Đề tài : Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình inverter thông minh trọng hệ thống mái nhà mặt trời nối lưới

Trang 1

BO GIAO DUC VA DAO TAO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸTHUẬT CÔNG NGHỆ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH HARE eK eK KEK

KHOA CO- DIEN - DIEN TU

me

Ths Tran Viét Thang

BAO CAO DE TAI NGHIEN CUU KHOA HOC:

“NGHIÊN CỨU, THIẾT KÉ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH

INVERTER THONG MINH TRONG HE THONG |

MAI NHA MAT TROI NOI LƯỚI.”

Thành Phó Hồ Chí Minh, thang 8 nam 2010

Trang 2

ALIQRQ

BO GIAO DUC VA DAO TAO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸTHUẬT CONG NGHỆ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ie 2k sE dc c fe ok oe oe oe ake ok

KHOA CO- ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

Th.s Trần Viết Thăng

BAO CAO DE TAI NGHIEN CUU KHOA HOC:

“NGHIÊN CỨU, THIẾT KÉ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH INVERTER THƠNG MINH TRONG HỆ THÓNG

MÁI NHÀ MẶT TRỜI NÓI LƯỚI.”

Xem sy

“dean rsag He B5

Thành Phố Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2010

Trang 3

Báo cáo đề tài NCKH Thiết kế Inverter Thong minh

LOI NOI DAU

Năng lượng tái tạo, nhất là năng lượng mặt trời đang được sự quan tâm đặc biệt

của thế giới trong bối cảnh giá dầu tăng, báo hiệu sự cạn kiệt sắp tới của loại năng lượng truyền thống này.Với những ưu điểm độc đáo của Năng lượng Mặt Trời (NLMT) là nguồn năng lượng vô tận, vì chúng không bị mắt đi trong suốt quá trình sử dụng, hoặc tái

tạo ra với tốc độ rất nhanh, nên có thể thấy việc phát triển NLMT là hoàn toàn có cơ sở

thực hiện, nhất là khi Việt Nam được đánh giá là nước có tiềm năng về năng lớn nhất Đông Nam Á

Tuy nhiên, thực tế cho thấy sự phát triển của điện mặt trời chỉ giới hạn ở các khu

vực không có điện lưới quốc gia: như hải đảo, vùng miễn núi, nông thôn xa Đặc biệt khu vực nông thôn, miền núi là nơi có mức sống rất thấp Còn ở nội thành, trung tâm tỉnh, thành phố, mức sống cao thì hệ thống điện mặt trời lại rất ít được sử dụng Điều này tưởng chừng như nghịch lý, bởi lẽ kinh phí đầu tư để khai thác sử dụng những nguyên

liệu lại rất cao do công nghệ, thiết bị sản xuất đều phải nhập từ nước ngoài Ước tính giá

thành chi phi cho dau tu khoảng 6USD/W dién tir nguén năng lượng mới (mặt trời, gió) cao gấp 6 lần giá thành đầu tư khoảng hơn L1USD/W điện theo phương thức truyền thống (thủy điện hoặc nhiệt điện)

Vẫn biết, chỉ phí đầu tư cho ngành năng lượng mới có thể cao hơn các ngành năng lượng truyền thống nhưng để phụ tải điện thế quốc gia, hạn chế việc thiếu hụt năng lượng thì việc sử dụng năng lượng mặt trời vẫn cần thiết, đặc biệt trong những lúc cúp điện lưới thì hệ thống điện mặt trời vẫn có thể cung cấp nguồn năng lượng điện Đồng

thời đây cũng chính là nguồn năng lượng sạch, xanh, bảo vệ môi trường

Về lâu dài, chúng ta cần phải đây mạnh hoạt động nghiên cứu, ứng dụng nguồn năng lượng mới, năng lượng tái tạo; từng bước hạ giá thành đầu tư, xây dựng công trình bằng cách thay thế thiết bị ngoại nhập bằng thiết bị sản xuất trong nước Thiết nghĩ, đây là giải pháp hữu hiệu nhất nhằm hạn chế nguy cơ thiểu hụt năng lượng trong những năm tới

Th.s Trần Viết Thắng

Trang 4

Báo cáo đề tài NCKH Thiết kế Inverter Thông minh

Inverter là một thành phần cơ bản không thể thiếu của Hệ điện mặt trời công suất

vừa và lớn, mặt dù nó tiêu tốn năng lượng Trước đây khi giá thành PMT còn quá cao thì vấn đề sử dụng Inverter có hiệu suất biến điện thấp, gây tổn hao năng lượng lớn Ngày

nay mặc dù giá pin mặt trời đã giảm nhiều, tuy nhiên vẫn còn khá đắt do đó vấn đề tiết

kiệm điện năng vẫn còn rất quan trọng

Do đó đề tài thực hiện “NGHIÊN CỨU HỆ THÓNG MÁI NHÀ ĐIỆN MẶT TRỜI NÓI LƯỚI VA THIET KE VA CHE TAO MO HINH INVERTER THONG

MINH TRONG HE THONG MAI NHA MAT TROI NOI LUGOI” cia hang SMA

Solar Technology được nhập từ Đức về

Ngoài chức năng như một Inverter thông thường là chỉ dùng để biến đổi DC thành

AC thì Inverter thông minh còn có khả năng đảm bảo cấp năng lượng cho tải thường xuyên, có hiệu suất cao, ít tổn hao năng lượng để nâng cao hiệu quả sử dụng cho hệ điện

mặt trời

Trang 5

Bao cao dé tai NCKH LL ee TD Thiết kế Inverter Thông minh MUC LUC Lời nói đầu Mục lục

