 hạt nhân Hydro lại tạo ra 1 hạt nhân Hêli, 2 Neutrino (hạt không mang điện) và một lượng bức xạ Gama (γ) [3]

Mỗi ngày, Mặt trời sản xuất một nguồn năng lượng qua phản ứng nhiệt hạch lên đến 9.10 24 kWh, tức là chưa đầy 1 phần triệu giây Mặt trời đã giải phóng ra một năng lượng tương đương với tổng số điện năng sản xuất trong một năm trên Trái đất [3]

1.1.2 Bức xạ mặt trời

Trong toàn bộ bức xạ của Mặt trời, bức xạ liên quan trực tiếp đến các phản ứng hạt nhân trong nhân mặt trời không quá 3% Bức xạ γ ban đầu khi đi qua 5.10 5

km chiều dài của lớp vật chất Mặt trời bị biến đổi rất mạnh Tất cả các dạng của bức xạ điện từ đều có bản chất sóng và chúng khác nhau ở bước sóng Bức xạ γ là sóng ngắn nhất trong các sóng đó (Hình 1.1), từ tâm Mặt trời đi ra do sự va chạm hoặc tán xạ mà

năng lượng của chúng giảm đi, chuyển thành các dạng bức xạ điện từ có bước sóng dài hơn [3]

Hình 1.1 Dải bức xạ điện từ (độ dài bước sóng μm)

Đặc trưng của bức xạ mặt trời truyền trong không gian bên ngoài Mặt trời là một phổ rộng trong đó cực đại của cường độ bức xạ nằm trong dải 10-1 ÷ 10 μm và hầu như một nửa tổng năng lượng mặt trời tập trung trong khoảng bước sóng 0,38 - 0,78

μm, đó là vùng nhìn thấy của phổ

Chùm tia truyền thẳng từ mặt trời gọi là bức xạ trực xạ Mật độ dòng bức xạ trực

xạ ở ngoài lớp khí quyển, tính đối với với 1m 2

bề mặt đặt vuông góc với tia bức xạ, được tính theo công thức [3]:

C 0 = 5,67 W/m2.K4: hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối

T ≈ 5762°K: nhiệt độ bề mặt Mặt trời

(1.3)

Vậy:

Hình 1.2 Góc nhìn Mặt trời

2.3,14.32 2

thể xem q là không đổi và được gọi là hằng số mặt trời

Khi truyền qua lớp khí quyển bao bọc quanh Trái đất, các chùm tia bức xạ bị hấp thụ và tán xạ bởi tầng ôzôn, hơi nước và bụi trong khí quyển, chỉ một phần năng lượng được truyền trực tiếp tới Trái đất Đầu tiên ôxy phân tử bình thường O 2 phân ly thành ôxy nguyên tử O, để phá vỡ liên kết phân tử đó, cần phải có các photon bước sóng ngắn hơn 0,18μm, do đó các photon (xem bức xạ như các hạc rời rạc - photon) có năng lượng như vậy bị hấp thụ hoàn toàn Chỉ một phần các nguyên tử ôxy kết hợp thành các phân tử, còn đại đa số các nguyên tử tương tác với các phân tử ôxy khác để tạo thành phân tử ôzôn O 3 , ôzôn cũng hấp thụ bức xạ tử ngoại nhưng với mức độ thấp hơn

so với ôxy, dưới tác dụng của các photon với bước sóng ngắn hơn 0,32μm, sự phân tách O 3 thành O 2 và O xảy ra Như vậy hầu như toàn bộ năng lượng của bức xạ tử ngoại được sử dụng để duy trì quá trình phân ly và hợp nhất của O, O 2 và O 3 , đó là một quá trình ổn định Do quá trình này, khi đi qua khí quyển, bức xạ tử ngoại biến đổi thành bức xạ với năng lượng nhỏ hơn

Các bức xạ với bước sóng ứng với các vùng nhìn thấy và vùng hồng ngoại của phổ tương tác với các phân tử khí và các hạt bụi của không khí nhưng không phá vỡ các liên kết của chúng, khi đó các photon bị tán xạ khá đều theo mọi hướng và một số photon quay trở lại không gian vũ trụ Bức xạ chịu dạng tán xạ đó chủ yếu là bức xạ có bước sóng ngắn nhất Sau khi phản xạ từ các phần khác nhau của khí quyển bức xạ tán

xạ đi đến chúng ta mang theo màu xanh lam của bầu trời trong sáng và có thể quan sát được ở những độ cao không lớn

Các giọt nước cũng tán xạ rất mạnh bức xạ mặt trời Bức xạ mặt trời khi đi qua khí quyển còn gặp một trở ngại đáng kể nữa đó là do sự hấp thụ của các phần tử hơi nưóc, khí cacbônic và các hợp chất khác, mức độ của sự hấp thụ này phụ thuộc vào bước sóng, mạnh nhất ở khoảng giữa vùng hồng ngoại của phổ

