Tính toán thiết kế hệ thống điện mặt trời với công suất 120MVp

Hiện nay, Trung tâm đang triển khai đầu tư thêm một số hệ thống như: Mở rộng hệthống giám sát ghi sự cố, , xây dựng hệ thống giám sát chất lượng điện năng để đánh giáảnh hưởng của các lo

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG

TIỂU LUẬN KẾT THÚC MÔN HỌC

Tính toán thiết kế hệ thống điện mặt trời với công suất 120MVp

Sinh viên thực hiện : Trần Xuân Thịnh

Mã sinh viên : 18819100002

Giảng viên hướng dẫn : TS Nguyễn Hữu Đức

Ngành : Công nghệ kĩ thuật năng lượng

Chuyên ngành : Năng lượng tái tạo

Lớp : D13 CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT NĂNG LƯỢNG Khóa : 2018 - 2023

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, các nguồn năng lượng hóa thạch như than, dầu, khí đốt đã và đang lànguồn năng lượng chiếm tỷ trọng lớn cho công nghiệp phát điện tại nhiều nước trên thếgiới cũng như tại Việt Nam Trong khi nguồn nhiên liệu hóa thạch là loại nhiên liệu phảimất hàng trăm năm để hình thành dưới dạng khác nhau như than đá, dầu mỏ, khí đốt, tùy vào điệu kiện môi trường và cũng là một trong những nguyên nhân chính gây ranhững biến đổi khí hậu và ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe của con người, cùng với

đó thì tốc độ tiêu thụ của con người quá nhanh Các nguồn năng lượng nói trên cũng đangcạn kiệt dần Điều này đã đặt ra sức ép lớn trong việc bảo đảm nhu cầu năng lượng cũngnhư an ninh năng lượng mỗi quốc gia Bởi vậy, việc hướng tới sử dụng các nguồn nănglượng tái tạo là xu thế tất yếu, một trong những cách giải quyết nhu cầu năng lượng hiệnnay

Là một tỉnh nằm ở Cao Nguyên, nằm ở phía Tây miền Trung của Việt Nam ĐăkLăk có diện tích hơn 13030,5 km2 Thời tiết chia làm hai mùa rõ rết là mùa mưa và mùakhô Lượng mưa trung bình đạt từ 1600 – 1800 mm/năm Tây Nguyên là nơi có cường độnăng lượng bứa xạ tốt với lượng tổng lượng bức xạ trung bình trên 3,489 kWh/m2/ngày(có ngày đạt 5,815 kWh/m2/ngày) Số giờ nắng cực kỳ cao 5,1 – 5,3 giờ/ngày với 2000đến 2600 giờ nắng trong năm Là khu vực cực kỳ thuận lợi cho việc phát triển công nghệđiện năng lượng mặt trời

Với rất nhiều lợi ích từ việc sử dụng điện năng lượng mặt trời: bảo vệ môi trường vàthúc đẩy nền kinh tế phát triển theo hướng xanh – sạch – đẹp , xây dựng những tòa nhàmang thương hiệu xanh, giải quyết về nhu cầu năng lượng của con người, Đáp ứng nhucầu điện năng một phần cho hệ thống tải tiêu thụ của tòa nhà với hệ thống pin năng lượngmặt trời Tiết kiệm được chi phí vận hành, tăng tính ổn định, tiết kiệm được nguồn tàinguyên truyền thống đang cạn kiệt từng ngày Giải pháp giảm nhiệt cho tòa nhà, tiết kiệmđáng kể chi phí tiêu thụ điện năng của tòa nhà

Từ tính cấp thiết trên, em đã lựa chọn đề tài: “ Tính toán thiết kế hệ thống điện mặttrời với công suất 120 MWp”