Chương 1: TÀI NGUYÊN NÁNG Ở VIỆT NAM

1.1 Nguồn năng lượng vô tận 1.2 Bức xạ mặt trời

Trang | Trang 2

Chuong 2 : TINH HiNH PHAT TRIEN DIEN MAT TROI TREN THE GIOI

2.1 Ưu thế của điện mặt trời

2.2 Tình hình phát triển điện mặt trời trên thế giới 2.3 Mái nhà điện mặt trời trên thế giới

2.4 Tình hình phát triển điện mặt trời ở Việt Nam

2.4.1 Nhà máy chế tạo pin mặt trời ở Việt Nam

2.4.2 Các ứng dụng điện mặt trời Việt Nam

Chương 3: HỆ ĐIỆN MẶT TRỜI CƠ BẢN

Giới thiệu chung về hệ điện mặt trời cơ bản 3.1 Hệ pin mặt trời

3.2 Hệ điều khiển

3.3 Hệ tồn trữ năng lượng

3.4 Hệ thiết bị sử dụng

Chương 4: HỆ THÓNG MÁI NHÀ MẶT TRỜI NÓI LƯỚI 4.1 Sơ đồ hệ thống mái nhà điện mặt trời nối lưới

4.2 Lợi ích và công dụng của mái nhà mặt trời nối lưới

4.3 Lắp đặt mái nhà điện mặt trời

4.4 Lượng điện sản xuất ra

Trang 6

Báo cáo đề tài NCKH Thiết kế Inverter Thông minh

Chương 5: THIẾT KẾ VÀ CHÉ TẠO MƠ HÌNH INVERTER THÔNG MINH

TRONG HỆ THÓNG MÁI NHÀ MẶT TRỜI NÓI LƯỚI Trang 33

5.1 TONG QUAN Trang 33

5.2 INVERTER THONG MINH Trang 34

5.2.1 Tại sao phải cần đến Inverter?

5.2.2 Inverter thông minh là gì ? | Trang 34 5.2.3 Các tiêu chuẩn khi thiết kế một inverter chất lượng cao Trang 35

5.3 THIẾT KÉ INVERTER THÔNG MINH

5.3.1 Mục tiêu thiết kế Trang 36

5.3.2 Sơ đồ khối mạch Inverter Trang 37

5.3.3 Mô tả hoạt động Trang 39

5.3.4 Thiết kế Trang 41

a Khối tạo 310 VDC ˆ Trang 41

b Khối tao sóng tam giác Trang 43 ce Khối tạo sóng sin 50 Hz Trang 43 d Khối tạo xung PWM Trang 45

e Mạch đệm FET trên của cầu H Trang 45 f Mach cau H va loc ngõ ra 220VAC Trang 46

g Khối mạch sạc Acuu Trang 46 5.3.5 Sơ đồ tổng thể toàn mạch Trang 48

KÉT LUẬN Trang 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Trang 7

Báo cáo đề tài NCKH Chương 1: Tài nguyên nắng ở Việt Nam

TH HH HH TH HH ng ng TỌ-nT TH GTEE IS TTPPTPHNTTPEEEDĐPTT D-ESDEDEEEDDO-DE-EDEEO EEE-DD-EEDODE EEEEHHEEEE HH2 nHUEEEEE

CHƯƠNG 1: TÀI NGUYÊN NĂNG Ở VIỆT NAM

1.1 NGUON NANG LUQNG VO TAN | Ánh sáng mặt trời là một nguồn năng lượng dồi dào Trong 36 giờ truyền xạ, mặt trời cho chúng ta một năng lượng bằng tất cả những giếng dầu của quả đất Năng lượng

mặt trời vì vậy gần như vô tận Hơn nữa, nó không phát sinh các loại khí nhà kính

(greenhouse gas) và khí gây ô nhiễm

Mười vẫn đề lớn của nhân loại trong vòng 50 năm tới đã được ghi nhận theo thứ tự nghiêm trọng là: (1) năng lượng, (2) nước, (3) thực phẩm, (4) môi trường, (5) nghèo

đói, (6) khủng bố và chiến tranh, (7) bệnh tật, (8) giáo dục, (9) thực hiện dân chủ và

(10) bùng nỗ dân số Năng lượng quả thật là mối quan tâm hàng đầu của nhiều chính phủ

trên thế giới

Nguồn năng lượng chính của nhân loại hiện nay là dầu hỏa Nó quí đến nỗi được

người ta cho một biệt hiệu là "vàng đen" Cuộc sống văn minh của nhân loại không thể

tồn tại khi thiếu vắng năng lượng

Theo thống kê, hiện nay hơn 85 % năng lượng được cung cấp từ dầu hỏa và khí đốt Nhưng việc thu hoạch từ các giếng dầu sẽ đạt đến mức tối đa trong khoảng năm 2010 - 2015, sau đó sẽ đi xuống vì nguồn nhiên liệu sẽ cạn kiệt cùng năm tháng Người ta cũng

tiên đoán nếu dầu hỏa được tiếp tục khai thác với tốc độ hiện nay, kế từ năm 2050 lượng

dầu được sản xuất sẽ vô cùng nhỏ và không đủ cung cấp cho nhu cầu toàn thế giới Như

