Thiết kế hệ thống điện mặt trời áp mái 1 MWP

LỜI CẢM ƠN Quãng thời gian đại học là quãng thời gian khó khăn của chúng em sau 12 năm học và trường Bách Khoa như một nơi thử thách đầy sức “nóng” đối với chúng em trước khi bước vào đời. Chính vì những cái “nóng” ấy mà chúng em, ai cũng sẽ được và có những thành công nhất định như câu mà ông bà ta từng nói “ lửa thử vàng, gian nan thử sức”. Để đạt được thành công ấy, chúng em ai cũng được những sự giúp đỡ hết sức trân trọng và đáng quý của mọi người xung quanh. Đầu tiên, em xin gửi lời trân trọng đến với gia đình đã giúp đỡ em không những 4 năm đại học mà còn cả 12 năm học trước đó. Gia đình còn như một nơi dựa vững chắc để em có thể dựa vào để đứng lên, đi tiếp khi gặp khó khăn. Tiếp theo, em xin chân thành gửi lời cảm ơn thầy Nguyễn Hữu Phúc là người trực tiếp và hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đề cương và luận văn. Thầy đã tạo điều kiện và môi trường làm việc thuận lợi nhất giúp em hoàn thành tốt những mục tiêu của luận văn đã đề ra. Ngoài ra, em cũng thật sự biết ơn những thầy cô giáo trong khoa Điện Điện Tử. Đặc biệt là những thầy cô trong bộ môn thiết bị điện đã giảng dạy chu đáo, cung cấp những kiến thức nền tảng và chuyên sâu trong 4 năm học, góp phần quan trọng để chúng em có thể hoàn thành tốt luận văn, tạo cảm hứng cho sự thành công trên con đường sự nghiệp sau này. Bên cạnh đó, do kiến thức chuyên môn còn giới hạn nên việc thực hiện đề tài này không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được sự xem xét, đánh giá của các quý thầy cô để em có thể hiểu ra những thiếu sót của bài luận văn này để có thể hoàn thành thật tốt bài kiểm tra cuối cùng trong quãng đời sinh viên này. Em xin chân thành cảm ơn Tp. Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 01 năm 2021 Sinh viên TÓM TẮT LUẬN VĂN Ngành lượng mặt trời đang là một trong những ngành đang phát triển trên thế giới. Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng vô tận để chúng ta có thể khai thác và sử dụng hiệu quả. Đặc biệt, tại Việt Nam là một quốc gia rất thích hợp để phát triển ngành công nghiệp điện mặt trời, nó mang lại hiệu quả kinh tế cao và là nguồn năng lượng sạch ít gây ô nhiễm môi trường. Trong khuôn khổ báo cáo bài luận văn sẽ trình bày các vấn đề như sau : Tổng quan về năng lượng mặt trời (lịch sử phát triển, tình hình phát triển điện mặt trời trong và ngoài nước, giới thiệu về hệ thống điện mặt trời hòa lưới,..). Các bước tính toán thiết kế hệ thống điện mặt trời áp mái công suất 1MWp. Vẽ mặt bằng của hệ thống bằng PVsyst và SketchUp, vẽ cách lắp đặt tấm pin, lắp đặt inverter, sơ đồ dây một sợi. Thực hiện mô phỏng hệ thống và đánh giá ảnh hưởng của bóng che lên hệ thống. Tính toán chi phí vòng đời của dự án mặt trời lắp đặt. MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN I TÓM TẮT LUẬN VĂN II MỤC LỤC III MỤC LỤC BẢNG VI MỤC LỤC HÌNH ẢNH VIII CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1 1.1 TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 1 1.2 LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 2 1.3 TIỀM NĂNG PHÁT TRIỂN CỦA NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 4 1.3.1 Thế giới 4 1.3.2 Trong nước 6 1.4 CÁC LOẠI CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 10 1.4.1 Công nghệ năng lượng mặt trời hội tụ (CSP) 10 1.4.2 Công nghệ năng lượng mặt trời quang điện (SPV) 11 1.5 HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI HÒA LƯỚI 11 1.5.1 Tấm pin quang điện 11 1.5.2 Bộ nghịch lưu (inverter) 11 1.5.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống điện mặt trời hòa lưới 13 1.6 MỘT SỐ PHẦN MỀM SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN 14 1.6.1 Phần mềm PVsyst 14 1.6.2 Phần mềm SketchUp 17 1.6.3 Phần mềm AutoCAD 18 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI 1 MWP 19 2.1 GIỚI THIỆU NHÀ MÁY NƠI LẮP ĐẶT 19 2.2 CHỌN TẤM PIN CHO HỆ THỐNG 20 2.2.1 Chọn tấm pin 20 2.2.2 Thông số tấm pin 23 2.3 CHỌN INVERTER CHO HỆ THỐNG 26 2.3.1 Chọn inverter 26 2.3.2 Thông số inverter 28 2.4 CÁCH LẮP ĐẶT TẤM PIN VÀ BỐ TRÍ INVERTER 31 2.4.1 Cách lắp đặt tấm pin 31 2.4.2 Cách bố trí inverter 37 2.5 LẮP ĐẶT GÓC NGHIÊNG VÀ HƯỚNG CỦA CÁC TẤM PIN 38 2.6 THIẾT KẾ DÂY DẪN 40 2.6.1 Chọn chiều dài dây cho hệ thống 40 2.6.2 Cách chọn dây DC 42 2.6.3 Cách chọn dây AC 43 2.6.4 Kiểm tra sụt áp của dây 49 2.6.5 Chọn dây nối đất cho inverter: 51 2.7 CHỌN MÁNG CÁP 52 2.8 THIẾT KẾ CHỐNG SÉT CHO HỆ THỐNG 55 2.8.1 Lựa chọn sơ đồ nối đất cho hệ thống 55 2.8.2 Lựa chọn nối tiếp địa cho hệ thống 56 2.8.3 Thiết kế bãi tiếp địa cho hệ thống 58 2.9 CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ 62 2.9.1 Cầu chì 62 2.9.2 MCCB 63 2.10 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA HỆ THỐNG 1 MWP 70 CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG BẰNG PVSYST VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA BÓNG CHE LÊN HỆ THỐNG 72 3.1 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG BẰNG PHẦN MỀM PVSYST 72 3.1.1 Khai báo thông số của hệ thống 72 3.1.2 Kết quả mô phỏng 80 3.2 ẢNH HƯỞNG CỦA BÓNG CHE LÊN HỆ THỐNG 87 3.2.1 Tổng quát về bóng che đối với một hệ thống mặt trời 87 3.2.2 Dự án khi các góc nghiêng và hướng của tấm pin thay đổi 88 3.2.3 Dự án khi có ảnh hưởng bóng che bằng PVsyst và SketchUp 91 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN HIỆU QUẢ KINH TẾ BẰNG CHI PHÍ VÒNG ĐỜI (LIFE CYCLE COSTING ) 97 4.1 TỔNG QUÁT 97 4.2 CHI PHÍ ĐẦU TƯ CHO THIẾT BỊ 98 4.2.1 Chi phí pin năng lượng mặt trời 98 4.2.2 Chi phí cho một inverter ABB TRIO50.0TLOUTD 98 4.2.3 Chi phí cho dây cáp DC từ pin ra inverter 99 4.2.4 Chi phí cho dây cáp AC 99 4.2.5 Chi phí cho máng cáp 100 4.2.6 Chi phí cho thanh rail 102 4.2.7 Chi phí cho MCCB 103 4.2.8 Chi phí nối đất 104 4.2.9 Tổng chi phí đầu tư cho phần thiết bị 105 4.3 CHI PHÍ VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI 106 4.4 DOANH THU DỰ ÁN 106 4.5 THỜI GIAN HÒA VỐN (CPBT) VÀ ĐIỂM HÒA VỐN (BEP) 109 4.6 TIỀN ĐIỆN VÀ LỢI NHUẬN KHI NHÀ MÁY LẮP HỆ THỐNG MẶT TRỜI 110 CHƯƠNG 5: SO SÁNH VÀ NHẬN XÉT DỰ ÁN 115 5.1 TỔNG QUAN 115 5.2 SO SÁNH VÀ NHẬN XÉT DỰ ÁN 115 5.2.1 So sánh và nhận xét tổng quát 119 5.2.2 So sánh và nhận xét chi tiết 120 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 123 6.1 KẾT LUẬN 123 6.2 KHÓ KHĂN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 123 6.2.1 Khó khăn 123 6.2.2 Hướng phát triển 124 TÀI LIỆU THAM KHẢO 125 PHỤ LỤC 128

