PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ KINH tế của các HỆTHỐNG và QUYẾT ĐỊNH đầu tư hệ THỐNG PIN QUANG điện mặt TRỜI

XÁC ĐỊNH DIỆN TÍCH ĐẶT PANEL PV, LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ .... PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA CÁC HÊ ̣ THỐNG VÀ QUYẾT ĐỊNH ĐẦU TƯ HỆ THỐNG PIN QUANG ĐIỆN MẶT TRỜI .... CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ H

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 2

1.1 NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 2

1.1.1 Ca ́ c hê ̣ thống điê ̣n mă ̣t trời sẽ là tương lai của ngành điện thế giới 2

1.1.2 Viê ̣t Nam đươ ̣c đánh giá rất cao về tiềm năng khai thác điê ̣n mă ̣t trời 3

1.1.3 TP HCM la ̀ khu vực rất phù hơ ̣p để phát triển điê ̣n mă ̣t trời 5

1.2 Mục tiêu 5

1.3 Nội dung 6

CHƯƠNG 2 7

I XÁC ĐỊNH DIỆN TÍCH ĐẶT PANEL PV, LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 7

1 Khảo sát đối tượng 7

2 Chọn công nghệ và công suất 7

II PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA CÁC HÊ ̣ THỐNG VÀ QUYẾT ĐỊNH ĐẦU TƯ HỆ THỐNG PIN QUANG ĐIỆN MẶT TRỜI 7

2.1 Công nghê ̣ 1: 7

2.2 Công nghê ̣ 2 11

2.3 Công nghê ̣ 3 14

III THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN QUANG ĐIỆN MẶT TRỜI 19

1 Chọn diện tích đặt panel PV, công nghệ và công suất 19

2 Chọn cấu trúc inverter 20

3 Tính chọn thông số kỹ thuật Inverter 20

IV TÍNH CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN (CABLE) 21

4.1 Cáp kết nối qua mỗi tấm panel 21

4.2 Cáp DC từ hệ thống chuối kết nối inverter 22

4.3 Cáp AC từ inverter hòa lưới 0.4KV kết hợp chọn CB 23

V TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG 24

PHỤ LỤC 25

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 1.1 NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

1.1.1 Ca ́ c hê ̣ thống điê ̣n mă ̣t trời sẽ là tương lai của ngành điện thế giới

Xét về tiềm năng của các nguồn NLTT thì có thể nói năng lượng mă ̣t trời là nguồn năng lượng có tiềm năng lớn nhất Năng lượng mặt trời có thể khai thác một cách độc lập

ở mọi nơi có nắng, không phân biệt thành thị hay nông thôn nên hiện nay trong sản xuất điện từ NLTT thì chỉ có điê ̣n mă ̣t trời là có thể khai thác ở quy mô hô ̣ gia đình Chính vì thế, tiềm năng sản xuất điện mă ̣t trời là vô cùng to lớn Nhờ sự phát triển của công nghê ̣ và việc ban hành các cơ chế chính sách hỗ trợ của các quốc gia và quốc tế mà chi phí đầu tư cho các hê ̣ thống quang điện mă ̣t trời ngày càng rẻ Hình 1.1 cho thấy chi phí đầu tư cho cho 3 hệ thống PV điển hình tại Mỹ từ năm 2010 – 2018 là hộ gia đình, thương mại, và nhà máy phát điện nối lưới; chi phí đầu tư giảm nhanh trong 7 năm qua

Hình 1.1: Bảng chuẩn chi phí NREL 2018 cho các hệ thống PV đã được cài đặt

Hình 1.1 cho thấy sự giảm chi phí liên tục cho các hệ thống quy mô dân cư và thương mại, và tăng nhẹ chi phí cho các hệ thống mô-đun tiện ích

Hình 1.2: Biểu đồ thực của giá năng lượng mă ̣t trời và dự báo giá[5]

