Đồ án tốt nghiệp này thiết kế một hệ thống điện mặt trời mái nhà cho thư viện của trường đại học điện lực. Yêu cầu tính toán để kết nối lưới dùng phần mềm PVSYST và mô hình phương án lắp đặt dùng phần mềm Sketch. Trong đó, các tính toán về phần điện như chọn dây dẫn, chọn CB, chọn phương pháp đi dây được phân tích kỹ. Cách sử dụng chi tiết của PVSYST cũng được viết đầy đủ.
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI NỐI LƯỚI CHO TÒA THƯ VIỆN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
Sinh viên thực hiện: PHẠM HỒNG THẾ
Mã sinh viên: 1581960036 Giảng viên hướng dẫn: TS PHẠM MẠNH HẢI Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ
Chuyên ngành: NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO Lớp: D10 NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO Khoá: 2015 – 2019
Hà Nội, tháng 1 năm 2020
Trang 2KHOA CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI
Họ và tên sinh viên: PHẠM HỒNG THẾ
Mã sinh viên: 1581960036
Lớp: D10 – NLTT
Chuyên ngành: NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
Đề tài thiết kế:
Tính toán thiết kế hệ thống điện mặt trời nối lưới cho Tòa Thư Viện
trường Đại Học Điện Lực Nội dung thiết kế
Căn cứ bản vẽ mặt bằng Tòa Thư viện , yêu cầu thiết kế các nội dung sau:
1 Thiết kế và tính toán lựa chọn thiết bị cho hệ thống điện mặt trời áp mái cho Tòa
Thư Viện
2 Thiết kế phương án đi dây
3 Tính toán lựa chọn thiết bị phụ trợ
4 Lập bản vẽ chi tiết cho hệ thống điện mặt trời
5 Chạy mô phỏng PVsyst cho hệ thống điện mặt trời
Các bản vẽ liên quan
1 Bản vẽ chi tiết hệ thống điện mặt trời trên AutoCAD
2 Mô hình hệ thống điện mặt trời trên Sketchup
Ngày giao, / /2019 Giảng viên hướng dẫn
TS Phạm Mạnh Hải
Trang 3Tôi tên là Phạm Hồng Thế cam đoan những nội dung trong đồ án này là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS Phạm Mạnh Hải Các số liệu và kết quả trong đồ
án là trung thực và chưa được công bố trong những công trình khác Các số liệu tính toán đều tính toán theo các tiêu chuẩn hiện hành tài liệu tham khảo trong đồ án đều được trích dẫn tên tác giả, thời gian công bố Nếu không đúng như đã nêu trên tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về đồ án của mình
Hà Nội, ngày … tháng… năm 2020
Người cam đoan (Ký và ghi rõ họ tên)
Trang 4Ngày nay với tình hình dân số và nền công nghiệp phát triển không ngừng, năng lượng càng thể hiện rõ vai trò quan trọng và trở thành yếu tố không thể thiếu trong cuộc sống Tuy nhiên trong khi nhu cầu sử dụng năng lượng đang ngày càng gia tăng thì các nguồn năng lượng truyền thống được khai thác sử dụng hàng ngày đang dần cạn kiệt và trở nên khan hiếm Một số nguồn năng lượng đang được sử dụng như nguồn nguyên liệu hoá thạch (dầu mỏ, than đá…) đang cho thấy những tác động xấu đến môi trường, gây ô nhiễm bầu khí quyển như gây hiệu ứng nhà kính, thủng tầng ozôn, là một trong những nguyên nhân làm trái đất ấm dần lên Các khí thải ra từ việc đốt các nguyên liệu này đã gây ra mưa axit, gây hại cho môi trường sống của con người Còn nguồn năng lượng thuỷ điện (vốn cũng được coi là một loại năng lượng sạch) thì cũng không đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ điện hiện nay trong khi tình trạng mức nước trong hồ chứa thường xuyên xuống dưới mực nước chết Trước tình hình
đó, vấn đề phải tìm được những nguồn năng lượng mới để đáp ứng nhu cầu sử dụng năng lượng đang lớn mạnh hàng ngày, thay thế những nguồn năng lượng có hại cho môi trường hoặc đang cạn kiệt đang trở nên cấp thiết, đòi hỏi nhiều sự quan tâm So với những nguồn năng lượng mới đang được khai thác sử dụng như năng lượng gió, năng lượng hạt nhân… Việc sử dụng nguồn năng lượng sạch thay thế nguồn năng lượng dầu mỏ đang cạn kiệt được xem là lời giải tối ưu cho bài toán thiếu hụt về năng lượng cũng như nạn ô nhiễm môi trường trên thế giới Năng lượng mặt trời được coi là một nguồn năng lượng rẻ, gần như vô tận, là một nguồn năng lượng sạch không gây hại cho môi trường đang thu hút sự quan tâm của rất nhiều nhà khoa học, nhà nghiên cứu và sẽ trở thành nguồn năng lượng tốt nhất trong tương lai Nắm được kiến thức và hiểu được tầm quan trọng của nhu cầu sử dụng nguồn năng lượng mặt trời đối với đời
sống nói riêng và đất nước nói chung chính vì vậy em chọn đề tài tốt nghiệp là: “Tính
toán thiết kế hệ thống điện mặt trời nối lưới cho Tòa Thư Viện trường Đại Học Điện”
Dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo TS.Phạm Mạnh Hải và các thầy cô bộ môn đã giúp em hoàn thành được đồ án của mình Do thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế nên em không tránh khỏi những thiếu sót em mong các thầy cô hướng dẫn và góp í thêm cho em để em rút ra được kinh nghiệm cho công việc sau này
Em xin chân thành cảm ơn !