Phần năng lượng bức xạ mặt trời truyền tới bề mặt Trái đất trong những ngày quang đãng (không có mây) ở thời điểm cao nhất vào khoảng 1000W/m2 (Hình 1.3)

Hình 1.3 Quá trình truyền năng lượng bức xạ mặt trời qua lớp khí quyển của Trái đất

1.1.3 Tính toán năng lượng mặt trời

Cường độ bức xạ mặt trời trên mặt đất chủ yếu phụ thuộc 2 yếu tố:

- Góc nghiêng của các tia sáng đối với mặt phẳng bề mặt tại điểm đã cho

- Độ dài đường đi của các tia sáng trong khí quyển

Nói chung là phụ thuộc vào độ cao của Mặt trời (góc giữa phương từ điểm quan sát đến Mặt trời và mặt phẳng nằm ngang đi qua điểm đó)

Yếu tố cơ bản xác định cường độ của bức xạ mặt trời ở một điểm nào đó trên Trái đất là quãng đường nó đi qua Sự mất mát năng lượng trên quãng đường đó gắn

liền với sự tán xạ, hấp thụ bức xạ và phụ thuộc vào thời gian trong ngày, mùa, vị trí địa

xạ vào ngày thứ n trong năm

1.1.3.1 Tính toán góc tới của bức xạ trực xạ

Trong quá trình tính toán cần định nghĩa một số khái niệm như sau [3]:

- Hệ số khối khí m: là tỷ số giữa khối lượng khí quyển theo phương tia bức xạ

truyền qua và khối lượng khí quyển theo phương thẳng đứng (tức là khi Mặt trời ở thiên đỉnh) Như vậy, m = 1 khi Mặt trời ở thiên đỉnh, m = 2 khi góc thiên đỉnh θ z là 60° Đối với các trường hợp θ z = 0 ÷ 70°, có thể xác định gần đúng m = 1/cosθ z Còn đối với các trường hợp θ z > 70° thì độ cong của bề mặt trái đất phải được đưa vào tính toán Riêng đối với các trường hợp tính toán bức xạ mặt trời ngoài khí quyển, m = 0

- Trực xạ: là bức xạ mặt trời nhận được khi không bị bầu khí quyển phát tán Đây

là dòng bức xạ có hướng và có thể thu được ở các bộ thu kiểu tập trung (hội tụ)

- Tán xạ: là bức xạ mặt trời nhận được sau khi hướng của nó bị thay đổi do sự

phát tán của bầu khí quyển

- Tổng xạ: là tổng của trực xạ và tán xạ trên một bề mặt

- Cường độ bức xạ (W/m 2

): là cường độ năng lượng bức xạ mặt trời truyền đến

một đơn vị diện tích của bề mặt Cường độ bức xạ cũng bao gồm cường độ bức xạ trực

xạ E trx , cường độ bức xạ tán xạ E tx và cường độ bức xạ quang phổ E qp

- Năng lượng bức xạ (J/m 2

): là năng lượng bức xạ mặt trời truyền đến một đơn vị

diện tích bề mặt trong một khoảng thời gian (thường là 1 giờ hoặc 1 ngày)

- Giờ mặt trời: là thời gian dựa trên chuyển động biểu kiến của mặt trời trên bầu

trời, với quy ước mặt trời chính ngọ là thời điểm mặt trời đi qua thiên đỉnh của người quan sát Giờ mặt trời là thời gian sử dụng trong quan hệ với góc mặt trời, nó không đồng nghĩa với giờ theo đồng hồ

Quan hệ hình học giữa một mặt phẳng bố trí bất kỳ trên mặt đất và bức xạ của mặt trời truyền tới, tức là vị trí của mặt trời so với mặt phẳng đó có thể được xác định theo các góc đặc trưng sau ():

- Góc vĩ độ ϕ: vị trí góc tương ứng với vĩ độ so với đường xích đạo, với hướng

phía bắc là hướng dương (-90° ≤ ϕ ≤ 90°)

- Góc nghiêng β: góc giữa mặt phẳng của bề mặt tính toán và phương nằm ngang

(0 ≤ β ≤ 180°) Góc β > 90° nghĩa là bề mặt nhận bức xạ hướng xuống phía dưới

Hình 1.4 Các góc hình học của tia bức xạ mặt trời trên mặt phẳng nghiêng

- Góc phương vị của bề mặt γ: góc lệch của hình pháp tuyến bề mặt trên mặt

phẳng nằm ngang so với đường kinh tuyến Góc γ = 0 nếu bề mặt quay về hướng chính nam, γ lấy dấu (+) nếu bề mặt quay về phía tây và lấy dấu (–) nếu bề mặt quay

về phía đông (-180° ≤ γ ≤ 180°)