Theo đó, giá thành phát điện của PV hiện tại đã tiếp cận giá phát điện khí thiên nhiên đối với các hệ thống PV có chi phí đầu tư thấp nhất và có vị trí nắng nhất; các hệ thống khác sẽ bằng với giá phát điện khí thiên nhiên vào năm 2018 Tới năm 2035, giá phát điện của hệ thống PV sẽ thấp hơn trên 30% giá phát điện khí thiên nhiên

Hình 1.2 cho thấy giá điê ̣n mă ̣t trời khi chiếm 1% điê ̣n năng toàn thế giới Đến khi chiếm 2% điê ̣n năng toàn thế giới thì sẽ giảm như thế nào Và dựa vào đó các chuyên gia dự đoán giá điê ̣n mă ̣t trời khi chiếm đến tổng 32% điê ̣n năng trên thế giới Đó là một chi phí cực

kỳ đáng quan tâm

Có thể nói rằng, các hê ̣ thống điê ̣n mă ̣t trời sẽ là tương lai của ngành điện nói riêng, hay ngành năng lượng thế giới nói chung Đây là lý do thứ hai thúc đẩy ho ̣c viên cho ̣n đề

tài này

1.1.2 Viê ̣t Nam đươ ̣c đánh giá rất cao về tiềm năng khai thác điê ̣n mă ̣t trời

Việt Nam được đánh giá là nước có tiềm năng phát triển điện mặt trời do vị trí địa

lý nằm gần xích đạo, cường độ bức xạ mặt trời quanh năm đạt từ 4 đến 5,2 kWh/m2/ngày

ở hầu hết các tỉnh thành [5] Tiềm năng về trữ lượng NLMT của Việt Nam ước tính tương đương khoảng 43,9 tỷ tấn dầu/năm Tiềm năng NLMT ở Việt Nam thay đổi theo vị trí địa

lý (xem bảng 1.2)

Nhằm đẩy mạnh khai thác và sử dụng có hiệu quả nguồn năng lượng mặt trời, Chính phủ đã đặt ra các mục tiêu phát triển điện mặt trời tại Quyết định số 428/QĐ-TTg ngày 18 tháng 3 năm 2016 phê duyệt điều chỉnh Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn

2011 – 2020 có xét đến 2030, cụ thể: Tăng công suất nguồn điện mặt trời từ mức không đáng kể lên khoảng 850 MW vào năm 2020; khoảng 4.000 MW vào năm 2025 và khoảng 12.000 MW vào năm 2030 Điê ̣n năng sản xuất từ nguồn điê ̣n mă ̣t trời chiếm tỷ tro ̣ng khoảng 0,5% năm 2020, khoảng 1,6% vào năm 2025 và khoảng 3,3% vào năm 2030

Bảng 1.2: Mật độ năng lượng trung bình hằng năm và số giờ nắng trung bình hằng năm ở

các khu vực khác nhau của Việt Nam [5]

Khu vực Mật độ năng lượng trung bình

hằng năm (kcal/cm 2 /năm)

Để đạt được các mục tiêu này, ngày 11 tháng 4 năm 2017, Thủ tướng Chính phủ 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 đó, EVN sẽ mua điện từ các hệ thống PV với giá 9,35

$cent/kWh thông qua hệ thống đo đếm Net Metering Với quyết định này, chắc chắn sẽ tạo

ra một “làn sóng” mới cho toàn xã hội đầu tư vào các hệ thống PV với quy mô lớn cũng như quy mô hộ gia đình