_ vậy, nguồn năng lượng nào sẽ thay thế cho "vàng đen"? Đó chính là các nguồn năng

lượng vô tận, sạch và tái sinh (renewable energy) như: #ăng lượng từ mặt trời, gió, thủy

triều, nước (tháy điện), lòng đất (địa nhiệt) v.v

Trong những nguồn năng lượng này có lẽ năng lượng mặt trời đang được lưu tâm

nhiều nhất

Trang 8

Chương 1: Tài nguyên nắng ở Việt Nam

Báo cáo đề tài NCKH

1.2 BỨC XẠ MẶT TRỜI

1.2.1 Khái niệm:

The Greenhouse Effect

Some Earth’s surface is energy is heated by the sun reflected and radiates the back cut heat back out to space †o+words spdce

Hình I.I: Bức xạ mặt trời

Bức xạ mặt trời là một nguồn năng lượng không lồ, vĩnh cữu và không chất thải

đối với trái đất Nguồn năng lượng này đã đang và sẽ luôn là thành phần quan trọng duy trì cuộc sống của chúng ta

Theo khảo sát thì Khu vực thấp nhất trên trái đất cũng nhận được lượng bức xạ

là 2KW/m ngày Khu vực cao nhất đạt tới 7KW/m?/ ngày

Trang 9

Báo cáo đề tài NCKH

1.2.2 Bức xa mặt trời ở Việt Nam

Chương 1: Tài nguyên nắng ở Việt Nam

kê ghi nhận trong suốt thời gian dài (từ 3 đến 20 năm)

Trang 10

Bao cao dé tai NCKH Chuong 1: Tai nguyén nang & Viét Nam OFF Hochiminh City 2Ï Hanoi Da Nang i+ Month 0 —————————ễ——

Hình 1.2: Biêu đồ giờ nắng của 3 vùng

Ở các tỉnh phía Nam số giờ nắng trung bình ngày khoảng 6,Šh/ngày Tuy nhiên có chênh lệch khá lớn giữa các địa phương như Cần Thơ đạt 6.9 h/ngày nhưng ở Đà Lạt chỉ có 6,lh/ngày Cường độ tổng lượng bức xạ trung bình ngày trong 12 tháng đạt khoảng 5kWh/m/ ngày Từ mùa khô chuyên sang mùa mưa, tổng lượng bức xạ trung bình giảm khoảng 20%

Ở các tỉnh phía Bắc, số giờ nắng trung bình chỉ đạt 4,1h/ngày và cường độ bức

xạ trung bình khoảng 4kWh/mˆ/ngà)

Như vậy, nhìn một cách khái quát lượng bức xạ mặt trời ở các tỉnh phía Bắc giảm

20% so với ở các tỉnh miền Trung và miền Nam Nếu xem xét cụ thể ở một số tỉnh thì sự

chênh lệch này càng lớn có thể lên đến 50%

Điều quan trọng hơn cả là ở các tỉnh phía Bắc, lượng bức xạ mặt trời không phân bố đều quanh năm Vào mùa đông, mùa xuân mưa phùn kéo đài hàng chục ngày liên tục và nguồn bức xạ mặt trời dường như không đáng kẻ chỉ còn khoảng l- 2K Wh/m7/ngay

Điều này không xảy ra đối với các tỉnh phía Nam, do có mặt trời chiếu roi quanh

năm, én định cả về mùa mưa, do đó việc sử dụng năng lượng một trời ở các tỉnh phía Nam- Việt Nam sẽ mang lại một hiệu quả kinh tế khá lớn

Th.s Trần Viết Thắng — Trang4 ˆ ˆ —

Trang 11

Báo cáo đề tài NCKH Chương 2: Tình hình phát triển điện mặt trời

=#ễặặáœï-_GG.gyg kkkkEEFỜẺỄỶỄŸỶỄŸỶẺỶỲỶỲỶỲỶỲỶỲỶỲỶÏỲỶEEŸEEỲEYEỲỶEỲỶEễễ_—ẼỄ"" —

CHƯƠNG 2: TÌNH HÌNH PHÁT TRIẾN ĐIỆN MẶT TRỜI

2.1 ƯU THẺ CỦA ĐIỆN MẶT TRÒỜI:

Có thể nói Điện mặt trời (ĐMT) là loại năng lượng nhiều ưu thế ngày càng thu hút sự quan tâm của con người Từ những đặc tính siêu sạch, vô tận, tự hành ôn định lắp đặt tại chỗ, tùy công suất sử dụng đã làm cho ĐMT trở nên tiện dụng và có sức cạnh tranh Nếu bỏ qua yếu tố “có sẵn” ở các mạng điện thành phó, tại những vùng xa vùng có chưa sẵn lưới điện và đặc biệt ở khu vực địa hình phức tạp, trên núi hiểm trở, lênh đênh giữa biển khơi thì ĐMT là một dạng năng lượng hoàn toàn có sức thuyết phục

Yếu tố môi trường của ĐMT không chỉ dùng ở góc độ sạch đơn thuần, không gây ra chất thải mà còn ở sự yên tĩnh, không gây bất cứ sự ồn ào nào làm phiên toái người Sử dụng Một điều hiển nhiên khác là sự trường tồn vĩnh viễn của ĐMT bởi một khi nó mắt đi, cũng đồng nghĩa với sự hủy diệt của hành tỉnh