- Góc giờ ω: góc chuyển động của vị trí mặt trời so với kinh tuyến địa phương do

quá trình quay của trái đất quanh trục của nó và lấy giá trị 15° cho 1 giờ đồng hồ, buổi sáng lấy dấu (–), buổi chiều lấy dấu (+)

- Góc tới θ: góc giữa tia bức xạ truyền tới bề mặt và pháp tuyến của bề mặt đó

- Góc thiên đỉnh θ z : góc giữa phương thẳng đứng (thiên đỉnh) và tia bức xạ tới

Trường hợp bề mặt nằm ngang thì góc thiên đỉnh chính là góc tới θ

- Góc cao mặt trời α: góc giữa phương nằm ngang và tia bức xạ truyền tới, tức là

góc phụ với góc thiên đỉnh

- Góc phương vị mặt trời γ s : góc lệch so với phương nam của hình chiếu tia bức

xạ mặt trời truyền tới trên mặt phẳng nằm ngang Góc này lấy dấu (–) nếu hình chiếu lệch về phía đông và lấy dấu (+) nếu hình chiếu lệch về phía tây

- Góc lệch δ: vị trí góc của mặt trời tương ứng với giờ mặt trời là 12 giờ (tức là

khi Mặt trời đi qua kinh tuyến địa phương) so với mặt phẳng của xích đạo trái đất, với hướng bắc là hướng dương (-23,45° ≤ δ ≤ 23,45°) Góc lệch δ của ngày thứ n trong năm có thể tính theo phương trình của Cooper:

Đối với bề mặt nằm ngang, góc tới θ chính là góc thiên đỉnh của mặt trời θ z , giá trị của nó phải nằm trong khoảng 0° đến 90° từ khi mặt trời mọc đến khi mặt trời ở thiên đỉnh (β = 0):

1.1.3.2 Bức xạ mặt trời ngoài khí quyển lên bề mặt nằm ngang

Tại thời điểm bất kỳ, bức xạ mặt trời đến một bề mặt nằm ngang ngoài khí quyển được xác định theo phương trình [3]:

0.ng 0

Thay giá trị cosθ z từ công thức (1.9) vào phương trình (1.10), ta có:

E E (1 0, 33cos 360n ).(cos cos cos sin sin ) (1.11)

0.ng 0

365 Tích phân phương trình này theo thời gian từ khi mặt trời mọc đến khi mặt trời lặn (6h đến 18h mặt trời) ta sẽ được năng lượng bức xạ mặt trời trên mặt phẳng nằm ngang trong một ngày:

E 24.3600.E0 (1 0, 33 cos 360n ).(cos cos sin s sin sin ) (1.12)

0.ngày

với ω s là giờ mặt trời lặn (tức là góc giờ ω khi θ z = 90°)

cos s sin sin =

Pin mặt trời làm việc theo nguyên lý biến đổi trực tiếp năng lượng bức xạ mặt trời thành điện năng nhờ hiệu ứng quang điện [4]

1.2.1 Hiệu ứng quang điện

Xét một hệ hai mức năng lượng điện tử (Hình 1.5) E1 < E2, bình thường điện tử chiếm mức năng lượng thấp E1 Khi nhận bức xạ mặt trời, lượng tử ánh sáng photon

có năng lượng hv (h = 4,135.10 -15

eV.s - hằng số Plank và v là tần số ánh sáng) bị điện

tử hấp thụ và điện tử chuyển lên mức năng lượng E 2 [4]

Hình 1.5 Hệ hai mức năng lượng

Ta có phương trình cân bằng năng lượng:

Trong các vật thể rắn, do tương tác rất mạnh của mạng tinh thể lên điện tử vành ngoài, nên năng lượng của nó bị tách ra nhiều mức năng lượng con rất sát nhau và tạo

thành các vùng năng lượng (Hình 1.6)

Hình 1.6 Các vùng năng lượng

Vùng năng lượng thấp bị các điện tử chiếm đầy khi ở trạng thái cân bằng gọi là

vùng hoá trị, mà mặt trên của nó có mức năng lượng E V Vùng năng lượng phía trên

tiếp đó hoàn toàn trống hoặc chỉ bị chiếm một phần gọi là vùng dẫn, mặt dưới của

vùng có mức năng lượng là E C Cách ly giữa vùng hóa trị và vùng dẫn gọi là một vùng cấm có độ rộng năng lượng là E g , trong đó không có mức năng lượng cho phép nào của điện tử

Khi nhận bức xạ mặt trời, photon có năng lượng hv tới hệ thống và bị điện tử ở vùng hóa trị thấp hấp thu và nó có thể chuyển lên vùng dẫn để trở thành điện tử tự do e -

