BÀI tập lớn NĂNG LƯỢNG mới và tái tạo đề tài thiết kế hệ thống điện mặt trời dùng phần mềm PVSYST cho hộ gia đình

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BÀI TẬP LỚN NĂNG LƯỢNG MỚI VÀ TÁI TẠO Đề tài : Thiết kế hệ thống điện mặt trời dùng phần mềm PVSYST cho hộ gia đình Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Thanh Vân Thành viên nhóm: Đào Xuân Chiến - 82392 Đặng Như Chiến - 82391 Đào Trọng Khoa - 83567 Lê Mạnh Cường - 82439 Thân Cơng Hải - 82942 Hải Phịng, tháng 10 năm 2021 4 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU I Khái quát hệ thống lượng mặt trời : Thông tin Ưu điểm Nhược điểm Các dạng hệ thống điện mặt trời .6 a Hệ thống điện lượng mặt trời độc lập : b Hệ thống điện lượng mặt trời hòa lưới có dự trữ : .6 c Hệ thống điện lượng mặt trời hòa lưới: .7 II TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG 11 Chọn đề tài 11 Khảo sát 11 Tính chọn pin 11 Tính chọn inverter 14 Tính chọn cầu chì 16 Tính chọn dây dẫn 16 Chọn CB 17 Chống sét 19 Tính tốn khung giá đỡ 20 III Kiểm tra PVSyst 20 IV BÁO GIÁ 49 LỜI CẢM ƠN 50 LỜI MỞ ĐẦU Trong thời đại khoa học kỹ thuật phát triển, nhu cầu lượng ngày tăng Trong nguồn nhiên liệu dự trữ than đá, dầu mỏ, khí thiên nhiên thủy điện có hạn, khiến cho nhân loại đứng trước nguy thiếu hụt lượng Việc tìm kiếm khai thác nguồn lượng lượng hạt nhân, lượng địa nhiệt, lượng gió, lượng mặt trời hướng quan trọng kế hoạch phát triển lượng, nước phát triển mà với nước phát triển Việt Nam Trong lượng mặt trời xem dạng lượng ưu việt dạng lượng sử dụng tương lai Năng lượng mặt trời thực chất nguồn lượng nhiệt hạch vô tận thiên nhiên Hàng năm mặt trời cung cấp cho trái đất lượng lượng khổng lồ, gấp 10 lần trữ lượng nguồn nhiên liệu có trái đất Ở thời điểm tại, lượng mặt trời sử dụng ngày nhiều, thay cho nguồn lượng truyền thống dần bị khan hiếm, góp phần tiết kiệm lượng bảo vệ môi trường Việt Nam nước có nguồn lượng mặt trời lớn, thiết bị lượng mặt trời ngày quan tâm nghiên cứu sử dụng Bài tập lớn chúng em xin trình bày quy trình thiết kế lắp đặt lượng mặt trời để ứng dụng dân dụng, cụ thể Trong suốt thời gian thực hồn thành tập lớn nhóm, chúng em xin cảm ơn hướng dẫn tận tình Nguyễn Thị Thanh Vân ln giúp chúng em có thêm kiến thức lượng mặt trời điều kiện tốt để hoàn thành nhiệm vụ Một lần nữa, chúng em xin chân thành cám ơn! I Khái quát hệ thống lượng mặt trời : Thông tin Điện lượng mặt trời nguồn lượng sạch, sử dụng tế bào quang điện để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện dựa chế hiệu ứng quang điện vật lý Đây nguồn lượng tái tạo vô sạch, đáng tin cậy mang lại nhiều giá trị cho người Việc khai thác thành công nguồn lượng mặt trời không ảnh hưởng đến mơi trường mà cịn mang lại vơ vàn tác dụng lợi ích khác Thành phần pin mặt trời silic tinh khiết - có chứa bề mặt số lượng lớn cảm biến ánh sáng điốt quang, thực biến đổi lượng ánh sáng thành lượng điện Các tế bào quang điện bảo vệ kính suốt mặt trước vật liệu nhựa phía sau Tồn đóng gói chân khơng thông qua lớp nhựa polymer suốt tốt Ưu điểm • Nguồn lượng tái tạo Bên cạnh lợi ích pin lượng mặt trời điều quan trọng lượng mặt trời nguồn lượng tái tạo, không giống nhiên liệu hóa thạch than, khí