Thiết kế và đánh giá hiệu quả kinh tế hệ thống điện mặt trời áp mái tại trạm biến áp 500kV Pleiku – Gıa Lai.PDF

Với những lý do ở trên cho thấy việc nghiên cứu đề tài “Thiết kế và đánh giá hiệu quả kinh tế hệ thống điện mặt trời áp mái tại trạm biến áp 500kV Pleiku – Gia Lai” là một yêu cầu cần th

THIẾT KẾ VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ

HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI TẠI TRẠM BIẾN ÁP 500KV PLEIKU - GIA LAI

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Mã số: 8520201

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN

Đà Nẵng - Năm 2020

Công trình được hoàn thành tại:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS LƯU NGỌC AN

Phản biện 1: TS Đoàn Anh Tuấn

Phản biện 2: TS Trần Vinh Tịnh

Luận văn đã được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật điện họp tại trường Đại học Bách khoa vào ngày 18 tháng 7 năm 2020

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

 Trung tâm học liệu và truyền thông tại Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng

 Thư viện Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN

Với những lý do ở trên cho thấy việc nghiên cứu đề tài “Thiết

kế và đánh giá hiệu quả kinh tế hệ thống điện mặt trời áp mái tại trạm biến áp 500kV Pleiku – Gia Lai” là một yêu cầu cần thiết

phục vụ cho nhu cầu điện tự dùng của trạm biến áp 500kV Pleiku phù hợp với chủ trương tiết kiệm năng lượng của Tập đoàn Điện lực Việt Nam

1 Tiềm năng và xu hướng phát triển năng lượng mặt trời tại Việt Nam

2 Tiềm năng và yêu cầu thực tế về năng lượng mặt trời áp mái trên các trạm biến áp Công ty Truyền tải điện 3 quản lý vận hành

3 Công nghệ PV và các chính sách khuyến khích phát triển

4 Ý nghĩa của đề tài

5 Mục tiêu của đề tài

- Thiết kế, tính toán hệ thống điện mặt trời áp mái nối lưới để phục vụ công tác quản lý vận hành trong trạm biến áp 500kV Pleiku – Gia Lai nhằm tiết kiệm điện năng tự dùng từ nguồn lưới điện, giảm tổn thất điện năng, giảm tiền mua điện để phục vụ việc quản lý vận hành

2 PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1 Mục tiêu nghiên cứu

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3 Phương pháp nghiên cứu

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

3 NỘI DUNG ĐỀ TÀI

Chương 1: Tổng quan về năng lượng mặt trời và hệ thống điện năng lượng mặt trời

Chương 2: Cơ sở tính toán thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời

Chương 3: Ứng dụng phần mềm PVsyst thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời nối lưới

Chương 4: Đánh giá hiệu quả kinh tế

Kết luận và kiến nghị

2 ơ đ hệ thống điện mặt trời nối lưới có dự trữ

2.2 Tính toán thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời

Để thiết kế một hệ thống điện mặt trời bao gồm nhiều bước Trong phần này, đề tài chỉ trình bày những bước cơ bản nhất trong việc thiết kế hệ thống điện mặt trời nối lưới

- Bước 1: Tính phụ tải điện theo yêu cầu

- Bước 2: Tính năng lượng điện mặt trời cần thiết Ec

- Bước 3: Tính công suất của dàn pin mặt trời

- Bước 4: Tính số module mắc song song và nối tiếp

- Bước 5: Tính dung lượng của hệ thống acquy chỉ sử dụng trong hệ thống điện năng lượng mặt trời có dự trữ

- Bước 6: Chọn hệ thống biến đổi nguồn điện

2 3 Số liệu t nh to n hệ thống điện năng lượng mặt trời nối lưới tại trạm biến áp 500kV Pleiku – Gia Lai

2.3 Đ a điểm thiết kế

2 3 1 1 iểm

2.3.1.2 Tiề g ề g ng m t tr i tại trạm bi n áp 500kV Pleiku

- Trạm biến áp 500kV Pleiku mái nhà cao bằng phẳng, diện tích lớn, không bị che chắn bởi cao trình cây cối, thích hợp cho việc lắp đặt các tấm pin mặt trời

- Năng lượng bức xạ mặt trời quanh năm tại khu vực khảo sát trạm biến áp 500kV Pleiku là (1.798,1 kWh/m2 /năm ≈ 4,92 kWh/m2