Thực hiện Quyết định số 11/2017/QĐ-TTg, ngày 12 tháng 9 năm 2017, Bộ Công Thương ban hành Thông tư số16/2017/TT-BCT quy định về phát triển dự án và Hợp đồng mua bán điện mẫu áp dụng cho các dự án điện mặt trời Việc ban hành Thông tư giúp minh bạch hóa thủ tục đầu tư phát triển điện mặt trời tại Việt Nam, thúc đẩy đầu tư phát triển nguồn điện mặt trời, bổ sung công suất cho hệ thống điện, từng bước tăng tỷ trọng của năng lượng tái tạo trong hệ thống điện quốc gia, giảm sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng hóa thạch đang dần cạn kiệt, đảm bảo an ninh năng lượng, giảm phát thải khí nhà kính, bảo vệ môi trường và phát triển bền vững

1.1.3 TP HCM la ̀ khu vực rất phù hơ ̣p để phát triển điê ̣n mă ̣t trời

TP HCM được đánh giá là một trong những tỉnh thành có tiềm năng lớn để phát triển ngành năng lượng mặt trời và là nơi có các hoạt động nghiên cứu và triển khai công nghệ ứng dụng thực tiễn nguồn năng lượng mặt trời quy mô lớn nhất nước

Theo khảo sát của Tổng Công ty Điện lực TP HCM (EVNHCMC) thì tổng công suất lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời tại TP HCM đến tháng 6/2017 khoảng 33MW Và công suất lắp đặt pin mặt trời hiện nay trên địa bàn thành phố ước tính đạt 2MWp, trong đó 1.838,2 kWp đã nối lưới, được phân bố ở hai đối tượng chính gồm tòa nhà các cơ quan và doanh nghiệp 1.607,2 kWp (chiếm 87,5%) và hộ gia đình 231 kWp (chiếm 12,5%) TP HCM có điều kiện khí hậu rất phù hợp để phát triển điện mặt trời, nắng quanh năm, dù mùa mưa thì trong ngày vẫn có nắng Theo đó, cường độ bức xạ mặt trời trung bình của

TP HCM là khá cao nên có tiềm năng phát triển và ứng dụng năng lượng mặt trời tương đối lớn Ước tính tổng bức xạ theo phương ngang (GHI) trung bình hằng năm tại khu vực phía Nam (trong đó có TP HCM) là 4,8-5,5 (kWh/m2/ngày)

Bảng 1.3: Tổng số giờ nắng trung bình tháng và năm của TP HCM (giờ)

TP

HCM 245 246 272 239 195 171 180 172 162 182 200 223 2487 1.2 Mục tiêu

Đánh giá tính khả thi về mặt kinh tế, kỹ thuật và tác động môi trường của đề tài

1.3 Nội dung

Để đáp ứng mục tiêu nêu trên đề tài báo cáo cần thực hiện những nội dung sau đây:

- Tổng quan năng lượng tái tạo trên thế giới và Việt Nam;

- Đối tượng nghiên cứu, mục tiêu nội dung, giới hạn;

CHƯƠNG 2 KHẢO SÁT VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ CHO HỆ THỐNG PIN QUANG ĐIỆN

MẶT TRỜI

I XÁC ĐỊNH DIỆN TÍCH ĐẶT PANEL PV, LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ

1 Khảo sát đối tượng

Hệ thống điện mặt trời nối lưới cho tổ hợp KTX D2 của trường Đa ̣i Ho ̣c Sư

Phạm Kỹ Thuâ ̣t TPHCM

Thông số công trình KTX D2:

Diện tích lắp đặt ướ c tính: 350 m2

2 Chọn công nghệ và công suất

Chọn hệ thống PV có công suất 30 5

II PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA CÁC HỆ THỐNG VÀ QUYẾT ĐỊNH

ĐẦU TƯ HỆ THỐNG PIN QUANG ĐIỆN MẶT TRỜI

2.1 Công nghê ̣ 1:

+ Pin quang điê ̣n: AE350M6-72

+ Inverter: Fronius Symo 15.0-3-M

Số lượng module tối đa trên mô ̣t chuỗi:

= 100047.149= 21,2 ≈ 22 (𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒)