Trang 5Trong suốt thời gian qua dưới sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô cùng với
sự nỗ lực của bản thân, đến nay bản đồ án tốt nghiệp của em đã được hoàn thành Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo TS Phạm Mạnh Hải người trực tiếp hướng dẫn em thực hiện đề tài này
Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy, các cô trong khoa Công Nghệ Năng Lượng của trường Đại Học Điện Lực đã tận tình truyền đạt nhũng vốn kiến thức quý báu cho bản thân em trong suốt những năm tháng em được học tập tại trường Thật sự nhũng kiến thức đó không chỉ giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này mà còn giúp
em tự tin xử lý các công việc thực tế ngoài ngành điện từ kiến thức chuyên môn đến
kỹ năng Điều đó như là bàn đạp để giúp em tự tin sau khi ra trường đi làm đúng với công việc của một kỹ sư nghành năng lượng tái tạo
Em kính chúc các thầy các cô luôn giữ mãi được tình yêu đối với lớp lớp sinh viên của trường Điện Lực nói chung và khoa Công Nghệ Năng Lượng nói riêng Chúc cho các thầy cô luôn luôn mạnh khỏe để có thể tiếp tục đào tạo nên thật nhiều những
kỹ sư điện tài năng cho đất nước Em xin hứa sẽ tích cực học hỏi trong công việc trong thực tế, tận dụng thật hiệu quả những kiến thức mà các thầy cô đã dạy để có thể phấn đấu trở thành một kỹ sư giỏi, đóng góp thật nhiều cho sự phát triển của đất nước
Qua đây em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các anh, các chị khóa trên, bạn bè trong lớp và gia đình em đã tạo điều kiện về mọi mặt, giúp đỡ em trong quá trình em thực hiện đề tài tốt nghiệp này
Hà Nội, ngày tháng năm 2020
Sinh viên thực hiện
Phạm Hồng Thế
Trang 6(Của giảng viên hướng dẫn)
Hà Nội, ngày… tháng……năm 2020
Giảng viên hướng dẫn (Ký và ghi rõ họ tên)
Trang 7(Của giảng viên phản biện)
Hà Nội, ngày… tháng……năm 2020
Giảng viên hướng dẫn (Ký và ghi rõ họ tên)
Trang 8MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1
1.1 Tổng quan về năng lượng mặt trời(NLMT) 1
1.2 Tiềm năng phát triển năng lượng mặt trời tại Việt Nam 4
1.3 Thực trạng sử dụng năng lượng mặt trời tại Việt Nam 6
1.4 Các công nghệ pin mặt trời 10
1.4.1 Công nghệ Pin mặt trời màng mỏng vô định hình 10
1.4.2 Công nghệ Pin mặt trời từ tinh thể Silic 10
1.4.3 Công nghệ nhiệt mặt trời 11
TÓM TẮT CHƯƠNG 1 13
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU ĐỐI TƯỢNG VÀ CÔNG CỤ THIẾT KẾ 14
2.1 Đối tượng thiết kế 14
2.1.1 Vị trí của đối tượng thiết kế 14
2.1.2 Mục tiêu của đối tượng thiết kế 14
2.1.3 Điều kiện tự nhiên 14
2.1.4 Khảo sát mặt bằng mái 16
2.2 Công cụ thiết kế 16
2.2.1 Phần mềm thiết kế AutoCAD 16
2.2.2 Phần mềm thiết kế Sketchup 17
2.2.3 Phần mềm mô phỏng PVsyst 18
TÓM TẮT CHƯƠNG 2 21
CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG CÔNG CỤ ĐỂ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI NHÀ THƯ VIỆN 22
3.1 Hiện trạng lưới điện trường Đại học Điện lực 22
3.2 Lập phương án thiết kế cho hệ thống điện mặt trời áp mái nhà Thư viện 22 3.2.1 Chọn vị trí và cơ sở dữ liệu 23
3.2.2 Chọn góc nghiêng và hướng lắp đặt của hệ thống 24
3.2.3 Chọn thông số kỹ thuật của hệ thống 26
3.2.4 Chọn tổn thất cho hệ thống 33
3.2.5 Đánh giá kịch bản về tổn thất trên hệ thống 39
3.2.6 Chọn thiết bị đóng cắt(MCB) 40
3.3 Kết quả mô phỏng của hệ thống 41
3.3.1 Dựa theo dữ liệu Meteonorm 41
3.3.2 Dựa theo dữ liệu NASA 43
3.3 Đánh giá kết quả 44
3.4 Đề xuất bản vẽ thiết kế hệ thống 45
3.5 Tính kinh tế của hệ thống 49
Trang 93.6.1 Tạo dữ liệu cho tấm pin năng lượng mặt trời .50
3.6.2 Tạo dữ liệu cho bộ chuyển đổi Inverter .57
TÓM TẮT CHƯƠNG 3 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO 64
KẾT LUẬN 65
Trang 10Bảng 1 1: Sửa đổi và bổ xung của Quyết định 02/2019/QĐ - TTg 3
Bảng 1 2: Thông số về bức xạ mặt trời tại Việt Nam 6
Bảng 1 3: Bảng danh sách nhà máy 7
Bảng 2 1: Cường độ bức xạ 15
Bảng 2 2: Bảng góc nghiêng mái 16
Bảng 2 1: Cường độ bức xạ 19
Bảng 3 1: Bảng độ giảm hiệu suất theo các hướng của mái 25
Bảng 3 2: Bảng so sánh tấm pin 30
Bảng 3 3: Bảng lựa chọn dây dẫn DC 35
Bảng 3 4: Bảng lựa chọn dây dẫn AC 37
Bảng 3 5: So sánh các loại tổn thất 39
Bảng 3 6: Thông số của MCB 40
Bảng 3 7: Kết quả mô phỏng cụ thể theo Meteonorm 41
Bảng 3 8: Kết quả mô phỏng cụ thể theo NASA 43
Bảng 3 9: Bảng báo giá hệ thống 49
Trang 11DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1 1: Biểu đồ công suất điện năng lượng tái tạo bổ sung hàng năm(2012-2018) 1
Hình 1 2: Biểu đồ tổng công suất năng lượng tái tạo trên thế giới 2
Hình 1 3: Bảng thống kê số lượng công việc được tạo ra từ nguồn năng lượng tái tạo2 Hình 1 4: Vị trí địa lý của Việt Nam 4
Hình 1 5: Bản đồ bức xạ mặt trời Việt Nam 5
Hình 1 6: Pin màng mỏng vô định hình .10
Hình 1 7: Tấm pin năng lượng mặt trời đơn tinh thể (Mono) .10
Hình 1 8: Tấm pin năng lượng mặt trời đa tinh thể (Poly) .11
Hình 1 9: Công nghệ nhiệt mặt trời .12
Hình 2 1: Vị trí đối tượng thiết kế 14
Hình 2 2: Mặt bằng lắp đặt hệ thống điện mặt trời .15
Hình 2 3: Mặt bằng mái nhà Thư viện 17
Hình 2 2: Mặt bằng lắp đặt hệ thống điện mặt trời .19
Hình 2 4: Lưu đồ thiết kế 21
Hình 3 1: Mặt bằng mái .22
Hình 3 2: Màn hình làm việc PVsyst .23