+ Gồm 1 máy biến áp, công suất SBA= 560 kVA

2.3.4 Lựa chọn phương án và c ng su t của hệ thống điện mặt trời

2 3 4 1 ự h h ơ g

Dựa vào ph n tích ưu nhược điểm của 2 mô hình điện mặt trời nối lưới, tác giả quyết định chọn phương án lắp đặt hệ thống điện mặt trời nối lưới không dự trữ với các tấm pin mặt trời được tích hợp

tr n mái nhà

2 3 4 2 ự h g

Dựa trên nhu cầu sử dụng điện cho trạm 500kV Pleiku, đề xuất phương án lắp đặt là 40 kWp, diện tích lắp đặt tấm pin khoảng:

7

Sd = 275m2

2.3.4.3 Phân tích lựa ch n v í h ng l t t m pin:

- Đối với nhà điều hành trạm 500kV Pleiku, tác giả lựa chọn góc nghiêng 18° Với góc lắp đặt này, vừa đảm bảo hấp thụ được lượng ánh sáng mặt trời lớn nhất

Chương 3:

ỨNG D NG PHẦN MỀM CHU N D NG Pvsyst THIẾT

KẾ TỐI ƯU HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯ NG MẶT TRỜI

3 1 Giới thiệu về phần mềm PVsyst

3.2 Nghiên cứu cài đặt th ng số tr n phần mềm PVsyst

3.2 Đ nh v đ a điểm thiết kế để l y số dữ liệu khí tượng

Địa điểm thiết kế là trạm biến áp 500kV Pleiku – Gia lai

Nhận xét: Năng lượng tổng xạ của bức xạ mặt trời tr n đơn vị

diện tích 1.798,1 kWh/m2

3.2.2 Lựa chọn mô hình

3.2.3 ài đặt đ nh hướng hệ thống pin quang điện

Trong thiết kế này, tác giả chọn 2 mái đối nhau trên cùng mặt phẳng đúng với thực tế hiện trạng xây dựng nhà điều hành trạm biến

áp 500kV Pleiku, với góc phương vị 180 nghiêng về Nam

3.2.4 Cài đặt công su t lắp đặt của hệ thống pin quang điện trong phần mềm

Công suất của hệ thống pin quang điện tại trạm biến áp 500kV Pleiku là Ppv=41,6 kWp và với diện tích lắp đạt 249m2

3.2.5 Chọn module pin quang điện

9 Các tiêu chuẩn lựa chọn biến tần: IEC 61683:1999, IEC 61721:2004, IEC 62109-1&2:2011-2012, IEC 62116:2008; IEC

61683, UL 1741

3.2.6.2 Lựa ch n bi n t i t trong ph n mềm PVsyst

Lựa chọn biến tần: Symo 10.0-3M; Hãng sản xuất: Fronius

Internatioanl; Thông số kỹ thuật: Xem phụ lục

Cài đặt biến tần trong phần mềm: Hình 3 1

3.2.7 Đ nh cỡ hệ thống điện năng lượng mặt trời trong phần mềm PVsyst

3.2.11 Hệ thống chống sét nối đ t, cứu hỏa

3.3 Mô phỏng và phân tích kết quả

3.3.1 Mô phỏng

Trong phần này tác giả nhập dữ liệu công suất ti u thụ thực tế

1 năm tại trạm biến áp 500kV Pleiku Phụ tải trong 1 năm 2018: AL=

3.4 Kết luận chương 3

Trong chương này, tác giả đã đưa ra các cơ sở tính toán, thiết

kế một hệ thống điện áp mái Dựa vào đó, các thông số đầu vào đã được thu thập, đồng thời đưa các thông số này vào phần mềm Pvsyst

để mô phỏng sự hoạt động của hệ thống Các kết quả tính toán đưa ra được số lượng các pin mặt trời, các bộ chuyển đổi và các phụ kiện kèm theo cho hệ thống điện mặt trời được thiết kế Ngoài ra các thông số về sản lượng điện năng tạo ra mỗi tháng, hằng năm các tổn thất điện năng trong hệ thống điện mặt trời thiết kế cũng như là giảm được sản lượng CO2 mỗi năm phát ra môi trường Mô hình này có thể nhân rộng ra các trạm biến áp khác trong Công ty Truyền tải điện