Đồ án: Thiết kế hệ thống năng lượng mặt trời GVHD: Th.S Trần Thế Tùng

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI

ÁP MÁI 1 MWP

GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc

TP.HỒ CHÍ MINH, THÁNG 01/2021

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN THIẾT BỊ ĐIỆN

LỜI CẢM ƠN

Quãng thời gian đại học là quãng thời gian khó khăn của chúng em sau 12 nămhọc và trường Bách Khoa như một nơi thử thách đầy sức “nóng” đối với chúng emtrước khi bước vào đời Chính vì những cái “nóng” ấy mà chúng em, ai cũng sẽ được

và có những thành công nhất định như câu mà ông bà ta từng nói “ lửa thử vàng, giannan thử sức” Để đạt được thành công ấy, chúng em ai cũng được những sự giúp đỡhết sức trân trọng và đáng quý của mọi người xung quanh

Đầu tiên, em xin gửi lời trân trọng đến với gia đình đã giúp đỡ em không những

4 năm đại học mà còn cả 12 năm học trước đó Gia đình còn như một nơi dựa vữngchắc để em có thể dựa vào để đứng lên, đi tiếp khi gặp khó khăn

Tiếp theo, em xin chân thành gửi lời cảm ơn thầy Nguyễn Hữu Phúc là ngườitrực tiếp và hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đề cương và luận văn Thầy

đã tạo điều kiện và môi trường làm việc thuận lợi nhất giúp em hoàn thành tốt nhữngmục tiêu của luận văn đã đề ra

Ngoài ra, em cũng thật sự biết ơn những thầy cô giáo trong khoa Điện - Điện Tử.Đặc biệt là những thầy cô trong bộ môn thiết bị điện đã giảng dạy chu đáo, cung cấpnhững kiến thức nền tảng và chuyên sâu trong 4 năm học, góp phần quan trọng đểchúng em có thể hoàn thành tốt luận văn, tạo cảm hứng cho sự thành công trên conđường sự nghiệp sau này

Bên cạnh đó, do kiến thức chuyên môn còn giới hạn nên việc thực hiện đề tài nàykhông tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được sự xem xét, đánh giá củacác quý thầy cô để em có thể hiểu ra những thiếu sót của bài luận văn này để có thểhoàn thành thật tốt bài kiểm tra cuối cùng trong quãng đời sinh viên này

Em xin chân thành cảm ơn!

Tp Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 01 năm 2021

Sinh viên

- Tổng quan về năng lượng mặt trời (lịch sử phát triển, tình hình phát triển điệnmặt trời trong và ngoài nước, giới thiệu về hệ thống điện mặt trời hòa lưới, ).

- Các bước tính toán thiết kế hệ thống điện mặt trời áp mái công suất 1MWp

- Vẽ mặt bằng của hệ thống bằng PVsyst và SketchUp, vẽ cách lắp đặt tấm pin,lắp đặt inverter, sơ đồ dây một sợi

- Thực hiện mô phỏng hệ thống và đánh giá ảnh hưởng của bóng che lên hệthống

- Tính toán chi phí vòng đời của dự án mặt trời lắp đặt

MỤC LỤ

LỜI CẢM ƠN I TÓM TẮT LUẬN VĂN II MỤC LỤC III MỤC LỤC BẢNG VI MỤC LỤC HÌNH ẢNH VIII

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1

1.1 TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 1

1.2 LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 2

1.3 TIỀM NĂNG PHÁT TRIỂN CỦA NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 4

1.3.1 Thế giới 4

1.3.2 Trong nước 6

1.4 CÁC LOẠI CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 10

1.4.1 Công nghệ năng lượng mặt trời hội tụ (CSP) 10

1.4.2 Công nghệ năng lượng mặt trời quang điện (SPV) 11

1.5 HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI HÒA LƯỚI 11

1.5.1 Tấm pin quang điện 11

1.5.2 Bộ nghịch lưu (inverter) 11

1.5.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống điện mặt trời hòa lưới 13

1.6 MỘT SỐ PHẦN MỀM SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN 14

1.6.1 Phần mềm PVsyst 14

1.6.2 Phần mềm SketchUp 17

1.6.3 Phần mềm AutoCAD 18

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI 1 MWP 19

2.1 G - .19

2.2 CHỌN TẤM PIN CHO HỆ THỐNG 20

2.2.1 Chọn tấm pin 20

2.2.2 Thông số tấm pin 23

2.3 CHỌN INVERTER CHO HỆ THỐNG 26

2.3.1 Chọn inverter 26

2.3.2 Thông số inverter 28

2.4 CÁCH LẮP ĐẶT TẤM PIN VÀ BỐ TRÍ INVERTER 31

2.4.1 Cách lắp đặt tấm pin 31

2.4.2 Cách bố trí inverter 37

2.5 LẮP ĐẶT GÓC NGHIÊNG VÀ HƯỚNG CỦA CÁC TẤM PIN 38

2.6 THIẾT KẾ DÂY DẪN 40

2.6.1 Chọn chiều dài dây cho hệ thống 40

2.6.2 Cách chọn dây DC 42

2.6.3 Cách chọn dây AC 43

2.6.4 Kiểm tra sụt áp của dây 49

2.6.5 Chọn dây nối đất cho inverter: 51

2.7 CHỌN MÁNG CÁP 52

2.8 THIẾT KẾ CHỐNG SÉT CHO HỆ THỐNG 55

2.8.1 Lựa chọn sơ đồ nối đất cho hệ thống 55

2.8.2 Lựa chọn nối tiếp địa cho hệ thống 56

2.8.3 Thiết kế bãi tiếp địa cho hệ thống 58

2.9 CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ 62

2.9.1 Cầu chì 62

2.9.2 MCCB 63

2.10 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA HỆ THỐNG 1 MWP 70

CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG BẰNG PVSYST VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA BÓNG CHE LÊN HỆ THỐNG 72

3.1 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG BẰNG PHẦN MỀM PVSYST 72