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN MẶT TRỜI 4

1.1 Hiện trạng và tiềm năng về năng lượng mặt trời ở Việt Nam 4

1.1.1 Hiện trạng 4

1.1.1 Tiềm năng về năng lượng mặt trời tại Việt Nam 5

1.2 Cơ hội và thách thức phát triển điện mặt trời tại Việt Nam 8

1.2.1 Cơ hội 8

1.2.2 Thách thức 8

1.3 Cơ sở lý thuyết 9

1.3.1 Khái niệm pin mặt trời 9

1.3.3 Nguyên lý hoạt động của tấm pin mặt trời 10

1.3.4 Phân loại tấm pin năng lượng mặt trời 12

1.3.5 Ưu, nhược điểm của hệ thống điện năng lượng mặt trời 15

1.4 Các thiết bị của hệ thống điện mặt trời 17

1.4.1 Tấm pin mặt trời 18

1.4.2 Bộ điều khiển sạc 18

1.4.3 Bộ chuyển đổi Inverter 19

1.4.4 Battery (ắc quy) 21

1.4.5 Khung và dây cáp 21

1.5 Các công nghệ pin mặt trời 22

1.5.1 Điện mặt trời độc lập 23

1.5.2 Hệ thống điện mặt trời nối lưới không dự trữ 24

1.5.3 Hệ thống điện mặt trời nối lưới có dữ trự 26

1.6 Kết luận chương 1 27

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI VỚI CÔNG SUẤT 120 MWP 28

2.1 Tổng quan về dự án 28

2.1.2 Mục tiêu và ý nghĩa dự án 28

2.1.3 Địa điểm 28

2.1.4 Yêu cầu 28

2.2 Giải pháp công nghệ 29

2.2.1 Giải pháp pin mặt trời nối lưới 29

2.2.2 Giải pháp điện năng 31

2.2.3 Hê thống giám sát TTPScada 32

2.3 Báo cáo khảo sát đánh giá khả thi 33

2.3.1 Đặc điểm tiềm năng năng lượng mặt trời 33

2.3.2 Tính toán, thiết kế bố trí lắp đặt tấm pin mặt trời 33

2.4 Kết luận chương 2 35

CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN THIẾT BỊ, TÍNH TOÁN THỜI GIAN HOÀN VỐN 35

3.1 Lựa chọn thiết bị 35

3.1.1 Tấm pin năng lượng mặt trời 35

3.1.2 Thiết bị chuyển đổi DC – AC (Inverter) 36

3.1.3 Hệ thống cáp điện 37

3.1.4 Khung đỡ hệ tấm PV 38

3.1.5 Hệ thống chống sét (tùy chọn) 38

3.1.6 Tủ điện Big K 39

3.2 Tính toán thời gian hoàn vốn 40

3.3 Các ảnh hưởng của hệ thống đến môi trường 41

3.3.1 Các ảnh hưởng của hệ thống đến môi trường 41

3.3.2 Các phương pháp xử lý tấm pin 42

3.4 Kết luận chương 3 45

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN MẶT TRỜI

1.1 Hiện trạng và tiềm năng về năng lượng mặt trời ở Việt Nam.

1.1.1 Hiện trạng.

Theo Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN), tính đến cuối năm 2020, tổng công suấtlắp đặt điện mặt trời trên cả nước đã đạt khoảng 19.400 MWp (tương đương 16.500MW), chiếm khoảng 25% tổng công suất lắp đặt nguồn điện trên hệ thống Quốc Gia Các

dự án được hưởng mức giá mua điện tương đương 9,35 Uscent/kWh (tương đương với2.086 đồng/kWh), trong thời gian 20 năm theo Quyết định 11/2017/QĐ-TTg của Thủtướng Chính phủ

Chỉ riêng nửa đầu năm 22019, Trung tâm hệ thống điện quốc gia (A0) ghi nhận gần

số lương “chưa từng có trong lịch sử” với 90 nhà máy đưa vào vận hành đồng loạt, so vớinăm 2018 chỉ có 3 nhà máy đóng điện thành công Trong đó, Ninh Thuận và Bình Thuận

là 2 tỉnh có số lượng nhà máy điện lớn nhất với lần lượt 15 nhà máy (tổng công suất1.000MW) và 19 nhà máy (tổng công suất 871 nhà máy)

Theo báo cáo của EVN, Tính đến hết ngày 31/12/2020, hơn 100.000 công trình điệnmặt trời mái nhà đã được đấu nối và hệ thống với tổng công suất lắp đặt đạt gần 9.300MWp

Dù là sự bổ sung quý giá đối với hệ thống trong điều kiện nguồn điện đang khókhăn, nhưng một lượng lớn các nhà máy điện mặt trời đi vào hoạt động trong thời gianngắn đã và đang gây không ít khó khăn, thách thức cho công tác vận hành hệ thống điện.Tình trạng thiếu đồng giữa quy hoạch phát triển điện mặt trời và các lĩnh vực hạ tầng phụtrợ đã làm vỡ quy hoạch, quá tải lưới điện trầm trọng mà điển hình ở trục đường dây 110

kV Tháp Chàm – Hậu Sanh – Tuy Phong – Phan Rí quá tải tới 260 – 360% Hậu quả làcác dự án điện mặt trời vừa đưa vào vận hành cũng phải giảm phát Nguyên nhân do tínhbất định, phụ thuộc vào thời tiết của loại hình nguồn điện này

Hiện nay, Trung tâm đang triển khai đầu tư thêm một số hệ thống như: Mở rộng hệthống giám sát ghi sự cố, , xây dựng hệ thống giám sát chất lượng điện năng để đánh giáảnh hưởng của các loại hình nguồn điện mới; xây dựng hệ thống dự báo công suất phátcác nguồn năng lượng tái tạo để đưa ra phương án huy động tối ưu, đảm bảo khai thác tối