3 để khai thác, tiết kiệm được lượng điện tự dùng phục vụ cho quản

lý vận hành, nhằm khai thác được nguồn năng lượng vô tận, sẵn có

và thân thiện với môi trường

11

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN HIỆU QUẢ KHI XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI TẠI TRẠM BIẾN ÁP 500KV PLEIKU

4 1 Cơ sở lập mức đầu tư của dự án: (Phụ lục kèm theo)

4.2 Tính toán kinh tế:

4.2.1 hi phí đầu tư và vay vốn

- Chi phí lắp đặt hệ thống quang điện

- Vốn đầu tư x y dựng: Công ty Truyền tải điện 3

4.2.2 Thông số phân tích lợi nhuận

- Giá bán điện l n lưới: Quyết định 13/2020/QĐ-TTg, ngày 6/4/2020 về cơ chế khuyến khích phát triển điện mặt trời tại Việt Nam

- Về giá mua điện của phụ tải: Theo quyết định số BCT ngày 20/3/2019 của Bộ Công thương quyết định về điều chỉnh mức giá bán lẻ điện bình qu n và quy định bán điện chưa bao gồm thuế GTGT là 1.964VND/kWh

468/QĐ Khả năng tăng giá mua điện hằng năm từ 2009 – 2019 trung bình/năm là 7.89 %

4.3 Phân tích hiệu quả đầu tư

4.3 Phương pháp chung

4.3.1.1 Dòng tiền trong phân tích tài chính bao gồm:

- Dòng thu c a dự án

+ Tiền điện tiết giảm từ năng lượng mặt trời cung cấp

+ Giá mua bán chứng chỉ CO2 (CER)

- Dòng chi c a dự án:

+ Vốn đầu tư

- Hi u qu a dự h gi hỉ tiêu sau:

+ Hệ số hoàn vốn nội tại (IRR)

+ Giá trị hiện tại ròng (NPV)

+ Chỉ số lợi ích trên chi phí (B/C)

+ Thời gian hoàn vốn (Thv)

và vốn trong Tập đoàn Điện lực Quốc gia Việt Nam

- Gi i n c a h th g MT

Tại trạm 500kV sử dụng điện phục vụ sản xuất thuộc bảng giá bán điện áp dụng theo giá cấp điện áp 110kV trở lên tại quyết định số 468/QĐ-BCT ngày 20/3/2019 của Bộ Công thương quyết định về

điều chỉnh mức giá bán lẻ điện bình qu n và quy định bán điện

- Giá mua bán ch ng chỉ CO2 (CER)

Tạm tính giá thị trường chứng chỉ giảm phát thải được chứng nhận (CERs) trên thế giới là 23,28 EURO/tấn CO2 (giá CER lấy tại trang http://market.businessinsider vào ngày 15/02/2019)

- Chi phí b o d ỡng

Chi phí này tương đối nhỏ nên không tính chi phí này

- Cách tính hi u qu kinh t

Hiệu quả kinh tế mang lại bao gồm: tiền điện tiết giảm; tiết giảm khí thải CO2

4.3.2 ơ sở và cách tính toán hiệu quả kinh tế như sau:

+ Tổng sản lượng điện hệ thống ĐMT tạo ra là 64,2 MWh/năm

+ Tổng tiết giảm CO2 tính toán được là 406,0 tấn CO2 trong 20 năm

+ Hệ số phát thải đường cơ sở 0,5603 tCO2/MWh

+ Giá điện tăng bình quân từ năm 2009-2019 là 7.89 % /năm + Hệ số suy hao hiệu suất làm việc của hệ thống pin NLMT năm đầu ti n 2%, các năm tiếp theo là 0,54%

4.4 Phân tích kinh tế của dự án

Tổng chi phí thiết bị; Tổng chi phí xây dựng; Tổng chi phí khác

4.4.1 Phân tích hiệu quả kinh tế bằng phần mềm Pvsyst

- Từ bảng 4.2 K t qu h gi i h c a h th g i n m t

tr i, với việc đầu tư cho 40kW điện mặt trời trên mái thì tổng chi phí

vốn đầu tư khoảng 29.954 USD, vốn tự có của Công ty truyền tải điện 3 Với sản lượng điện hàng năm tạo ra được khoảng 64.2Mwh, chi phí sản xuất được là 0,02USD/kWh Trong khi đó, với thời gian

dự án là 20 năm, thời gian thu hồi vốn khoảng 4.6 năm thể hiện ở

bảng (Bảng 4.3 K t qu phân tích tài chính bằng ph n mềm PVsyst)