Hình 3 3: Thông số cơ bản của Nhà thư viện 23
Hình 3 4: Màn hình làm việc Orientation với góc nghiêng tấm pin 8 0 24
Hình 3 5: Màn hình làm việc Orientation với góc nghiêng tấm pin 20 0 .25
Hình 3 6: Mặt bằng bố trí tấm pin .26
Hình 3 7: Cửa sổ nhập thông số trong System .27
Hình 3 8: Nguyên lý hoạt động của hệ thống điện mặt trời nối lưới .28
Hình 3 9: Lựa chọn tấm pin .28
Hình 3 10: Thông số kỹ thuật của tấm pin .29
Hình 3 11: Thông số về kích cỡ của tấm pin .30
Hình 3 12: Chọn inverter cho hệ thống .31
Hình 3 13: Thông số kỹ thuật của Inverter .31
Hình 3 14: Biểu đồ công suất của Inverter .32
Hình 3 15: Thông số về kích cỡ của Inverter .32
Hình 3 16: Số lượng pin và số dãy .33
Hình 3 17: Tổn thất do nhiệt .33
Hình 3 18: Chọn thông số dây DC 34
Hình 3 19: Chiều dài và tiết diện dây dẫn DC .36
Hình 3 20: Tổn thất trên dây dẫn DC .36
Hình 3 21: Nhập thông số dây AC 38
Hình 3 22: Suy giảm hiệu suất tấm pin .38
Hình 3 23: Tổn thất hàng năm 39
Hình 3 24: Ảnh của MCB .40
Hình 3 25: Biểu đồ điện năng các tháng trong năm theo Meteonorm .41
Hình 3 26: Giản đồ điện năng Meteonorm .42
Hình 3 27: Biểu đồ điện năng các tháng trong năm theo NASA .43
Hình 3 28: Giản đồ điện năng theo NASA .44
Hình 3 29: So sánh hai giản đồ điện năng .44
Hình 3 30: Mô hình hệ thống trên Sketchup .45
Hình 3 31: Mặt bằng bố trí tấm pin trên AutoCAD .45
Trang 12Hình 3 32: Mặt bằng bố trí khung đỡ trên AutoCAD 46
Hình 3 33: Mặt cắt mái bố trí thiết bị trên AutoCAD 46
Hình 3 34: Chi tiết khung đỡ trên AutoCAD 47
Hình 3 35: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống 47
Hình 3 36: Sơ đồ đấu nối tấm pin 48
Hình 3 37: Mặt bằng đi dây trên mái 48
Hình 3 38: Cửa sổ chọn tấm pin 50
Hình 3 39: Nhập thông tin cơ bản của tấm pin 51
Hình 3 40: Thông số tấm pin 395W của IREX 52
Hình 3 41: Thông số sau khi nhập 52
Hình 3 42: Nhập dữ liệu ánh sáng 53
Hình 3 43: Đường đặc tính I - V 53
Hình 3 44: Chọn thông số IAM 54
Hình 3 45: Chọn tham số phụ 54
Hình 3 46: Chọn điện trở Rshunt 55
Hình 3 47: Chọn điện trở Rshunt ở điểm Ginc = 0 55
Hình 3 48: Chọn hệ số độ giảm công suất cực đại theo nhiệt độ 56
Hình 3 49: Nhập kích cỡ và công nghệ 56
Hình 3 50: Nhập giá và hãng sản xuất của tấm pin 57
Hình 3 51: Cửa sổ chọn Inverter 57
Hình 3 52: Cửa sổ nhập thông số chính 58
Hình 3 53: Thông số kỹ thuật của Inverter 59
Hình 3 54: Thông số nhập Inverter trên PVsyst 59
Hình 3 55: Đường cong hiệu suất của Inverter 60
Hình 3 56: Nhập tham số bổ xung 60
Hình 3 57: Thông số đầu ra của Inverter 61
Hình 3 58: Nhập thông số kích cỡ của Inverter 61
Hình 3 59: Tính thương mại 62
Trang 13CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG
1.1 Tổng quan về năng lượng mặt trời(NLMT)
Hiện nay, nguồn năng lượng có nguồn gốc hóa thạch đang dần cạn kiệt kèm theo những tác động gây ô nhiễm môi trường và trái đất đang nóng lên từng ngày Việc tìm ra nguồn năng lượng mới thay thế cho nguồn năng lượng truyền thống có thể giúp cân bằng giữa phát triển kinh tế, vấn đề năng lượng và môi trường là nhiệm vụ của tất cả các quốc gia trên thế giới, bao gồm cả Việt Nam Chính những điều này, năng lượng tái tạo là một giải pháp để cứu trái đất
Theo xu hướng chung của thế giới, con người ngày càng sử dụng nhiều các nguồn năng lượng sạch, góp phần bảo vệ môi trường Trong các dạng của năng lượng tái tạo như: năng lượng mặt trời, năng lượng sinh khối, năng lượng gió,… Năng lượng mặt trời mang đến nguồn năng lượng sạch, thường xuyên, thân thiện với môi trường Năng lượng mặt trời đã góp phần giải quyết những vấn đề bức xúc hiện nay như tình trạng ô nhiễm môi trường, ô nhiễm nguồn không khí,… Năng lượng mặt trời đã góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống người dân nhờ vào nguồn năng lượng sạch gắn liền với bảo vệ môi trường rất phù hợp với xu thế phát triển kinh tế - xã hội và công cuộc xây dựng nông thôn mới hiện nay
Sản xuất điện năng từ nguồn năng lượng mặt trời (NLMT) là một ngành công nghiệp đã và đang phát triển rất mạnh mẽ cùng với sự tiến bộ không ngừng về công nghệ chế tạo các thành phần của nó, đáp ứng nhu cầu năng lượng của con người ngày càng đáng kể, tạo ra hàng triệu việc làm mới từ chuỗi sản xuất, cung ứng và vận hành các hệ thống NLMT
Biểu đồ sau về tăng trưởng sản lượng điện mặt trời toàn cầu hàng năm cho ta thấy sự phát triển nguồn điện này nhanh nhất trong nhóm các nguồn điện tái tạo:
Hình 1 1: Biểu đồ công suất điện năng lượng tái tạo bổ sung hàng năm(2012-2018)
Dưới đây là danh sách 6 nước có công suất điện từ năng lượng tái tạo lớn nhất thế giới:
Trang 14Hình 1 2: Biểu đồ tổng công suất năng lượng tái tạo trên thế giới
Riêng ở châu Á, Trung Quốc, Nhật Bản và Ấn Độ là các nước có tốc độ tăng trưởng đầu tư lắp đặt nhà máy điện mặt trời PV nhiều nhất trong năm 2017 – 2018 Qua đó việc làm từ năng lượng mặt trời cũng được gia tăng Dưới đây là bảng thống
kê tổng công việc được tạo ra từ năng lượng tái tạo:
Hình 1 3: Bảng thống kê số lượng công việc được tạo ra từ nguồn năng lượng tái tạo
Như vậy, tăng trưởng về đầu tư riêng NLMT đối với các nước đang phát triển (+12%) là con số rất ấn tượng, tạo niềm tin cho các nhà đầu tư về lĩnh vực này đối với các nước bắt đầu phát triển điện mặt trời như ở Việt Nam