Yếu tố tự hành của ĐMT ngày càng phù hợp với xu thế phát triển mới của khoa học công nghệ hiện đại Bằng khả năng tự hành, nguồn ĐMT giúp các nhà khoa học thiết

kế một thế hệ thiết bị “thông minh” làm việc tự hành không cần sự bận tâm của con

người Khả năng dành cho ĐMT một ưu thế tuyệt đối trên những công trình đài chuyên

tiếp viễn thông, vệ tỉnh viễn thông, các phao neon, hải đăng biển, máy bay do thám

Ở một góc độ khác, có thê nhìn nhận ĐMT như một yếu tố quyết định cho công nghệ thông tin viễn thông toàn cầu, gián tiếp thúc đây sự phát triển vượt bậc của xã hội

loài người

Điện mặt trời không phụ thuộc vào mạng chung nên có khả năng thiết kế lắp đặt tại

chỗ theo nhu cầu của người sử dụng Thậm chí khi nhu cầu gia tăng, ta có thể đễ dàng tăng công suất giàn panô PMT để đáp ứng một cách hiệu quả và không lãng phí

Trang 12

Báo cáo đề tài NCKH ae er GTG GTGGỌGGGỌGỌỌGỌẸGGGA TƠ GỌƠỌỌƠỚHỌỌGỌGỌG Ọ-Ọ GỌOỚYNỚGỌỢƠỢỌGGỚớGỌGƠGGẸỌ-Ọ EYNE Nợ 2n Chương 2: Tình hình phát triển điện mặt trời

2.2 TÌNH HÌNH PHÁT TRIẾN ĐIỆN MẶT TRỜI TRÊN THÉ GIỚI:

Có thê nói sự phát triển Điện Mặt Trời gắn liền với sự phát triển kỹ thuật và công nghệ chế tạo pin Mặt Trời

Cho đến nay nhìn chung Pin Mặt Trời được chế tạo từ 5 nhóm vật liệu chính là:

Tinh thé Silic (Si): Cadmium Telluride (Cd Te), Copper indium diselenide (Cis) va vat

liệu bán đẫn AIBV rất đắt tiền nhưng điện suất cao nhất thường chỉ được sử dụng trong

mục đích hàng không vũ trụ và quân sự

Vật liệu thông dụng nhất và đang được sản xuất công nghiệp hiện nay trên thế giới

chủ yếu là vật liệu Silic vô định hình, được các nhà công nghiệp trên tồn thế giới khơng

ngừng nâng cao và cải thiện

Có thể nói thị trường Pin Mặt Trời thế giới có sự phát triển khá nhanh chóng,

nhất là trong vòng 15 năm qua, ĐMT có tốc độ tăng trưởng trung bình mỗi năm khoảng 25%

- Riêng trong năm 2004, tổng công suất lắp đặt pin mặt trời toàn cấu đạt 927MW, gấp đôi so với năm 2003 (574MW) và gấp 45 lần so với 20 năm trước (năm 1984 chỉ - khoảng 20MW), ĐMT trở thành ngành công nghiệp phát triển nhanh trên thế giới

- Từ năm 2004-2008 sản lượng toàn cầu hằng năm tăng khoảng 6 lần, đạt tổng công suất 16,9 GW Sản phẩm năm 2008 tăng 90 lần so với năm 2007

Thị trường ĐMT càng phát triển mạnh mẽ sau khi có sự xuất hiện của các “Mái nhà điện mặt trời (MNĐMT)/ Tòa nhà điện mặt trời” (Building Integrated Photovoltaic — BIPV)

Trang 13

Báo cáo NCKH Chương 2: Tình hình phát triển điện mặt trời

2.3 MÁI NHÀ ĐIỆN MẶT TRỜI TRÊN THÉ GIỚI :

MNĐMT là một mô hình khá hấp dẫn đối với con người tại các nước tiên tiến trên

thế giới Với ưu điểm chủ động cấp điện tại chỗ, không ồn ào, không ô nhiễm, tính an

toàn cao, Nhà Mặt Trời đang là model và là nguồn năng lượng lý tưởng để thực hiện

chính sách đảm bảo an ninh năng lượng trên thế giới

Sct

Hình 2.1a: Nhà mặt trời ở Châu Âu Hinh2.1b: MNDMT 6 san van động Cao Hùng

Nhà Mặt Trời được con người mơ tới từ rất sớm Mặc dù nó đã từng được thiết kế từ những năm 1920 nhưng chỉ mới thực hiện vào những năm đầu tiên trong thập niên 1970 —

1980

Các “Mái nhà điện mặt trời/ Tòa nhà điện mặt trời” với số lượng ngày càng gia tăng đáng kể như:

Trang 14

Báo cáo đề tài NCKH a re ee a er Chương 2: Tình hình phát triển điện mặt trời EERO

- Han quéc: 150.000 MNDMTNL

- Tại Pháp, chương trình “Nhà Mặt Trời — Nhà của thời nay” đã được khởi xướng từ năm 1988 bởi “Ủy ban hoạt động và phát triển Năng lượng Mặt Trời” 74 ngôi nhà Mặt Trời đã xây dựng ngay năm 1989 và tới nay số lượng lên đến hàng nghìn căn

- Mỹ vẫn luôn là nước đầu tiên trong công nghệ Điện Mặt Trời Vào tháng 6 năm 1997, tổng thống Mỹ Bill Chnton đã khởi động một chương trình của tổng thống 1.000.000 Mái nhà Mặt Trời tại Mỹ

Song song với Nhà Mặt Trời, từ đầu thập niên 1980 đã bắt đầu xu hướng phát triển các Toa nhà Mặt Trời ở các nước công nghiệp