3.1.1 Khai báo thông số của hệ thống 72

3.1.2 Kết quả mô phỏng 80

3.2 Ả 87

3.2.1 Tổng quát về bóng che đối với một hệ thống mặt trời 87

3.2.2 Dự án khi các góc nghiêng và hướng của tấm pin thay đổi 88

3.2.3 Dự án khi có ảnh hưởng bóng che bằng PVsyst và SketchUp 91

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN HIỆU QUẢ KINH TẾ BẰNG CHI PHÍ VÒNG ĐỜI (LIFE CYCLE COSTING ) 97

4.1 TỔNG QUÁT 97

4.2 CHI PHÍ ĐẦU TƯ CHO THIẾT BỊ 98

4.2.1 Chi phí pin năng lượng mặt trời 98

4.2.2 Chi phí cho một inverter ABB TRIO-50.0-TL-OUTD 98

4.2.3 Chi phí cho dây cáp DC từ pin ra inverter 99

4.2.4 Chi phí cho dây cáp AC 99

4.2.5 Chi phí cho máng cáp 100

4.2.6 Chi phí cho thanh rail 102

4.2.7 Chi phí cho MCCB 103

4.2.8 Chi phí nối đất 104

4.2.9 Tổng chi phí đầu tư cho phần thiết bị 105

4.3 CHI PHÍ VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI 106

4.4 DOANH THU DỰ ÁN 106

4.5 THỜI GIAN HÒA VỐN (CPBT) VÀ ĐIỂM HÒA VỐN (BEP) 109

4.6 TIỀN ĐIỆN VÀ LỢI NHUẬN KHI NHÀ MÁY LẮP HỆ THỐNG MẶT TRỜI 110

CHƯƠNG 5: SO SÁNH VÀ NHẬN XÉT DỰ ÁN 115

5.1 TỔNG QUAN 115

5.2 SO SÁNH VÀ NHẬN XÉT DỰ ÁN 115

5.2.1 So sánh và nhận xét tổng quát 119

5.2.2 So sánh và nhận xét chi tiết 120

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 123

6.1 KẾT LUẬN 123

6.2 KHÓ KHĂN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 123

6.2.1 Khó khăn 123

6.2.2 Hướng phát triển 124

TÀI LIỆU THAM KHẢO 125

PHỤ LỤC 128

MỤC Bảng 1 1: Các mốc lịch sử phát triển năng lượng mặt tr ờ i[2] 2

Bảng 1 2: Bức xạ mặt trời tại các khu vực của Việt Nam 7

Bảng 1 3: Một số nhà máy năng lượng mặt trời ở Việt Nam 9

YBảng 2 1: Thông số pin 23

Bảng 2 2: Số ngày bắt đầu trong từng tháng 39

Bảng 2 3: Chọn kích thước cho dây DC và AC 40

Bảng 2 4: Bảng thông số dây dẫn DC 42

Bảng 2 5: Xác định chữ cái 44

Bảng 2 6: Chọn loại cáp 45

Bảng 2 7: Chọn K1 45

Bảng 2 8: Chọn K2 46

Bảng 2 9: Chọn K3 46

Bảng 2 10: Chọn K4 46

Bảng 2 11: Chọn tiết diện 47

Bảng 2 12: Thông số chọn tiết diện dây dẫn AC 48

Bảng 2 13: Độ sụt áp cho phép 49

Bảng 2 14: Kiểm tra sụt áp dây DC 49

Bảng 2 15: Số K tương ứng với tiết diện dây 50

Bảng 2 16: Kiểm tra sụt áp dây AC 50

Bảng 2 17: Chọn dây PE và dây trung tính N [19] 51

Bảng 2 18: Tiết diện dây PE 51

Bảng 2 19: Máng cáp với số sợi 52

Bảng 2 20: Chọn cáp cho dây AC và DC, chiều dài của các máng cáp 53

Bảng 2 21: Tiết diện tối thiểu của dây thoát sét 57

Bảng 2 22: Trị số điện trở suất p của đất 58

Bảng 2 23: Hệ số thay đổi điện trở suất của đất theo mùa 59

Bảng 2 24: Công thức tính điện trở nối đất của các kiểu nối đất 59

Bảng 2 25: Hệ số sử dụng nc cọc chôn thẳng đứng và nth của thanh nối các cọc 59

Bảng 2 26: Điện trở và điện kháng cho dây dẫn 65

Bảng 2 27: Điện trở và điện kháng cần tìm 65

Bảng 2 28: Tính dòng ngắn mạch 66

Bảng 2 29: Trip unit Micrologic 2.0 67

Bảng 2 30: Trip unit TM-D 67

Bảng 2 31: ICU của NS1600 68

Bảng 2 32:ICU của NSX 68

Bảng 2 33: Chọn MCCB cho hệ thống 69

YBảng 3 1: Thống kê sản lượng của hệ thống với từng góc nghiêng khác nhau… 88

YBảng 4 1: Bảng giá máng cáp tính được 100

Bảng 4 2: Giá cọc tiếp địa 104

Bảng 4 3: Giá cáp trần 104

Bảng 4 4: Bảng giá chi tiết của hệ thống 105

Bảng 4 5: Tổng doanh thu được của hệ thống trong 25 năm 108

Bảng 4 6: Thời gian hoàn vốn (CPBT) 109

Bảng 4 7: Tỷ lệ tiết kiệm của nhà máy 113

YBảng 5 1: So sánh các dự án pin mặt trời khác nhau 116

Bảng 5 2: Hiệu suất giảm theo năm của tấm pin các dự án 117

MỤC LỤC

Hình 1 1: Các nguồn năng lượng tái tạo trên Trái đất theo năm 1

Hình 1 2: Bài báo quảng cáo cho tấm pin mặt trời hoàn thiện đầu tiên 4

Hình 1 3: Dự đoán phát triển của các nguồn năng lượng trong tương lai 5

Hình 1 4: Nhà máy điện mặt trời Noor Abu Dhabi lớn nhất thế giới 5

Hình 1 5: Biểu đồ phân bố bức xạ mặt trời ở Việt Nam (Nguồn: SolarGIS) 6

Hình 1 6: Công suất lắp đặt dự kiến 8

Hình 1 7: Nhà máy điện mặt trời nổi trên hồ Đa Mi (Bình Thuận) 10

Hình 1 8: Inverter chuỗi 12

Hình 1 9: Micro Inverter 12

Hình 1 10: Inverter chuỗi kết hợp tối ưu hoá 13

Hình 1 11: Nguyên lý hoạt động của hệ thống 13

Hình 1 12: Giao diện chính của PVsyst 15

Hình 1 13: Giao diện chính của Grid-Connected 15

Hình 1 14: Giao diện Databases 16

Hình 1 15: Giao diện chính của SketchUp 17

Hình 1 16: Giao diện chính của AutoCAD 18

YHình 2 1: Hình ảnh thật của nhà máy sữa Thống Nhất 19

Hình 2 2: Pin Mono và pin Poly 20

Hình 2 3: Giải thưởng pin Jinko 22

Hình 2 4: Sơ đồ khối inverter 28

Hình 2 5: Thông số inverter-1 28

Hình 2 6: Thông số inverter-2 29

Hình 2 7: Mái nhà máy sữa Thống Nhất 31

Hình 2 8: Kích Thước nhà máy Thống Nhất đo bằng PVWatts 32

Hình 2 9: Mặt bằng mái của dự án 33

Hình 2 10: Hướng nghiêng của dự án 33

Hình 2 11: Cách nối tiếp pin trong 1 string 34

Hình 2 12: Mặt bằng bố trí tấm pin bằng AutoCAD 35

Hình 2 13: Mặt chiếu đứng của dự án 35

Hình 2 14: Mặt bằng bố trí pin thực tế trên SketchUp 36

Hình 2 15: Lắp đặt tấm pin trong thực tế 36

Hình 2 16: Bố trí inverter trong nhà 37

Hình 2 17: Chi tiết lắp đặt 16 inverter 37

Hình 2 18: Chi tiết lắp đặt inverter và các máng cáp 38

Hình 2 19: Quỹ đạo Trái Đất trong năm 38

Hình 2 20: Vị trí mặt trời trong năm 39

Hình 2 21: Bảng quy định dây của inverter 48

Hình 2 22: Bố trí máng cáp cho dây DC và AC 55

Hình 2 23: Sơ đồ nối đất TNC-S 56

Hình 2 24: Ground Clip 57

Hình 2 25: Quy tắc đấu nối dây của công trình không có hệ thống cột thu sét 58

Hình 2 26: Bãi tiếp địa 10 (Ω)) 61

Hình 2 27: Bãi tiếp địa 4 (Ω)) 62

Hình 2 28: Cầu chì trong inverter 62

Hình 2 29: Cách tính R và X cho dây [19] 64

Hình 2 30: Sơ đồ nguyên lý 1 70

Hình 2 31: Sơ đồ nguyên lý 2 71

YHình 3 1: Nhập tọa độ dự án 72

Hình 3 2: Khai báo thông số và import dữ liệu khí tượng 73

Hình 3 3: Dữ liệu khí tượng của dự án 73

Hình 3 5: Thực hiện lưu dự án 74

Hình 3 6: Chọn góc nghiêng và phương vị 75

Hình 3 7: Chọn thông số pin và inverter 76

Hình 3 8: Chọn thông số cho dây AC 76

Hình 3 9: Chọn thông số cho dây DC 77

Hình 3 10: Chọn thông số cho bụi ảnh hưởng tấm pin 77

Hình 3 11: Tổn thất do nhiệt độ 78

Hình 3 12: Tổn hao chất lượng tấm pin, suy giảm ánh sáng và do ghép nối 79

Hình 3 13: Kết quả từ PVsyst (trang 1) 80

Hình 3 14: Kết quả từ PVsyst (trang 2) 81

Hình 3 15: Kết quả từ PVsyst (trang 3) 82

Hình 3 16: Tỉ lệ hiệu suất (PR) của hệ thống mỗi tháng 83

Hình 3 17: Đồ thị đặc biệt (trang 4) 83

Hình 3 18: Sơ đồ tổn thất của hệ thống (trang 5) 84

Hình 3 19: Sản lượng dự kiến của hệ thống với xác suất (trang6) 85

Hình 3 20: Cân bằng CO2 (trang 8) 86

Hình 3 21: Ví dụ minh họa cho che bóng 87

Hình 3 22: Góc nghiêng, hướng nam 89

Hình 3 23: Góc nghiêng, hướng Đông- Bắc 90

Hình 3 24: Góc nghiêng, hướng Tây-Nam 90

Hình 3 25: Mô hình được đơn giản từ SketchUp 91

Hình 3 26: Thực hiện xuất file 3ds 91

Hình 3 27: Lấy file 3ds 92

Hình 3 28: Chọn đơn vị trong mô phỏng 92

Hình 3 29: Dự án được đưa vào PVsyst 93

Hình 3 30: Chuyển sang bề mặt tấm pin 93

Hình 3 31: Cài đặt tên và góc nghiêng của string pin 94

Hình 3 32: Cài đặt thông số của một string pin 94

Hình 3 33: Quay mô hình đúng với phương tấm pin đã đặt sẵn 95

Hình 3 34: Bắt đầu mô phỏng 95

Hình 3 35: Tổn hao sau khi có thêm phần mô hình 3D bóng che 96

YHình 4 1: Giá pin JINKO SOLAR

JKM350M-72 98

Hình 4 2: Giá inverter 98

Hình 4 3: Giá cáp điện DC 4mm 2 99

Hình 4 4: Giá cáp điện 1 99

Hình 4 5: Giá cáp điện 2 99

Hình 4 6: Giá thanh rail [35] 102

Hình 4 7: Giá MCCB 1 103

Hình 4 8: Giá MCCB 2 103

Hình 4 9: Chi tiết sản lượng điện dự án trong 25 năm 107

Hình 4 10: Biểu đồ thể hiện sản lượng điện hệ thống trong 25 năm 107

Hình 4 11: Hình biểu thị điểm hòa vốn BEP 110

Hình 4 12: Sơ đồ phụ tải của nhà máy [17] 111

Hình 4 13: Quy định tiền điện cho nhà máy [39] 112

Hình 4 14: Quy định giờ cao điểm, thấp điểm[40] 112

YHình 5 1: Biểu đồ so sánh lợi nhuận năm các dự án (25 năm) 118

Hình 5 2: Biểu đồ so sánh lợi nhuận năm các dự án (30 năm) 118

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về năng lượng mặt trời

Với các ưu điểm vượt trội và khả năng khai thác dễ dàng, năng lượng mặt trời đã

và đang sẽ là nguồn năng lượng được chú trọng phát triển và có quy mô lớn nhất trongnhững năm sắp tới[1]

Hình 1 1: Các nguồn năng lượng tái tạo trên Trái đất theo năm

Mỗi ngày trái đất nhận được 1600.109 (GWh) tương ứng 25% bức xạ mặt trời đến

ở trên phía trên không khí và bề mặt trái đất, 30% được phản xạ lại không gian, 45% bịchuyển đổi thành nhiệt Năng lượng mà năng lượng mặt trời cung cấp cho con người

có thể dùng là 109 (GWh) mà hoạt động con người cần dùng chỉ là 140.106 (GWh).Nếu con người đều dùng hệ thống năng lượng mặt trời thì chỉ cần 1 ngày khai thác ranăng lượng mặt trời thì ta có thể dùng được trong 27 năm

Trong phạm vi tìm hiểu của luận văn, ta chỉ đề cập đến hệ thống các tấm pin mặttrời nối tiếp có số lượng trung bình để có tính chất thực tế và dễ hình dung hơn

1.2 Lịch sử hình thành và phát triển năng lượng mặt trời

Bảng 1 1: Các mốc lịch sử phát triển năng lượng mặt trời[2]

214 -212 BC: Các ví dụ được biết đến

sớm nhất của năng lượng mặt trời

Con người đã học cách sử dụngnăng lượng mặt trời, bắt đầu từ việc sửdụng kính lúp để tập trung ánh sángmặt trời chiếu vào một vài thứ làmchúng bùng cháy trong khoảng thế kỷthứ 7 trước công nguyên

1767: Chiếc hộp của Horace De Saussure

De Saussure đã đóng góp vào sựphát triển của công nghệ năng lượngmặt trời bằng cách tạo ra thiết bị thunăng lượng mặt trời đầu tiên vào năm

1767, một cái hộp bao phủ bởi 3 lớpthủy tinh hấp thụ năng lượng nhiệt, đạtnhiệt độ 230°F

1839: Hiệu ứng quang điện

Becquerel khi 19 tuổi đã tạo ra tếbào quang điện đầu tiên trên thế giớitrong phòng thí nghiệm của cha mình

