ĐÁNH GIÁ DỰ ÁN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 47,5 MW NỔI TRÊN MẶT HỒ ĐA MI. LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Trong luận văn có trích dẫn một số tài liệu về báo cáo thiết kế cơ sở dự án nhà máy điện mặt trời hồ Đa Mi, các văn bản, tài liệu chuyên ngành điện của Việt Nam và của một số tổ chức kh

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: TS LƯU NGỌC AN

Đà Nẵng - Năm 2018

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Trong luận văn có trích dẫn một số tài liệu về báo cáo thiết kế cơ sở dự án nhà máy điện mặt trời hồ Đa

Mi, các văn bản, tài liệu chuyên ngành điện của Việt Nam và của một số tổ chức khoa học trên thế giới về thiết kế hệ thống năng lượng mặt trời sử dụng cho các dự án solar farm, sử dụng phần mềm PVsys chuyên dụng cho tính toán, mô phỏng hệ thống năng lượng mặt trời

Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa từng được

ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

ĐỖ MINH LỘC

TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH

ĐÁNH GIÁ DỰ ÁN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 47,5MW NỔI TRÊN HỒ ĐA MI ASSESSMENT OF A FLOATING SOLAR POWER PROJECT

47.5MW ON DA MI RESERVOIR

Học viên: Đỗ Minh Lộc, Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Mã số: 60520202, Khóa: KTĐ.K33.LĐ Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng

Tóm tắt - Trong luận văn này, đã phân tích đánh giá tính khả thi và hiệu quả Dự

án năng lượng điện mặt trời nổi trên hồ thủy điện Đa Mi công suất 47,5MW bằng việc phân tích lựa chọn vị trí, đánh giá tổn thất, lựa chọn công nghệ các thiết bị chính trong nhà máy; đồng thời đo lường thống kê số liệu bức xạ thực tế do Công ty Cổ phần Thủy điện Đa Nhim - Hàm Thuận - Đa Mi quan trắc được tại vị trí hồ Thủy điện Đa Mi trong 1 năm từ tháng 05/2016 đến tháng 04/2017 để tính toán thiết kế, lắp đặt và mô phỏng kết quả sản lượng điện của nhà máy bằng phần mềm PVsyst Kết quả phân tích, tính toán làm cơ sở cho việc đánh giá hiệu quả của Dự án

Từ khóa: Điện mặt trời nổi; Dự án điện mặt trời nổi hồ Đa Mi; tấm pin quang điện; inverter; bức xạ mặt trời

Abstract - In this essay, the authour have analyzed and assessed the feasibility

as well as effeciency of a Floating solar power plant project 47,5 MW on the Da Mi reservoir via the analysis of the location selection, the loss assessment and the main equipments selection with the science of technology; Simultaneously, the statistical analysis of the actual radiation data, collected by the Da Nhim - Ham Thuan - Da Mi Hydropower Joint Stock Company at Da Mi Hydropower Plant reservoir from 05/2016

to 04/2017, is used for the calculations in design, installation as well as simulation results of the electricity generation of the Plant through PVsyst software to evaluate the performance and the efficiency of the Project

Key words: Floating Solar; Đa Mi Floating Solar Project; photovoltaic module; inverter; radiation

MỤC LỤC

TRANG BÌA

LỜI CAM ĐOAN

TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu của đề tài 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Phương pháp nghiên cứu 2

5 Bố cục đề tài 3

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 4

1.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 4

1.2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ PIN QUANG ĐIỆN 5

1.2.1 Lý thuyết pin quang điện 5

1.2.2 Mạch điện tương đương 6

1.2.3 Điện áp hở mạch và dòng ngắn mạch 7

1.2.4 Đường I - V và P - V 8

1.2.5 Công nghệ pin quang điện 9

1.2.6 Mô đun và mảng PV 10

1.2.7 Tính toán chuỗi các mô đun 10

1.2.7.1 Nối nối tiếp 10

1.2.7.2 Nối song song 11

1.2.7.3 Tính toán nối theo mảng 12

1.2.8 Hệ thống PV độc lập và kết lưới 12

1.2.8.1 Hệ thống PV độc lập (off-grid) 12

1.2.8.2 Hệ thống PV có kết lưới (on - grid) 13

1.2.8.3 Hệ thống PV tập trung có kết lưới 14

1.3 CÁC LOẠI PV PHỔ BIẾN HIỆN NAY 14

Kết luận chương 1: 16

CHƯƠNG 2 ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG BỨC XẠ MẶT TRỜI 17

2.1 XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG ĐIỆN MẶT TRỜI 17

2.2 THU THẬP, PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ NGUỒN BỨC XẠ MẶT TRỜI TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 19

2.2.1 Tiềm năng năng lượng mặt trời tỉnh Bình Thuận 21

2.2.2 Bức xạ năng lượng mặt trời khu vực dự án 23

2.2.3 Kết quả khảo sát khu vực dự án 28

2.2.4 Giới thiệu tổng quan về Dự án năng lượng mặt trời Đa Mi 30

2.2.4.1 Quy mô dự án 30

2.2.4.2 Địa điểm xây dựng 30

Kết luận chương 2: 32

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ LỰA CHỌN VÀ BỐ TRÍ CÁC MÔ ĐUN PV, INVERTER VÀ HỆ THỐNG PHAO NỔI 33

3.1 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ LỰA CHỌN VÀ BỐ TRÍ MÔ ĐUN PV 33

3.1.1 Thiết kế lắp đặt Pin mặt trời PV 34

3.1.1.1 Góc nghiêng tấm Pin 34

3.1.1.2 Bố trí cấu hình lắp đặt các tấm Pin 35

3.1.1.3 Khoảng cách giữa các hàng 35

3.1.1.4 Thiết kế phần điện DC 36

3.1.2 Phương án bố trí mảng pin 36

3.1.2.1 Số tấm Pin nối tiếp tối đa trong một chuỗi 36

3.1.2.2 Số tấm pin nối tiếp tối thiểu trong một chuỗi 36

3.2 NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN INVERTER 37

3.2.1 Phân loại Inverter 37

3.2.1.1 Inverter trung tâm (Central Inverter) 37

3.2.1.2 Inverter chuỗi (String inverter) 37

3.2.1.3 Inverter siêu nhỏ (Microinverter) 37

3.2.2 Tính toán công suất mảng Pin/Inverter 38

3.3 NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHAO NEO 40

3.3.1 Dạng phao nổi kết hợp giàn khung thép tạo góc nghiêng 40

3.3.2 Dạng phao chuyên dụng tạo góc nghiêng 41

3.3.3 Mô tả chung các loại vật liệu nhựa phổ biến 41

3.3.4 Chọn lựa chủng loại vật liệu sử dụng cho phao 42

3.3.5 Xem xét lựa chọn phương án phao 42

3.3.5.1 Phao đúc sẵn 43

3.3.5.2 Phao lắp ghép 43

3.3.6 Tải trọng thiết kế 44

3.3.7 Yêu cầu thiết kế đối với hệ thống phao 44

Kết luận chương 3: 44

CHƯƠNG 4 MÔ PHỎNG, PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ CÁC YẾU TỐ KỸ THUẬT CỦA DỰ ÁN 45

4.1 PHÂN TÍCH SỐ LIỆU DỰ ÁN 45

4.1.1 Lựa chọn vị trí dự án .46

4.1.2 Quan trắc, tổng hợp phân tích số liệu bức xạ tại vị trí dự án 46

4.1.3 Nghiên cứu lựa chọn tấm pin 47

4.1.4 Nghiên cứu lựa chọn inverter 49

4.1.5 Phân tích các giá trị tổn thất trong lắp đặt nhà máy 51

4.2 PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG BẰNG PHẦN MỀM PVSYST 53

4.2.1 Tổng hợp số liệu đầu vào mô phỏng 53

4.2.2 Kết quả mô phỏng trong phần mềm PVSys 53

Kết luận chương 4: 59

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO)

BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN

DANH MỤC CÁC BẢNG

1.1 Tổng hợp số liệu thông số kỹ thuật của PV phổ biến hiện nay 15 2.1 Tổng công suất lắp đặt hệ thống Solar PV tích lũy trên toàn

2.2 Kế hoạch phát triển điện mặt trời của Việt Nam đến 2030 18

2.4 Số liệu bức xạ thực tế tháng và trung bình năm (kWh/m2) 21 2.5 Tổng số giờ nắng trung bình tháng và năm (giờ) 22 2.6 Nhiệt độ không khí trung bình tháng và năm (oC) 22

2.7 Tốc độ gió mạnh nhất 8 hướng và vô hướng, trạm Bảo Lộc

4.6 Bảng tổng hợp kết quả tính toán mô phỏng dự án 53

DANH MỤC CÁC HÌNH

Số

1.3

Tác dụng PV biến đổi photons thành điện áp từ tiếp giáp pn 6

1.5 Đặc tính dòng và điện áp của Module PV ở ánh sáng mặt trời và

1.6 Đặc tính công suất và điện áp (P-V) của module PV ở ánh sáng

1.8 Sơ đồ dạng cây mô tả các công nghệ sản xuất PV 10

Thiết bị quan trắc bức xạ mặt trời được lắp đặt tại hồ Đa Mi 27

2.12 Sơ đồ kết lưới Dự án nhà máy điện mặt trời Đa Mi 31

Số

3.2 Góc nghiêng tối ưu tính toán từ phần mềm PVSyst 35 3.3 Mô hình kết nối của inverter trung tâm và inverter chuỗi 38

4.1 Vị trí mặt bằng lắp đặt mảng pin trên mặt hồ Đa Mi 46 4.2 Các chức năng chính của bộ inverter trung tâm 49 4.3 Đặc tính điều chỉnh P-Q của bộ inverter trung tâm 49

4.6 Quá trình mô phỏng thông số kỹ thuật của pin và inverter 54 4.7 Biểu đồ và số liệu sản lượng điện phát ra của nhà máy 55 4.8 Biểu đồ tổn thất trong một năm của nhà máy điện mặt trời 56 4.9 Đồ thị phân bố công suất phát của mảng pin và năng lượng

4.10 Đồ thị phân bố công suất phát của nhà máy và sản lượng tương

4.11 Đồ thị phân bố nhiệt độ làm việc của mảng pin 58 4.12 Đồ thị phân bố điện áp làm việc của module PV 58

MỞ ĐẦU

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

1.1 Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài

Nhằm đạt mục tiêu của Chính phủ đề ra cho ngành Năng lượng Việt Nam, phấn đấu để tới năm 2020, Việt Nam phải đạt được sản lượng điện 265 tỷ kWh và tới năm

2030 phải đạt tới 570 tỷ kWh (năm 2017 mới chỉ khoảng 174 tỷ kWh điện thương phẩm) Qua 30 năm đổi mới đất nước, ngành Năng lượng nói chung và ngành điện nói riêng hàng năm đều tăng trưởng trên 10% năm Ngành điện đã đáp ứng được tốc độ tăng trưởng đó Tuy nhiên, hiện nay những năng lượng hóa thạch như than, khí đốt ngày càng cạn kiệt, các nguồn thủy điện lớn hầu hết được khai thác, để cân đối mục tiêu trên, từ nay đến năm 2020, trong vòng hơn 3 năm nữa phải tìm ra nguồn điện để

bổ sung thêm gần 100 tỷ kWh điện; Bổ sung thêm khoảng 300 tỷ kWh đến 2030 Từ nhận định trên, các nguồn điện từ năng lượng mới như gió, mặt trời… cần được khai thác mạnh mẽ

Năng lượng tái tạo nói chung và năng lượng mặt trời nói riêng đã được thế giới coi trọng trong nhiều thập kỷ qua và được đánh giá có tiềm năng to lớn Đất nước chúng ta nằm trong ở khu vực nhiệt đới, do đó, nguồn năng lượng mặt trời có quanh năm đặc biệt là khu vực Miền nam

Có thể nói rằng, nguồn Năng lượng từ bức xạ mặt trời là vô tận Để phát triển điện mặt trời, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Quyết định số 11/2017/QĐ-TTg về

cơ chế khuyến khích phát triển các dự án điện mặt trời tại Việt Nam Theo quyết định

này, dự án điện mặt trời được miễn thuế nhập khẩu đối với hàng hóa nhập khẩu để tạo

tài sản cố định cho dự án Các dự án điện mặt trời, công trình đường dây và trạm biến

áp để đấu nối với lưới điện được miễn, giảm tiền sử dụng đất, tiền thuê đất, tiền thuê mặt nước theo quy định của pháp luật hiện hành áp dụng cho dự án thuộc lĩnh vực ưu đãi đầu tư Bên mua điện có trách nhiệm mua toàn bộ sản lượng điện từ các dự án nối lưới với giá mua điện tại điểm giao nhận điện là 2.086 đồng/kWh (chưa bao gồm thuế giá trị gia tăng), đương đương 9,35 Uscents/kWh đối với các dự án đưa vào vận hành trước ngày 30 tháng 06 năm 2019 áp dụng cho cả vòng đời dự án là 20 năm Giá điện này chỉ áp dụng cho các dự án nối lưới có hiệu suất của tế bào quang điện (Solar Cell) lớn hơn 16% hoặc mô đun lớn hơn 15% [3]

Như vậy có thể thấy rằng, Chính phủ hết sức quan tâm thúc đẩy phát triển nguồn điện nói chung và nguồn năng lượng mặt trời nói riêng Tuy nhiên, thực tiễn cho thấy rằng đến nay nguồn điện từ năng lượng mặt trời được đưa vào sử dụng vẫn còn rất khiêm tốn, đến nay vẫn chưa có Dự án điện mặt trời với quy mô hàng chục MW nối lưới được đưa vào vận hành, một trong các lý do chính đó là kinh nghiệm thực tế về thiết kế, xây dựng và quản lý vận Dự án này còn nhiều hạn chế