đốt, dầu mỏ nguồn nhiên liệu phục hồi Chúng ta khai thác chúng tất khu vực giới có sẵn ngày Theo tính tốn NASA, ánh sáng mặt trời cung cấp lượng cho khoảng 6,5 tỷ năm • Điện mặt trời sinh thái : ••• Trong cơng đấu tranh bảo vệ mơi trường tồn quốc, lượng mặt trời lĩnh vực triển vọng việc bảo vệ mơi trường từ tăng nhiệt tồn cầu Năng lượng mặt trời thay đổi phần lượng từ nguồn nhiên liệu không tái tạo Đặc biệt, trình sản xuất, lắp đặt vận hành hệ thống điện lượng mặt trời hệ thống không phát sinh loại khí thải độc hại vào khí • Giảm hóa đơn tiền điện Với hệ thống điện lượng mặt trời đáp ứng số nhu cầu lượng bạn với điện mà hệ thống pin mặt trời bạn tạo ra, từ hóa đơn lượng bạn giảm Hơn nữa, bên cạnh việc tiết kiệm hóa đơn tiền điện bạn cịn sinh lời từ nguồn lượng dư thừa bán lại trực tiếp cho EVN Tăng giá trị thẩm mỹ cho cơng trình Với việc lắp đặt hệ thống điện lượng mặt trời, cơng trình bạn khơng trở nên đẳng cấp mà cịn tăng cao giá trị mặt kinh tế Nhiều nghiên cứu cho thấy, tài sản trang bị hệ thống điện lượng mặt trời có giá trị nhiều so với với chi phí đầu tư ban đầu • Hiệu cao chi phí bảo trì thấp Với hệ thống điện lượng mặt trời hộ gia đình doanh nghiệp có khoản tiết kiệm lớn ngân sách chi tiêu Hê thống điện lượng mặt trời khơng sử dụng ắc quy doanh nghiệp khơng phải tốn chi phí đầu tư, bảo trì, bảo dưỡng • Ngồi ra, việc đồng hồ hai chiều mua bán điện EVN giải pháp lý tưởng thay việc đầu tư hệ thống lưu trữ điện Hệ thống nhà sản xuất hãng bảo hành khoảng thời gian lên đến 30 năm giúp mang lại hiệu lâu dài mặt kinh tế mơi trường • Phát triển cơng nghệ Công nghệ ngành lượng mặt trời không ngừng cải tiến phát triển tương lai Những đổi vật lý lượng tử công nghệ nano có khả làm tăng cơng suất pin lượng mặt trời lên gấp nhiều lần so với Nhược điểm • Phụ thuộc thời tiết Các pin lượng mặt trời sản sinh điện phụ thuộc vào ánh sáng mặt trời để thu thập hiệu lượng mặt trời Do vậy, ngày nhiều mây mưa hệ thống lượng mặt trời sản sinh điện cực thấp sản sinh điện vào buổi tối Tuy nhiên so với nguồn lượng gió lượng điện mặt trời giải pháp có lợi nhiều • Sử dụng nhiều diện tích khơng gian Nếu mong muốn sản xuất nhiều điện thường cần sử dụng nhiều pin mặt trời nhiều ánh sáng mặt trời thu thập hệ thống sản sinh nhiều điện Thực tế cho thấy pin mặt trời đòi hỏi nhiều không gian số mái nhà không đủ lớn để phù hợp với số lượng pin mặt trời mà bạn muốn có, điều buộc bạn phải lắp thêm sân vườn khu vực cịn trống khác Tuy nhiên với phát triển khơng ngừng ngành lượng tái tạo, tương lai gần công nghệ điện tái tạo cụ thể ngành lượng mặt trời ngày phát triển - đại hứa hẹn đáp ứng giảm thiểu nhược điểm kể Chính nỗi lo khơng có khơng gian lắp đặt nhược điểm thời tiết dần cải thiện Các dạng hệ thống điện mặt trời Có dạng hệ thống lượng mặt trời : • Hệ thống điện lượng mặt trời độc lập • Hệ thống điện lượng mặt trời hịa lưới • Hệ thống điện lượng mặt trời hịa lưới có dự trữ Ta tìm hiểu sơ hệ thống a Hệ thống điện lượng mặt trời độc lập: Là ba loại điện mặt trời phù hợp sử dụng cho vị trí xa nguồn điện mạng lưới quốc gia, nơi khó kéo điện cơng cộng hộ gia đình, doanh nghiệp muốn có nguồn điện riêng để tiết kiệm chi phí khơng bị phụ thuộc nguồn