1873 – 1876: Hiện tượng quang dẫn của

Selenium và sự tạo ra điện

Hơn 40 năm sau khi thí nghiệmcủa Becquerel, thì Willoughby Smith -một kỹ sư điện người Anh quan sáthiện tượng quang dẫn của nguyên tốhóa học selen

Năm năm sau ông viết “Solar Heat: A Substitute for Fuel in Tropical Countries” - cuốn sách đầu tiên về năng

lượng mặt trời

1905: Nghiên cứu của Einstein

Einstein xây dựng lý thuyếtphoton của ánh sáng - mô tả rằng ánhsáng mặt trời có thể "giải phóng" các

1954: Sáng chế pin mặt trời đầu tiên

Năm 1918, nhà khoa học Ba LanJan Czochralski phát minh ra mộtphương pháp nuôi cấy silicon đơn tinhthể “Tiến trình Czochralski "

Năm 1954, tạo ra các thiết bị đầutiên có thể chuyển đổi ánh sáng mặt trờithành năng lượng điện

1977: Thiết lập Trung tâm Nghiên cứu

Năng lượng mặt trời

1999: Bước đột phá trong hiệu quả quang

điện

Đầu tiên, Chủ tịch EUROSOLAR

- Hermann Scheer khởi xướng chươngtrình "100.000 mái nhà năng lượng mặttrời", với mục tiêu tạo ra một công suấtđiện là 300 MW vào năm 2005

Thứ hai, quan trọng hơn, là cáccông ty sản xuất Spectrolab phát triểnmột tế bào chuyển đổi được… 32% củaánh sáng nhận được thành điện năng -hơn gấp đôi mức hiệu quả tại thời điểmđó

2001: Tấm pin dùng cho nhà ở trở nên

phổ biến

Hình 1 2: Bài báo quảng cáo cho tấm pin mặt trời hoàn thiện đầu tiên

1.3 Tiềm năng phát triển của năng lượng mặt trời

 Tỉ lệ điện năng sản xuất từ năng lượng tái tạo chiếm 28,9% công suất lắp đặt

toàn cầu và 23,7% sản lượng điện toàn cầu vào cuối năm 2015 (hình 1.3).

Công suất nhiệt năng từ năng lượng tái tạo tăng khoảng 38 gigawatt nhiệt(GWth) trên toàn cầu và tổng sản lượng nhiên liệu sinh học cũng tăng

 Tăng trưởng mạnh trong đầu tư vào năng lượng tái tạo trên toàn thế giớitrong năm 2015 chủ yếu là do chi phí sản xuất điện từ năng lượng tái tạo

ngày càng giảm và những lợi ích về môi trường từ việc sử dụng nguồn tàinguyên vô tận.

Hình 1 3: Dự đoán phát triển của các nguồn năng lượng trong tương lai

Hình 1 4: Nhà máy điện mặt trời Noor Abu Dhabi lớn nhất thế giới

1.3.2 Trong nước

Theo đánh giá của các chuyên gia tại hiệp hội năng lượng sạch, Việt Nam là mộttrong những quốc gia nằm ở vùng nhiệt đới gió mùa nơi có lượng ánh sáng mặt trờichiếu cao nhất trên bản đồ bức xạ mặt trời thế giới

Việt Nam được đánh giá là nước có tiềm năng điện mặt trời rất lớn, tương đươngvới các nước trong khu vực có thị trường năng lượng mặt trời phát triển như: TrungQuốc, Thái Lan, Philippines hay những thị trường truyền thống như: Ý và Tây BanNha Cụ thể tổng số giờ nắng của Việt Nam khoảng 1.600 - 2.700 giờ/năm và bức xạmặt trời bình quân hàng năm đạt khoảng 4 - 5 kWh/m2/ngày (hình 1.5).

Hình 1 5: Biểu đồ phân bố bức xạ mặt trời ở Việt Nam (Nguồn: SolarGIS)

Giá trị bức xạ của Việt Nam theo phương ngang dao động từ 897 kWh/m2/nămđến 2108 kWh/m2 /năm Tương ứng đối với ngày giá trị nhỏ nhất đạt 2,46 kWh/

m2/ngày và lớn nhất là 5,77 kWh/m2 /ngày

Từ khu vực Đà Nẵng vào miền nam thì năng lượng bức xạ mặt trời trở nên cao từ4,4 – 5,6 KWh/m2 Đặc biệt các tỉnh Long An, Tây Ninh, Bà Rịa Vũng Tàu, BìnhThuận và Ninh Thuận bức xạ năng lượng mặt trời rất cao đến 5,6 KWh/m2 rất có tiềmnăng phát triển về mảng năng lượng mặt trời

Để rõ hơn về bức xạ mặt trời tại Việt Nam, ta có bảng thống kế bức xạ mặt trờicác khi vực của việt nam:

Bảng 1 2: Bức xạ mặt trời tại các khu vực của Việt Nam

Khu vực Số giờ nắng

hàng năm

Bức xạ mặt trời (kWh/m 2 /ngày) Xếp loại

 Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011 - 2020 có xét đến năm

2030 (Quy hoạch điện VII) cũng xác định việc ưu tiên phát triển nguồn điện từnăng lượng mặt trời sẽ nâng công suất đặt từ 6 - 7 MW năm 2017 lên khoảng

850 MW vào năm 2020 và khoảng 12.000 MW vào năm 2030, tương đương với1,6% và 3,3% tổng công suất nguồn điện

 Quyết định 11/2017/QĐ- TTg[4 ] ngày 11/4/2017 về cơ chế khuyến khích pháttriển các dự án điện mặt trời tại Việt Nam với giá điện 2086đ/kWh (9.35Uscent/kWh)

 Công văn số 5087/BCT-TCNL[5] v/v hướng dẫn Quyết định số 11/2017/QĐTTngày 9/6/2017

 Ngày 08/01/2019, Chính phủ ban hành Quyết định số 02/2019/QĐ-TTg[6] sửađổi, bổ sung một số điều của quyết định số 11/2017/QĐ-TTg ngày 11 tháng 4năm 2017 của Thủ tướng Chính phủ về cơ chế khuyến khích phát triển các dự

án điện mặt trời tại Việt Nam

 Ngày 11/3/2019, Bộ Công Thương ban hành thông tư 05/2019/TTBCT[7] vềviệc sửa đổi, bổ sung một số điều của Thông tư số 16/2017/TTBCT ngày12/9/2017 của Bộ trưởng Bộ Công Thương quy định về phát triển dự án và Hợp

 Quyết định 428/QĐ-TTg[8] ngày 18/03/2016 của Thủ tướng Chính Phủ về việcphê duyệt điều chỉnh Quy hoạch phát triển điện lực Quốc gia giai đoạn 2011-

2020 có xét đến năm 2030 (gọi tắt là Quy hoạch điện VII hiệu chỉnh) Trong đóđịnh hướng đẩy nhanh phát triển nguồn điện sử dụng năng lượng mặt trời, baogồm cả nguồn tập trung lắp đặt trên mặt đất và nguồn phân tán lắp đặt trên máinhà: đưa tổng công suất nguồn điện mặt trời từ mức không đáng kể hiện nay lênkhoảng 850 MW vào năm 2020, khoảng 4.000 MW vào năm 2025 và khoảng12.000 MW vào năm 2030