đa nguồn năng lượng này

1.1.1 Tiềm năng về năng lượng mặt trời tại Việt Nam.

Theo đánh giá của Hiệp hội năng lượng sạch Việt Nam, Việt Nam là một trongnhững quốc gia có ánh nắng mặt trời nhiều nhất trong bản đồ bức xạ thế giới Trung bình,tổng bức xạ năng lượng mặt trời ở nước ta dao động từ 4,3 – 5,7 triệu kWh/ m2 Trungbình, tổng bức xạ năng lượng mặt trời ở Việt Nam vào khoảng 5kWh/m2/ngày ở các tỉnhmiền Trung và miền Nam, các tỉnh miền Bắc vào khoảng 4 kWh/m2/ngày Số giờ nắngtrong năm ở miền Bắc vào khoảng 1.500 – 1.700 giờ trong khi con số này ở miền Trung

và miền Nam vào khoảng 2.000 – 2.600 giờ mỗi năm Lượng bức xạ mặt trời tùy thuộcvào lượng mây và lượng khí quyển của từng địa phương, giữa các địa phương ở nước ta

có sự chênh lệch đáng kể vể bức xạ Năng lượng mặt trời ở Việt Nam có sẵn quanh năm,khá ổn định và phân bố rộng rãi trên các vùng miền khác nhau của đất nước

Giá điện mặt trời trên mái nhà cơ chế bùtrừ điện năng

Chính phủ 02/2019/QĐ-TTg ngày

08/1/2019( Quyết định số 02/2019)

Điều chỉnh cơ chế thanh toán năng lượngmặt trời trên tầng thượng (tách biệt việcmua và bán)

Bộ công thương 39/2015/TT- BCT ngày

18/11/2015( Thông tư 39/2015)

Xử lý vấn đề kĩ thuật cho hệ thống mạnglưới phân phối

Bộ công thương 16/2017/TT- BCT ngày

12/09/2017( Thông tư 16/2017)

Hướng dẫn theo quyết định số và11/2017 mẫu hợp đồng mua bán điện(PPA) cho điện mặt trời áp mái nối lưới

Bộ công thương 36/2018/TT- BCT ngày

16/10/2018( Thông tư 36/2018)

Thủ tục, trình tự cấp, thu hồigiấy phép hoạt động điện nhàmáy <1MW/1MW, tự sử dụngkhông bắt buộc đối với giấyphép

Bộ công thương 36/2018/TT- BCT ngày

16/10/2018( Thông tư 36/2018)

Điều chỉnh 1 số điều khoảnthông tư 16/2017

21/03/2018( Tài liệu 1337/EVN )

Hướng dẫn tạm thời cho các dự án nănglượng mặt trời trên mái nhà

Bản đồ bức xạ mặt trời tại Việt Nam

1.2 Cơ hội và thách thức phát triển điện mặt trời tại Việt Nam.

1.2.1 Cơ hội.

- Nhu cầu về điện năng của con người ngày càng tăng cao

- Các nguồn nhiên liệu hóa thạch đang ngày dần cạn kiệt Việc sử dụng những nguồnnăng lượng sạch và tái tạo sẽ giúp giải quyết phần nào về vấn đề môi trường và giảm việc

sử dụng nguồn nguyên liệu hóa thạch

- Cùng với tính thần tốc của công nghệ 4.0 thì năng lượng sạch đang dần trở thành biểutượng cho sự tiến bộ của nhân loại trong thời đại ngày nay

- Tận dụng được không gian mái nhà của các hộ gia đình, cơ quan, khu công nghiệp

- Kiến thức của người dân về việc sử dụng các nguồn năng lượng sách đã được nângcao, thân thiện và bảo vệ môi trường

- Có một số nhà máy tại Việt Nam đã có nhà máy sản xuất pin mặt trời đạt tiêu chuẩnquốc tế

- Việt Nam là quốc gia có tiềm năng lớn về năng lượng mặt trời Thu hút vốn đầu tư từcác nhà đầu tư trong và ngoài nước

- Khí thiên nhiên là nguồn phụ tải nền hiện có tốt nhất cho năng lượng tái tạo

1.2.2 Thách thức.

- Chi phí đầu tư cao, dẫn đến giá thành điện năng lượng mặt trời còn khá cao hơn sơ vớicác nguồn điện khác

- Thời gian hoàn vốn lâu

- Điện mặt trời lên/xuống gần như là tức thời, nhưng điện sản xuất ra là phải tiêu thụngay

- Vận hành an toàn và hiệu quả hệ thống điện khi công suất mặt trời lớn

- Khi mà điện mặt trời không phát nữa thì phải huy động nhiệt điện ngay lập tức để bùvào phần công suất thiếu hụt như vậy dẫn đến chi phí tăng