- Tòa nhà văn phòng Sanyo 220 kWpPMT - Rsukasa Electric Industry 8,1 kWp PMT - Sunstory Museum Osaka 13,2 kWp PMT - Khu trung tâm thương mại hội chợ Munic 1016 kWpPMT

- Khu Làng Thế vận hội Sydney 2000 — Úc sẽ là một khu phức hợp sử dụng Điện

Mặt Trời lớn nhất thế giới với 665 căn Nhà Mặt Trời chào đón thế vận hội đầu tiên của thế ký 21

Bảng sau cho thấy tham vọng của chương trình mái nhà mặt trời trên toàn thể giới Bảng 2-1 Chương trình mái nhà mặt trời trên toàn thế giới Country Solar Roof Year India 1,5 million by 2000 Holland 1 million by 2020 USA 1 million by 2010 Europ 600.000 by 2010 Germany 100.000 by 2010

Tỉ lệ ĐMT nối lưới nói chung chiếm 95% công suất lắp đặt ĐMT ở các nước

phát triển, cho thấy sự phát triển chóng mặt của công nghệ điện mặt trời nối lưới

Th.s Trần Viết Thắng Trang 8

Trang 15

HO HN OANH GỌI GG GHI GGGGỌGỌGỌỌỌGỌAGHGỌỌGỌGỌGỌGỌGỌGỌGỌGỌGỌGGỌGỌGỌGỌẸỌTGỌỌỢỌỌGỌỌỌỌỌỢỌƠADOADADAAAAaaan0nnnnng ng

2.4 TINH HINH PHAT TRIEN DIEN MAT TROI O VIET NAM

Nhìn chung thị trường về điện mặt trời Việt Nam chỉ mới hé cửa trong thời gian gần đây Do đời sống và thu nhập của người dân còn thấp nên điện mặt trời còn là món hàng xa xỉ đối với khả năng của họ Tuy nhiên sau gần 3 năm khai phá và mở thị trường thì nhu cầu và khách hàng điện mặt trời đã tăng nhanh rõ rệt, bước đầu người dan da thay được tính hiệu quả của điện mặt trời Điện mặt trời cũng phát triển tốt trong lĩnh vực giao

thông đường thủy cũng như lĩnh vực viễn thông và liên lac Dé cé thé phát triển điện mặt

trời cần giải quyết 2 yếu tố: “dùng cho cái gì và dùng ở đâu?”

Nguồn tài nguyên năng ở các tỉnh phía Nam 5KW/ngày là động lực căn bản

thúc đây sự phát triển của điện mặt trời

Đất nước Việt Nam rất dài, rất nhiều vùng hẻo lánh, vùng núi cao và hải đảo là

những vùng địa lí lí trởng cho sử dụng năng lượng mặt trời một cách hiệu quả và kinh

tế Với những ưu điểm siêu sạch, không chất thải, vĩnh cửu, cấp điện tại chỗ điện mặt

trời sẽ chiếm lĩnh được thị trường trong tương lai khi mà giá thành giảm xuống từ 1-

2USD/Wp nhờ các công nghệ mới

Dù rất chậm chạp nhưng chúng ta cũng bắt đầu khai thác điện mặt trời khá hiệu quả Nhiều mô hình của chúng ta đã được quốc tế quan tâm và đánh giá khá cao Hiện nay

với chính sách mở cửa nhân dân sẽ ăn nên làm ra, có nhu cầu cao hơn, chắc chắn sẽ mở

rộng cửa đê đón chào và thực hiện giâc mơ “Điện mặt trời”

Trang 16

Bao cao dé tai NCKH Chuong 2: Tinh hinh phat trién điện mặt trời

2.4.1 NHA MAY CHE TAO PIN MAT TROI O VN

Ngay từ năm 1975 PMT 1a dé tài nghiên cứu quốc gia Phong quang điện, Trung tâm nghiên cứu sử dụng năng lượng mặt trời, Viện Khoa học Việt Nam tại HCM, Công nghệ chế tạo PMT chủ yếu là công nghệ khuếch tán với loại PMT màng mỏng và công nghệ Sputtering với loại PMT Silic vô định hình

Gần đây nhất nhà máy sản xuất pin mặt trời đầu tiên ở Việt Nam đã được khánh

thành sáng 27/4/2009 tại huyện Đức hòa tỉnh Long An

Hình 2.2: Mô hình nhà máy sản xuất pừi mặt trời

Thay vì phải nhập từ nước ngoài, từ nay những tắm pin mặt trời có tuôi thọ trung bình 30 năm sẽ chính thức được sản xuất trong nước bởi nhà máy sản xuất pin sử dụng

năng lượng mặt trời đầu tiên tại VN Pin năng lượng mặt trời sẽ rẻ nhờ sản xuất trong

nước

Dự tính, 40% sản pham của nhà máy sé dành cho thị trường nội địa và 60% sản

xuất sang khu vực Châu Âu, Châu Mỹ Theo nhiều chuyên gia đánh giá, đây chính là công trình tiên phong trong công nghệ năng lượng, đặt nền tảng cho công nghệ pin mặt trời ở Việt Nam

Trang 17

Bao cáo đề tài NCKH Chương 2: Tình hình phát triển điện mặt trời

2.42 CAC UNG DỤNG ĐIỆN MẶT TRỜI Ở VIỆT NAM

2.4.2.1 Điện mặt trời điện khí hoá nông thôn: Mach ag { ĐMT gia đình ấp Bầu Teng xã Bình Phước Hệ ĐMT gia đình ấp Huyện Cần Giờ Tp.HCM Tân Quan