Theo định luật Swanson[1]: Giá điện mặt trời sẽ giảm 20% mỗi khi tăng gấp đôi sản lượng Và theo định luật này, người ta đã kiểm chứng được cứ 10 năm thì giá
Trang 15điện mặt trời sẽ giảm một nửa Với tốc độ này, suất đầu tư điện mặt trời càng ngày càng giảm mạnh, tạo nên sự hấp dẫn lớn đới với các nhà đầu tư hiện nay
Việt nam được xem là một quốc gia có tiềm năng rất lớn về năng lượng mặt trời Đối với Việt Nam cho đến những năm gần đây, Chính phủ đã có cơ chế chính sách khuyến khích, ưu đãi Để tạo điều kiện cho sự phát triển năng lượng tái tạo trong tương lai, ngày 11/04/2017, Thủ tướng Chính phủ đã ký 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[2], trong đó quy định hai cơ chế rất quan trọng là “Net-metering” và giá mua đối với toàn bộ sản lượng điện từ các nhà máy điện mặt trời nối lưới là 9,35 Uscent/kWh (chưa bao gồm thuế giá trị gia tăng) Tiếp theo sau đó, Bộ trưởng Bộ Công thương ký ban hành Thông tư 16 ngày 12/9/2017 về hướng dẫn thực hiện Quyết định số 11 và ban hành mẫu hợp đồng mua bán điện[3] Đây được coi là chìa khóa quan trọng mở cửa cho sự phát triển mạnh mẽ điện mặt trời trong thời gian tới tại Việt Nam Ngay sau khi Chính phủ ban hành Quyết định 11/2017/QĐ – TTg thì đã có một số vướng mắc và đến 08/01/2019 Thủ tướng chính phủ đã ký ban hành Quyết định số 02/2019/QĐ – TTg[4] sửa đổi và bổ xung một số vướng mắc của Quyết định 11/2017/QĐ – TTg.Dưới đây là điểm sửa đổi và bổ xung:
Bảng 1 1: Sửa đổi và bổ xung của Quyết định 02/2019/QĐ - TTg
QĐ 11/2017/QĐ – TTg QĐ 2/2019/QĐ – TTg Đánh giá
Các dự án trên mái nhà
được thực hiện cơ chế
bù trừ điện năng
(net-metering) sử dụng hệ
thống công tơ hai chiều
Các dự án trên mái nhà được thực hiện cơ chế mua bán điện theo chiều giao và nhận riêng biệt của công tơ hai chiều
Khuyến khích được các nhà đầu tư sử dụng ít lượng điện từ lưới
Chủ trì nghiên cứu bổ
sung quy định miễn các
loại thuế, phí đối với
Theo thống kê tổng hợp từ tạp đoàn điện lực Việt Nam1, giá điện tại Việt Nam
có xu hướng tăng rõ rệt qua các năm Từ 1/12/2017 giá điện EVN tăng trung bình 6,08% và sẽ tiếp tục tăng qua các năm sau đó Do vậy quyết định lựa chọn đầu tư hệ thống năng lượng mặt trời làm giảm chi phí vận hành sản xuất điện, giảm lượng CO2
thải ra so với nhà máy điện truyền thống, giảm lượng điện tiêu thụ từ những nguồn tiêu thụ lớn, là một quyết định đúng đắn
1 http://tiasang.com.vn/-dien-dan/Tai-sao-gia-dien-can-phai-tang-16375
Trang 161.2 Tiềm năng phát triển năng lượng mặt trời tại Việt Nam
Việt Nam là một quốc gia nằm trên bán đảo Đông Dương, khu vực Đông Nam
Á, ven biển Thái Bình Dương Việt Nam mang hình chữ S, kéo dài từ vĩ độ 23o23’ Bắc đến 8o27’ Bắc, dài 1.650 km theo hướng bắc nam Nhiệt độ trung bình dao động
từ 21oC đến 27oC và tăng dần từ Bắc vào Nam:
Hình 1 4: Vị trí địa lý của Việt Nam 2
Việt Nam nằm trong vành đai nội chí tuyến(vùng nằm giữa 2 chí tuyến 23027’
Nam – 23027’ Bắc) nên quanh năm có nhiệt độ cao Qua đó Việt Nam được đánh giá là Quốc gia rất có tiềm năng phát triển điện mặt trời, cường độ bức xạ mặt trời tương đối lớn đặc biệt các tỉnh phía nam trung bình khoảng 4,6 kWh/m2/ngày Từ những tiềm
2 https://www.vntrip.vn/cam-nang/ban-do-cac-tinh-thanh-viet-nam-32577
Trang 17năng lớn về điện mặt trời, Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt Đề án Điều chỉnh Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011 – 2020 có xét đến năm 2030 còn được gọi là Quy hoạch điện VII điều chỉnh[5] công suất lắp đặt điện mặt trời sẽ lên khoảng 850 MW đến năm 2020, khoảng 4.000 MW vào năm 2025 và khoảng 12.000
MW đến năm 2030 Điện năng sản xuất từ nguồn điện mặt trời chiếm tỷ trọng khoảng 0,5% năm 2020, khoảng 1,6% vào năm 2025 và khoảng 3,3% vào năm 2030
Dưới đây là bản đồ bức xạ mặt trời Việt Nam:
Hình 1 5: Bản đồ bức xạ mặt trời Việt Nam 3
Trạm đo lường và lập biểu đồ năng lượng mặt trời dưới sự hỗ trợ của Ngân hàng thế giới (WB) được xây dựng ở sông Bình, huyện Bắc Bình tỉnh Bình Thuận đã cho ra được thông số cụ thể về bức xạ mặt trời của Việt Nam:
3 PVGIS – CMSAF (Ủy ban Châu Âu)
Trang 18Bảng 1 2: Thông số về bức xạ mặt trời tại Việt Nam 4
Vùng Giờ nắng trong năm Cường độ BXMT (kWh/m2/ngày) Đánh giá
- Tổng sản lượng bức xạ nhiệt mặt trời trung bình khỏang 4 kWh/m2/ngày
- Số giờ nắng trung bình cả năm khoảng 1800 – 2100 giờ
Ở miền Nam, các tỉnh từ Đà Nẵng trở vào, tiềm năng NLMT rất tốt và phân bố đồng đều trong suốt cả năm Trừ những ngày mưa rào thì có thể nói trên 90% số ngày trong năm đều có thể sử dụng NLMT để sản xuất điện:
- Số giờ nắng trung bình cả năm trong khoảng 2000 – 2600 giờ
- Tổng sản lượng bức xạ nhiệt trung bình khoảng > 5 kWh/m2/ngày
1.3 Thực trạng sử dụng năng lượng mặt trời tại Việt Nam
Tiềm năng về sử dụng năng lượng mặt trời lý thuyết được đánh giá khoảng 6,78 triệu kWh/năm(43,9 tỷ TOE/năm) Tuy nhiên, việc khai thác và sử dụng nguồn năng lượng này hiện nay vẫn còn hạn chế Các hoạt động nghiên cứu và sử dụng năng lượng mặt trời ở Việt Nam tập trung vào một số lĩnh vực như cung cấp nước nóng dùng trong sinh hoạt và phát điện ở quy mô nhỏ: sấy, nấu ăn, chưng cất nước ở quy mô thử