Do vậy, việc chọn nội dung đề tài: “ĐÁNH GIÁ DỰ ÁN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 47,5MW NỔI TRÊN HỒ ĐA MI” mang tính cấp thiết nhằm đảm bảo

cung cấp điện trong giai đoạn hiện nay và các năm tiếp theo, phù hợp với mục tiêu chiến lược phát triển nguồn điện nói chung cũng như nguồn năng lượng điện mặt trời

tại Việt Nam mà Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt

1.2 Ý nghĩa của đề tài

Thông qua nội dung đánh giá về dự án năng lượng điện mặt trời nổi trên hồ Thủy điện Đa Mi, Đề tài phân tích đánh giá các yếu tố kỹ thuật đối với dự án, tạo tiền đề phát triển mạnh mẽ năng lượng điện mặt trời, góp phần thực hiện lộ trình xây dựng và phát triển nguồn năng lượng điện tái tạo tại Việt Nam theo Quyết định mà Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt, góp phần giảm phát thải và bảo vệ môi trường sống của chúng ta

2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Nghiên cứu, phân tích đánh giá các yếu tố kỹ thuật đối với Dự án điện mặt trời nổi tại hồ Thủy điên Đa Mi với quy mô 47,5 MW nối lưới Các mục tiêu cụ thể bao gồm:

- Đánh giá tiềm năng bức xạ năng lượng mặt trời trong khu vực và trên thế giới

- Thu thập, phân tích tổng hợp số liệu quan trắc khí tượng tại vị trí dự án

- Đánh giá tổn thất, tính toán lựa chọn các thiết bị chính của nhà máy

- Lựa chọn vị trí, bố trí thiết bị và mô phỏng bằng phần mềm chuyên dụng PVsys để đánh giá tính khả thi và hiệu quả của dự án

Ứng dụng kết quả nghiên cứu để góp phần hoàn thiện nội dung thiết kế, triển khai thực hiện dự án cũng như làm tài liệu tham khảo để triển khai xây dựng các dự án tương tự trên mặt hồ thủy điện, thủy lợi đang có nhiều tiềm năng ở nước ta

3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là phân tích đánh giá các yếu tố kỹ thuật của

Dự án

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu của đề tài bao gồm:

- Đánh giá tiềm năng bức xạ mặt trời tại vị trí của dự án

- Tìm hiểu các công nghệ PV, inverter phổ biến hiện nay

- Nghiên cứu việc thiết kế bố trí các mô đun PV và inverter

- Nghiên cứu hệ thống công nghệ phao nổi trên mặt hồ

- Lựa chọn vị trí, bố trí thiết bị, mô phỏng bằng phần mềm PVsys để đánh giá ở khía cạnh kỹ thuật của dự án

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm

- Xem xét ứng dụng phù hợp với thực tiễn

5 BỐ CỤC ĐỀ TÀI

Chương 1: Cở sở lý thuyết Năng lượng mặt trời

Chương 2: Đánh giá tiềm năng bức xạ mặt trời

Chương 3: Nghiên cứu thiết kế lựa chọn và bố trí mô đun PV, inverter và hệ thống phao nổi

Chương 4: Mô phỏng, đánh giá các yếu tố kỹ thuật của dự án

Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

1.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

Mặt Trời là nguồn năng lượng lớn nhất mà con người có thể tận dụng được: Sạch, dồi dào, đáng tin cậy, gần như vô tận, và có ở khắp nơi dù ít hay nhiều Việc thu giữ năng lượng Mặt Trời (NLMT) gần như không có ảnh hưởng tiêu cực gì đến môi trường Việc sử dụng NLMT không thải ra khí và nước độc hại, do đó không góp phần vào vấn đề ô nhiễm môi trường và hiệu ứng nhà kính

Nguồn năng lượng mặt trời: Mặt Trời là một khối cầu có đường kính khoảng 1,4

triệu km với thành phần gồm các khí có nhiệt độ rất cao Nhiệt độ bên trong Mặt Trời đạt đến gần 15 triệu độ, với áp suất gấp 70 tỷ lần áp suất khí quyển của Trái Đất Đây

là điều kiện lý tưởng cho các phản ứng phân hạch của các nguyên tử hydro Bức xạ gamma từ các phản ứng phân hạch này, trong qúa trình được truyền từ tâm Mặt Trời ra ngoài, tương tác với các nguyên tố khác bên trong Mặt Trời và chuyển thành bức xạ có mức năng lượng thấp hơn, chủ yếu là ánh sáng và phần nhiệt của phổ năng lượng Bức

xạ điện từ này, với phổ năng lượng trải dài từ cực tím đến hồng ngoại, phát ra không gian ở mọi hướng khác nhau Quá trình bức xạ của Mặt Trời diễn ra từ 5 tỷ năm nay,

và sẽ còn tiếp tục trong vài tỷ năm nữa Tuy nhiên, để tận dụng hiệu quả nguồn bức xạ mặt trời ở mỗi vị trí trên trái đất chúng ta cần tìm hiểu thêm về quỹ đạo của trái đất

Quỹ đạo trái đất: Trái đất quay một vòng quanh mặt trời với 365,25 ngày theo

quy đạo hình elip, trục trái đất nghiêng một góc 23,440

Do vậy, tùy theo từng vị trí cụ thể trên trái đất thì hướng đặt các tấm pin quang điện cũng như góc nghiêng phù hợp

sẽ thu được cường độ bức xạ tốt nhất, mang lại hiệu quả tối ưu cho dự án Chi tiết được nghiên cứu ở các chương tiếp theo của luận văn

Hình 1.1: Quỹ đạo của trái đất quay quanh mặt trời

a) b) Hình 1.2: Quỹ đạo mặt trời trong 1 ngày điển hình a) Ngày 21 tháng 03 (và 21/09) mặt trời mọc chính xác ở hướng đông và lặn

xuống chính xác về phía tây

b) Vào ngày 21/12, mặt trời mọc và nằm ở vị trí Nam nhất so với đường xích

đạo Ngược lại, vào ngày 21 tháng 6, mặt trời mọc và nằm ở vị trí bắc nhất

so với đường xích đạo

Nhận xét đánh giá:

Rõ ràng chúng ta thấy rằng, cùng một vị trí trên trái đất nhưng góc đón ánh nắng trực tiếp từ mặt trời thay đổi theo mùa trong năm Đối với các dự án được thiết kế lắp đặt các tấm PV cố định thì việc chọn góc nghiêng và hướng lắp đặt phù hợp sẽ mang lại hiệu quả cao hơn về mặt năng lượng Vị trí hồ thủy điện Đa Mi nằm ở vị trí N11°14’26.42“; E107°50’14.64“, một cách tổng quát thì các tấm PV của dự án Đa Mi

sẽ được lưa chọn đặt nghiêng theo hướng nam, chi tiết được nghiên cứu ở phần tiếp theo

1.2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ PIN QUANG ĐIỆN

1.2.1 Lý thuyết pin quang điện

Để hiểu về pin quang điện (PV), trước tiên chúng ta tìm hiểu về lý thuyết nền tảng về vật lý chất bán dẫn Hiện nay, công nghệ chế tạo PV chủ yếu từ tinh thể Silic