, để lại ở vùng hóa trị một lỗ trống có thể coi như hạt mang điện dương, ký hiệu là h +

Lỗ trống này có thể di chuyển và tham gia vào quá trình dẫn điện

Hiệu ứng lượng tử là quá trình hấp thụ photon có thể mô tả bằng phương trình:

1.2.2 Cấu tạo của pin mặt trời

Pin mặt trời hay còn gọi là pin quang điện là thiết bị bán dẫn chứa lượng lớn các diode p-n, có khả năng biến đổi trực tiếp năng lượng bức xạ mặt trời thành điện năng nhờ hiệu ứng quang điện bên trong

Hiện nay vật liệu chủ yếu cho pin mặt trời là các silic (Si) tinh thể Pin mặt trời từ tinh thể silic chia ra thành 3 loại [4]:

- Một tinh thể hay đơn tinh thể module sản xuất dựa trên quá trình Czochralski Đơn tinh thể này có hiệu suất tới 16% Chúng thường rất đắt tiền do được cắt từ các thỏi silicon đơn tinh thể hình ống, các tấm đơn thể này có các mặt trống ở góc nối các module

- Đa tinh thể làm từ các thỏi đúc được đúc từ silic nung chảy, được làm nguội và làm rắn Các pin này thường rẻ hơn các đơn tinh thể nhưng hiệu suất kém hơn, từ 8% - 11% Tuy nhiên chúng có thể tạo thành các tấm vuông che phủ bề mặt nhiều hơn đơn tinh thể bù lại cho hiệu suất thấp của nó

- Dải silic tạo từ các miếng phim mỏng từ silic nóng chảy và có cấu trúc đa tinh thể Loại này có hiệu suất thấp nhất, từ 3% - 6%, tuy nhiên loại này rẻ nhất trong các loại Ngoài ra, một ưu điểm của pin đa tinh thể là chúng có thể dát mõng và dán lên các bề mặt

Từ tinh thể Si tinh khiết, để có vật liệu tinh thể bán dẫn Si loại n, người ta pha tạp chất donor (thường là photpho), còn để có vật liệu tinh thể bán dẫn Si loại p, tạp chất acceptor được dùng để pha vài Si là Bo

Đối với pin mặt trời từ vật liệu tinh thể Si khi bức xạ mặt trời chiếu đến thì hiệu điện thế hở mạch giữa 2 cực khoảng 0,55V và dòng điện ngắn mạch của nó khi bức xạ mặt trời có cường độ 1000W/m 2

vào khoảng 25 ÷ 30 mA/cm 2 Công nghệ chế tạo pin mặt trời gồm nhiều công đoạn khác nhau, ví dụ để chế tạo pin mặt trời từ silic đa tinh thể cần qua các công đoạn như hình (Hình 1.7) cuối cùng ta được module

Hình 1.7 Quá trình chế tạo pin mặt trời đa tinh thể

1.2.3 Nguyên lý hoạt động của pin mặt trời

Nguyên lý hoạt động của pin mặt trời chính là hiện tượng quang điện xảy ra trên lớp tiếp xúc p-n Khi một photon chạm vào mảnh silic, một trong hai điều sau sẽ xảy ra:

- Năng lượng photon truyền xuyên qua mảnh silic Điều này thường xảy ra khi năng lượng của photon thấp hơn năng lượng đủ để đưa các hạt electron lên mức năng lượng cao hơn

- Năng lượng của photon được hấp thụ bởi silic Điều này thường xảy ra khi năng lượng của photon lớn hơn năng lượng để đưa electron lên mức năng lượng cao hơn

Khi photon được hấp thụ, năng lượng của nó được truyền đến các hạt electron trong mạng tinh thể (thông thường các electron này lớp ngoài cùng) Khi electron được kích thích, trở thành dẫn điện, các electron này có thể tự do di chuyển trong bán dẫn Khi đó nguyên tử sẽ thiếu 1 electron và đó gọi là lỗ trống Lỗ trống này tạo điều kiện cho các electron của nguyên tử bên cạnh di chuyển đến điền vào lỗ trống, và điều này tạo ra lỗ trống cho nguyên tử lân cận có "lỗ trống" Cứ tiếp tục như vậy electron và lỗ trống di chuyển xuyên suốt mạch bán dẫn, tạo ra dòng điện

Với mạng tinh thể silic, giá trị E g = E C – E V tương đối thấp (khoảng 1,1eV), tương đương với năng lượng của tia hồng ngoại (tia hồng ngoại có mức năng lượng khoảng 1,7eV) Do đó, silic có thể hấp thụ phần lớn ánh sáng mặt trời (từ tia hồng ngoại đến tia tử ngoại) Tuy nhiên, do những photon có năng lượng lớn sẽ bị thất thoát phần dư thừa ở dạng nhiệt nên phần năng lượng hấp thụ được chuyển đổi thành nhiệt năng lớn hơn năng lượng điện (ngoài ra còn phải kể đến sự thất thoát gây ra bởi cấu trúc vật liệu, phản xạ bề mặt và độ tinh khiết của silicon ) Hiệu suất lý thuyết tối đa của pin mặt trời silicon đơn tinh thể là 31% (với loại pin 1 lớp silicon)