nghiệm nhỏ, chưa đáng kể Dù có tiềm năng phát triển điện mặt trời tại Việt Nam rất
lớn, tuy nhiên đến hiện tại việc khai thác và đưa vào sử dụng ngành năng lượng này còn chưa đáng kể Đến mãi năm 2014 nước ta mới có dự án điện mặt trời lớn đầu tiên
Đó chính là nhà máy quang năng Hội An, Côn Đảo với tổng đầu tư 140 nghìn Euro
Dự án này đã được hoàn thành nối lưới vào điện lực Côn Đảo vào tháng 12/2014 Cho đến nay, cả nước mới có khoảng 60 hệ thống đun nước nóng bằng NLMT tập thể được lắp đặt, phục vụ được cho khoảng 5.000 gia đình Trong đó, khoảng 95% được lắp đặt
sử dụng ở khu vực thành thị, 5% sử dụng nông thôn Đối tượng lắp đặt và sử dụng chủ yếu là các hộ gia đình chiếm khoảng 99%, 1% còn lại cho các đối tượng khác như: nhà trẻ, trường mẫu giáo, trạm y tế, khách sạn, trường học, nhà hàng
Trước đây, năng lượng mặt trời dùng để sản xuất điện ở Việt Nam chủ yếu là nguồn điện pin mặt trời được áp dụng ở khu vực nông thôn miền núi, vùng sâu, vùng
xa và hải đảo Tuy nhiên, từ sau QĐ 11 của Thủ tướng Chính phủ, các nhà máy điện mặt trời công suất lớn đã lần lượt được xây dựng, nghiệm thu và hòa lưới Ông Nguyễn Quốc Trung - Trưởng phòng Điều hành Thị trường điện thuộc Trung tâm điều
4 https://freedumjunkshun.com/ban-do-buc-xa-va-tiem-nang-dien-mat-troi-o-viet-nam/
Trang 19độ hệ thống điện quốc gia (A0) cho biết, tính đến giữa tháng 4/2019, toàn hệ thống điện chỉ có 4 nhà máy điện mặt trời với tổng công suất chưa tới 150 MW Tuy nhiên
hiện tại, nguồn điện mặt trời đã chiếm tỷ lệ 8,28% công suất đặt của hệ thống điện Việt Nam
Dự kiến, từ nay đến cuối năm 2019, A0 sẽ tiếp tục đóng điện đưa vào vận hành thêm 13 nhà máy điện mặt trời, với tổng công suất 630 MW, nâng tổng số nhà máy điện mặt trời trong toàn hệ thống lên 98 nhà máy
Trước ngày 30/6/2019 đã có 85 nhà máy điện mặt trời đang vận hành với tổng công suất dự kiến là 5384,6 MWp, công suất thực tế là 4458,5 MW Ông Nguyễn Quốc Trung – Trưởng phòng Điều hành Thị trường điện (A0) cho hay nguồn điện mặt trời đã chiếm tỉ lệ 8,28% công suất hệ thống điện của nước ta Bảng dưới đây là danh sách nhà máy hoạt động trước ngày 30/6/2019 ở nước ta:
4 Trang trại điện mặt trời Gelex Ninh Thuận 42,0 50,0 5/01/2019 22/05/2019
9 Mặt trời CMX Renewable Việt Nam 131,3 168,0 26/12/2017 21/06/2019
13 Nhà máy điện mặt trời Hồng Phong 1A 150,0 195,0 8/06/2018 18/06/2019
14 Nhà máy điện mặt trời Hồng Phong 1B 100,0 130,0 8/06/2018 18/06/2019
19 Nhà máy điện mặt trời Dầu Tiếng 1,2 350 420 19/06/2018 DT1: 12/6/2019 DT2: 20/6/2019
20 Nhà máy điện mặt trời Hồ Bầu Ngứ 37,4 45,8 20/12/2017 28/06/2019
21 Nhà máy điện mặt trời Sao Mai An Giang Giai đoạn 1&2 96,9 104,0 12/06/2018 28/06/2019
22 Nhà máy điện mặt trời Eco Seido Tuy Phong 40,0 51,0 8/02/2018 14/06/2019
23 Nhà máy điện mặt trời Ninh Phước 6.1 & 6.2 49,0 58,3 1/06/2018 28/06/2019
24 Nhà máy điện mặt trời Krông Pa 49,0 69,0 25/12/2017 GĐ1: 21/12/2018 GĐ2: 28/12/2018
Trang 20STT Tên nhà máy
Công suất
Thỏa thuận đấu nối Văn bản COD 7
27 Nhà máy điện mặt trời KN Cam Lâm 45,0 49,5 20/04/2018 26/06/2019
30 Nhà máy điện mặt trời VSP Bình Thuận II 26,5 33,1 4/04/2018 21/06/2019
31 Nhà máy điện mặt trời HCG Tây Ninh 40,0 50,0 29/06/2018 10/06/2019
37 Nhà máy điện mặt trời Sông Lũy 1 39,0 46,7 20/06/2018 22/05/2019
41 Nhà máy điện mặt trời LIG - Quảng Trị 41,2 49,5 30/07/2018 27/05/2019
42 Nhà máy điện mặt trời Mỹ Sơn Hoàn Lộc Việt 41,3 50,0 2/08/2018 27/06/2019
44 Nhà máy điện mặt trời BCG Băng Dương 34,4 40,6 3/07/2018 27/06/2019
45 Nhà máy điện mặt trời Xuân Thọ 1 45,9 49,6 29/08/2018 12/06/2019
46 Nhà máy điện mặt trời Xuân Thọ 2 45,9 49,6 29/08/2018 13/06/2019
47 Nhà máy điện mặt trời Trí Việt 1 25,0 30,0 16/8/2018-BS ngày 27/07/2019 31/5/2019
48 Nhà máy điện mặt trời Bách Khoa Á Châu 1 25,0 30.0 16/8/2018- BS ngày 27/07/2019 31/5/2019
49 Nhà máy điện mặt trời Bình Nguyên 40,8 49,6 27/07/2018 31/05/2019
51 Nhà máy điện mặt trời Europlast Long An 40,8 50,0 1/07/2018 17/06/2019
53 Nhà máy điện mặt trời Thuận Minh 2 42,5 50,0 17/07/2018 28/06/2019
54 Nhà máy điện mặt trời KCN Châu Đức 58,0 70,0 12/07/2018 27/06/2019
56 Nhà máy điện mặt trời Hồng Phong 4 44,0 48,0 3/07/2018 12/06/2019
57 Nhà máy điện mặt trời Europlast Phú Yên 44,7 50,0 30/07/2018 11/07/2019
58 Nhà máy điện mặt trời Thịnh Long - AAA Phú Yên 43,8 50,0 30/07/2018 7/10/2019
7 COD: Commercial operation date: Ngày vận hành thương mại
Trang 21STT Tên nhà máy
Công suất
Thỏa thuận đấu nối Văn bản COD
61 Nhà máy điện mặt trời Phước Hữu Điện lực 1 28,1 30,2 9/07/2018 20/05/2019
63 Nhà máy điện mặt trời Cam Lâm VN 45,0 49,6 19/07/2018 26/06/2019
72 Nhà máy điện mặt trời TTC Đức Huệ 1 40,8 49,0 3/08/2018 26/04/2019
73 Nhà máy điện mặt trời TTC Hàm Phú 2 40,8 49,0 18/07/2018 4/05/2019
75 Nhà máy điện mặt trời Điện lực Miền Trung 8,5 10,0 5/12/2017 4/07/2019
77 Nhà máy điện mặt trời Solar Park 02 40,8 50,0 25/01/2019 23/07/2019
78 Nhà máy điện mặt trời Trung Nam Trà Vinh 140,8 165,0 26/02/2019 28/06/2019
79 Nhà máy điện mặt trời Chư Ngọc - EVNLICOGI 16 GĐ 1 12,8 15,0 1/02/2019 5/06/2019
81 Nhà máy điện mặt trời Long Thành 1 43,8 50,0 19/10/2018 2/07/2019