điện chung Bên cạnh ưu điểm kể trên, hệ thống mang nhược điểm giá thành chi phí đầu tư ban đầu cao hiệu suất chuyển đổi điện thấp, hệ thống ắc quy, chu trình phóng chu trình nạp bị tiêu hao lớn Nguyên lý hoạt động hệ thống điện mặt trời độc lập hệ thống được lắp đặt mái nhà giúp hấp thu ánh nắng mặt trời tạo nguồn điện sạch, lưu trữ trực tiếp vào ắc quy hoạt động độc lập mà không cần thông qua lưới điện công cộng Hệ thống bao gồm pin hấp thu ánh sáng mặt trời tạo điện chiều DC, dòng điện qua Điều khiển sạc lượng mặt trời nạp vào lưu trữ thuộc bình ắc quy, điện chiều từ lưu trữ cung cấp trực tiếp cho thiết bị DC hay qua chuyển đổi cung cấp thiết bị AC b Hệ thống điện lượng mặt trời hịa lưới có dự trữ: Là hệ thống có thiết kế tương tự điện lượng mặt trời hịa lưới, có thêm bình ắc quy để lưu trữ điện, dòng điện AC ưu tiên lưu trữ đầy vào ắc quy, thiết bị khác cung cấp lưới điện, ắc quy đầy, dịng điện chuyển qua kích điện hịa lưới tiếp tục quy trình điện hịa lưới, điện lưới, kích điện hịa lưới lấy điện dự trữ bình ắc quy, chuyển nguồn cung cấp cho thiết bị, có điện lưới trở lại, bình ắc quy nạp đầy hệ thống tự động chuyển sang chế độ hịa lưới bình thường Do hệ thống bao gồm thành phần như: pin NLMT, hịa lưới, đồng hồ điện, bình ắc quy Cũng giống điện lượng mặt trời hòa lưới, hệ thống mang tính ổn định cao, có vận hành song song với lưới điện, không ảnh hưởng đến ổn định thống Thiết bị thường thích hợp để ứng dụng cho vùng thường xuyên điên c Hệ thống điện lượng mặt trời hòa lưới: Trong số hệ thống điện lượng mặt trời, loại điện lượng mặt trời hòa lưới loại thiết bị mang đến hiệu tiết kiệm lượng cao cho người sử dụng., khơng phải bỏ chi phí ban đầu cho hệ thống ắc quy Ngồi hệ thống có chi phí bảo trì bảo dưỡng thấp, hiệu kinh tế cao, vậy, ưa chuộng lựa chọn sử dụng nhiều Hệ thống có pin lượng mặt trời lắp đặt mái nhà giúp hấp thu ánh nắng mặt trời tạo nguồn điện để hòa vào lưới điện cung cấp trực tiếp cho thiết bị điện Để làm điều này, có nguyên lý hoạt động sau: Tấm pin hấp thu ánh sáng mặt trời tạo điện chiều DC, điện DC qua kích điện hịa lưới chuyển thành điện AC pha, tần số với điện lưới, sau đó, dòng điện AC đến tủ điện để cung cấp cho thiết bị, điện mặt trời tạo nhiều lượng cần thiết, điện dư đưa lên lưới Nếu không đủ, lấy thêm điện từ lưới bù vào, để cung cấp cho thiết bị So với hệ thống cịn lại, sản phẩm khơng có cấu tạo bình ắc quy, mà có thành phần là: Tấm pin NLMT, hịa lưới, đồng hồ điện Hệ thống có tính ổn định thống cao, vận hành song song với lưới điện, không ảnh hưởng đến ổn định thống Bên cạnh cịn tủ điện với nhiệm vụ bảo vệ Tủ điện DC : gồm cầu chì DC , thiết bị lọc sét , CB DC, Tủ điện AC : gồm CB AC , thiết bị cắt lọc sét AC , Tủ điện phân phối : Từ ngõ AC inverter kéo dây để đấu nối với lưới điện điểm hịa lưới Điểm hịa lưới thơng thường tủ điện phân phối ngơi nhà Ta có bảng so sánh để thấy ưu nhược điểm loại hệ thống Bảng So sánh hệ thống điện mặt trời Nội dung HT NLMT độc lập HT NLMT hòa lưới Tấm pin NLMT Thành phần Hiệu tiết kiệm lượng Hiệu kinh tế Chi phí tiết kiệm NLMT có dự Tấm pin NLMT Bộ hòa lưới Bộ điều khiển Bộ hịa lưới Đồng hồ điện Bình ắc quy Đồng hồ điện Bình ắc quy Ít Bị hạn chế công