Các module pin quang điê ̣n mắc nối tiếp nhau trong mô ̣t chuỗi nên dòng điê ̣n tối đa trên một chuỗi là: 𝐼𝑎𝑟𝑟𝑎𝑦.𝑚𝑎𝑥 = 𝐼𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒.𝑚𝑎𝑥 = 8,87 (𝐴)

Số lượng chuỗi tối đa cho một inverter:

338,87= 3,72 ≈ 4 (𝑐ℎ𝑢ô ̃𝑖) Như vâ ̣y, để đáp ứng yêu cầu của hê ̣ thống thì cấu trúc hê ̣ thống cần có 2 tra ̣m inverter, mỗi trạm inverter kết nối với 2 chuỗi module, mỗi chuỗi gồm 22 module ghép nối tiếp Khi đó, công suất của hê ̣ thống PV là: 𝑃𝑃𝑉 = 88 × 0.35 = 30,8 (𝑘𝑊)

Số module pin quang điê ̣n cần thiết là: 2 x 2 x 22 = 88 (module)

Diện tích lắp đă ̣t cần thiết của hê ̣ thống là: 𝑆𝑠𝑦𝑠 = 170,8 (𝑚2)

Kiểm tra dòng vào inverter: Mỗi inverter nối với 2 chuỗi nên dòng vào tối đa của inverter là: 𝐼𝐼𝑁𝑉.𝑚𝑎𝑥 = 2 × 𝐼𝑎𝑟𝑟𝑎𝑦.𝑚𝑎𝑥 = 17,74 (𝐴)

Nhận xét: 𝐼𝐼𝑁𝑉.𝑚𝑎𝑥 < 33 (𝐴) nên inverter đã cho ̣n đa ̣t yêu cầu

Tổng chi phí lắp đặt của hê ̣ thống điê ̣n mă ̣t trời công suất 30 kWp khi cho ̣n công nghệ 1 được trình bày trong bảng 2.1.1

Các thông số củ a hệ thống PV 30 kWp theo công nghê ̣ 1 được trình bày trong phu ̣ lục 4.4 Bảng tính các chỉ số kinh tế của dự án lắp đă ̣t pin quang điện mă ̣t trời quy mô 30 kWp theo công nghệ 1 được trình bày trong file excel “Bang tinh cac chi so kinh te 3 kWp (1)”

Ba ̉ ng 2.1.1: Tổng chi phí lắp đă ̣t của hê ̣ thống điê ̣n mă ̣t trời

công suất 30 kWp khi cho ̣n công nghê ̣ 1

STT Hạng mục Số

lươ ̣ng Đơn Giá Tha ̀nh tiền

(VND)

Công suất hệ thống: 30,8 kWp

Chi phi ́ trực tiếp

1 Pin mặt trời AE Solar AE350M6-72 88 5.300.000 466.400.000

2 Inverter Fronius Symo 15.0-3-M 2 107.240.000 214.480.000

Chi phi ́ gián tiếp

Tổng chi phí gián tiếp (≈ 20% tổng chi phí trực tiếp) 136.176.000

Kết quả tính toán các chỉ số kinh tế của dự án lắp đặt pin quang điê ̣n mă ̣t trời quy

mô 30 kWp theo công nghệ 1:

Hiện giá thu hồi thuần NPV:

Áp du ̣ng công thức 7.10(Năng lượng mặt trời - thiết kế và lắp đặt):

Dự án có công suất hê ̣ thống 30 kWp nên phải chi ̣u thuế thu nhâ ̣p doanh nghiê ̣p 25%

và thuế VAT 10% Vâ ̣y nên: NPV = 29.706,74 (USD)

Nhận xét: Nếu cho ̣n công nghệ 1 thì dự án lắp đă ̣t pin quang điê ̣n mă ̣t trời quy mô

30 kWp sinh lờ i 29.706,74 USD

Suất thu hồi nô ̣i bô ̣ IRR: Bảng 2.1.2 trình bày giá tri ̣ NPV tương ứng với các mức

lãi suất i khác nhau của dự án lắp đă ̣t pin quang điê ̣n mă ̣t trời quy mô 30 kWp theo công nghệ 1