Vì vậy, trong nội dung này chỉ tập trung mô tả pin năng lượng tinh thể Silic

Nguyên tố Silic thuộc nhóm IV-A trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, tức là có 4 Electron lớp ngoài cùng Khi Silic ở thể rắn, Electron có thể đạt được một

số mức năng lượng nhất định và một số mức năng lượng khác thì không có thể đạt được Nói đơn giản hơn là có lúc dẫn điện, có lúc không dẫn điện Vì vậy, Silic là vật liệu bán dẫn

Silic có thể kết hợp với nguyên tử nhóm III tạo thành loại bán dẫn p bởi vì năng lượng chủ yếu mang điện tích dương (Positive), trong khi phần kết hợp với các nguyên

tử nhóm V gọi là bán dẫn n vì mang năng lượng âm (Negative) Bản chất vật lý của pin PV tương tự như Diode với các tiếp giáp pn (hình 1.3)

Hình 1.3: Tác dụng PV biến đổi photons thành điện áp từ tiếp giáp pn

Khi lớp tiếp giáp hấp thụ ánh sáng, năng lượng hấp thụ dưới dạng photons Các điện tích tự do từ lớp N sẽ di chuyển có để lấp đầy các lổ trống hoặc cặp điện tử-lỗ trống bên điện cực P Các điện tử ở miền tiếp giáp có thể tạo ra Gradient điện thế, được gia tốc bởi trường điện từ và chạy theo chiều từ điện cực N tới điện cực P tạo thành dòng điện [1]

1.2.2 Mạch điện tương đương

Pin quang điện PV có thể được trình bày bởi mạch điện tương đương ở hình 1.4 Các thông số của mạch cho dưới đây Dòng I tại đầu ra bằng với dòng ánh sáng sinh ra

IL, nhỏ hơn dòng diode ID và dòng rò shunt ISH Điện trở nối tiếp RS biểu diễn cho điện trở nội của dòng điện chạy qua và phụ thuộc vào chiều dày lớp tiếp giáp pn, tạp chất

và điện trở tiếp xúc Điện trở Shunt RS ngược lại với dòng rò nối đất Ở pin PV lý tưởng, RS = 0 (không tổn hao) và RSH = ꝏ (không có rò nối đất) Ở loại chất lượng cao

1 (in2), pin Silicon, Rs thay đổi từ 0,05 (Ω) đến 0,10 (Ω) và RSH từ 200 (Ω) đến 300 (Ω) Hiệu quả của bộ biến đổi PV có độ nhạy nhỏ ở RS, nhưng không nhạy ở RSH Khi

Rs tăng nhẹ có thể làm giảm đáng kể công suất ra PV

Hình 1.4: Mạch điện tương đương

Ở mạch tương đương, dòng chuyển đến tải bằng dòng IL phát ra bởi cường độ chiếu sáng, nhỏ hơn dòng diode Id và dòng tản shunt Ish Điện áp hở mạch VOC của pin được tạo thành khi dòng tải bằng 0, i.e , khi I = 0 (A) và cho sau đây:

T: Nhiệt độ tuyệt đối 0K

Dòng tải có thể biểu diễn:

𝐼𝑑 = 𝐼𝐿− 𝐼𝐷[𝑒𝑄.𝑉𝐴.𝑘.𝑇𝑂𝐶 − 1] −𝑉𝑂𝐶

Số hạng cuối là dòng rò nối đất Ở pin thực tế, nó bỏ qua so sánh dòng IL và dòng

ID và bỏ sự phát nóng Dòng Diode bão hòa có thể xác định bằng thực nghiệm do thêm điện áp VOC khi đưa pin ở bóng tối và đo dòng từ pin Dòng đó thường gọi là dòng tối hoặc dòng diode ngược bảo hòa

1.2.3 Điện áp hở mạch và dòng ngắn mạch

Hai tham số quan trọng thường sử dụng để mô tả pin điện là điện áp hở mạch

VOC và dòng ngắn mạch Isc dưới cường độ chiếu sáng Dòng ngắn mạch được đo bằng cách ngắn mạch đầu ra Bỏ qua dòng diode nhỏ và dòng rò nối đất dưới điện áp đầu cực bằng 0, dòng ngắn mạch dưới điều kiện dòng quang điện IL

Hình 1.5: Đặc tính dòng và điện áp của Module PV ở ánh sáng mặt trời và bóng tối

Điện áp quang lớn nhất tạo ra dưới điện áp hở mạch Lặp lại, bỏ qua dòng rò nối đất, phương trình (1.3) với I = 0 cho bởi điện áp hở mạch sau đây:

1.2.4 Đường I - V và P - V

Đặc tính điện của PV thường được biểu diễn bởi đường dòng và áp (I - V) Hình 1.5 biểu diễn đặc tính I - V của module PV dưới 2 điều kiện, ở ánh sáng mặt trời và ở bóng tối Ở góc phần tư thứ nhất, phía trên bên trái của đường I - V tại điện áp bằng 0 gọi là dòng ngắn mạch Đó là dòng chúng ta sẽ đo với điện đầu cuối ngắn mạch (điện

áp bằng 0) Phía dưới bên phải của đường tại dòng bằng 0 gọi là điện áp hở mạch Đó

là điện áp chúng ta sẽ đo với hở mạch đầu ra (dòng bằng 0) Ở miền gạch chéo bên trái, pin làm việc như nguồn dòng không đổi, sinh ra điện áp nối với tải điện trở Ở miền gạch chéo bên phải, dòng điện dốc với sự tăng nhỏ của điện áp Ở miền đó, pin làm việc như nguồn điện áp không đổi nối với đầu điện trở Đâu đó giữa hai miền gạch

chéo, đường cong có điểm đỉnh

Nếu điện áp bên ngoài cung cấp theo chiều ngược lại, chẳng hạn như, trong ngắn mạch thoáng qua, dòng pin dư trong mặt phẳng, và công suất hấp thụ bởi pin với điện

áp âm và dòng điện dương Tuy nhiên, điện áp quá mức cho phép, lớp tiếp giáp đánh thủng như diode và dòng điện đạt tới giá trị cao Ở trong tối dòng điện bằng không, điện áp dưới điện áp đánh thủng, mà giống như điều kiện chiếu sáng

Công suất đầu ra của tấm bảng tạo ra bởi điện áp và dòng điện đầu ra Ở hình 1.6thể hiện đồ thị công suất ngược với đồ thị điện áp Chú ý pin tạo ra công suất bằng không tại điện áp hoặc dòng điện bằng không và tạo ra công suất lớn nhất tại điện áp tương ứng đến điểm đầu gối của đường I - V Mạch PV kiểu giống như nguồn dòng không đổi ở phân tích mạch điện của hệ thống

Hình 1.6: Đặc tính công suất và điện áp (P-V) của module PV ở ánh sáng mặt trời

1.2.5 Công nghệ pin quang điện

Trong phần này giới thiệu một số công nghệ làm pin quang điện và những thông

số kĩ thuật chung Một hệ thống pin mặt trời được tạo thành từ các mô đun tinh thể (Crystalline) hoặc màng mỏng (thin film) Có 2 dạng công nghệ sử dụng trong pin mặt trời dạng tinh thể Sillicon được thể hiện trên hình (handbook for solar PV system)