Hình 1.8 Nguyên lý hoạt động của pin mặt trời

1.2.4 Đặc tính làm việc của pin mặt trời

1.2.4.1 Mạch điện tương đương

đó:

Hình 1.9 Sơ đồ mạch điện tương đương của pin mặt trời

Sơ đồ mạch điện tương đương của pin mặt trời được cho trong Hình 1.9, trong

 R sh - nội trở song song, đặc trưng cho dòng rò qua lớp tiếp xúc p-n (Ω)

 R s - nội trở nối tiếp, đặc trưng cho điện trở các lớp p, n, điện cực, (Ω)

 I ph - dòng điện do ánh sáng mặt trời và pin mặt trời sinh ra (A)

 I d - dòng điện chạy qua diode (A)

 I sh - dòng điện chạy qua nội trở song song R sh (A)

 I - dòng điện chạy qua nội trở nối tiếp R s và điện trở tải (A)

 V - điện áp trên tải (V)

Dòng điện qua diode được xác định:

Hai thông số quan trọng của pin mặt trời là dòng ngắn mạch I sc và điện áp hở

mạch V oc Hai thông số này được xác định bằng cách đo dòng (khi ngắn mạch ngỏ ra)

và áp (khi hở mạch tải) của pin dưới điều kiện tiêu chuẩn

Ngoài ra, dòng ngắn mạch của pin có thể xác định bằng cách thay V = 0 vào công thức (1.22):

Hiệu suất của pin mặt trời phụ thuộc vào R s nhưng ít phụ thuộc vào R sh Chỉ một

sự gia tăng nhỏ của R s cũng đủ làm giảm hiệu suất ngõ ra của pin

1.2.4.2 Đặc tính làm việc của pin mặt trời

Pin mặt trời có thể làm việc tại các điểm trên đường cong I-V của chúng Tại các điểm ngắn mạch (I = 0) và hở mạch (V = 0) công suất phát ra bằng không Mắc tải vào pin thì giá trị dòng và áp khác 0, khi đó pin cấp nguồn cho tải với công suất là P Trong thực tế điểm làm việc của các tấm pin thay đổi theo thời gian Điểm vận hành không do các module quyết định mà do mạch điện được kết nối với module quyết định

Hình 1.10 Đường cong I-V của pin mặt trời

Tại mỗi thời điểm (tương ứng với một giá trị cường độ bức xạ của mặt trời), điểm vận hành tốt nhất của tấm pin là điểm có công suất phát ra cực đại P m (MPP – Max Power Point) với dòng điện là I p và điện áp là V p Điểm vận hành cực đại trong điều kiện chuẩn xác định định mức và hiệu suất của một module pin mặt trời

I sc

R

Hình 1.11 Đồ thị I-V, P-V của pin mặt trời

Một cách trực quan để hình dung ra vị trí của điểm công suất cực đại là ta vẽ các hình chữ nhật nằm dưới đường đồ thị I-V, có một đỉnh nằm trên đường đồ thị và hai cạnh nằm trùng với hai trục Diện tích của những hình chữ nhật đó chính là công suất tương ứng với điểm làm việc nằm trên đường đồ thị Trong tất cả các hình chữ nhật

đó, hình chữ nhật có diện tích lớn nhất sẽ tương ứng với điểm công suất cực đại (Hình 1.12)

Hình 1.12 Xác định điểm công suất cực đại theo đồ thị I-V

Công suất của pin mặt trời được tính như sau:

1.3 TIỀM NĂNG PHÁT TRIỂN ĐIỆN MẶT TRỜI TẠI CAM RANH

1.3.1 Khái quát về TP Cam Ranh

1.3.1.1 Vị trí địa lý

Cam Ranh là một thành phố trực thuộc và ở vị trí đầu phía nam của tỉnh Khánh Hòa, phía Bắc giáp huyện Cam Lâm, phía Tây giáp huyện Khánh Sơn, phía Nam giáp tỉnh Ninh Thuận và phía Đông là bán đảo Cam Ranh tạo nên vịnh Cam Ranh nổi tiếng Thành phố Cam Ranh có diện tích tự nhiên là 325,011km 2 , dân số hơn 125 nghìn người, được chia thành 9 phường và 6 xã