- Diện tích chiếm đất lớn là khó khăn trong đầu tư và phát triển năng lượng mặt trời bởicác tấm pin/lưới năng lượng cần diện tích rất rộng

- Hệ thống điện mặt trời không ổn định Việc sản xuất năng lượng mặt trời bị ảnh hưởngbởi sự hiện diện của những đám mây, gây ô nhiễm không khí

- Chất tẩy rửa bề mặt pin mặt trời

- Hạ tầng chưa đáp ứng tốc độ tăng trưởng điện mặt trời ở Việt Nam

1.3 Cơ sở lý thuyết.

Pin năng lượng Mặt trời hay pin mặt trời hay pin quang điện (Solar panel) baogồm nhiều tế bào quang điện (solar cells), thực hiện biến đổi năng lượng ánh sáng(quang năng) thành năng lượng điện (điện năng) Cường độ dòng điện, hiệu điện thếhoặc điện trở của pin mặt trời thay đổi phụ thuộc vào ánh sáng chiếu lên chúng Tếbào quang điện được ghép lại thành khối để trở thành pin mặt trời (thông thường 60hoặc 72 tế bào quang điện trên một tấm pin mặt trời) Tế bào quang điện có khả nănghoạt động dưới ánh sáng mặt trời hay ánh sáng nhân tạo nhằm mục đích biến đổi nănglượng ánh sáng thành điện năng Chúng được dùng như cảm biến ánh sáng Sựchuyển đổi này được thực hiện theo hiệu ứng quang điện.

Tế bào quang điện (solar cell)

Pin năng lượng mặt trời có chức năng chyển đổi quang năng thành điện năng đãđược phát triển từ những năm 1960, qua nhiều cải tiến về công nghệ nên hiệu suất củacác tấm pin năng lượng mặt trời đạt mức 16% - 18% cho dòng Polycrystalline (Poly) và

từ 18%-20% cho dòng Monocrystalline (Mono)

Các tấm pin năng lượng mặt trời được hình thành bằng cách mắc nối tiếp nhiềuthành phần nhỏ gọi là solar cell thành một tấm lớn, gọi là solar module Chuẩn côngnghiệp ngày nay có hai dòng sản phẩm chính được cấu tạo từ 60 solar cells hoặc 72 solarcells

Cấu tạo của pin năng lượng mặt trời

1.3.2 Cấu tạo của pin mặt trời.

Cấu trúc của pin năng lượng mặt trời gồm các bộ phận chính như sau:

- Khung nhôm: chức năng tạo ra một kết cấu đủ cứng cáp để tích hợp Solar Cell và các

- Solar Cell: là tế vào quang điện

- Tấm nền pin: có chức năng cách điện, bảo vệ cơ học, chống ẩm

- Hộp đấu dây: nằm ở phía sau cùng là nơi tập hợp và chuyển năng lượng điện đượcsinh ra từ tấm pin năng lượng mặt trời ra ngoài Vì đây là điểm trung nên được bảo vệkhá chắc chắn

- Jack kết nối MC4: là đầu nối điện, được dùng đề kết nối các tấm pin mặt trời

1.3.3 Nguyên lý hoạt động của tấm pin mặt trời.

Pin năng lượng mặt trời là thiết bị chuyển hóa trực tiếp năng lượng ánh sáng mặttrời (quang năng) thành năng lượng điện (điện năng) dựa trên hiệu ứng quang điện Hiệu

ứng quang điện là khả năng phát ra điện tử (electron) khi được ánh sáng chiếu vào vậtchất.

Các tế bào quang điện được làm từ các tấm silicon, silicon là 1 chất bán dẫn Đểtăng độ dẫn điện của silicon thì họ đã “tạp chất hóa” bằng cách kết hợp nó với các vậtliệu khác để tạo ra nhiều electron tự do và lỗ trống Một tế bào quang điện sử dụng hailớp silic khác nhau, loại N có các hạt electron dư thừa và loại P có các khoảng trống chocác electron dư thừa, gọi là lỗ trống

Khi chất bán dẫn silicon tiếp xúc với năng lượng, các electron tự do ở điện cực N sẽ

di chuyển sang để lấp đầy các lỗ trống bên điện cực P Sau đó, các electron từ điện cực N

và điện cực P sẽ cùng nhau tạo ra điện trường Các tế bào năng lượng mặt trời sẽ trởthành một diode, cho phép electron di chuyển từ điện cực P sang điện cực N, không chophép di chuyển ngược lại