Sillicon đơn tinh thể Sillicon đa tinh thể

Hình 1.7: Công nghệ sản xuất PV hiện nay

Các dạng công nghệ sản xuất pin quang điện hiện nay được thể hiện trong hình 1.7 Các tế bào năng lượng mặt trời PV có thể được phân loại thành "Silicon tinh thể" (được sản xuất bằng cách cắt các tấm mỏng từ khối phôi Silic) và các công nghệ

"màng mỏng" (trong đó một lớp mỏng vật liệu bán dẫn được lắng đọng trên nền chất lượng thấp) Hình 1.8 trình bày các loại công nghệ sản xuất PV phổ biến [5]

Hình 1.8: Sơ đồ dạng cây mô tả các công nghệ sản xuất PV

1.2.6 Mô đun và mảng PV

Hình 1.9: Cấu trúc của mô đun và một mảng

Tế bào quang điện (Cell) được trình bày ở trên là phần tử cơ bản nhất của một hệ thống điện năng quang điện Thông thường, nó vào cỡ vài inch và tạo ra công suất khoảng 1 (W) Để đạt công suất cao, chúng cần được nối với nhau thành một hệ thống

cụ thể: Có thể nối nối tiếp nhiều pin và nối song song tạo thành các modules PV và nhiều modules PV nối nối tiếp hoặc song song để tạo thành tấm bảng (Panel) diện tích của một vài feet2 (Hình 1.9)

1.2.7 Tính toán chuỗi các mô đun

1.2.7.1 Nối nối tiếp

Một chuỗi bao gồm các mô đun nối nối tiếp với nhau Điện áp của chuỗi bằng tổng điện áp của các mô đun và dòng điện của chuỗi chính là dòng điện nhỏ nhất trong các mô đun của chuỗi

Hình 1.10: Các mô đun giống nhau mắc nối tiếp

Hình 1.11: Các mô đun khác nhau mắc nối tiếp

1.2.7.2 Nối song song

Các mô đun có thể nối song song với nhau Điện áp của các mô đun bằng điện áp của mỗi mô đun và dòng điện của là tổng dòng điện của các mô đun

Hình 1.12: Các mô đun giống nhau mắc song song

Hình 1.13: Các mô đun khác nhau nối song song

1.2.7.3 Tính toán nối theo mảng

Thiết kế một mảng bao gồm các mô đun kết hợp nối tiếp và song song để tạo ra dòng điện và điện áp ra phù hợp với yêu cầu của ứng dụng Các mô đun được nối với nhau tạo thành một chuỗi và các chuỗi nối song song với nhau tạo thành một mảng

Hình 1.14: Các mô đun nối thành mảng

1.2.8 Hệ thống PV độc lập và kết lưới

1.2.8.1 Hệ thống PV độc lập (off-grid)

Một hệ thống năng lượng mặt trời độc lập được sử dụng để thay thể hoặc bổ sung cho các nguồn năng lượng truyền thống Hệ thống này thường được sử dụng ở nhưng nơi vùng sâu, vùng xa nơi mà không có điện lưới Hệ thống độc lập sử dụng năng lượng mặt trời có thể cung cấp trực tiếp cho các tải một chiều DC, hoặc tải xoay chiều

AC thông qua bộ chuyển đổi (inverter); hoặc hệ thống có thể sử dụng thêm bộ dự trữ

để tích lũy sử dụng trong những thời điểm không có mặt trời Hệ thống này có thể chỉ bao gồm một PV mô đun, pin và một bộ điều khiển; Nhưng cũng có thể là một hệ thống có công suất lớn phối hợp với thiêt bị điều khiển và các nguồn phát dự phòng (Diesel)

Hình 1.15: Một hệ thống năng lượng mặt trời độc lập

1.2.8.2 Hệ thống PV có kết lưới (on - grid)

Khác với hệ thống độc lập là được thiết kế để thay thế cho nguồn điện lưới, hệ thống kết lưới thường được sử dụng trong những nơi luôn có sẵn lưới hệ thống nhưng thay vì sử dụng các hệ thống lưu trữ để tích lũy năng lượng dư thừa từ mặt trời, thì lượng thừa này sẽ phát ngược về lưới Nói một cách khác, lưới điện có thể coi như là một bộ dữ trữ lớn, khi công suất dư thừa có thể truyền ngược về cho lưới Một ưu điểm lớn của việc này đó là hệ thống này có thể không đủ lớn để cung cấp cho tải như trong hệ thống độc lập Phụ tải lúc này có thể được cung cấp từ hệ thống năng lượng mặt trời, hoặc lưới, hoặc cả hai; điều này có nghĩa là hệ thống này có thể lớn hoặc nhỏ tùy theo nhu cầu Thông thường hệ thống này bao gồm hệ thống pin mặt trời, bộ chuyển đổi và các thiết bị đo lường Ngoài ra, còn có một số thành phần như cáp, hộp ghép nối, thiết bị bảo vệ, thiết bị chống sét

Hình 1.16: Hệ thống PV có kết lưới

Trong hệ thống năng lượng mặt trời có kết lưới, người ta còn chia ra thành 2 loại: Hệ thống năng lượng mặt trời tập trung, và hệ thống năng lượng mặt trời phân tán

1.2.8.3 Hệ thống PV tập trung có kết lưới

Hệ thống điện truyền thống bao gồm các nhà máy điện lớn như thủy điện, nhiệt điện… cung cấp cho tải thông qua các đường dây truyền tải và hệ thống phân phối Công suất được truyền từ các nhà máy điện cung cấp cho tải thông qua các đường dây truyền tải và phân phối Tương tự, hệ thống nhà máy điện mặt trời cũng hoạt động như vậy, tức là công suất từ các nhà máy này cũng được truyền tải qua các đường dây đến

hộ tiêu thụ Hệ thống này thường có quy mô công suất lớn đến hàng trăm MW Ngoài

ra, còn có những nhà máy lớn hơn có thể hoàn thành trong tương lai

Hình 1.17: Hệ thống PV tập trung có kết lưới

1.3 CÁC LOẠI PV PHỔ BIẾN HIỆN NAY

Qua tìm hiểu các nhà sản xuất PV, Các mô đun PV - tinh thể (C - Si) được làm từ các tế bào của Mono-Crystalline (Mono C - Si) hoặc đa tinh thể (Poly C-Si) Silic Chúng được sản xuất từ độ tinh khiết rất cao với độ dày 160-300 μm Sự khác biệt giữa các tế bào tinh thể silicon đơn tinh thể và đa tinh thể là kích thước tinh thể Tế bào Silicon PV đơn tinh thể có độ tinh khiết cao hơn và đem lại hiệu quả cao hơn Loại mô-đun năng lượng mặt trời - PV này bao gồm chất bán dẫn được làm từ:

Amorphous Silicon (a-Si)

Multi-junction thin-film silicon (a-Si/μc-Si)

Cadmium telluride (CdTe)

Copper indium selenide (CIS)

Copper indium gallium di-selenide (CIGS)

Các pin mặt trời Silicon vô định hình (a-Si) là những tế bào năng lượng mặt màng mỏng được phát triển và phổ biến nhất Silicon vô định hình có thể được lắng đọng trên một bề mặt cứng và linh hoạt với chi phí thấp Chi phí thấp của pin mặt trời a-Si làm cho nó phù hợp cho nhiều ứng dụng Tuy nhiên, loại pin mặt trời này có hiệu suất rất thấp (5 ÷ 7%) và tỷ lệ phân hủy cao Cadmium cũng có những vấn đề xung quanh tính độc hại của nó mà có thể giới hạn việc sử dụng nó.