1.3.1.2 Đặc điểm tự nhiên

Thành phố Cam Ranh nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, khí hậu mang tính chất đại dương chỉ có hai mùa rõ rệt là mùa mưa tính từ khoảng giữa tháng 9 đến tháng 12 hằng năm, tập trung cao nhất là vào tháng 10 và tháng 11, các tháng còn lại là mùa nắng

Số giờ nắng hằng năm khoảng 2.600 giờ/năm, số ngày nắng trung bình khoảng

300 ngày/năm và cường độ bức xạ năng lượng mặt trời trung bình trong ngày là 5,34kWh/m 2 /ngày cao hơn so với các khu vực khác, ước tính khoảng 4kWh/m2/ngày Đây là vùng rất ít có gió bão, tần suất đổ bộ trung bình của bão thấp chỉ khoảng 0,82 cơn bão/năm so với 3,74 cơn bão/ năm của cả nước Nhiệt độ trung bình cao hơn nhiều khu vực khác, đặc biệt là vào mùa nắng nhiệt độ ban ngày phổ biến từ 37-38°C

Độ ẩm không khí phổ biến từ 80-85% Hầu như rất ít có bụi bay khi có gió lớn tại khu vực này

Diện tích đất đai canh tác ít hiệu quả còn khá dồi dào (còn khoảng 1000ha), rất thuận lợi cho việc xây dựng các dự án nhà máy điện mặt trời

Đồng thời, mạng lưới điện quốc gia đang vận hành ổn định từ 22kV đến 110kV, khoảng cách đấu nối từ các dự án năng lượng mặt trời đến các trạm khu vực khá thuận lợi, nhất là lưới điện trung thế khu vực này đã hội đủ tiêu chuẩn kỹ thuật, sẵn sàng

truyền tải công suất đến hộ tiêu thụ hoặc lên lưới truyền tải thông qua các trạm 110kV tại đây

Từ các dữ liệu cơ bản trên cho thấy Cam Ranh là địa phương có điều kiện rất thuận lợi để triển khai thực hiện các dự án điện mặt trời

1.3.2 Tiềm năng phát triển điện mặt trời tại Cam Ranh

Tốc độ tăng trưởng điện thương phẩm bình quân hàng năm tại khu vực Cam Ranh dao động ở khoảng 11 ÷ 13% / năm

Tại thời điểm hiện nay, theo thông tin từ cơ quan quản lý Nhà nước tại địa phương thì hiện đã có đến 8 nhà đầu tư đến khảo sát, đăng ký nhu cầu sử dụng đất, mặt nước để xây dựng các dự án điện mặt trời tại Cam Ranh với tổng công suất các dự án lên đến khoảng 1.000MW công suất đặt Các dự án này theo nội dung đăng ký với địa phương cho thấy có đủ các cỡ công suất, từ nhỏ (từ 10 đến 30MW), đến trung bình (từ

300 đến 600MW), phương án phát điện và đấu nối bao gồm cả lưới 22kV hoặc 110kV- 220kV

Trong số các dự án được khảo sát và đề nghị được đầu tư xây dựng nhà máy điện năng lượng mặt trời tại Cam Ranh có dự án nhà máy điện mặt trời của Công ty Cổ phần Điện mặt trời Tuấn Ân đã được cấp phép đầu tư và đang triển khai các bước lập

hồ sơ thiết kế kỹ thuật thi công, thi công mặt bằng hạ tầng kỹ thuật, thỏa thuận đấu nối lên hệ thống điện quốc gia, …

1.4 KHÁI QUÁT LĐPP KHU VỰC TP CAM RANH

Điện lực Cam Ranh - Khánh Sơn là đơn vị trực thuộc Công ty Cổ phần Điện lực Khánh Hòa, được giao nhiệm vụ quản lý vận hành lưới điện phân phối và kinh doanh điện trên 2 địa bàn là TP Cam Ranh và huyện Khánh Sơn Trong đó, TP Cam Ranh là khu vực trọng điểm, chiếm 98% tổng sản lượng điện với các phụ tải đặc biệt quan trọng như Khu Căn cứ Quân sự Cam Ranh, Sân bay Quốc tế Cam Ranh, Trạm nghiền

xi măng Cam Ranh, Nhà máy đóng tàu Cam Ranh,

Ngoài ra còn có nguồn 22kV từ trạm biến áp 110kV Bãi Dài (EBD) dự phòng cấp điện khi cần thiết qua các xuất tuyến 475, 477, 479

1.4.2 Lưới điện trung áp

 Trạm 110kV E28:

- Tuyến 471-E28: cấp điện cho khu vực phường Cam Nghĩa, xã Cam Thành Nam

và khu vực các xã phía Tây huyện Cam Lâm

- Tuyến 473-E28: cấp điện cho khu vực các phường Cam Nghĩa, Cam Phúc Bắc,

Cam Phúc Nam, Cam Phú, Cam Thuận ranh giới 473-E28-474-F9/226

- Tuyến 475-E28: cấp điện cho khu vực phường Cam Nghĩa phía Bắc Cam Ranh

đến ranh giới 475-E28/76

- Tuyến 479-E28: qua trạm cắt F9 và cấp điện cho khu vực trung tâm TP Cam

Ranh bao gồm các phường Cam Lộc, Cam Thuận, Cam Linh, Cam Lợi, Ba Ngòi

- Tuyến 478-E28: cấp điện cho khu vực trung tâm TP Cam Ranh bao gồm các

phường Cam Nghĩa, Cam Phúc Bắc, Cam Phúc Nam, Cam Phú, Cam Thuận đến ranh giới 474-F9/42 và đến ranh giới 471-474-F9/41

 Trạm 110kV ENCR:

- Tuyến 472-ENCR: cấp điện cho một phần trung tâm TP Cam Ranh và phụ tải

phía Nam Cam Ranh bao gồm phường Ba Ngòi, các xã Cam Thịnh Đông, Cam Thịnh Tây, Cam Lập, đảo Bình Hưng

- Các XT 671, 673, 675, 677, 679-ENCR: cấp điện cho trạm nghiền xi măng CR

1.5 GIỚI THIỆU NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI TUẤN ÂN

Theo báo cáo đầu tư thì dự án này có tổng công suất lắp đặt là 30MWp được chia làm 2 giai đoạn, bao gồm:

- Giai đoạn 1 hoàn thành vào năm 2018 với công suất 10MWp với sản lượng điện thương phẩm hàng năm khoảng 14,5 triệu kWh

- Giai đoạn 2 hoàn thành vào năm 2020 đưa tổng công suất đạt 30MWp, sản

lượng điện hàng năm sau khi hoàn thành dự án khoảng 60 triệu kWh

1.5.1 Quy mô

Nhà máy điện mặt trời Tuấn Ân hòa lưới điện quốc gia ở cấp điện áp 22kV tại thanh cái C42 trạm biến áp 110kV Nam Cam Ranh (ENCR) để cung cấp điện cho phụ tải trong khu vực

Điện năng sản xuất ra được bán cho Công ty Cổ phần Điện lực Khánh Hòa qua thanh cái C42/ENCR

Bảng 1.1 Bảng thông số kỹ thuật được tính toán

Các hạng mục chính của dự án bao gồm các tấm pin năng lượng mặt trời, hệ thống các giá đỡ tấm pin, bộ biến đổi điện 1 chiều sang xoay chiều (Invecter DC/AC), các thiết bị kết nối, cáp dẫn và đấu nối, hệ thống giám sát, điều khiển, MBA nâng áp

từ 0,4kV lên cấp 22kV, hệ thống nhà điều hành, đường dây tải điện, …

Hình 1.13 Mô hình cơ bản của nhà máy điện mặt trời Tuấn Ân

1.5.2 Sơ bộ công nghệ

Nhà máy gồm 32.265 tấm pin mặt trời công suất 310Wp Các tấm pin được ghép nối tiếp nhau thành một chuỗi đảm bảo điện áp nằm trong khoảng điện áp đầu vào của

bộ biến đổi DC-AC

Nhiều chuỗi được ghép song song sao cho công suất phù hợp với công suất của Invecter 1.000kW tạo thành nhóm

Mỗi nhóm kết nối qua máy biến áp 1,25MVA - 0,4/22kV

Các MBA 1,25MVA - 0,4/22kV được nối chung vào thanh cái 22kV của nhà máy và kết nối với hệ thống điện khu vực qua thanh cái C42/ENCR thông qua đường dây kép 2x240mm 2 có chiều dài 5,43km

1.5.2.1 Pin mặt trời

Các tấm pin mặt trời lắp cho dự án dự kiến sẽ là loại đa tinh thể với 32.265 tấm (có mã hiệu ECO310H156P-72 của hãng ecoSolargy) với các thông số như sau:

 Công suất tối đa P mpp : 311Wp

 Điện áp ở công suất P max : 36,5V

 Dòng điện ở công suất tối đa : 8,39A

 Dòng điện ngắn mạch I sc : 9,06A

 Hiệu suất của cell : 17,7%

1.5.2.2 Bộ biến đổi DC-AC (Inverter)

 Loại Dasstech, Soleaf DSP-M331000

 Công suất định mức : 1.000kW AC cho mỗi thiết bị

 Tổng công suất định mức : 10.000kW AC

 Thông số đầu vào DC:

o Công suất tối đa (P pv , max) : 1.100kWp

o Dải điện áp DC (V dc , mpp) : 450-820V

o Điện áp tối đa (V max , DC) : 850V

o Dòng điện DC tối đa (I max , DC) : 2.400A

 Thông số ra vào AC:

o Công suất vận hành (P n , AC) : 1.000kW

o Công suất đầu ra lớn nhất : 1.020kW

 Công suất định mức : 1,25MVA

 Điện áp đầu vào/đầu ra : 0,4/22kV

1.5.2.4 Hệ thống điều khiển và giám sát

 Các thông số đo lường : Điện áp, dòng điện, công suất, điện năng; Bức xạ mặt trời, nhiệt độ (các tấm Pin và môi trường), tốc độ gió