82 Nhà máy điện mặt trời Jang Pong Giai đoạn 1 8,6 10,0 5/09/2018 3/05/2019
83 Nhà máy điện mặt trời Dầu Tiếng 3 60,0 72,0 30/01/2019 GĐ2:27/6/2019 GĐ1: /6/2019
Đến hết tháng 11/2019, Tổng công ty Điện lực miền Nam (EVNSPC) cho biết tổng công suất điện mặt trời áp mái trên địa bàn 21 tỉnh thành phía Nam là 161,908 kWp, đạt 169% kế hoạch của Tập đoàn Điện lực Việt Nam giao cho
Ngày 18/12/2019, EVN đã gửi công văn hướng dẫn về việc thanh toán chi phí mua điện mặt trời áp mái cho các khách hàng có đấu nối lưới sau 30/6/2019 là “tạm ghi nhận chi phí mua điện theo mức giá 8,38cents/kWh đến hết 31/12/2019 nếu chưa
có quyết định cơ chế giá mới do Chính phủ công bố
Như vậy giá điện mặt trời áp mái giảm 0,97 cents/kWh từ 9,35 cents/kWh xuống 8,38 cents/kWh điều này sẽ làm thời gian thu hồi vốn của các hệ thống điện mặt trời sẽ tăng lên làm cho chủ đầu tư có sự phân vân hơn khi đầu tư vào điện mặt trời Nên em
sẽ chọn mức giá 8,38 cents/kWh (1.940 đồng/ kWh) để tính tính kinh tế của dự án
Trang 221.4 Các công nghệ pin mặt trời
1.4.1 Công nghệ Pin mặt trời màng mỏng vô định hình
Pin màng mỏng vô định hình gọi tắt là pin màng mỏng, hoặc pin vô định hình,
có nhiều loại như: silic vô định hình (a – Si) với hiệu suất 12 – 16%, đồng inđi diselenua (CIS) với hiệu suất 10 – 12%, cadmi telurua( CdTe) với hiệu suất 6 – 8%,
Hình 1 6: Pin màng mỏng vô định hình 8
- Ưu điểm: Giá thành sản xuất ra 1 Watt thấp chỉ khoảng 1,07 USD/Watt
- Nhược điểm: Hiệu suất thấp
1.4.2 Công nghệ Pin mặt trời từ tinh thể Silic
- Công nghệ đơn tinh thể (monocrystalline): dùng silic đơn tinh thể có hiệu suất chuyển hóa 18 – 24% Để chế tạo ra sản phẩm yêu cầu silic đơn thể phải có độ nguyên chất đạt đến 99%, quá trình chế tạo cần nhiệt độ cao để làm tan chảy silic Độ nguyên chất phải ở mức gần như tuyệt đối để đảm bảo sự di động dễ dàng của điện tử tạo ra dòng điện Vì vậy nên giá thành cao nên và không được
áp dụng rộng rãi Tuổi thọ trên 25 năm
Hình 1 7: Tấm pin năng lượng mặt trời đơn tinh thể (Mono) 9
8 https://khoahoc.tv/he-thong-pin-mat-troi-sieu-mong-co-the-gan-len-moi-be-mat-chi-voi-bang-dinh-83123
9 https://irex.vn/san-pham/irm72s1-390/
Trang 23- Công nghệ đa tinh thể: Silic đa tinh thể được chế tạo ít tốn kém hơn vì không cần đạt đến độ nguyên chất như đơn tinh thể Nhưng silic đa tinh thể lại có nhiều đường biên tinh thể (crystalline boundary) cản trở sự di động của điện tử làm giảm hiệu suất Pin mặt trời giá rẻ Hiệu suất chuyển hóa cao 16 – 22% Silic đa tinh thể có thể làm thành phim màng mỏng vừa ít tốn kém nguyên liệu vừa có khả năng hấp thụ năng lượng mặt trời cao hơn 40 lần so với silic đơn tinh thể Tuổi thọ trên 25 năm Nguyên liệu này là polymer, loại vật liệu rẻ và phổ biến trên thị trường Dễ sản xuất
Hình 1 8: Tấm pin năng lượng mặt trời đa tinh thể (Poly) 10
1.4.3 Công nghệ nhiệt mặt trời
Sử dụng một hệ thống quang học tập trung ánh sáng vào một tế bào quang điện nhỏ, nhờ đó diện tích trung tâm của tấm pin được giảm đi, đồng thời cường độ sáng được tăng lên tương ứng với tỷ lệ tập trung của hệ thống Nhờ giảm diện tích Pin sử dụng và tăng hiệu suất mà có thể giảm được chi phí trên mỗi đơn vị Watt của tấm Pin
Đặc điểm của hệ Pin mặt trời tập trung này là nó chỉ có thể hấp thụ được tia sáng trực tiếp, do đó các hệ này cần dàn xoay theo hướng mặt trời để tận dụng tối đa nguồn sáng trực tiếp Cùng với bộ phận quang học, dàn xoay làm tăng thêm chi phí và mức độ phức tạp của hệ thống, đồng thời đòi hỏi các công tác bảo trì, bảo dưỡng
thường xuyên hơn
10 https://irex.vn/san-pham/irp72s-335/
Trang 24Hình 1 9: Công nghệ nhiệt mặt trời. 11
- Ưu điểm:
• Tiết kiệm nguyên liệu ( do diện tích tế bào quang điện nhỏ)
• Hiệu suất cao ( sử dụng vật liệu bán dẫn đa tầng, cường độ ánh sáng cực lớn)
- Nhược điểm
• Chi phí sản xuất lớn
• Phải sử dụng dàn xoay (do tế bào quang điện chỉ hấp thụ ánh sáng trực tiếp)
• Chi phí dàn xoay, bộ phận quang học, vật liệu sản xuất pin đắt
• Chỉ thích hợp với vùng có cường độ bức xạ lớn
11 http://solarhub.vn/vi/nang-luong-mat-troi/hoi-tu-nang-luong-mat-troi/
Trang 25TÓM TẮT CHƯƠNG 1
Trong chương 1 em đã trình bày với 2 nội dung chính:
- Giới thiệu tổng quan về nguồn năng lượng mặt trời
• Xu hướng, hiện trạng phát triển điện năng lượng mặt trời trên thế giới,
• Tốc độ tăng trưởng điện mặt trời trên thế giới, những chính sách ưu đãi của Chính phủ đối với điện mặt trời
- Tiềm năng phát triển năng lượng mặt trời
• Thực trạng sử dụng năng lượng mặt trời
• Các công nghệ pin mặt trời(Pin màng mỏng vô định hình, pin silic đa tinh thể, pin silic đơn tinh thể, điện mặt trời tập trung)
Hiện nay trên thị trường thì loại pin năng lượng mặt trời Silic đơn tinh thể đang được đánh giá cao hơn loại pin Silic đa tinh thể do hiệu suất chuyển đổi và khả năng hấp thụ ánh sáng ở nhiệt độ cao là cao hơn so với Silic đa tinh thể Vậy nên trong đồ
án này em dùng loại pin Silic đơn tinh thể để thiết kế
Trang 26CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU ĐỐI TƯỢNG VÀ CÔNG CỤ THIẾT KẾ
2.1 Đối tượng thiết kế
2.1.1 Vị trí của đối tượng thiết kế
Hình 2 1: Vị trí đối tượng thiết kế 12
Đối tượng thiết kế là Thư viện điện tử của Trường Đại học Điện lực nằm ở 235 đường Hoàng Quốc Việt, quận Bắc Từ Liêm, thành phố Hà Nội