Bảng 1.1: Tổng hợp số liệu thông số kỹ thuật của PV phổ biến hiện nay

Mono-crystalline Poly-crystalline Thinfilm

Cấu tạo

Được chế tạo từ silicon, tinh luyện có

độ tinh khiết cao

Được chế tạo từ silicon đã nóng chảy

và đã được tinh chế lại thành đa tinh thể

Chế tạo từ các nguyên tử silicon theo cấu trúc màng mỏng không phải

là cấu trúc tinh thể

Ưu điểm

- Có hiệu suất cao so với các loại khác trên thị trường

- Tuổi thọ cao trên

25 năm

- Công nghệ chế tạo đơn giản hơn Mono

- Phần lớn có giá thành thường rẻ hơn Mono

- Tuổi thọ cao trên 25 năm

- Có giá thành rẻ hơn Mono, Poly

- Hệ số suy giảm công suất theo nhiệt (ΔP%/oC)

độ ít hơn Poly và Mono

Nhược

điểm

- Giá thành phổ biến cao hơn loại Poly

- Khi nhiệt độ tăng cao có xu hướng giảm hiệu suất cao hơn so với Poly

- Khi nhiệt độ tăng cao có xu hướng giảm hiệu suất nhưng thấp hơn so với loại Mono

- Hiệu suất phần lớn thấp hơn Mono

- Hiệu suất thấp, tốc độ suy thoái cao

Trọng

lượng

(phổ biến)

- Loại 60 cell: 19 kg, thích hợp lắp trên mái nhà

- Loại 72 Cell: 27 kg, thích hợp công nghiệp sản xuất điện, có kết cấu lắp đặt chyên dụng

- Loại 60 cell: 19 kg, thích hợp lắp trên mái nhà

- Loại 72 Cell: 27 kg, thích hợp công nghiệp sản xuất điện, có kết cấu lắp đặt chyên dụng

-

Hiệu suất

(ở 25 0 C) 16 ÷ 21% 14 ÷ 18% Thấp (9 ÷ 12%)

Kết luận chương 1:

Trong phạm vi chương 1, đã tìm hiểu và nghiên cứu về quỹ đạo mặt trời Đây là

cơ sở cho việc nghiên cứu hướng và gốc lắp đặt tấm pin mặt trời đối với mỗi dự án cụ thể nhằm thu được tổng lượng bức xạ mặt trời trung bình lớn nhất trong năm vận hành Tìm hiểu nguyên lý làm việc của pin mặt trời và các loại pin được sản xuất phổ biến hiện nay trên thế giới Tìm hiểu phân tích các phương án ghép nối thành các mảng pin

lắp đặt cho các dự án điện mặt trời Theo số liệu tổng hợp phân tích ở trên, tùy vào vị

trí và điều kiện cụ thể của từng dự án để lựa chọn loại PV phù hợp Đối với vùng nhiệt đới (nhiệt độ trung bình hàng năm cao) sử dụng loại Poly – Crystalline kinh tế hơn bởi

vì:

- Được sản xuất nhiều phổ biến ở các hãng sản xuất lớn trên thế giới,

- Sự suy giảm hiệu suất theo nhiệt độ ít hơn các loại khác

- Giá thành thấp hơn khoảng 5 đến 7% so với cùng công suất tại thời hiện nay

- Hiệu suất đã được cải thiện hơn do công nghệ xản xuất được phát triển

CHƯƠNG 2 ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG BỨC XẠ MẶT TRỜI

2.1 XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG ĐIỆN MẶT TRỜI

Trong bối cảnh hiện nay, khi các nguồn năng lượng hóa thạch dần cạn kiệt, tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng tăng, ảnh hưởng của biến đổi khí hậu diễn biến ngày càng gay gắt, yêu cầu phát triển năng lượng để đáp ứng nhu cầu thì không hề giảm Trước thực trạng đó, Năng lượng tái tạo nói chung và điện mặt trời nói riêng được nhiều nước trên thế giới lựa chọn nghiên cứu đầu tư xây dựng Tiềm năng bức xạ mặt trời khác nhau tại mỗi vị trí cụ thể trên bản đồ thế giới Do vậy, mỗi Quốc gia có mỗi chiến lược phát triển khác nhau Các nước phát triển mạnh về năng lượng mặt trời trong những năm gần đây có thể kể đến như là: Trung Quốc, Đức, Nhật Bản, Mỹ, Pháp …Và có xu hướng tiếp tục phát triển mạnh trong các thập kỷ tới Ở Việt Nam, Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt Chiến lược phát triển năng lượng tái tạo của Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050 trong đó thể hiện nội dung đẩy mạnh phát triển năng lượng điện mặt trời

Hình 2.1: Tổng công suất lắp đặt hệ thống Solar PV tích lũy

trên toàn thế giới tính đến 2016

Bảng 2.1: Tổng công suất lắp đặt hệ thống Solar PV tích lũy trên toàn thế giới

TT Tên quốc gia Tỷ trọng Công suất (MW)

có xu hướng tiếp tục phát triển mạnh trong hơn hai thập kỷ tới

Hình 2.2: Xu hướng phát triển điện mặt trời các nước trên thế giới

Tính đến năm 2050 tổng sản lượng năng lượng điện mặt trời chiếm khoảng 16% trên tổng sản lượng điện trên thế giới

Đối với Việt Nam chúng ta, mục tiêu phát triển điện mặt trời đã được Chính phủ đưa ra từ nay đến năm 2030, nhằm mục tiêu khai thác tiềm năng bức xạ mặt trời được đánh giá khá dồi dào đặc biệt khu vực miền Trung và miền Nam [2]

Bảng 2.2: Kế hoạch phát triển điện mặt trời của Việt Nam đến 2030

2.2 THU THẬP, PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ NGUỒN BỨC XẠ MẶT TRỜI TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

Theo nguồn dữ liệu tổng hợp trung bình năm từ Solargis nguồn năng lượng bức

xạ mặt trời ở Việt Nam xếp thứ 5 trong khu vực các nước Đông Nam Á với trung bình khoảng 4,5 kWh/m2/ngày Với tiềm năng bức xạ lý thuyết thì các vùng có bức xạ trên

có thể được nghiên cứu xây dựng các dự án điện mặt trời

Hình 2.3: Số liệu bức xạ mặt trời khu vực các nước Đông Nam Á

Bức xạ mặt trời là một nguồn tài nguyên vô cùng quan trọng tại Việt Nam Trung bình, tổng bức xạ năng lượng mặt trời ở Việt Nam vào khoảng 5 kWh/m2/ngày ở các tỉnh miền Trung và miền Nam, và vào khoảng 4 kWh/m2/ngày ở các tỉnh miền Bắc