 Độ chính xác : ≤ 2% với đo điện, ≤ 5% với đo bức xạ mặt trời,

≤ 2% đối với đo nhiệt độ và tốc độ gió

1.5.2.5 Hệ thống giá đỡ Pin mặt trời

Dùng hệ thống cố định góc nghiêng được sử dụng do khả năng tiết kiệm chi phí đầu tư và bảo trì tối thiểu, hoạt động đơn giản, đồng thời chịu được tải trọng lớn khi tốc độ gió cao Hệ thống được lắp đặt trên các bệ móng bêtông cốt thép chắc chắn được tính toán phù hợp với điều kiện về địa chất, khí tượng thuỷ văn trong khu vực Góc nghiêng cố định được tính toán là từ 25-26°, khi đó khả năng đón bức xạ là nhiều nhất khi góc phương vị là 0°, như vậy việc lựa chọn góc nghiêng cũng tạo điều kiện cho bụi bẩn dễ bị trôi khi vệ sinh, tuy nhiên khoảng cách giữa các tấm Pin cũng lớn hơn

Hình 1.14 Sơ đồ một sợi của nhà máy điện mặt trời Tuấn Ân

1.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng vô tận, miễn phí, không gây ô nhiễm môi trường và đặc biệt là ở đâu cũng có Việc khai thác nguồn năng lượng này để dần thay thế cho năng lượng hóa thạch là vấn đề cấp thiết hiện nay tại Việt Nam nói riêng

và trên toàn thế giới nói chung

Cam Ranh có số giờ nắng hằng năm khoảng 2.600 giờ/năm, số ngày nắng trung bình khoảng 300 ngày/năm và cường độ bức xạ năng lượng mặt trời trung bình trong ngày là 5,34kWh/m 2 /ngày cao hơn so với các khu vực khác, ước tính khoảng 4kWh/m 2 /ngày Đây là điều kiện vô cùng thuận lợi để triển khai thực hiện các dự án điện mặt trời

Dự án nhà máy điện mặt trời của Công ty Cổ phần Điện mặt trời Tuấn Ân đã được UBND tỉnh Khánh Hòa đã cấp quyết định chủ trương đầu tư vào đầu năm 2016

Dự án này sử dụng công nghệ pin mặt trời photovoltaics, hòa lưới điện quốc gia ở cấp điện áp 22kV tại thanh cái C42 trạm biến áp 110kV Nam Cam Ranh

CHƯƠNG 2

GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MÔ PHỎNG

Hiện nay, các phần mềm mô phỏng lưới điện có khá nhiều, phổ biến là PSSAdept, PowerWorld, Etap, Trong luận văn này, phần mềm Etap 12.6 được sử dụng để mô phỏng, tính toán các chế độ vận hành khác nhau của lưới điện phân phối Cam Ranh Đây là phần mềm được phát triển bởi Operation Technology, Inc (OTI) của Mỹ

Điểm nổi bậc nhất của phần mềm Etap là Real-time: kiểm soát và điều khiển trực tiếp theo thời gian thực nhằm tăng cường độ tin cậy và vận hành hệ thống một cách tối

ưu và tiết kiệm

- Tính trào lưu công suất tải cân bằng

- Tính trào lưu công suất tải không cân bằng

- Tính ngắn mạch

- Đóng ngắt động cơ, máy điện quay

- Phân tích sóng hài

- Khảo sát ổn định hệ thống

- Phối hợp các thiết bị bảo vệ

- Tối ưu trào lưu công suất

- Tính độ tin cậy hệ thống

- Bù tối ưu công suất phản kháng

- Tính lưới nối đất

- Tính toán cáp ngầm

- Thiết kế mạch điều khiển

- Quản lý hệ thống theo thời gian thực (Real time)

- Quản lý lưới điện trên sơ đồ địa lý GIS

2.2 GIAO DIỆN CỦA PHẦN MỀM ETAP

Phần mềm Etap có giao diện cửa sổ chính như trong Hình 2.1

Hình 2.1 Cửa sổ chính của phần mềm Etap

Hình 2.2 Các chức năng tính toán của phần mềm Etap

2.2.3 Các phần tử AC

Hình 2.3 Các phần tử AC của phần mềm Etap

Hình 2.4 Các thiết bị đo lường và bảo vệ của phần mềm Etap