Để kích hoạt quá trình cần có năng lượng tiếp xúc với lại các tế bào silicon Ánhsáng mặt trời bao gồm các hạt rất nhỏ gọi là photon được tỏa ra từ mặt trời, các hạt nhỏnăng lượng có thể tiếp xúc với tế bào năng lượng mặt trời và nới lỏng liên kết của cácelectron ở điện cực N Sự di chuyển của các electron tự do từ điện cực N sang điện cực Ptạo ra dòng điện

Khi điện trường đã đc tạo ra, thì chúng ta cần thu thập và chuyển nó thành dòngđiện có thể sử dụng Một bộ biến tần được gắn với tế bào năng lượng mặt trời sẽ biếndòng điện từ một chiều (DC) thành dòng điện xoay chiều (AC) Dòng điện xoay chiều làdòng điện chúng ta sử dụng rộng rãi

1.3.4 Phân loại tấm pin năng lượng mặt trời.

Vật liệu chính để chế tạo nên các loại pin mặt trời là từ Silic dạng tinh thể và đượcchia thành khoảng ba loại khác nhau, cụ thể:

 Monocrystalline.

Tấm pin mặt trời loại Mono

Monocrystalline hay pin mặt trời Mono đơn tinh thể được cắt ra từ những thỏiSilic hình ống, những tấm đơn tinh thể này có những mặt trống ngay góc nối Module.Khi nó được cấu tạo bởi tế bào tinh thể duy nhất, các phân tử electron tạo ra dòngđiện có nhiều khoảng trống để chúng di chuyển hơn Cả tinh thể đơn hay một tinh thể

đều được sản xuất dựa vào quá trình với tên gọi Czochralski “Một quy trình điều chếnhững Silic đơn tinh thể ” Silic rất quan trọng khi chế tạo vi mạch bán dẫn.

Loại pin năng lượng mặt trời Mono hấp thu ánh sáng mặt trời nhanh, kể cả khikhông có nắng, chỉ cần có ánh sáng loại pin này đã tạo ra điện

 Polycrystalline.

Polycrystalline hay Pin mặt trời Poly đa tinh thể được làm từ những thỏi đúc từ Silic

đã nung chảy, làm nguội và làm rắn Vì có nhiều tinh thể trong tế bào nên các khoảngtrống ít hơn làm cho các phân tử điện electron di chuyển cũng khó khăn hơn Loại pin mặttrời Poly có giá cả thấp hơn loại pin mặt trời Mono và hiệu suất cũng khá thấp Loại pinPoly hấp thu ánh nắng mặt trời khá chậm và phải đạt đến mức độ ánh nắng mặt trời nhấtđịnh mới có thể hoạt động Pin ngưng hoàn toàn hoạt động khi thời tiết mây nhiều, âm u

Tấm pin mặt trời loại Poly

 Pin mặt trời dạng phim mỏng

Pin mặt trời dạng phim mỏng được

tạo từ những miếng phim rất mỏng từ chất

liệu Silic nóng chảy Pin có cấu trúc đa tinh

thể và cho hiệu suất thấp nhất khi so sánh

với hai dòng pin trên, bởi nó bỏ qua thao tác cắt thỏi Silicon nên loại pin mặt trời dạngphim mỏng được xem có giá cả mềm nhất so với hai loại pin Mono và Poly.

Ngoài ra còn một số dạng pin là sự kết hợp của các dạng pin cho hiệu suất cao hơn,nhưng loại này giá khá cao và được dùng nhiều cho các lĩnh vực không gian, quốc phòng.Mỗi loại pin được tạo ra đều có hiệu quả và ưu điểm riêng của nó Tuy nhiên nếuxét về khía cạnh thương mại hóa, loại pin mặt trời Mono và Poly vượt trổi hơn hẳn, tùytheo vào từng mục đích, thời tiết cụ thể như thế nào mà sẽ chọn dòng pin sao cho phùhợp nhất Bởi có như thế chúng mới có thể phát huy hết tác dụng được hiệu năng củamình

Bảng so sánh tấm pin năng lượng mặt trời Mono và Poly

Hình ảnh trực quan

`

Nguyên liệu tạo

thành

Pin Mono với các tế bào nănglượng mặt trời được làm bằngmonocrystalline silicon (Mono-Si), còn được gọi là silicon đơntinh thể với độ tinh khiết cao

Chính vì vậy, nhìn bằng mắtthường sẽ thấy tấm pin đều màu

và đồng nhất

Các tế bào năng lượng mặt trờicủa pin mono được tạo nên từcác phôi silicon có hình trụ Bốnmặt các phôi hình trụ được cắt rakhỏi để tối ưu hóa hiệu suất vàgiảm chi phí thành phần

Các tấm pin năng lượng mặt trờiđầu tiên được tạo nên từ silicon

đa tinh thể như polysilicon (p-Si)

và silicon đa tinh thể (mc-Si).Nguyên liệu silicon tan chảy vàđược đổ vào khuôn hình vuông,được làm nguội và cắt thànhnhững tấm wafer vuông hoànhảo