Trường nằm ở trên kinh độ: 105047’ Đông, vĩ độ: 21002’ Bắc
2.1.2 Mục tiêu của đối tượng thiết kế
- Giảm trừ và đối trừ điện năng tiêu thụ từ lưới điện xuống
- Đáp ứng nhu cầu điện năng một phần cho hệ thống tải tiêu thụ của nhà xưởng hoạt động với hệ thống pin mặt trời
- Làm tiền đề để thúc đẩy sử dụng năng lượng tái tạo & tiết kiệm năng lượng trong khu vực
- Nâng cao hình ảnh của Khoa Công nghệ năng lượng, Trường học Điện lực hiện đại đi đầu công nghệ, hướng tới tương lai năng lượng xanh
- Giảm phát thải khí nhà kính, góp phần bảo vệ môi trường
- Là mô hình thực tế cho sinh viên học tập và nghiên cứu về năng lượng mặt trời
2.1.3 Điều kiện tự nhiên
Vị trí lắp đặt hệ thống là trên mái nhà Tòa Thư Viện Điện Tử của Trường Đại học Điện lực, không có trở ngại về mặt bằng triển khai và thi công công trình Không
bị che bởi bóng râm từ các tòa nhà và cây cối xung quanh
12 Google Maps
Trang 28Nhìn trên hai bảng số liệu từ NASA và Meteonorm cho ta thấy dữ liệu về cường độ bức xạ trung bình theo tháng từ NASA cao hơn 0,34 – 0,87 kWh/m2.day từ tháng 1 đến tháng 4 và tháng 12 là 0,56 kWh/m2/ngày, thấp nhất là tháng 1 với 0,34 kWh/m2.day và cao nhất là tháng 3 với 0,87 kWh/m2/ngày so với dữ liệu từ Meteonorm Còn từ tháng 5 đến tháng 11 thì dữ liệu từ Meteonorm lại cao hơn dữ liệu
từ NASA là 0,02 – 0,57 với thấp nhất là tháng 11 với 0,02 kWh/m2/ngày và cao nhất là tháng 7 với 0,57 kWh/m2/ngày
Trong hai dữ liệu này em sử dụng để đưa ra các kịch bản khác nhau nhằm so sánh tính kinh tế - kỹ thuật
2.2 Công cụ thiết kế
2.1.4 Khảo sát mặt bằng mái
Loại mái: Mái hình chop tứ giác với vật liệu làm bằng tôn
Hướng mái: Chính Nam, Chính Bắc, Chính Tây, Chính Đông
Trang 29Hình 2 3: Mặt bằng mái nhà Thư viện
2.2.1 Phần mềm thiết kế AutoCAD
AutoCAD là phần mềm ứng dụng Computer Aider Design(CAD), được sử dụng rộng rãi trên các thiết bị máy tính chạy Window, hỗ trợ cho các kỹ sư, kiến trúc sư và các chuyên viên thiết kế khác Tạo các sản phẩm mô hình 2D và mô hình 3D Phiên bản đầu tiên của AutoCAD được Autodesk phát hành năm 1982, ngày nay nó đã trở thành một phần mềm vẽ kỹ thuật phổ biến nhất thế giới và ứng dụng rộng nhất, mặc dù trong những năm trở lại đây mô hình 3D đã được sử dụng nhiều hơn nhưng AutoCAD vẫn đóng vai trò nền tảng giúp cho các mô hình 3D có độ chính xác cao hơn
AutoCAD cung cấp cho người sử dụng với giao diện trực quan, với những công
cụ và layout có sẵn cho phép bạn tạo ra vô số các đối tượng khác nhau tùy vào lĩnh vực cụ thể Các phiên bản của AutoCAD cung cấp cho các kiến trúc sư các công cụ phần tích cần thiết, để phân tích thành phần của tòa nhà và tính toán kết cấu, cấu trúc, trọng tải cho tòa nhà, AutoCAD tạo ra một phương án kiến trúc, thiết kế hệ thống pin mặt trời một cách chi tiết và cụ thể nhất
AutoCAD là phần mềm được dùng để triển khai các bản vẽ kĩ thuật xây dựng trên mặt phẳng 2D AutoCAD cho phép người dùng thể hiện hình dạng, kích thước, đặc điểm cấu tạo của công trình cần xây dựng một cách dễ dàng và nhanh chóng Nói cách khác, đối với ngành xây dựng AutoCAD là phần mềm tạo bản vẽ kỹ thuật thay thế hoàn toàn cho việc vẽ tay trên giấy của các kỹ sư thiết kế
Trong thiết kế này thì em dùng AutoCAD phiên bản 2018 để thực hiện
2.2.2 Phần mềm thiết kế Sketchup
Sketchup là một phần mềm thiết kế 3D ứng dụng cho một phạm vi đa dạng của các chuyên gia thiết kế Được ứng dụng cho các kiến trúc sư, kỹ sư, thiết kế đồ họa, nhà phát triển game và thậm chí cả các nhà làm phim, các phần mềm ứng dụng cho phép người dùng tạo ra các cơ quan đại diện 3D của thiết kế
Tính năng sáng tạo là cốt lõi của chương trình bao gồm mô phỏng theo cảm nhận của bản vẽ tự do với một bút chì và giấy Google cung cấp các chương trình trong cả hai phiên bản miễn phí và một phiên bản chuyên nghiệp có phí trong đó cung
Trang 30cấp chức năng bổ sung sau hướng tới việc sử dụng chuyên nghiệp Ngoài ra, Google cung cấp một nền tảng trực tuyến cho các nhà giáo dục phối hợp với các sinh viên trong các thiết kế xây dựng cũng như các kho Google, cho phép người dùng chia sẻ
mô hình thiết kế
Bằng cách sử dụng một công nghệ push/pull cấp bằng sáng chế, phần mềm được xây dựng trên một môi trường mô hình cho phép người dùng vẽ thiết kế trong một định dạng hai chiều, giống như một nghệ sĩ sẽ có một bút chì và giấy Quen thuộc của quá trình cho phép các nhà thiết kế để rút ra chu vi, đường dây, đối tượng và vạch
ra một cách dễ dàng bằng cách sử dụng các công cụ vẽ Thiết kế ba chiều sau đó được thực hiện thông qua các công cụ chỉnh sửa được xây dựng trong phần mềm, cho phép người dùng để đẩy và kéo các đường hút vào thiết kế Sử dụng các công cụ chỉnh sửa, một đại diện 3D hoàn chỉnh các thiết kế được thực hiện, đó là hữu ích cho việc bản thiết kế hoặc sản xuất sản phẩm
Trong thiết kế này thì em dung Sketchup phiên bản pro 2018 để thực hiện
2.2.3 Phần mềm mô phỏng PVsyst
PVsyst là một gói phần mềm máy tính cho việc nghiên cứu, kích thước, mô phỏng và phân tích dữ liệu hoàn chỉnh hệ thống Điện mặt trời Phần mềm này hướng tới đối tượng là kiến trúc sư, kỹ sư và các nhà nghiên cứu, và chứa rất nhiều công cụ hữu ích cho giảng dạy về hệ thống điện mặt trời Phần mềm cũng tích hợp hệ cơ sở dữ liệu về các loại pin mặt trời khác nhau, các hệ ắc quy, bộ biến đổi điện, cơ sở dữ liệu