Ba ̉ ng 2.1.2: Bảng tính IRR của hê ̣ thống PV quy mô 30 kWp theo công nghê ̣ 1

Mối quan hê ̣ giữa NPV và i (%) được thể hiê ̣n bằng đồ thi ̣ ở hình 4.10

Hi ̀nh 2.1: Đồ thị biểu diễn mối quan hê ̣ giữa NPV và i (%)

củ a hê ̣ thống PV quy mô 30 kWp theo công nghê ̣ 1 Nhận xét: IRR = 10,18% lớn hơn lãi suất ngân hàng là 3,1% nên dự án lắp đă ̣t pin quang điện mă ̣t trời quy mô 30 kWp theo công nghệ 1 có lời Nếu lãi suất ngân hàng cao hơn 10,18% thì dự án bi ̣ thua lỗ

Thờ i gian hoàn vốn T: từ file excel “Bang tinh cac chi so kinh te 3 kWp (1)” cho thấy tổng hiê ̣n giá doanh thu của dự án tính đến cuối năm thứ 8 đa ̣t 37.844,5 USD gần bằng tổng hiện giá chi phí đầu tư là 38.061,9 USD nên chưa thể hoàn vốn Đến cuối năm thứ 9,

-20000 -10000 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Lãi suất i % NPV USD

tổng hiện giá doanh thu của dự án đa ̣t 39.930,47 USD đã lớn hơn tổng hiê ̣n giá chi phí đầu

tư là 38.061,9 USD nên thời gian hoàn vốn của dự án là 8,5 năm

Các module pin quang điê ̣n mắc nối tiếp nhau trong mô ̣t chuỗi nên dòng điê ̣n tối đa trên một chuỗi là: 𝐼𝑎𝑟𝑟𝑎𝑦.𝑚𝑎𝑥 = 𝐼𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒.𝑚𝑎𝑥 = 9,38 (𝐴)

Số lượng chuỗi tối đa cho một inverter:

339,38 = 3,518 ≈ 4 (𝑐ℎ𝑢ô ̃𝑖) Như vâ ̣y, để đáp ứng yêu cầu của hê ̣ thống thì cấu trúc hê ̣ thống cần có 2 tra ̣m inverter, mỗi trạm inverter kết nối với 2 chuỗi module, mỗi chuỗi gồm 20 module ghép nối tiếp Khi đó, công suất của hê ̣ thống PV là: 𝑃𝑃𝑉 = 29,600 (𝑘𝑊)

Số module pin quang điê ̣n cần thiết là: 80 (module)

Diện tích lắp đă ̣t cần thiết của hê ̣ thống là: 𝑆𝑠𝑦𝑠 = 155,4 (𝑚2)

Kiểm tra dòng vào mô ̣t inverter: Mỗi inverter nối với 2 chuỗi nên dòng vào tối đa

củ a inverter là: 𝐼𝐼𝑁𝑉.𝑚𝑎𝑥 = 2 × 𝐼𝑎𝑟𝑟𝑎𝑦.𝑚𝑎𝑥 = 18,76(𝐴)

Nhận xét: 𝐼𝐼𝑁𝑉.𝑚𝑎𝑥 < 33 (𝐴) nên inverter đã cho ̣n đa ̣t yêu cầu

Tổng chi phí lắp đặt của hê ̣ thống điện mă ̣t trời công suất 30 kWp khi cho ̣n công nghệ 2 được trình bày trong bảng 2.2.1