Hình 1 6: Công suất lắp đặt dự kiến

Ngoài ra, với sự hỗ trợ từ nhà nước, đã có nhiều dự án về mặt trời được làm ởViệt Nam Báo cáo từ Bộ Công Thương: đến nay, các trang trại điện mặt trời đã có

100 dự án được bổ sung vào quy hoạch điện cấp tỉnh/quốc gia Tổng công suất đăng

ký là 4,7GW vào năm 2020, có 58 dự án đã được phê duyệt bởi Cục Điện lực và NăngLượng Tái Tạo về thiết kế cơ sở, 9 dự án đã ký được hợp đồng mua bán điện

Một số nhà máy năng lượng mặt trời ở Việt Nam:

Bảng 1 3: Một số nhà máy năng lượng mặt trời ở Việt Nam

Tên dự án/nhà máy Tỉnh Công suất

Nhà máy điện mặt trời

Công ty CP Đầu tư xây dựngVịnh Nha Trang

Nhà máy điện mặt trời Khánh Hòa 50 Công ty TNHH Cam Lâm

Cam Lâm Solar

Dự án điện mặt trời

Công ty CP điện mặt trời Trung Nam

Nhà máy điện mặt trời

Công ty CP Quang Điện PhúKhánh

Nhà máy điện mặt trời

Công ty Cổ phần năng lượngDầu Tiếng Tây Ninh

Nhà máy điện mặt trời

Công ty Cổ phần năng lượngDầu Tiếng Tây Ninh

Nhà máy điện mặt trời

Thuận Minh 2 Bình Thuận 50

Công ty Cổ phần SD TrườngThành

Nhà máy điện mặt trời

Công ty TNHH tài chính hạtầng Shapoorji PallonjiNhà máy Điện mặt

trời hồ Đa Mi Bình Thuận 300 Tập đoàn Điện lực Việt Nam

Hình 1 7: Nhà máy điện mặt trời nổi trên hồ Đa Mi (Bình Thuận)

Việt Nam với các chính sách hỗ trợ tốt thì năng lượng mặt trời nói riêng và nănglượng tái tạo nói chung sẽ phát triển mạnh mẽ vào khoảng thời gian sắp tới

1.4.1 Công nghệ năng lượng mặt trời hội tụ (CSP)

Đối với công nghệ nhiệt điện mặt trời CSP thì các bộ thu là các bộ hội tụ như:máng gương parabon, bộ hội tụ Fresnel, tháp hội tụ sử dụng các gương phẳng,…Quá trình chuyển đổi năng lượng thực hiện qua 2 bước:

 Đầu tiên, năng lượng mặt trời được hội tụ để tạo ra nguồn năng lượng có mật

1.4.2 Công nghệ năng lượng mặt trời quang điện (SPV)

Công nghệ SPV là loại công nghệ năng lượng mặt trời quen thuộc vì nó được sửdụng trong tấm pin năng lượng mặt trời phổ biến nhất hiện nay

Trong công nghệ quang điện, thiết bị thu và chuyển đổi năng lượng mặt trời làcác mô đun pin mặt trời (PMT), nó biến đổi trực tiếp năng lượng mặt trời thành điệnnăng (dòng một chiều, DC) Nhờ các bộ biến đổi điện (inverter) dòng điện DC đượcchuyển thành dòng xoay chiều AC Dàn PMT gồm nhiều mô đun PMT ghép nối lại cóthể có công suất từ vài chục oát (W) đến vài chục me-ga-oat (MW)

Hiệu suất chuyển đổi của hệ nguồn PMT khá thấp trong khoảng từ 12% đến15% đối với các hệ thương mại Bù lại hệ nguồn này có cấu trúc đơn giản, hoạt độngtin cậy và lâu dài, công việc vận hành và bảo trì bảo dưỡng cũng đơn giản và chi phírất thấp

1.5 Hệ thống điện mặt trời hòa lưới

1.5.1 Tấm pin quang điện

Những tấm có bề mặt lớn nhận bức xạ mặt trời và biến nó thành điện năng (DC) được làm bằng nhiều tế bào quang điện có nhiệm vụ thực hiện quá trình tạo ra điện từánh sáng mặt trời Các tấm pin quang điện hoạt động dựa trên hiệu ứng quang điện.Hiệu ứng quang điện là một hiện tượng điện - lượng tử, trong đó các điện tửđược thoát ra khỏi nguyên tử (quang điện trong) hay vật chất (quang điện thường) saukhi hấp thụ năng lượng từ các photon trong ánh sáng làm nguyên tử chuyển sang trạngthái kích thích làm bắn electron ra ngoài.

Hiện tại, biến tần năng lượng mặt trời được phân làm 3 loại là: inverter chuỗi(String Inverter), inverter vi mô (Micro Inverter) và inverter chuỗi kết hợp tối ưu hoá(Power Optimizer)

 Inverter chuỗi (String Inverter): là một biến tần trung tâm đóng vai trò là

đầu vào của nguồn năng lượng điện được tạo ra bởi chuỗi những tấm pinnăng lượng Những tấm pin mặt trời được liên kết với nhau thành chuỗi vàđiểm cuối là kết nối vào biến tần Một biến tần chuỗi có thể có nhiều đầuvào

Hình 1 8: Inverter chuỗi

 Inverter vi mô (Micro Inverter): đây là loại biến tần kết hợp với một tấm

pin năng lượng mặt trời duy nhất để quản lý và đảm nhiệm công việc chuyểnđổi dòng điện DC thành dòng điện AC cho tấm pin riêng lẻ đó

Hình 1 9: Micro Inverter

 Inverter chuỗi kết hợp tối ưu hoá (Power Optimizer): được gắn vào các

tấm pin mặt trời cho phép ta có thể kiểm soát từng đầu ra của tấm pin đó một

cách độc lập với những tấm pin khác của chuỗi

Hình 1 10: Inverter chuỗi kết hợp tối ưu hoá

1.5.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống điện mặt trời hòa lưới

Hình 1 11: Nguyên lý hoạt động của hệ thống

Các tấm pin quang điện sẽ hấp thụ bức xạ năng lượng mặt trời và sẽ chuyển hóathành nguồn điện một chiều (DC) nguồn điện năng này sẽ được chuyển hóa thànhnguồn điện xoay chiều (AC) thông qua hệ thống inverter chuyển đổi với công nghệMPPT (Maximum power point tracking) nhằm nâng cao hiệu suất chuyển đổi

Nguồn điện AC từ hệ thống điện mặt trời sẽ được hòa đồng bộ vào lưới điện củatòa nhà cung cấp điện năng song song với nguồn điện lưới hệ thống sẽ ưu tiên sử dụngnguồn điện năng lượng mặt trời trước.