Màu xanh đậm Những cell pinđược xếp khít với nhau như mộtmảng lớn nguyên vẹn

Ưu điểm Được làm từ silicon với độ tinh

khiết cao nên hiệu suất sử dụngcao Tỉ lệ hiệu suất của các tấmpin mono thường ở khoảng 15-20%

Độ bền cao, hiệu quả sử dụng dàilâu

Hoạt động hiệu quả hơn so vớipin poly trong điều kiện ánh

Quá trình sản xuất đơn giản và íttốn kém Do đó giá thành cũngthấp hơn so với pin Mono

Mức độ giãn nở và chịu nhiệtcao

1.3.5 Ưu, nhược điểm của hệ thống điện năng lượng mặt trời.

 Ưu điểm.

Nguồn năng lượng tái tạo: trong số tất cả những lọi ích của các tấm pin mặt

trời, điều quan trọng nhất là năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng thực sự táitạo Nó có thể khai thác

Ở tất cả các khu vực trên thế giới và có sẵn mỗi ngày Chúng ta không thể hết nănglượng mặt trời, không giống như một số nguồn năng lượng khác Năng lượng mặt trời sẽ

có thể truy cập được miễn là chúng ta có mặt trời, do đó, ánh sáng mặt trời sẽ sẵn chochúng ta trong ít nhất 5 tỷ năm khi theo các nhà khoa học, mặt trời sẽ chết

Giảm hóa đơn tiền điện: Hệ thống năng lượng mặt trời sẽ đáp ứng nhu cầu về

năng lượng của chúng ta, nên hóa đơn năng lượng sẽ giảm Hơn nữa, không chỉ tiết kiệmhóa đơn tiền điện mà còn có khả năng nhận thanh toán cho năng lượng dư thừa mà chúng

ta xuất trở lại lưới điện nếu mà chúng ta sản xuất ra nhiều điện hơn chúng ta sử dụng

Ứng dụng da dạng: năng lượng mặt trời có thể sử dụng với nhiều mục đích khác

nhau Năng lượng mặt trời có thể được sử dụng để sản xuất điện ở các khu vực không cómạng lưới năng lượng, để chưng cất ở những khu vực có nguồn cung cấp nước sạch hạnchế và cung cấp năng lượng cho các vệ tinh không gian Năng lượng mặt trời cũng cóthể được tích hợp vào các vật liệu sử dụng cho các tòa nhà

Chi phí bảo trì thấp: Các hệ thống nặng lượng mặt trời nói chung không cần nhiều

bảo trì Chỉ cần giữ chúng tương đối sạch sẽ, vì vậy việc bảo trì làm sạch hệ thống chỉ cầnlàm một vài lần mỗi năm Ngoài ra, biến tần và cáp cũng cần bảo trì để đảm bảo hệ thốngnăng lượng chạy với hiệu suất cao nhất

Phát triển công nghệ: Những đổi mới trong vậy lý lượng tử và công nghê nano có

thể làm tăng hiệu quả của các tấm pin năng lương mặt trời và tăng gấp đôi, hoặc thậm chígấp ba, đầu vào của các hệ thống điện năng lượng mặt trời

 Nhược điểm.

Chi phí: Chi phí ban đầu để mua một hệ thống năng lượng mặt trời là khá

cao Điều này bao gồm trả tiền cho các tấm pin mặt trời, biến tần, pin, hệ thốngdây điện và lắp đặt Tuy nhiên, các công nghệ năng lượng mặt trời không ngừngphát triển, vì vậy có thể an toàn khi cho rằng giá sẽ giảm trong tương lai

Phụ thuộc vào thời tiết: Mặc dù năng lượng mặt trời vẫn có thể được thu

thập trong những ngày nhiều mây và mưa, nhưng hiệu quả của hệ mặt trời giảmxuống Các tấm pin mặt trời phụ thuộc vào ánh sáng mặt trời để thu thập hiệu quảnăng lượng mặt trời Do đó, một vài ngày nhiều mây, mưa có thể có ảnh hưởng rõrệt đến hệ thống năng lượng

Lưu trữ năng lượng mặt trời là tốn kém: Năng lượng mặt trời phải được

sử dụng ngay lập tức, hoặc nó có thể được lưu trữ trong pin lớn Những pin này,được sử dụng trong các hệ thống năng lượng mặt trời ngoài lưới, có thể được sạcvào ban ngày để năng lượng được sử dụng vào ban đêm Đây là một giải pháp tốt

để sử dụng năng lượng mặt trời cả ngày nhưng nó cũng khá tốn kém Trong hầuhết các trường hợp, cách sử dụng tối ưu hơn cả là sự dụng năng lượng mặt trời vàoban ngày và lấy năng lượng từ lưới vào ban đêm