Cao suất tiêu thụ Không sử dụng ắc điện lưu trữ quy, cung cấp tối đa vào bình ắc quy lượng Giới hạn tải tiêu thụ Thấp Do nguồn điên bị hạn chế công suất ắc quy Thấp hòa trữ Tấm pin NLMT Bộ kích điện Do có bình ắc Đầu tư giá quy nên giá gấp lần NLMT hòa lưới Tải tiêu thụ HT lưới • Trung bình Do dự trữ vào ắc quy nên bị giảm cơng suất Chi phí thấp Chi phí cao kết hợp hệ thống cịn lại Khơng giới hạn tải tiêu thụ Không giới hạn tải tiêu thụ Cao Sử dụng tối ưu nguồn lượng Trung bình Do ắc quy có giá thành cao Cao Thấp điện Thời gian hoàn vốn Dài Ngắn Ứng dụng Thích hợp cho vùng sâu vùng xa, vùng chưa có điện lưới Khu vực có điện lưới tương đối ổn định Dự phòng cố điện Cao Thấp Rất Cao Ắc quy mau hỏng không nạp đầy Thấp Gần không Cao Tuổi thọ Àc quy từ 3-5 năm Thấp Lệ thuôc vào cường đô ánh sáng măt trời khơng ổn định cơng suất tải tăng lện Cao Vận hành song song với lưới điện, không ảnh hưởng đến ổn định hệ thống Cao Vận hành song song với lưới điện, không ảnh hưởng đến ổn định hệ thống Chi phí bảo trìbảo dưỡng Tính ổn định hệ thống Dài Thích hợp cho vùng thường xuyện điện Cao Bước 27: Chọn Save để xuất file báo cáo định dạng PDF A: Chúng ta báo cáo sơ hệ thống hịa lưới • Tiếp theo, tính tốn chi tiết hệ thống hịa lưới phần mềm tính tốn lượng mặt trời Pvsyst: Bước 28: Ở giao diện chọn Project design, sau chọn Grid-Connected Prọject: Nắng Lượng NO1.PRJ Prcỹect Site Variant Project’s desĩgnation Projecfs name |NO1 Project |CauDong_MN72_SYN srr | CauDong_MN72_SYN.ME ||Meteonorm 7.2 (1993-2000), Sat=100D/ ( Meteonorm 7.2(1993-2000), Sat=10Ũ% System kind o Advanced Simul I Report No 3D scene detìned, no shad System Production D.00 kwh/yr Spedíìc production D.00 kwh/kwp/yr Pertormance Ratio D 00 D 00 D 00 D 00 kwh/kwp/d ay kwh/kwp/d ay kwh/kwp/d ay Normalized production Array losses System losses 1*^ Detailed results iPÌ System overvievv Bước 29: Đặt tên phần File Name Project's name Ở phần Site File chọn mục tạo phần |CauDong_MN72_SYN.SIT I CauDong_MN72_SYN MET Meteonorm 7.2(1993-2000), Sat=100% System kind No 3D scene deíined, no shad System Production 0.00 kwh/yr Spedfic production 0.00 Períịrmance Ratio 0.00 0.00 kwh/kwp/y r Normalized production Array losses System losses 0.00 0.00 kwh/kwp/d ay kwh/kwp/d ay kWh/kWp/ day Bước 30: Tiếp theo, điền vào trường thông số hướng lắp đặt giàn pin cách click vào "Orientation" Bước 31: Điền số giàn pin Prọịect: Nâng Lượng N01.PRJ Prọịect Site Variant Project's designation File name Nãn modưNommal (STC) u mpp Mũdule area Mođei Uanưtacture Ope'yedr Pertocm-ance Rat»o PR 82 92% New simulabon variant Balances and main resutts GlobHo r ữrttHor T Amb kMlh-m* CAtìl •c 14 17 1P J4 January 71 H / À.o Ecbruary 70 March Apnl 88.7 107.5 65.26 75.78 May 137.9 June Globlnc GloòEtt EArray k-^rvrn-1 MV>Ĩ- xn n 77.0 0.740 74 72 0.686 20 43 23.78 90.5 105.8 87.0 101.6 88.51 27.19 130.7 125.5 1518 96.54 28.75 142.4 136.7 July 152.0 87.30 29.09 142.1 Auoust 147-2 92.78 2827 129J September TI Octobcr ì ỈUU.W Novcmber December Ycar Lcgends: ờobHcr V 44 17.73 0614 e.Gnd n 717 n AM PR 0.862 0.854 0.942 799 0.914 0.818 0.830 1.147 1.113 0.819 1.245 1.209 0.817 136.4 1.233 1.197 0.810 142.8 137.4 1.249 >11 0.817 26.71 IỈ3.1 128.5 1.163 1.1» 0.816 7H04 25.44 T4Í 142.1 1.299 0.826 41 >1 21.44 114 110.2 1.032 1.