Ba ̉ ng 2.2.1: Tổng chi phí lắp đă ̣t của hê ̣ thống điê ̣n mă ̣t trời

công suất 30 kWp khi cho ̣n công nghê ̣ 2

lươ ̣ng Đơn Giá Tha (VND) ̀nh tiền

Công suất hê ̣ thống: 𝟐𝟗, 𝟔𝟎𝟎kWp

Chi phi ́ trực tiếp

Chi phi ́ gián tiếp

Tổng chi phí gián tiếp (≈ 20% tổng chi phí trực tiếp) 105.092.000

Các thông số của hệ thống PV 30 kWp theo công nghệ 2 được trình bày trong phu ̣ lục 4.4 Bảng tính các chỉ số kinh tế của dự án lắp đă ̣t pin quang điê ̣n mă ̣t trời quy mô 30 kWp theo công nghệ 2 được trình bày trong phụ lu ̣c “Bang tinh cac chi so kinh te 3 kWp (2)”

Kết quả tính toán các chỉ số kinh tế của dự án lắp đă ̣t pin quang điê ̣n mă ̣t trời quy

mô 30 kWp theo công nghệ 2:

Hiện giá thu hồi thuần NPV:

Áp du ̣ng công thức 7.10(Năng lượng mặt trời - thiết kế và lắp đặt):

Trong đó:

𝑛: thời hạn đầu tư (năm);

𝑅𝑡: giá trị thu hồi tại năm thứ t (USD);

𝐶𝑡: chi phí đầu tư tính đến năm thứ t (USD);

𝑖: lãi suất chiết khấu (%/năm)

Dự án có công suất hê ̣ thống 30 kWp nên có thể phải chi ̣u thuế thu nhâ ̣p doanh nghiệp 25% và thuế VAT 10% Vâ ̣y nên: NPV = 33.034,79 (USD)

Nhận xét: Nếu cho ̣n công nghệ 2 thì dự án lắp đă ̣t pin quang điê ̣n mă ̣t trời quy mô

30 kWp sinh lờ i 33.034,79 USD

Suất thu hồi nô ̣i bô ̣ IRR: Bảng 2.2.2 trình bày giá trị NPV tương ứng với các mức lãi suất i khác nhau của dự án lắp đă ̣t pin quang điê ̣n mă ̣t trời quy mô 30 kWp theo công nghệ 2

Ba ̉ ng 2.2.2: Bảng tính IRR của hê ̣ thống PV quy mô 30 kWp theo công nghê ̣ 2

NPV (USD) 25.367,62 19.137,72 13.826,29 9.267,45 5.329,04 1.905,24

1.089,21

Hi ̀nh 2.2: Đồ thị biểu diễn mối quan hê ̣ giữa NPV và i (%)

củ a hê ̣ thống PV quy mô 30 kWp theo công nghê ̣ 2 Nhận xét: IRR = 11,64% lớn hơn lãi suất ngân hàng là 3,1% nên dự án lắp đă ̣t pin quang điện mặt trời quy mô 30 kWp theo công nghệ 2 có lời Nếu lãi suất ngân hàng cao hơn 11,64% thì dự án bi ̣ thua lỗ

Thờ i gian hoàn vốn T: từ file excel cho thấy tổng hiê ̣n giá doanh thu của dự án tính đến năm thứ 7 đạt 33.711,9 USD đã lớn hơn tổng hiê ̣n giá chi phí đầu tư là 33.300,00 USD nên thờ i gian hoàn vốn của dự án là 7 năm

2.3 Công nghê ̣ 3

+ Pin quang điê ̣n: JA Solar 370W

+ Inverter: FRONIUS ECO 25.0-3-S

Số lượng module tối đa trên mô ̣t chuỗi:

= 100048,18= 20,75 ≈ 21 (𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒)

Các module pin quang điê ̣n mắc nối tiếp nhau trong mô ̣t chuỗi nên dòng điê ̣n tối đa trên một chuỗi là: 𝐼𝑎𝑟𝑟𝑎𝑦.𝑚𝑎𝑥 = 𝐼𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒.𝑚𝑎𝑥 = 9,38 (𝐴)

-20000

-10000

0 10000