đề tài Thiết kế hệ hòa lưới điện mặt trời áp mái cho hộ gia đình ở miền Tây đồng thời so sánh tiềm năng với các năng lượng khác BÁO CÁO BTL HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO Trần Công Binh Lê Thành Phát Nguyễn Thành Tâm Lê Minh Tường Kiên Thái Miêng Nguyễn Đức Tuấn Phan Đình Trí Thiết kế hệ hòa lưới điện mặt trời áp mái cho hộ gia đình ở miền Tây đồng thời so sánh tiềm năng với các năng lượng khác Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: 1813477 1813923 1713877 1612001 1713790 1713652
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA BÁO CÁO BTL HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO Chủ đề: Thiết kế hệ hòa lưới điện mặt trời áp mái cho hộ gia đình miền Tây đồng thời so sánh tiềm với lượng khác Giáo viên hướng dẫn: Trần Công Binh Sinh viên thực hiện: Lê Thành Phát Nguyễn Thành Tâm Lê Minh Tường Kiên Thái Miêng Nguyễn Đức Tuấn Phan Đình Trí 1813477 1813923 1713877 1612001 1713790 1713652 Mục Lục I Tổng quan lượng mặt trời tỉnh miền Tây Việt Nam Tình hình chung Tiềm ứng dụng nguồn lượng mặt trời tỉnh miền Tây Một số dự án tỉnh miền Tây II Khảo sát, thiết kế hệ điện mặt trời áp mái tỉnh Cần Thơ Tiềm lượng mặt trời Cần Thơ Thiết kế hệ thống áp mái cho hộ gia đình Cần Thơ a) Nhu cầu sử dụng điện tỉnh Cần thơ b) Tính toán, chọn Pin Inverter 10 I Tổng quan lượng mặt trời tỉnh miền Tây Việt Nam Tình hình chung Trong nhiều năm trước, Việt Nam nhiều nước phát triển khác phụ thuộc vào than lựa chọn rẻ dễ dàng để đáp ứng nhu cầu lượng Tuy nhiên, tiến công nghệ mối quan tâm ngày tăng môi trường khiến lượng tái tạo trở nên hấp dẫn Kết thúc năm 2019, Việt Nam vượt qua Malaysia Thái Lan để đạt công suất lắp đặt pin mặt trời lớn Đơng Nam Á Chúng ta có GW dự án quang điện, vượt xa mục tiêu GW vào năm 2020 Từ tình hình thực tiễn, theo thống kê báo chí Tập đồn Điện lực Việt Nam (EVN), lũy kế tháng đầu năm 2020, sản lượng điện sản xuất nhập toàn hệ thống đạt 185,37 tỷ kWh, tăng 2,68% so với kỳ năm 2019, đó: • Thủy điện huy động 48,38 tỷ kWh, 91,36% kế hoạch giảm 6,93% so với kỳ năm 2019; • Nhiệt điện khí huy động 27,42 tỷ kWh, giảm 16,56% so với kỳ năm 2019; • Nhiệt điện than huy động 97,29 tỷ kWh, tăng 10,5% so với kỳ năm 2019; • Nhiệt điện dầu huy động 1,04 tỷ kWh, tăng 33,02% so với kỳ năm 2019; • Năng lượng tái tạo huy động 8,16 tỷ kWh, điện mặt trời đạt 7,23 tỷ kWh, tăng gấp 2,6 lần so với kỳ năm 2019 Sản lượng tháng kỳ 120.00 100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 Thủy điện Nhiệt điện khíNhiệt điện thanNhiệt điện dầuNăng lượng tái tạo Năm 2019Năm 2020 Hình Biểu đồ so sánh sản lượng điện nhà máy lượng Theo dự báo Tổng công ty Điện lực Việt Nam, tốc độ tăng trưởng GDP bình quân tiếp tục trì mức 7,1%/năm, nhu cầu điện Việt Nam vào năm 2020 khoảng 200.000 GWh, năm 2030 327.000 GWh Trong đó, huy động tối đa sức mạnh nguồn điện truyền thống trước đây, sản lượng điện sinh hoạt đạt 165.000 GWh (2020) 208.000 GWh (2030) Điều có nghĩa nề kinh tế bị ảnh hưởng nghiêm trọng điện thiếu hụt, tỷ lệ thiếu hụt cao tới 20-30% Hình Tổng quan tình trạng xu hướng thị trường lượng tái tạo Việt Nam Tiềm ứng dụng nguồn lượng mặt trời tỉnh miền Tây Các nguồn lượng mặt trời đẩy mạnh, bao gồm nguồn tập trung lắp đặt mặt đất phân nguồn lắp mái nhà Tổng công suất lượng mặt trời nguồn điện nâng lên từ mức không đáng kể lên khoảng 850 MW vào năm 