Ban ngày khi có bức xạ tốt thì điện năng tạo ra từ pin mặt trời ≥ tải tiêu thụ củatòa nhà từ pin mặt trời, tòa nhà sẽ ưu tiên sử dụng toàn bộ điện năng từ mặt trời vàkhông sử dụng điện lưới Buổi chiều tối, nếu điện năng tạo ra từ pin mặt trời < tải tiêuthụ, điện năng sẽ được lấy bổ sung từ điện lưới để bù vào lượng thiếu

Khi không có điện lưới hệ thống sẽ tự động được cách ly, đây là tính năng bảo vệAnti-Islanding của inverter nhằm bảo đảm an toàn cho lưới điện, thiết bị sử dụng vànhân viên sửa chữa điện

1.6 Một số phần mềm sử dụng trong luận văn

Tại giao diện thiết kế và mô phỏng( Project design and simulation) cũng là phầnchính của phần mềm được sử dụng để hoàn thành nghiên cứu của một dự án, nó baogồm việc lựa chọn dữ liệu khí tượng, thiết kế hệ thống, nghiên cứu đổ bóng, xác địnhthiệt hại và đánh giá kinh tế, ta sẽ có các mục như sau:

+Grid-Connected (Hệ thống Kết nối lưới)

+ Stand alone (Hệ thống Độc lập)

+Pumping (Hệ thống bơm)

Hình 1 12: Giao diện chính của PVsyst

Trong phạm vi của luận văn ta sẽ chỉ sử dụng phần Grid-Connected để thiết kế và

mô phỏng hệ thống

Cơ sở dữ liệu (Databases) của phần mềm đã được tổng khá nhiều thông số về cácmodule pin, inverter, của các hãng lớn trên thế giới như: ABB, Huawei, JinkoSolar, Ngoài ra phần mềm còn tích hợp thêm các công cụ khí tượng như Meteonorm,

SA-SSE, như hình 1.14

Hình 1 14: Giao diện Databases

1.6.2 Phần mềm SketchUp

SketchUp được khởi đầu và phát triển tại @Last Software ở Boulder, Colorado,

Mỹ, đồng sáng lập năm 1999 bởi Brad Schell và Joe Esch Đến ngày 14/03/2006Google mua lại @Last Software và đến ngày 01/06/2012 Trimble Navigation mua lạiSketchUp từ Google và phát triển nó cho đến hiện tại[10]

SketchUp là một phần mềm thiết kế 3D tuyệt vời dành cho các kỹ sư thiết kế,các kiến trúc sư, nhà phát triển trò chơi điện tử, nhà làm phim, Phần mềm hỗ trợ choviệc thiết kế và xây dựng bằng những thao tác đơn giản thông qua các icon Nhanh,đơn giản và dễ sử dụng là những từ đánh giá chính xác nhất đối với SketchUp

Trong luận văn phần mềm được sử dụng để vẽ mô phỏng 3D mặt bằng, các tấmpin lắp đặt và dùng để mô phỏng đánh giá chiếu bóng của dự án

Hình 1 15: Giao diện chính của SketchUp

1.6.3 Phần mềm AutoCAD

AutoCAD là phần mềm ứng dụng[11] CAD để vẽ (tạo) bản vẽ kỹ thuật cho thiết

kế 2D hoặc 3D, được phát triển bởi tập đoàn Autodesk Phần mềm này được giới thiệulần đầu tiên vào tháng 11 năm 1982 tại hội chợ COMDEX và đến tháng 12 năm 1982công bố phiên bản đầu tiên

Hình 1 16: Giao diện chính của AutoCAD

Trong luận văn này, ta dùng AutoCAD để vẽ mặt bằng dự án, sơ đồ đi dây, mángcáp, inverter và sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống điện mặt trời

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI

ÁP MÁI 1 MWP 2.1 Giới thiệu nhà máy- nơi lắp đặt

Địa chỉ: 12 Đặng Văn Bi, Quận Thủ Đức, TP Hồ Chí Minh.

2.2 Chọn tấm pin cho hệ thống

2.2.1 Chọn tấm pin

Hiện nay, tấm pin năng lượng gồm 2 loại phổ biến đó là pin Mono và pin Poly

Hình 2 2: Pin Mono và pin Poly

Cả hai loại pin đều có những ưu điểm và khuyết điểm riêng như:

 Tấm pin Mono được làm từ silicon với độ tinh khiết cao nên hiệu suất sử dụngcao Tỉ lệ hiệu suất của tấm pin thường từ 16 – 20% Tấm pin cũng có độ bềnrất cao, hiệu quả sử dụng lâu dài và so với tấm pin Poly thì hoạt động hiệu quảhơn trong điều kiện ánh sáng yếu Tuy nhiên giá thành pin lại khá cao và hoạtđộng kém trong điều kiện nhiệt độ tăng cao

 Tấm Pin Poly thì giá thành thấp hơn, hoạt động tốt trong điều kiện nhiệt độ cao.Tuy nhiên hiệu suất pin Poly thấp hơn và tuổi thọ pin cũng giảm so với pinMono

 Đối với dự án này, để có thể sử dụng một cách lâu dài, tuổi thọ hệ thống cao nhất có thể và ổn định thì ta sử dụng tấm pin Mono.

Sau khi chọn xong loại pin mặt trời thì ta chọn hãng pin mặt trời cho hệ thống.Đối với các hãng pin nổi tiếng trên thế giới như: Hanwha Q-CELLS của Hàn Quốc,

AE Solar của Đức hay Canadian Solar của Canada thì chúng ta chọn hãng Jinko Solarcủa Trung Quốc Hãng pin Jinko Solar có những ưu điểm sau[12]:

 Đầu tiên, Jinko là một hãng “made in China” do đó khiến mọi người có địnhkiến không tốt và do dự khi mua Tuy nhiên, hiện nay 70% tấm pin mặt trời trênthế giới nói riêng và phần lớn các linh kiện, điện thoại hay đồ điện tử nói chungđều được sản xuất tại Trung Quốc Bên cạnh các đồ không chất lượng thì TrungQuốc cũng có rất nhiều đồ chất lượng Do đó việc chọn một hãng pin TrungQuốc là điều bình thường

 Tiếp theo, tại Trung Quốc với thị trường năng lượng mặt trời, Jinko Solar làmột hãng rất nổi tiếng và uy tín Jinko Solar được thành lập vào năm 2006, làmột công ty hàng đầu trong ngành công nghiệp năng lượng mặt trời với hoạtđộng sản xuất chính ở Giang Tây và Chiết Giang (Trung Quốc) Hãng có 7 nhàmáy sản xuất trên toàn cầu, 14 công ty con tại các nước lớn như Nhật Bản, HànQuốc, Đức, Italy, Mỹ,… và đội ngũ nhân viên hùng hậu với hệ thống sales toàncầu

 Đặc biệt sản phẩm của hãng được sản xuất dựa theo 3 tiêu chí: Hiệu Quả - TinCậy - An Toàn - 3 trụ cột được xây dựng để tạo nên “ Chất Lượng” Chất lượngcủa pin thể hiện rõ trong quá trình sản xuất như[13]:

 52 bước kiểm tra chất lượng và quy trình

 Giám sát dây chuyền và video/hình ảnh được ghi lại liên tục cho mỗi tếbào và tấm pin Hệ thống quản lý thông tin QC toàn diện tại chỗ chophép luồng dữ liệu chất lượng được liên tục

 Cơ chế báo động và dừng lại thông minh khi có lỗi

 Tiêu chí nghiệm thu nghiêm ngặt và mức dung sai được siết chặt

 Đội ngũ gồm 1500 chuyên gia kiểm soát chất lượng

 Các thiết bị đảm bảo chất lượng tiên tiến nhất kèm theo mục tiêu không

 Cuối cùng, Jinko Solar được nằm trong “ Top 10 Module Suppliers “ nhiều năm

và đứng nhất các năm liên tiếp 2016, 2017, 2018 và 2019 Ngoài ra pin Jinkocòn đạt được nhiều giải thưởng khác như giải thưởng “Top Performer”, giảithưởng về chất lượng “ All Quality Matters Award” [14]

Hình 2 3: Giải thưởng pin Jinko

Với những ưu điểm và chất lượng trên, chúng ta chọn pin Mono của hãng Jinko Solar.