Từ dưới vĩ tuyến 17 trở vào phía nam, bức xạ mặt trời không chỉ nhiều mà còn rất ổn định trong suốt thời gian của năm, giảm khoảng 20% từ mùa khô sang mùa mưa Số giờ nắng trong năm ở miền Bắc vào khoảng 1500 ÷ 1700 giờ trong khi ở miền Trung

và miền Nam Việt Nam, con số này vào khoảng 2000-2600 giờ mỗi năm

Việt Nam có nguồn Năng lượng mặt trời dồi dào cường độ bức xạ mặt trời trung bình ngày trong năm ở phía bắc là 3,69 kWh/m2 và phía nam là 5,9 kWh/m2 Lượng bức xạ mặt trời tùy thuộc vào lượng mây và tầng khí quyển của từng địa phương, giữa các địa phương ở nước ta có sự chêng lệch đáng kể về bức xạ mặt trời Cường độ bức

xạ ở phía Nam thường cao hơn phía Bắc [5]

Hình 2.4: Bản đồ bức xạ mặt trời các vùng ở Việt Nam

Hồ Thủy điện Đa Mi, tỉnh Bình Thuận

Bảng 2.3: Số liệu về bức xạ mặt trời tại VN

năm

Cường độ BXMT (kWh/m2, ngày) Ứng dụng

2.2.1 Tiềm năng năng lượng mặt trời tỉnh Bình Thuận

Số liệu khí tượng được mua tại trạm khí tượng Phan Thiết, tỉnh Bình Thuận, với chuỗi số liệu từ năm 1977 đến năm 2011 (35 năm) phục vụ nghiên cứu tiềm năng điện mặt trời lý thuyết, được tổng hợp trong các bảng sau:

Bảng 2.4: Số liệu bức xạ thực tế tháng và trung bình năm (kWh/m 2 )

Nhận xét đánh giá:

Tổng bức xạ mặt trời trung bình năm tỉnh Bình Thuận là 1.685 kWh/m2, tháng 04

có năng lượng bức xạ cao nhất, tháng 10 có năng lượng bức xạ thấp nhất Các tháng mùa mưa từ tháng 07 đến tháng 12 hàng năm có năng lượng bức xạ tương đối đồng đều giữ các tháng Đây là cơ sở phục vụ cho việc lập kế hoạch bảo trì bảo dưỡng thiết

Bảng 2.6: Nhiệt độ không khí trung bình tháng và năm ( o C)

Trạm

Tháng

TB Năm

I II III IV V VI VI

I VIII IX X XI XII Phan

Hình 2.7: Biểu nhiệt độ trung bình tháng và năm (giờ)

Bảng 2.7: Tốc độ gió mạnh nhất 8 hướng và vô hướng, trạm Bảo Lộc (m/s)

≥ 4,2 kWh/m2

/ngày và tổng số giờ nắng trong năm > 2.300 giờ Như vậy, tiềm năng năng lượng mặt trời lý thuyết tại khu vực tỉnh Bình Thuận đủ điều kiện để xem xét, nghiên cứu, đầu tư xây dựng NMĐ Mặt trời

2.2.2 Bức xạ năng lượng mặt trời khu vực dự án

Dự án nhà máy điện mặt trời nổi tại hồ thủy điện Đa Mi, tỉnh Bình Thuận được xây dựng tại huyện Tánh Linh và huyện Hàm Thuận Bắc, tỉnh Bình Thuận

Như chúng ta đã biết, giá trị bức xạ mặt trời tại vị trí dự án là yếu tố quyết định đến tính khả thi của một dự án năng lượng mặt trời, đây là số liệu đầu vào chủ yếu để tạo ra sản lượng điện phát được trung bình trong năm Vì vậy, để quyết định đầu tư

dự án điện mặt trời, nội dung cần thiết nhất phải khảo sát, thu thập tính toán số liệu bức xạ từ nhiều nguồn dữ liệu khác nhau nhằm hạn chế rủi ro khi quyết định đầu tư

Hình 2.8: Bản đồ GHI trung bình ngày lý thuyết khu vực dự án

Theo số liệu tính toán từ phần mềm Meteonorm 7, số liệu này được tổng hợp và nội suy từ các trạm đo bức xạ trên thế giới kết hợp với số liệu bức xạ đo của vệ tinh, tổng xạ theo phương ngang GHI (Global Horizontal Irradiance) tại khu vực hồ thủy điện Đa Mi khoảng 1.777kWh/m2/năm, tương đương 4,87kWh/m2

/ngày (Hình 2.8) Theo số liệu thu thập từ nguồn dữ liệu công khai của NASA (tại trang web: https://eosweb.larc.nasa.gov/sse/), tổng xạ theo phương ngang tại khu vực dự án là 1.874 kWh/m2/năm, tương đương 5,13 kWh/m2/ngày

Theo số liệu thu thập từ nguồn dữ liệu SolarGIS (tại trang web: http://solargis.com/), tổng xạ theo phương ngang tại khu vực dự án là 1.856 kWh/m2/năm, tương đương 5,06 kWh/m2/ngày

Ngoài ra, hiện nay số liệu từ SolaGis được tổ chức tài chính thế giới khuyên dùng, mạng lưới quan trắc dày 250m trên mặt đất, có độ tin cây cao Các nguồn dữ liệu khác cũng được thu thập, tính toán để so sánh Đối với số liệu từ SolaGis được chủ đầu tư đặt mua để phục vụ tính toán cho dự án

- TS: Giá trị bức xạ theo giờ đo từ chuỗi thời gian 1/7/2006 – 28/2/2017

- TMY P50: Tổng bức xạ theo xác suất P50, tính toán từ chuỗi thời gian 1/1/2007 – 31/12/2016 (Ứng với tần suất 50%)

- TMY P90: Tổng bức xạ theo xác suất P90, tính toán từ chuỗi thời gian 1/1/2007 - 31/12/2016 (Ứng với tần suất 90%)

Đa Nhim - Hàm Thuận - Đa Mi) đã nghiên cứu lắp đặt trạm quan trắc các số liệu bức

xạ nhằm đánh giá tính khả thi và giảm rủi ro đối với dự án Các thiết bị trạm quan trắc được lắp đặt tại hồ thủy điện Đa Mi từ tháng 04/2016 chi tiết như sau:

Bảng 2.9: Thông số kỹ thuật của thiết bị trạm quan trắc bức xạ mặt trời

- Độ dài dây tín hiệu chuẩn: 5mét

- Bao gồm bộ chuyển đổi dung với Symphonie PRO

SR11 First Class/ Hukseflux/USA

- Độ dài dây tín hiệu chuẩn: 5mét

- Bao gồm bộ chuyển đồi dung với Symphonie PRO

- 14 Kênh analog: 7 kênh nội và 7 mở rộng (dùng P-SCM card)