- Với việc sử dụng phần mềm Pvsyst để đánh giá và có kết quả phân tích về lượng CO2 được thể hiện trên Bảng 4.4 Với sản lượng

Chi phí trước thuế

Thuế gi trị gia tăng

Chi phí sau thuế

+ Tổng m g trình gồm các chi phí:

TMDT= 701.156,445 đồng (Tổng chi phí c a dự án sau thu )

Tỷ giá 1 $ = 23.410 VND Như vậy, TMDT là: 701.156,445 đồng = 29.951,15 $

Với TMDT là: 701.156,445 đồng/40kWp = 17.528.911 đồng/1kWp Tương đương 747,78 $/1kWp (bao gồm VAT)

+ Tổng m heo h o sát th ng hi n nay: Chi phí

để lắp đặt và hoàn thiện cho 1kWp pin năng lượng mặt trời khoảng 768,90 $ Với công suất của dự án lắp đạt cho 40kWp tại trạm biến

áp 500kV Pleiku, tổng mức đầu tư là: 768,90$/1kWp x 40kWp = 30.756,09 $

So sánh mức giá dự toán trên với giá thị trường hiện nay là phù hợp

4.4.3 Phân tích hiệu quả kinh tế dự án

 Tổng v dự án : 701 156 445 ồng (Tổng chi phí

c a dự án sau thu )

 S g i n tạo ra: Eac = 64,2 MWh/năm

 ng phát th i gi c = Eac * hệ số phát thải đường cơ

Giá tấm pin = 304.639,949 * 1,34 = 408.217.531 đồng) Giá inverter = 170.000,002* 1,34 = 227.800.002 đồng)

+ Giá tr kh u hao:

Giá trị khấu hao = (408.217.531 + 227.800.002)/10 =

17 430.997.531 đồng)

+ Giá tiề i n phát do h th g g ng m t tr i phát ra

Dự án áp dụng mức giá bình quân của 3 mức giá là 1.964 đồng/kWh Eac * 1.964 = 64,2 * 1.000 * 1.964 = 126.088,800 đồng /năm Trong dự án tác giả lấy giá điện tăng bình qu n từ 2009 đến

2019 trung bình hằng năm là 7.89 % và các thiết bị suy giảm năm đầu ti n 2%, các năm tiếp theo 0.54%/ năm

Về doanh thu h th g i n m t tr i:

Doanh thu = Sản lượng điện năm * Giá điện năm

Kết quả theo bảng tính doanh thu điện

4.4.4 Về kết quả kinh doanh của dự án

Lợi nhuận sản xuất kinh doanh năm 1 = Thu nhập năm 1 – Chi phí

Kết quả B g 4 2: Dự o i h do h dự

ằ g h ề fi e e e

B g 4.3: dò g í h ũ i hí h ằ g h ề

file excel

4.4.5 Kết quả phân tích thời gian thu h i vốn

Căn cứ kết quả ph n tích dòng lũy tài chính ta được kết quả thời gian thu hồi vốn của dự án như sau:

4.5 Kết luận chương 4

Chương 4, tác giả phân tích lợi nhuận, lập dự toán về tổng mức đầu tư, ph n tích kết quả sản xuất kinh doanh, phân tích dòng tích lũy kinh tế để xây dựng hệ thống pin năng lược mặt trời công suất 40kWp nối lưới không dự trữ cho trạm biến áp 500kV Pleiku:

+ Kết quả tổng mức đầu tư là: 701.156.445 đồng/40kWp =

17.528.911 đồng/1kWp sau VAT ; tương đương 29.951,15$/40kWp

= 747,78 $/1kW

+ Tổng mức đầu tư theo khảo sát thị trường hiện nay: Chi phí

19

để lắp đặt và hoàn thiện cho 1kWp pin NLMT khoảng 768,90

$/1kWp Với công suất lắp đạt cho 40kWp, tương đương là 30.756,09 $

Từ kết quả tính toán tr n và khảo sát thị trường tác giả nhận thấy tương đối phù hợp với thự tế hiện nay