Hình 2.3 : Các hệ điện mặt trời gia đình

DMT gia dinh bắt đầu được ứng dụng rộng rãi tại Việt Nam từ năm 1989, phục vụ

thắp sáng và sinh hoạt văn hoá tại một số vùng nông thôn xa lưới điện Cho đến nay, đã có hơn 3.000 hộ dân vùng sâu, vùng xa được điện khí hoá bằng hệ DMT gia dinh, 8.500

Trang 18

tài NCKH Chương 2: Tình hình phát triển điện mặt trời

hộ sử dụng ĐMT qua các trạm sạc ắc quy và hàng trăm làng, nhà văn hoá, trạm thu vệ

tinh, viễn thông ĐMT ra đời

Hình 2.4: Mạng điện mặt tại Nhà sinh hoạt cộng đồng buôn Chăm

Công cuộc điện khí hố nơng thơn Việt Nam là một thách thức to lớn với ngành

điện về cá nguồn tài chính lẫn công nghệ kỹ thuật

Theo con số thống kê mới nhất cho biết rằng cả nước có tới 11 triệu hộ nông dân

đang sống trên lãnh thô Việt Nam, song chỉ mới trên 6 triệu hộ được cung cấp điện lưới Con số 4 triệu hộ còn lại đang được điện lực Việt Nam tích cực kết nối vào mạng

điện quốc gia nhưng với một tốc độ ngày càng chậm chạp Điều rất đễ hiểu là càng ngày

số hộ dân còn lại càng cách xa lưới điện quốc gia và càng ở vào các vị trí rất hẻo lánh

cách trở khiến cho ngành điện không thể có giải pháp đạt hiệu quả hiệu quả kinh doanh mong muốn

Bên cạnh đó là hàng chục ngàn đảo lớn nhỏ, chạy dọc 3000km bờ biển Việt Nam và các cù lao đồng bằng sông Mê Kông chẳng chịt sông ngòi vẫn đang trong cơn “khát

điện” Rất nhiều buôn làng vùng Tây Nguyên, vùng biên giới Việt — Lào, Việt —

Campuchia, Việt - Trung vẫn khắc khoải chờ “dòng điện” như tô tiên mình từ hàng ngàn

năm trước Những buôn, làng có qui mô đưới 100 hộ dân nhìn chung đều chưa có tên trong qui hoạch phát triển đường và lưới điện trước 2020

Trang 19

Các con số biết nói đang bộc bạch một thực trạng “đói” điện trầm trọng ở các vùng nông thôn hẻo lánh

Điện khí hố nơng thơn bằng điện mặt trời đã được triển khai rộng rãi trên thế giới và đặc biệt là các nước trong khu vực Châu Á Châu Phi cũng như các vùng Châu Mỹ Latin Riêng ở Châu Á, trong khoảng 5 năm trở lại đây đã có những bước tiến rất dài Ở

Nepal, nếu như năm 1990 mới chỉ có1500 hộ dân có DMT và con số đó đã được tăng tới

50000 hộ vào năm 2005 Bangladesh là một ví dụ sinh động khác cho việc triển khai ĐMT ở nông thôn với con số lắp đặt đầy ấn tượng: 800 hệ DMT/thang cua céng ty Grameen Shaki dat tới tổng số khoảng 20000 hộ dân sử dụng ĐMT trên toàn quốc Ở Mông Cô trong tổng số 340 làng du mục, còn tới trên 140 làng chưa có điện và nhà nước

sẽ khởi động “Chương trình điện khí hố” tồn bộ số làng du mục này bằng điện mặt trời

với sự hỗ trợ của Nhật Bản vào năm 2006 Ngay cả hai nước láng giềng là CHDCND Lào và Vương quốc Camphuchia cũng đang nỗ lực sử dụng ĐMT để điện khí hố nơng thơn

Vương quốc Thái Lan lại có những tham vọng riêng của người đứng đầu khối Asian vé DMT véi tổng công suất PMT đạt khoảng 6,5MWp (gấp hơn 6 lần Việt Nam) vào thời điểm năm 2003 Tuy nhiên kế hoạch vươn tới của Thái Lan trong tương lai là

hoàn tất điện khí hố nơng thơn với sự hỗ trợ của ĐMT cho 50000 hộ dân Thái Lan đang

nhắm tới con số 30MWp công suất PMT trước năm 2010

Trong bối cảnh cả khu vực và toàn thế giới nỗ lực vượt bậc đưa ĐMT vào cuộc

sống, để hoà nhập với cộng đồng quốc tế và khai thác triệt để nguồn năng lượng “trời ban”, không còn cách nào khác Việt Nam phải vào cuộc Những bước tiến đầu của chính phủ Việt Nam bằng việc đang dự thảo luật Năng lượng trình Quốc hội và dự thảo chính sách năng lượng mới quốc gia năm 2004 trong đó khẳng định đến vai trò của NLM vì sự phát triển bền vững, bảo vệ môi trường Nói cách khác đó chính là vai trò của điện từ các nguồn năng lượng mới trong đó có ĐMT Hy vọng rằng với sự hỗ trợ của chính phủ với

những công nghệ tiên tiến đã và đang phát triển ở Việt Nam, ĐMT sẽ có viễn cảnh tốt đẹp

trong tương lai tương xứng với tầm vóc, tiềm năng và lợi ích của nó trong sự phát triển

của một nước Việt Nam vững mạnh

Th.s Trần Viết Thắng / Trang 13 Oy

Trang 20

Bao cao dé tai NCKH a a en Chương 2: Tình hình phát triển điện mặt trời

2.4.2.2 Điện mặt trời phục vụ thông tin liên lạc viễn thông

Thông tin liên lạc đã và đang trở thành nhu cầu tất yếu và quan trọng cho tất cả mọi người, mọi ngành, trên nhiều lĩnh vực thúc đây tăng trưởng kinh tế ở khắp các quốc gia Thông tin viễn thông qua vệ tỉnh các trạm Viba, rồi mạng cáp quang, điện thoại di