- Thời gian lấy mẫu: 1giây

- Bộ nhớ nội: 8MB, kèm thẻ nhớ 2GB

STT Tên vật tư thiết bị

- Môi trường hoạt động: -40 đến 65 0C

Symphonie PRO /NRG/USA

7

Bộ nguồn iPack, tích hợp bộ truyền dữ liệu qua 3G

Kèm: sim Viettel sử dụng 3G trong 1 năm và tấm pin năng lượng mặt trời 15W

USA

Hình 2.9: Thiết bị quan trắc bức xạ mặt trời được lắp đặt tại hồ Đa Mi

Sau quá trình tổ chức quan trắc thu thập và tính toán, số liệu được tổng hợp từ tháng 05/2016 dến tháng 04/2017 như sau:

Bảng 2.10: Số liệu tổng hợp bức xạ mặt trời tại hồ Đa Mi Tháng

Bức xạ trung bình ngày trong tháng

(kWh/m2/gày)

Tổng bức xạ thu được trong tháng

(kWh/m2)

Tổng Số giờ nắng trong tháng (giờ)

Nhiệt độ Trung bình

2.2.3 Kết quả khảo sát khu vực dự án

Hình 2.10: Tổng thể khu vực mặt hồ thủy điện Đa Mi

Nhà máy Thủy điện Đa Mi là bậc thang dưới của nhà máy Hàm Thuận, hồ Đa Mi

có chế độ điều tiết ngày Nhà máy gồm 02 tổ máy với công suất lắp đặt 2x87,5MW (175MW), được đưa vào vận hành khai thác từ năm 2001 với sản lượng điện phát bình quân hàng năm khoảng 950 triệu kWh

Nhà máy thủy điện Hàm Thuận gồm 02 tổ máy với công suất lắp đặt 2x150MW (300MW), là bậc thang trên của nhà máy Đa Mi Toàn bộ lượng nước sau khi phát điện của nhà máy được dẫn vào hồ Đa Mi và đây cũng là lượng nước chủ yếu (chiếm khoảng 95%) dùng để phát điện các tổ máy Đa Mi Số giờ sử dụng công suất thiết kế của hai nhà máy khoảng 3.350 giờ/năm Nhà máy thủy điện Hàm Thuận - Đa Mi sẽ tham gia phối hợp vận hành an toàn kinh tế đối với cụm thủy điện này và nhà máy điện mặt trời Đa Mi, đây là một đề tài cần nghiên cứu đặt biệt trong tương lai nhà máy điện mặt trời Đa Mi còn tiếp tục mở rộng thêm công suất

Hồ thủy điện Đa Mi được xây dựng từ năm 1997 và bắt đầu tích nước hồ vào năm 2000 Tọa độ dự án vào khoảng 11,25o

vĩ Bắc, 107,84o kinh Đông, cách thành phố Bảo Lộc khoảng 50km về hướng Nam thông qua QL55 và cách thành phố Phan Thiết khoảng 76km về hướng Tây Bắc

Hình 2.11: Mặt hồ thủy điện Đa Mi

Bảng 2.11: Các thông tin cơ bản về hồ thủy điện Đa Mi như sau

1 Dòng chảy

Lưu lượng tự nhiên bình quân nhiều năm m3/s 3,51

Lưu lượng chạy máy lớn nhất NM Hàm Thuận m3/s 136

Hồ Đa Mi là hồ điều tiết ngày, thay đổi mực nước hồ từ mực nước dâng bình thường đến mực nước chết khoảng 2m và thay đổi trong ngày không đáng kể [4] Do vậy, rất thuận lợi cho việc thiết kế xây dựng nhà máy năng lượng mặt trời nổi

Với diện tích toàn bộ mặt hồ khoảng 600 hecta thì tiềm năng xây dựng năng lượng mặt trời trên hồ còn rất lớn và sẽ được tiếp tục được khảo sát đánh giá nghiên cứu mở rộng công suất trong tương lai

Đặc trưng chính của hồ thủy điện Đa Mi như sau:

- Xây dựng năm 1997 và đưa vào vận hành năm 2000

- Tốc độ gió lớn nhất khu vực: 25,2 m/s với tần xuất 100 năm

- Đường vào khu vực hồ là đường trải nhựa: Tốt

- An ninh khu vực: Đảm bảo

- Hồ thông thoáng, không có tán cây to hoặc vách núi che phủ

- Diện tích mặt hồ: 609,6ha tại mực nước dâng bình thường

- Độ chênh lệch mực nước hồ trong vận hành bình thường tối đa 2 mét (từ cao trình 323,0 đến 325,0 mét)

- Độ sâu mực nước hồ: TB (59m), Min (58m), Max (62,5m), càng gần bờ độ sâu giảm dần

- Cao trình thay đổi mực nước hồ: TB (324m), Min (323m), Max (327,5m), độ dao động mực mức hồ nhỏ (max: 4,5m), đây là thuận lợi chính mà hồ Thủy điện Đa Mi được chọn để nghiên cứu, đề xuất đầu tư xây dựng NMĐ Mặt trời nổi

2.2.4 Giới thiệu tổng quan về Dự án năng lượng mặt trời Đa Mi

2.2.4.1 Quy mô dự án

- Xây dựng NMĐ Mặt trời nổi với công suất 47,5MW, kiểu nổi trên mặt hồ

- Xây dựng 02 trạm inverter trung tâm và máy biến áp nâng áp trung thế 0,4/22kV

- Xây dựng 01 TBA nâng áp 22/110kV, gồm 01 MBA 22/110kV, 02 phát tuyến 110kV và 01 ngăn lộ tổng MBA 110kV

- Xây dựng ĐD 110kV khoảng 3,5km mạch kép, đấu nối chuyển tiếp vào đường dây 110kV Hàm Thuận - Đức Linh hiện hữu

- Hệ thống phao nổi chuyên dụng vật liệu HDPE hoặc tương đương

- Công nghệ inverter trung tâm loại 3 pha

- Máy biến áp 0,4/22kV loại 3 pha, 3 cuộn dây - ONAN

- Máy biến áp chính 22/110kV: Công suất 63 MVA, sơ đồ trạm có khả năng mở rộng thêm 1 ngăn MBA 22/110kV hoặc 110/220kV trong tương lai

2.2.4.2 Địa điểm xây dựng

Dự án NMĐ Mặt trời nổi tại hồ Thủy điện Đa Mi xây dựng thuộc xã La Ngâu, huyện Tánh Linh & xã La Dạ, Đa Mi, huyện Hàm Thuận Bắc, tỉnh Bình Thuận

Nhu cầu sử dụng đất trên hồ và đất khoảng 56,65 (ha), trong đó:

- Phần diện tích trên mặt hồ ~ 50 ha, sử dụng lắp đặt các hệ thống pin mặt trời thuộc quyền sử dụng đất của chủ hồ thủy điện Đa Mi

- Phần diện tích trên cạn khoảng 6,65 ha, sử dụng xây dựng đường dây và trạm biến áp

- Địa điểm xây dựng dự án được lựa chọn dựa trên kết quả khảo sát thực địa, đồng thời đảm bảo tối ưu trong việc đấu nối lên lưới điện 110kV hiện hữu bao gồm:

+ Khoảng cách đấu nối ngắn nhất

+ Chi phí đền bù giải phóng mặt bằng đối với đường dây và trạm điện thấp nhất

Hình 2.12: Sơ đồ kết lưới Dự án nhà máy điện mặt trời Đa Mi