+ Với kết quả tính toán trên cho thấy: thời gian thu hồi vốn là

4 năm 6 tháng; thời gian khấu hao tài sản 10 năm; phù hợp với mức

dự toán của dự án

+ Về lượng pháp thải giảm được với sản lượng điện Eac= 64.2MWh/năm, kết quả của dự án là: 21.353.230 đồng/năm sau VAT) Hiện tại Việt Nam chưa có chính sách này đối với các dự án điện mặt trới áp mái, n n trong đề tài tác giả tính toán để so sánh và khi có chính sách của nhà nước thì đưa vào để tính toán bù trừ trong kết quả sản xuất kinh doanh của dự án

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1 Các vấn đề thực hiện trong luận văn

- Sau một thời gian tìm tòi, học hỏi và nghiên cứu, vận dụng

các kiến thức chuyên ngành và kiến thức b n ngoài cũng như các dự

án tương tự nên luận văn đã được hoàn thành Trong đó bao gồm tổng quan về năng lượng mặt trời, tìm hiểu các hệ thống điện năng lượng mặt trời và ph n tích, đánh giá để đưa ra phương án thiết kế hợp lý và đặc biệt là đã sử dụng thành công phần mềm PVsyst để thiết kế cho hệ thống điện mặt trời áp mái phục vụ cho công tác vận hành các thiết bị trong trạm biến áp 500kV Pleiku – Truyền tải điện Gia Lai

- Với việc sử dụng phần mềm PVsyst thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời áp mái nối lưới ta có các kết luận sau:

+ Phần mềm đã giải quyết những khó khăn trong việc thiết kế

hệ thống năng lượng mặt trời nối lưới như định hướng lắp đặt tối ưu

hệ thống pin quang điện, tính toán các thông số tổn thất và định cỡ tối ưu các thiết bị trong hệ thống năng lượng mặt trời nối lưới tại địa điểm thiết kế trạm biến áp 500kV Pleiku

+ Dựa vào kết quả mô phỏng trong phần mềm ta có thể phân tích đánh giá các thông số của hệ thống từ đó đưa ra các giải pháp để nâng cao chất lượng và sản lượng điện năng hệ thống

- Những ưu điểm và nhược điểm về lắp đặt hệ thống điện mặt trời tại trạm biến áp 500kV Pleiku:

Ư iểm:

+ Đáp ứng được nhu cầu sử dụng điện của trạm biến áp 500kV Pleiku, giảm được đáng kể lượng điện tự dùng tại trạm biến áp

21 + Đ y là tiền đề trong việc ứng dụng pin mặt trời áp mái trên tất cả các mái nhà điều hành trạm biến áp cho 16 trạm biến áp 220kV

và 500kV của Công ty Truyền tải điện 3

+ Chỉ đầu tư một lần, phần phí nhiên liệu không có, không phải đầu tư mặt bằng để xây dựng và rất thuận lợi cho việc quản lý và vận hành sử dụng

+ Tăng cường nguồn tự chủ năng lượng cho trạm biến áp, góp phần giảm tổn thất chung cho lưới

+ Giảm thiểu chi phí tiền điện hàng tháng phục vụ cho công tác quản lý vận hành thiết bị, tiết kiệm được chi phí tiền điện trong tương lai giá điện tăng Đặc biệt hiện tại là giảm được 13,8% lượng điện tự dùng và giảm tổn thất điện năng của trạm biến áp đạt chỉ tiêu giao của Tập đoàn EVN, góp phần hoàn thành các chỉ tiêu sản xuất kinh doanh của đơn vị

+ Nghiên cứ Dự án điện mặt trời áp mái trại trạm biến 500kV Pleiku cho thấy có hiệu quả về kinh tế tổng thể và hiệu quả xã hội rõ ràng Điều qua trọng là nước ta đã đi theo con đường hội nhập quốc

tế sâu rộng, thực hiện những cam kết nghĩa vụ giảm thiểu phát thải nhà kính, đóng góp vào sự nghiệp bảo vệ môi trường, nâng cao chất lượng cuộc sống nhân dân

h iểm:

Xảy ra hiện tượng dao động công suất trên hệ thống điện lưới nếu cường độ bức xạ mặt trời thay đổi nhanh do đám m y bay ngang qua chùm tia chiếu xuống tấm pin quang điện

 Những thuận l i h h hi dựng h th g i n

g ng m t tr i tại Trạm bi n áp 500kV Pleiku

Thuận l i:

+ Không tốn chi phí đất đai

+ Hệ thống điện lưới gần với khu vực xây dựng hệ thống PV