động, mạng Internet đã liên kết toàn thế giới, toàn nhân loại như các nhà kinh doanh dịch

vụ vẫn thường quảng cáo ““Thế giới trong tầm tay bạn” Tuy nhiên để đạt được sự kỳ diệu đó, ĐMT là một giải pháp quyết định ĐMT cấp nguồn trên các vệ tỉnh, các Trạm Viba trên các đỉnh núi vv Những vị trí nằm ngoài “tầm tay” của điện lưới quốc gia

Ở Việt Nam ĐMT đã phục vụ thông tin liên lạc viễn thông từ rất sớm Mở đầu là

các trạm viba trên trục cáp quang truyền thông quốc gia Bắc Nam từ những năm đầu của

thập ký1990 — 2000 Những trạm tiếp sóng viba Tân Minh, Lương Sơn, Đại Lãnh, Déo

Cả đều nằm ở các vị trí cách trở không thê nối với điện lưới quốc gia Lác đác còn có một số trạm viba Đèo Cả nằm trên núi cao hồn tồn khơng có khả năng cung cấp bằng điện lưới, ĐMT là giải pháp duy nhất đã được lựa chọn và đã phát huy hiệu quả đảm bảo cho việc thông tuyến trục viễn thông cáp quang quốc gia Sau khi các Trạm này được hoàn tắt, mạng điện mặt trời phục vụ bưu chính viễn thông đã phát triển rộng khắp và góp phần mở

rộng mạng viễn thông Việt Nam xuống cấp huyện, xã nhanh chóng chiếm lĩnh hơn 50%

tổng công suất PMT ở Việt Nam

Bên cạnh cac trạm tiếp sóng viba, các trạm thu phát vệ tỉnh ĐMT là trợ thủ đắc lực

cho thông tin viễn thông phục vụ an ninh quốc phòng Hàng loạt các trung tâm thu phát

vệ tỉnh ĐMT ở Trường Sa, Côn Đảo viba Đèo Cả và nhiều nơi khác đã được triển

khai

Trang 21

2.4.2.3 Điện mặt trời phục vụ các nhu cầu đặc biệt

a) Đèn báo hàng hải — đường thủúy- đường bộ dùng ĐMT

Hình 2.5q: Đèn báo hàng hải dùngNLMT Hình 2.5b: Đèn giao thông dùng NL MT Đèn báo giao thông, đường thuỷ, những ngọn hải đăng nơi đầu sóng ngọn gió là

một trong những dạng như thế Với chiều dài 3000km bờ biển và hệ thống sông ngòi

chăng chịt từ Bắc vào Nam, mạng đèn báo hàng hải và đường thuỷ cần tới hàng triệu đơn

vị phao tiêu, biển báo Môi trường biển với hơi nước, muối mặn là những thách thức kỹ thuật không nhỏ cho sự hoạt động hiệu quả và ỗn định của hệ thống Các hệ thống đèn báo ĐMT hoạt động “tự hành” rất thuận tiện Khi hồng hơn xuống, tín hiệu PMT sẽ điều khiển bật đèn chớp hoạt động và sẽ tự động tắt khi bình minh ló sáng Đèn được thiết kế

chớp đơn hoặc chớp đôi đáp ứng mọi yêu cầu của đèn báo hiệu an toàn trên sông, biên

Se

Trang 22

Chương 2: Tình hình phát triển điện mặt trời

2-6a: Đèn chiếu sáng công cộng tại công viên 23-9 — Hình 2-6: Đèn chiếu sáng thiết kế cho Suối Tiên

Đây là một ứng dụng hiệu quả cung cấp ánh sáng công cộng nhờ khả năng hoạt

động tự hành của đèn Tuỳ theo lượng ánh sáng cần thiết mà người ta có thê thiết kế đèn

hoạt động với 50Wp, 100Wp hoặc 200Wp PMT Tín hiệu mặt trời lúc hồng hơn sẽ “mở khố” bật đèn và tuỳ theo nhu cầu sủ dụng người ta có thể lên chương trình cho đèn tự tắt

sau 3giờ, 4giờ hoặc lâu hơn Chu kỳ tắt bật đèn được tự động lập lại mỗi ngày Để nâng

cao hiệu quả về năng lượng Có nhiều loại đèn này cho các nhu cầu khác nhau và các loại

đèn này cũng đã được triên khai ở các công trình công cộng, một số nhà dân tại Tp.HCM

đặc biệt nó rất tiện dụng khi ứng dụng cho các đèn vườn, số nhà, bảng hiệu ban đêm ở thành phố

Trang 23

Báo cáo đề tai NCKH Chương 2: Tình hình phát triển điện mặt trời

Trạm điện mặt trời 2kWp-An Khương Bình Phước Trạm Điện mặt trời Đồn Biên Phòng 803 ~Bình Phước