Ngoài ra, mặt bằng nhà xưởng của luận văn này rất rộng nhưng công suất của hệthống mặt trời lắp đặt yêu cầu chỉ 1 MWP, do đó ta chỉ chọn tấm pin 350 Wp Việcchọn tấm pin 350 Wp sẽ làm cho số lượng tấm pin lắp đặt nhiều hơn, tốn nhiều diệntích lắp đặt nhưng sẽ tiết kiệm chi phí lắp đặt cho hệ thống (tiết kiệm từ 700 triệu – 1 tỉVNĐ) so với các tấm pin công suất cao hơn như 400 Wp hay 450 Wp

Với mặt bằng nhà xưởng rộng lớn, chi phí lắp đặt được tiết kiệm tối đa thì ta chọn tấm pin công suất 350 Wp.

Kết luận: Hệ thống điện mặt trời trong bài này sẽ sử dụng tấm pin JINKO

SOLAR JKM350M-72 công suất 350 Wp

2.2.2 Thông số tấm pin

Thông số chi tiết của pin Jinko Solar:

Bảng 2 1: Thông số pin

Điện áp tối đa của hệ thống (theo tiêu chuẩn IEC) 1000 (V)

Dòng điện định mức tối đa của cầu chì chuỗi 20(A)

Đặc tính nhiệt độ

Nominal Operting Cell Temperature (NOCT) 45±2(0 C)

Đặc tính cơ học

2), chiều dài 0.9hoặc chiều dài tự chỉnh

Kiểm tra, chứng nhận, và bảo hành

 T cell : nhiệt độ vận hành của tấm pin (oC)

 T amb : nhiệt độ trung bình của môi trường (oC)

 T NOCT : nhiệt độ vận hành của tấm pin đo ở 20oC, cường độ nắng 800W/m2,AM1.5

 S: độ rọi (1kW/m2)

Nhiệt độ trung bình ban ngày ở nơi lắp đặt hệ thống là 31o C, NOCT là 45oC

Tcell = T amb+ (T NOCT−20

0.8 )*S = 31 + (45−200.8 )*1 = 62.25oCCông suất DC thực tế của tấm pin:

P PV = P max * (1 + (hệ số nhiệt độ theo P)%*(Tcell-25)) (2.2)

= 350 * (1 - 0.39%*(62.25-25)) = 300 (W)

Điện áp hở mạch thực tế của tấm pin:

U ocPV = U ocđm * (1 + (hệ số nhiệt độ theo U)%*(Tcell-25)) (2.3) = 47.5 * (1 - 0.29%*(62.25-25))= 42.37 (V)

Dòng điện ngắn mạch thực tế của tấm pin:

I ocPV = I scđm * (1 + (hệ số nhiệt độ theo I)%*(Tcell-25)) (2.4)

Lưu ý: Do ảnh hưởng của nhiệt độ nên công suất tấm pin và điện áp hở mạch của

tấm pin giảm, dòng điện ngắn mạch tăng Nên trong các phần tính toán chọn các thiết

bị bảo vệ và dây dẫn, ta dùng điện áp lớn nhất của PV là Uocdm=47.5 V, dòng điện lớnnhất của PV là IocPV=9.55 V

2.3 Chọn inverter cho hệ thống

2.3.1 Chọn inverter

Bộ nghịch lưu (inverter) là một bộ phận quan trọng nhất của một hệ thống mặttrời Inverter có thể xem như là trái tim của dự án Do đó, để dự án hoạt động tốt, hiệuquả và phù hợp nhất thì ta có những tiêu chí lựa chọn sau:

 Chất lượng và độ tin cậy

 Hiệu suất của inverter

ABB là một công ty đa quốc gia có trụ sở tại Zurich, Thụy Sĩ, dẫn đầu về nghànhcông nghiệp năng lượng, công nghiệp tự động hóa, robot và lưới điện ABB đã hìnhthành và phát triển hơn 130 năm Quy mô ABB rất lớn, hoạt động tại hơn 100 quốc giavới khoảng 145.000 nhân viên và doanh thu trên 70 tỷ USD mỗi năm Có thể nói ABB

là một ông lớn trong nghành công nghiệp nói chung và sản xuất biến tần inverter nóiriêng Tuy nhiên, khi có quá nhiều mảng để tập trung thì inverter của ABB sẽ khôngthể tốt nhất trên thị trường, mặc dù inverter ABB đã là hãng có chất lượng tốt nhấthiện nay Do đó, tháng 7/2019, ABB đã bán toàn bộ bộ phận biến tần năng lượng mặttrời cho công ty FIMER SpA của Ý Việc một công ty nổi tiếng ở Thụy Sĩ bán toàn bộmột bộ phận quan trọng cho một công ty nổi tiếng khác ở Ý là một điều hoàn tốt Sựgiao thoa kỹ thuật của 2 công ty hàng đầu thế giới sẽ dẫn đến chất lượng và số lượngcủa inverter ABB (FIMER) vượt trội và tốt hơn xưa

Sau khi chọn xong hãng inverter tin tưởng là ABB (FIMER) để lắp đặt dự án thìchúng ta xét số lượng inverter cần để lắp đặt Ta có:

 Công suất của hệ thống:

P sysm = N *P PV = 2858 * 300 = 857.400(kW) (2.6)

Chọn inverter có công suất lớn hơn 857.400 (kW)

Ta có hai phương án để chọn trong trường hợp này:

 Một là sử dụng 1 inverter lớn hơn 857.400 (kW) cho toàn hệ thống

 Hai là sử dụng nhiều inverter công suất nhỏ với nhiều mảng được chia nhỏtrong hệ thống

Cả hai phương án đều có ưu và nhược điểm riêng Khi ta sử dụng 1 inverter côngsuất lớn cho toàn bộ hệ thống thì ưu điểm là ta dễ dàng vận hành hệ thống nhưng giábán của inverter mắc hơn kèm theo đó là khó mua, khó vận chuyển và khó lắp đặt.Còn sử dụng nhiều inverter công suất nhỏ hơn thì nhược điểm là sử dụng số lượng lớninverter dẫn đến việc khó vận hành hệ thống nhưng ưu điểm lại rất nhiều như: giá cácinverter cộng lại thường rẻ hơn, dễ mua, dễ lắp đặt và dễ bảo trì Đặc biệt là khiinverter bị hư thì cả hệ thống không bị ngưng trễ thời gian dài làm ảnh hưởng côngsuất và kinh tế của dự án mà chỉ tắt 1 nhánh chỗ inverter bị hư hại mà thôi

Xét đến nhiều ưu điểm hơn khi dùng nhiều inverter công suất nhỏ so với 1inverter công suất lớn thì luận văn này chúng ta sử dụng nhiều inverter công suất nhỏvới nhiều mảng được chia nhỏ trong hệ thống

Loại inverter được chọn trong luận văn là inverter ABB TRIO-50.0-TL-OUTDvới công suất 50 (kW) có hiệu suất cao 98%, có 12 đầu vào DC, cầu chì bảo vệ sẵn có,công tắc cùng với bảo vệ chống sét cho đầu DC và AC