ÀU J 0.845 75-24 81.9 53.48 1374.4 87860 18.22 23.64 94.7 91.4 0.869 0.843 0.856 1398.2 1345.9 12.420 12.058 0.829 Horcontal ạtabal rradistxr Gtat£ft &fecx»e Globd, corr for 1AM and ơiađnọs Défttoí HanxonUỂ đrtưse rradatxtn [Array íffectrve energy at the output tí the array T_Ant> T amb t_Gnd Energy injected rto gnd Globỉrc Gtatel nodert m OẾ ĩisre PR Pertormance Rst>0 Grid-Connected System: Speáal graphs Project: N01 Simulation variant: New simulation variant Main System parameters PV F« Onenitabon PV modiíes PV Array inverter Usef‘s needs System type No 30 scene detìned no shadmgs -10* tít 20' azmuth AXlíxemum X HC BLK AC-40DMH 1448 Pnom 400 Wp 10.40 kWp Pnom total Nb of 26 modiies 50 kW âc Pnom Modeí Bluepiancl 7.5 TL3 Unhmited load (gnđ) Daily InpuưOutput diagram System Output Power Distribution 500p I I - Values from OW1 to 31/12 ẽ 400 - I I I I Powef ir^ected inío gnd [kW] Pa**a PVSYST V6.88 26/12/21 Grid-Connected System: Loss diagram Project: N01 Simulation variant New simulation variant Main System parameters PV F«eú Oneniabon PV modLỂes PV Array Invener Usefs neẽds System type No 30 scene detined no shadings un 20* aíínuth AXlíxemumXHC BLK AC-40DMH 144S Pnom Prxxn tot Nb of 26 mođiies Pnom Mod BloefẨ3íìèt 7.5 TL3 Unhmited load (gnđ) diagram ữftt thc yoar -10* 400 Wp 10.40 kWp 50 kW àc Page 5^4 IV BÁO GIÁ STT Tên SP Số Lượng Giá Thành Tiền Pin mono 22 5.100.000 đ 112.200.000 đ Inverter 17.999.000 đ 17.999.000 đ Dây dẫn 100m 3.380.000 đ 3.380.000 đ Giá Đỡ 22 320.000 đ 7.040.000 đ Chống sét AC 1.071.800 đ 1.071.800 đ Chống sét DC 535.000 đ 535.000 đ ApTomat AC 1.112.000 đ 1.112.000 đ Aptomat DC 270.000 đ 270.000 đ Nhân Công 10% Tổng 14.360.780 đ 157.968.580 đ LỜI CẢM ƠN Qua trình học tập dạy tận tình cô : Nguyễn Thanh Vân giảng viên khoa điện - điện tử trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam Cụ thể môn học lượng tái tạo Qua chúng em có nhìn tổng quan lượng có bước tiến, tăng trường nhanh tới mức Cùng với công nghệ ngày cải tiến tìm hiểu cơng nghệ chúng em tiếp cần dần với Nhận thấy mảng ngành nghề chúng em phát triển sau trường Trong Quá trình giảng dạy đưa kiến thức bản, tối thiểu để chúng em tự thiết kế mạng điện lưới lượng mặt trời nhỏ cho hộ gia đình Trong trình làm so thực có sai sót, mong dẫn góp ý từ cô Chúng em xin chân thành cảm ơn! Nhóm sinh viên thực Nhận Xét: Đào Xuân Chiến 82392 Đặng Như Chiến 82391 Đào Trọng Khoa Lê Mạnh Cường 83567 82439 Thân Công Hải 82942 ... thiện Các dạng hệ thống điện mặt trời Có dạng hệ thống lượng mặt trời : • Hệ thống điện lượng mặt trời độc lập • Hệ thống điện lượng mặt trời hịa lưới • Hệ thống điện lượng mặt trời hịa lưới có... Dài Thích hợp cho vùng thường xuyện điện Cao II TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG Chọn đề tài - Đề tài: Thiết kế hệ thống điện mặt trời dùng phần mềm Pvsyst cho hộ gia đình Khảo sát Địa chỉ: Thơn Câu Đông,... thống Thiết bị thường thích hợp để ứng dụng cho vùng thường xuyên điên c Hệ thống điện lượng mặt trời hòa lưới: Trong số hệ thống điện lượng mặt trời, loại điện lượng mặt trời hịa lưới loại thiết