về bức xạ mặt trời, và đặc biệt là công cụ thiết kế giao diện 3D cho phép phân tích các tình huống kiến trúc khác nhau của các tòa nhà… Phần mềm này cho phép thiết kế cả
hệ thống Điện mặt trời độc lập và điện mặt trời nối lưới
Trong thiết kế này thì em dùng PVsyst phiên bản 6.43 để thực hiện
Trang 32Nhìn trên hai bảng số liệu từ NASA và Meteonorm cho ta thấy dữ liệu về cường độ bức xạ trung bình theo tháng từ NASA cao hơn 0,34 – 0,87 kWh/m2.day từ tháng 1 đến tháng 4 và tháng 12 là 0,56 kWh/m2/ngày, thấp nhất là tháng 1 với 0,34 kWh/m2.day và cao nhất là tháng 3 với 0,87 kWh/m2/ngày so với dữ liệu từ Meteonorm Còn từ tháng 5 đến tháng 11 thì dữ liệu từ Meteonorm lại cao hơn dữ liệu
từ NASA là 0,02 – 0,57 với thấp nhất là tháng 11 với 0,02 kWh/m2/ngày và cao nhất là tháng 7 với 0,57 kWh/m2/ngày
Trong hai dữ liệu này em sử dụng để đưa ra các kịch bản khác nhau nhằm so sánh tính kinh tế - kỹ thuật
Trang 33TÓM TẮT CHƯƠNG 2
Trong chương 2 em đã trình bày với 2 nội dung chính
- Giới thiệu về đối tượng thiết kế là Nhà thư viện điện tử trường Đại học Điện lực:
• Vị trí, mục tiêu, điều kiện tự nhiên;
• Khảo sát mặt bằng của Nhà thư viện điện tử
- Công cụ thiết kế với những phần mềm:
• Phần mềm thiết kế 2D AutoCAD;
• Phần mềm thiết kế 3D Sketchup;
• Phần mềm mô phỏng công suất PVsyst
Dưới dây là lưu đồ thực hiện thiết kế hệ thống điện mặt trời cho Nhà thư viện:
Hình 2 5: Lưu đồ thiết kế
Trang 34CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG CÔNG CỤ ĐỂ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI NHÀ THƯ VIỆN
3.1 Hiện trạng lưới điện trường Đại học Điện lực
Do thời gian chưa cho phép nên trong phạm vi đồ án này em không khảo sát thực tế về phần điện Tủ điện phân phối coi như đủ xuất tuyến để đấu nối trực tiếp vào đầu ra của Inverter
3.2 Lập phương án thiết kế cho hệ thống điện mặt trời áp mái nhà Thư viện
Qua quá trình khảo sát mặt bằng mái và thông số được cho ở 2.1.3 Điều kiện
tự nhiên., phương án thiết kế được lựa chọn như sau:
Hình 3 1: Mặt bằng mái
Màn hình làm việc phần mềm mô phỏng PVsyst:
Trang 35Hình 3 2: Màn hình làm việc PVsyst
3.2.1 Chọn vị trí và cơ sở dữ liệu
Nhập tên của đối tượng thiết kế vào mục Project’s name Tiếp theo chọn Site and Meteo để nhập thông số cơ bản(Quốc gia, thành phố, tên, nguồn dữ liệu) Nhà thư viện vào trong phần mềm mô phỏng PVsyst:
Hình 3 3: Thông số cơ bản của Nhà thư viện
Trang 363.2.2 Chọn góc nghiêng và hướng lắp đặt của hệ thống
Tiếp theo chọn phần Orientation để nhập góc nghiêng và hướng lắp đặt hệ thống:
Hình 3 4: Màn hình làm việc Orientation với góc nghiêng tấm pin 8 0
Trong màn hình làm việc Orientation có:
- Field type: Chọn loại hệ thống Do thực tế khó khăn đầu tư thiết bị quay đón nắng mặt trời nên em chọn hệ thống có góc nghiêng cố định Fixed Tilted Plane
- Field Parameters: Chọn thông số góc nghiêng Trong phần này gồm 2 phần
• Plane Tilt: Nhập góc nghiêng của hệ thống
• Azimuth: Nhập độ lệch của hướng đặt hệ thống so với hướng chính Nam
- Optimisation: Chọn bức xạ theo:
• Yearly irradiation yield: Bình quân theo năm;
• Summer(Apr – Sep): Bình quân theo mùa hè;
• Winter(Oct – Mar): Bình quân theo mùa đông
- Yearly meteo yield:
• Transposition Factor FT: Hệ số chuyển đổi
• Loss By Respect To Optimum: Độ giảm hiệu suất theo hiệu suất tối ưu
• Global on collector plane: Tổng năng lượng trên một đơn vị diện tích (m2)
Theo tính toán mô phỏng trong PVsyst, góc nghiêng tấm pin đạt từ 80 – 200
theo hướng Chính Nam thì độ giảm hiệu suất theo hiệu suất tối ưu là 0% như Hình 3.4
và 3.5 thể hiện Ngoài khoảng độ nghiêng này, độ giảm hiệu suất theo hiệu suất tối ưu
sẽ lớn hơn 0%
Trang 37Hình 3 5: Màn hình làm việc Orientation với góc nghiêng tấm pin 20 0
Cùng với góc nghiêng tương ứng, ở mỗi hướng mái sẽ có độ giảm hiệu suất khác nhau, được cho trong bảng sau:
Bảng 3 1: Bảng độ giảm hiệu suất theo các hướng của mái
Hướng mái Độ giảm hiệu suất so với hiệu suất tối ưu (%)
Từ kết quả Bảng 3 1, để tối ưu hiệu suất, tối ưu về kinh tế thì em xin lựa chọn
hướng mái để thiết kế hệ thống điện mặt trời là hướng Chính Nam
Theo kết quả khảo sát ở mục 2.1.4, với hướng Chính Nam , mái có độ nghiêng
là 220 thì hiệu suất giảm theo sự tối ưu là 0,3% Tuy không phải độ nghiêng tối ưu như
đã trình bày (80 – 200) nhưng em chọn lắp đặt áp mái theo đúng độ nghiêng 220 và lấy
dữ liệu theo trung bình năm để vừa đảm bảo được tính kỹ thuật cũng như tính kinh tế
và cả tính thực tế của hệ thống
Dưới đây là mặt bằng bố trí tấm pin ứng với góc nghiêng 220 theo hướng Chính Nam với 33 tấm pin Mono 370W (1960x990 mm):
Trang 38Hình 3 6: Mặt bằng bố trí tấm pin
Trên mặt bằng mái em bố trí 26 tấm pin và được chia làm 2 chuỗi (string) mắc song song Mỗi 1 chuỗi có 13 tấm pin mắc nối tiếp Như thế tổng công suất tạo ra là 9,62 kWp và điện áp của hệ thống là: 515,71 V
3.2.3 Chọn thông số kỹ thuật của hệ thống
Sau khi đã chọn xong phần Orientation, em tiếp tục đến phần System để nhập thông số kỹ thuật của hệ thống