Sử dụng nhiều không gian: Các tấm pin mặt trời đòi hỏi nhiều không gian

và một số mái nhà không đủ lớn để phù hợp với số lượng tấm pin mặt trời mà cầndùng Nếu không có không gian cho tất cả các bảng mà bạn muốn, bạn có thể chọncài đặt ít hơn để vẫn đáp ứng một số nhu cầu năng lượng

Liên quan đến ô nhiễm: Mặc dù ô nhiễm liên quan đến hệ thống năng

lượng mặt trời ít hơn nhiều so với các nguồn năng lượng khác, năng lượng mặttrời có thể liên quan đến ô nhiễm Vận chuyển và lắp đặt hệ thống năng lượng mặttrời có liên quan đến sự phát thải khí nhà kính Ngoài ra còn có một số vật liệu độc

hại và các sản phẩm độc hại được sử dụng trong quá trình sản xuất các hệ thốngquang điện mặt trời, có thể gián tiếp ảnh hưởng đến môi trường Tuy nhiên, ônhiễm năng lượng mặt trời ít hơn nhiều so với các nguồn năng lượng thay thếkhác.

1.4 Các thiết bị của hệ thống điện mặt trời.

Bảng cấu hình tiêu biểu của hệ thống điện năng lượng mặt trời

1 Tấm pin Mono (đơn tinh thể), Poly (đa tinh thể)

2 Bộ điều khiển sạc Lựa chọn tùy mức điện thế và công suất

hệ thống

3 Bộ chuyển đổi Inverter Dạng sóng ra: Step Wave hoặc Sine Wave

4 Battery (ắc quy) Bình khô, kín khí, không cần bảo dưỡng

6 Dây cáp Chuyên dụng cho hệ thống (ngoài trời và

1.4.2 Bộ điều khiển sạc.

Bộ điều khiển sạc là một thiết bị điều chỉnh năng lượng điện từ các tấm pin mặt trờisao cho điện áp và cường độ dòng điện phù hợp với ắc quy Điều này rất quan trọng đểgiữ cho pin lưu trữ hoạt động hiệu quả và an toàn Bộ điều khiển còn cho biết tình trạngnạp điện của tấm pin mặt trời vào ắc-quy giúp cho người sử dụng kiểm soát được các phụtải

1.4.3 Bộ chuyển đổi Inverter.

Ắc quy và các tấm pin năng lượng mặt trời cung cấp dòng điện một chiều (hay còngọi là dòng điện trực tiếp, DC) Chính vì vậy, bộ biến tần có nhiệm vụ chuyển đổi dòngđiện một chiều thành dòng điện xoay chiều có thể sử dụng được

Phân loại các bộ biến tần hiện nay là: Inverter chuỗi (sting inverter), Inverter vi mô(micro inverter), Inverter chuỗi kết hợp tối ưu hóa (power optimizer)

Sting inverter Micro inverter Power optimizer

a, Sting Inverter.

Biến tần chuỗi (String Inverter) hay còn gọi là biến tần trung tâm; là bộ phận cuốicùng tiếp nhận tất cả các dòng điện một chiều (DC) thu được từ các tấm pin; và biến đổichúng thành dòng điện xoay chiều (AC) Biến tần trung tâm sẽ kết nối với không chỉ một

mà nhiều tấm pin năng lượng khác nhau và chuyển hóa dòng điện thu được từ chúng vìthế mà nó được gọi là bộ biến tần chuỗi

- Ưu điểm:

Với đặc điểm lắp đặt như trên nên ưu điểm của biến tần chuỗi là tối ưu hóa chi phí đầu

tư Nó giúp cắt giảm tối đa chi phí đầu tư ban đầu do chỉ cần dùng một Inverter cho mộtchuỗi các tấm pin hoạt động cùng lúc

- Ưu điểm:

Một hệ thống biến tần vi mô sẽ giúp tối ưu hóa hoạt động của từng tấm pin và độhoạt động ổn định của chúng Trong hệ thống này khi một tấm pin gặp vấn đề sẽ khônglàm ảnh hưởng đến hiệu suất của các tấm pin khác

Do mỗi Inverter kết nối riêng lẻ với một tấm pin nên hệ thống biến tần vi mô khôngyêu cầu tính đồng nhất cao, chính vì thế nên khi lắp đặt sẽ có sự lựa chọn thoải mái trongviệc lựa hướng và độ nghiêng của từng tấm pin để hệ thống tối ưu hóa hiệu suất Bêncạnh đó việc không yêu cầu tính đồng nhất và liên kết lẫn nhau nên loại biến tần nàycũng cho phép dễ dàng nâng cấp về sau

- Nhược điểm:

Do việc kết nối là riêng lẻ nên hệ thống biến tần vi mô đòi hỏi chi phí lắp đặt cao

pin mặt trời nên việc tháo lắp sửa chữa khi gặp trục trặc kỹ thuật sẽ gặp nhiều trở ngại vàkhó khăn hơn.

c, Power opitimizer:

Là hệ thống biến tần trung tâm được gắn thêm bộ tối ưu hóa vào các tấm pin mặttrời Các bộ tối ưu hóa cho phép bạn kiểm soát đầu ra của từng tấm pin trong hệ thốngbiến tần chuỗi Khi một tấm pin trong chuỗi gặp vấn đề làm giảm hiệu suất thì các bộ tối

ưu hóa sẽ đảm bảo hoạt động của những tấm pin còn lại không bị ảnh hưởng Điều nàygiúp khắc phục được nhược điểm lớn nhất của hệ thống biến tần chuỗi (Sting Inverter)

- Ưu diểm:

Hệ thống Inverter chuỗi kết hợp bộ tối ưu hóa đã khắc phục được hầu hết các nhượcđiểm của bộ biến tần chuỗi Nó cho phép dễ dàng lắp đặt các tấm pin ở nhiều vị trí khácnhau nhằm tối ưu hiệu quả thu năng lượng mặt trời Bộ tối ưu hóa cũng giúp dễ dàngkiểm tra hoạt động của từng tấm pin khác nhau giúp phát hiện và sửa chữa sớm nhữngvấn đề của hệ thống

- Nhược điểm:

Giá thành của bộ tối ưu hóa cao làm cho chi phí đầu tư hệ thống cao gấp đôi so với

hệ thống biến tần chuỗi thông thường Điều này làm mất đi ưu điểm về chi phí đầu tư của

hệ thống biến tần chuỗi

1.4.4 Battery (ắc quy).

Ắc quy chính là thiết bị lưu trữ điện cho hệ thống năng lượng mặt trời có tích điện,giúp lưu trữ lại lượng điện được sản xuất ra từ hệ thống năng lượng mặt trời

Ắc-quy có nhiều loại, kích thước và dung lượng khác nhau, tùy thuộc vào công suất

và đặc điểm của hệ thống pin panel mặt trời Hệ thống có công suất càng lớn thì cần sửdụng ăc-quy có dung lượng lớn hoặc dùng nhiều bình ắc-quy kết nối lại với nhau

1.4.5 Khung và dây cáp.

Để đảm bảo cho hệ thống pin Panel mặt trời đặt đúng vị trí tốt nhất (nắng nhiều nhất

và lâu nhất) và hiệu suất sử dụng hệ thống luôn được ổn định lâu dài, chúng ta cần dùngđến bộ khung gá và dây cáp chuyên dụng

Để tối đa hóa hiệu suất của hệ thống, các tấm pin Panel mặt trời cần được lắp đặttheo 1 góc nghiêng và 1 hướng nhất định (tùy thuộc từng vị trí lắp đặt cụ thể)

Lưu ý khi lắp đặt tránh các vùng có khả năng bị che, khuất nắng, nên lựa chọnnhững vị trí có thể hứng được nắng tốt nhất cho cả ngày

Khung giá đỡ cho tấm pin năng lượng mặt trời

Dây cáp đi kèm Đồng hồ

Các phụ kiện đồng bộ đi kèm theo: ống, công tắc, bảng điện, ổ cắm để lắp hoàn chỉnh hệ thống điện mặt trời

1.5 Các công nghệ pin mặt trời.

Hệ thống điện năng lượng mặt trời gồm 3 loại chính sau:

 Điện mặt trời độc lập

 Điện mặt trời nối lưới không có dự trữ

 Điện mặt trời nối lưới có dự trữ

1.5.1 Điện mặt trời độc lập.

 Nguyên lý hoạt động:

Hệ thống điện năng lượng mặt trời độc lập là hệ thống sử dụng nguồn năng lượngmặt trời để tạo ra dòng điện sinh hoạt Với hệ thống điện độc lập như thế này, dòng điệnkhông phụ thuộc vào điện lưới mà hoạt động độc lập, tự động để cung cấp điện cho cácthiết bị

Các tấm pin năng lượng mặt trời sẽ nhận bức xạ mặt trời và chuyển hóa thànhnguồn điện một chiều (DC) Nguồn điện DC này sẽ được nạp vào bình ắc quy (để lưu trữđiện) thông qua bộ điều khiển sạc (có chức năng bảo vệ ắc quy, và tấm pin) Sau đó điệnđược lưu ắc quy được kích lên 220V chuẩn để sử dụng các thiết bị

 Cấu tạo:

Các tấm pin năng lượng mặt trời (Solar Panels PV)

Hệ thống lưu trữ