2020 khoảng 12.000 MW vào năm 2030 Tại Việt Nam, có nhiều doanh nghiệp đầu tư sản xuất máy nước nóng lượng mặt trời Polarsun, Megasun, Sơn Hà, Hướng Dương, Thái Dương Năng Khác với trang bị sản xuất cho người nghèo, sản phẩm hướng đến người trung bình hộ thu nhập Mặc dù chi phí cài đặt ban đầu cao (tối thiểu triệu đồng), điều coi vấn đề kinh tế người dân thành phố nắng ấm quanh năm, giá điện tiếp tục tăng Không ứng dụng vào làm máy nước nóng, ngày nay, người ta sử dụng loại điện để ứng dụng nhiều lĩnh vực sưởi ấm làm mát không gian, chưng cất nước uống khử trùng, thắp sáng, nấu ăn, Hình Thuyền chạy lượng mặt trời tỉnh Đồng Tháp Bên cạnh đó, tiềm sử dụng pin mặt trời làm che nắng thiết bị, cho mái mặt tiền, khả thi Cách sản xuất lượng điện tịa nhà tích hợp quang điện thiết yếu chìa khóa để thành phố tự cung tự cấp lượng Càng sau dân số có xu hướng tăng tập trung làm việc khu vực thành thị dẫn đến việc nhu cầu lượng cung cấp cho người dân lớn Năng lượng mặt trời tạo quang điện tịa nhà tích hợp điều cần thiết chìa khóa cho thành phố tự cung cấp lượng Sự phát triển nhanh chóng hệ pin mặt trời với hiệu suất ngày nâng cao khả ứng dụng cho tịa nhà tích hợp quang điện, mang lại hội tuyệt vời cho nhà cung cấp vật liệu cơng ty xây dựng Hình Biểu đồ tiềm lượng mặt trời theo tỉnh thành Việt Nam Hình Bản đồ xạ mặt trời Dựa vào biểu đồ hình số liệu hình , ta thấy tỉnh miền Tây nơi thiên nhiên ưu nguồn lượng mặt trời với cường độ nắng cao 4.5kWh/m2/ngày Cà Mau, Bạc Liêu, Cần Thơ, An Giang, Vĩnh Long, Long An khu vực có tiềm lớn để sản xuất điện mặt trời Một số dự án tỉnh miền Tây • Cà Mau: dự án 25 MWp quy hoạch nhà đầu tư đề xuất dự án lên 50 MWp (do công ty Long Hùng) dự án điện mặt trời kết hợp nuôi trồng thủy sản 1.000 MWp UBND tỉnh trình Bộ Cơng Thương bổ sung vào quy hoạch • Bạc Liêu: Tập trung trung phối hợp với Bộ Công Thương đưa dự án điện lượng mặt trời nối lưới vào quy hoạch sơ đồ điện VIII, khoảng 1.500MW Bên cạnh đó, Bạc Liêu đẩy mạnh đầu tư điện mặt trời mái nhà theo chế khuyến khích phát triển điện mặt trời Việt Nam Hình Dự án điện lượng mặt trời trình thi cơng huyện Hịa Bình, tỉnh Bạc Liêu • An Giang: Nhà máy Sao Mai Solar PV1 suất 50MWp (Tỉnh Tịnh Biên); Nhà máy Văn Giáo 1, Văn Giáo suất 50MWp (xã An Cư, tỉnh Tịnh Biên) Hình Nhà máy điện mặt trời Văn Giáo Văn Giáo tỉnh An giang • Cần Thơ: Tính đến tại, địa bàn TP Cần Thơ có 724 cơng trình điện áp mái nối vào lưới điện quốc gia, tổng công suất lắp đặt 7.621 KWp Dự kiến đến hết năm nay, tổng công suất điện mặt trời áp mái Cần Thơ đạt khoảng 12.000 kWp Là địa phương có cường độ ánh sáng mặt trời lớn Việt Nam (trên 2000 nắng/năm) • Long An: có nhà máy lượng mặt trời vào hoạt động, hòa lưới điện quốc gia phát điện gần 122 triệu kWh nhà máy vào hoạt động TTC Đức Huệ 1, Nhà máy EuroPlast Long An, Nhà máy BCG Băng Dương, Nhà máy điện mặt trời Solar Park vào cuối năm 2019 Và có dự án khác triển khai vào năm 2020 II Khảo sát, thiết kế hệ điện mặt trời áp mái tỉnh Cần Thơ Tiềm lượng mặt trời Cần Thơ Cần Thơ thành phố đại phát triển Đồng sông Cửu Long, nằm vùng hạ lưu sơng Mê Kơng, có khí hậu nhiệt đới gió mùa, bão, quanh năm nóng ẩm Khí hậu TP Cần Thơ chia làm mùa rõ rệt: mùa khô kéo dài từ tháng 12 đến tháng năm sau, mùa mưa từ tháng đến tháng 11 Đây địa phương có cường độ ánh sáng mặt trời lớn Việt Nam Theo số liệu từ “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia Số liệu điều kiện tự nhiên dùng xây dựng” (khảo sát từ Trạm đặt TP Cần Thơ), tổng số nắng năm Cần Thơ 2.561 giờ, tháng đầu năm có số nắng cao Tháng Số nắng 10 11 12 Tổng 257 246 287 262 212 176 181 175 164 177 195 228 2561 Hiện nay, tài nguyên đất Cần Thơ đất sản xuất nông nghiệp, sinh lợi cao cho người dân Ngành nông nghiệp Cần Thơ tái cấu theo hướng phát triển bền vững, chất lượng cao Theo dự án “Nghiên cứu mơ hình sử dụng lượng tái tạo kết hợp Cần Thơ”, kết hợp lượng mặt trời vào sản xuất nơng nghiệp, chưa tính diện tích đất trồng lúa, Cần Thơ có khả sản xuất từ 1-1.5 TWh điện năm, đáp ứng 46-70% nhu cầu điện Thành phố Nếu kết hợp điện mặt trời khu trồng lúa, tiềm tăng lên 7,500 – 11,300 MWp, tương đương sản lượng 10.5 – 16 TWh điện, vượt xa nhu cầu điện Thành phố, cung cấp điện cho tỉnh lân cận vùng Hơn nữa, điện mặt trời áp mái tu hút nhiều cá nhân – hộ gia đình đơn vị, doanh nghiệp Cần Thơ đầu tư với mục đích tiết kiệm chi phí tiền điện phục vụ sinh hoạt, sản xuất bán điện dư tăng thêm thu nhập Chi phí gia cơng ngày giảm, sản lượng ngày cao, tuổi thọ pin ngày tăng giá điện ưu đãi từ phủ (1,943 đồng/kWh đến 31/12/2020) Trong đó, với khách sạn, điện mặt trời áp mái mang lại giá trị kinh tế giúp doanh nghiệp đạt tiêu chí khách sạn sử dụng lượng xanh, nâng cao giá trị hình ảnh khách sạn với khách du lịch nước quốc tế 2 Thiết kế hệ thống áp mái cho hộ gia đình Cần Thơ a) Nhu cầu sử dụng điện TP Cần thơ: Số hộ tiêu thụ 356550 Tiêu thụ trung bình hộ/tháng (kWh) 300 Thời gian nắng đỉnh ngày (h) Lượng điện trung bình (từ 1/2020 đến 6/2020) cung cấp cho TP Cần Thơ (triệu kWh/tháng) b) Tính tốn, chọn Pin Inverter 4,5 300.51 Bài tốn: Bù điện 150kWh/tháng cho hộ gia đình, tính tốn số tiền lắp đặt thời gian thu hồi vốn - Điện tiêu thụ hộ/ngày: = Điệnnăngtiêuthụ trung bình tháng 30 150 30 = kWh - Công suất pin lượng mặt trời: Điệnnăngtiêuthụ trung bình ngày 4.5 = 4.5 = 1.1 kWp - Loại pin: Tấm pin lượng mặt trời loại poly 360W KuMax hãng Canadian Solar - Số lượng pin: N Cơng suất pintínhtốn 1100 = Công suất pin poly = 360 = 3,1 360W Chọn inverter 2kW N max Công suất inverter = Công suất pin poly 360W 2000 = 360 = 5.5 ( Nmin ≤ N ≤ Nmax ) → Chọn N = - Inverter hòa lưới MG2KTL pha DC - technical data Nominal Power DC: 2,2 kW Max Power DC: 2,2 kW Nominal Voltage DC: 450,0 V Max Voltage DC: 410,0 V Nominal Voltage DC: 12,0 A Max Voltage DC: 12,0 A MPP Voltage Range DC: 80 V bis 410 V Strings DC: Number of MPP Tracker: AC – technical data Nominal Power AC: kW Max Power AC: kW Nominal Output Current AC: A Max Output Current AC: A Connection Phases AC: Max Efficiency AC: 97,4 % VDEW Conformity: true Safety Class: Protection Type: IP65 -Công suất tạo ra: P5 pin = 360*5 = 1,8 kW PAC = P5 pin*Hinv = 1,8*97,4% = 1,75 kW -Điện ngày: W = PAC*tnắng đỉnh = 1,75*4,5 = 7,875 kWh -Lượng điện bán lại cho điện lực ngày: Wbán lại = W - Wtiêu thụ = 7,875 – = 2,875 kWh -Tiền thu sau tháng: (giá điện mua vào A = 1943 đồng/kWh) Tthu = 2,875*30*1943 = 167583,75 đồng -Chi phí ban đầu: Tpin = 5* 2300000 = 11500000 đồng - Tinv = 8549000 đồng Tlắp đặt = 2000000 đồng Ttổng chi phí = Tpin + Tinv + Tlắp đặt = 11500000 + 8549000 + 2000000 = 22049000 (đồng) Thời gian thu hồi vốn: Ttổng chi phí t = Ttổng sảnlượngđiện = - Thiết lắp đặt: 22049000 = 3,947 năm 1943∗7,875∗365