Hình 2-7: Trạm điện mặt trời tại các đồn biên phòng

Thần lửa thiêu rụi hơn 2/3 Rừng U Minh Thượng là một thảm họa sinh thái thế kỷ vùng châu thổ sông Mê Kông của Việt Nam Tài nguyên “Rừng vàng” từ bao đời bỗng

chốc trở thành đống tro tàn đã là bức thông điệp đắt giá nhất cho chúng ta về môi trường

trong thế kỷ 20 Từ sự kiện đau lòng ấy, các nhà quản lý chợt nhận thấy sự yếu kém đến mức khó tưởng của hệ tống thông tin liên lạc và các phương tiện tác nghiệp lạc hậu của các Trạm kiểm và đồn biên phòng nằm giữa rừng sâu

Những chốt bảo vệ rừng và các đồn biên phòng luôn nằm ở những nơi “rừng thiêng nước độc” khó đến, khó nghe và khó thấy nhất Đến với họ đi mất 5 — 7 tiếng đồng hồ là chuyện hi hữu, thường cứ phải tính bằng ngày và còn bao nhiêu khó khăn khác luôn rình rập, trực chờ Hoàn cảnh chung những người lính biên phòng và gác rừng Việt Nam

vẫn như những “Tazan và Robinson” thời hiện đại Họ vẫn thiếu thốn đủ thứ Không Tivi,

không ánh sáng và thật buồn thông tin liên lạc kiểu “truyền tin” thời thượng cô vẫn còn

tồn tại với họ Và tất nhiên .là họ không có cả điện Không phải nhà nước chưa quan tâm để đưa bộ đàm, điện thoại di động hay các phương tiện hiện đại khác về cho họ

Điểm cốt yếu vẫn nguồn điện Lật qua bản đồ qui hoạch điện Việt Nam, phần lớn họ

Trang 24

Bao cao dé tai NCKH Chương 2: Tình hình phát triển điện mặt trời

không có tên và như vậy giải pháp điện lưới cho các Trạm bảo vệ rừng các chốt biên phòng gần như vô vọng Song DMT da, đang và sẽ là giải pháp “cứu cánh” cho đối tượng

đặc biệt này Chỉ cần 100Wp — 300Wp PMT, cac chét bién phong tram kiểm lâm bảo vệ

rừng đã được trang bị những tiện nghỉ tối thiểu như: ánh sáng, thông tin liên lạc bằng bộ đàm Thông tin liên lạc là yêu câu quan trọng và ưu tiên hàng đầu của công việc này

Stt | Nhu câu sử dụng Chốt kiêm lâm Trạm kiêm lâm

1 Thong tin lién lac Bo dam Điện thoại di động

2 Ánh sáng Đèn TKNL Bộ đàm

3 Giải trí Tivi trắng đen Đèn TKNL

4 Công nghệ thông tin Tivi màu 5 Viễn thông Máy tính

6 Chao vé tinh Internet

Bảng 2.1 Nhu cầu của các đồn biên phòng, trạm kiểm lâm

Các Trạm kiểm lâm, chốt biên phòng ĐMT luôn thiết kế ưu tiên 24/24h cho nguồn bộ đàm Ngoài ra ở các trạm có công suất PMT lớn có khả năng cung cấp điện cho các

loại điện thoại vô tuyến, điện thoại di động kể cả các chảo thu phat vé tinh Nhu cau can

cho lực lượng biên phòng và bảo vệ rừng được ghi nhan trén bang 2.1

Công nghệ ĐMT tổ hợp ĐMT/Diesel thường được áp dụng cho các Trạm kiểm

lâm, đồn biên phòng có qui mô vừa và lớn

Hiện nay các đồn biên phòng, Trạm kiểm lâm, ĐMT đã được gắn với thông tin viễn thông qua vệ tỉnh và kết nối Internet ĐMT không chỉ phục vụ tác nghiệp cho các kiểm lâm viên, các chiến sĩ biên phòng mà còn thay đổi chất lượng cuộc sống của họ bằng các chương trình giải trí lý thú, các chương trình đào tạo từ xa nhờ công nghệ thông tin

Điền hình là chương trình chung tay thắp sáng nhà giàn DK I1, tại các thềm lục địa bằng hệ thống pin năng lượng mặt trời do bạn đọc báo Tuôi Trẻ tài trợ vào tháng 5 năm

Trang 25

Báo cáo đề tài NCKH Chương 2: Tình hình phát triển điệ n mặt trời -™ -™ “1205.2010 ea ae Pal an

Hình 2-8: Lắp đặt điện mặt trời tai nha gian DK1

2.4.2.4 Thong ké cac du án sử dunø điện mặt tròi ở Việt Nam:

- Tại một số khu vực miền Nam đã ứng dụng các dàn PMT phục vụ thắp sáng và sinh

hoạt văn hoá tại một số vùng nông thôn xa lưới điện Các trạm điện mặt trời có công suất từ 500 - 1.000Wp được lắp đặt ở trung tâm xã, nạp điện vào ắc qui cho các hộ gia đình sử dụng

- Các dàn PMT có công suất từ 250 - 500Wp phục vụ thắp sáng cho các bệnh viện, trạm xá và các cụm văn hoá xã Đến nay có khoảng 800 - 1.000 dàn PMT đã được lắp đặt và sử dụng cho các hộ gia đình, công suất mỗi dàn tir 22,5 - 70Wp

- Khu vực miền Trung có bức xạ mặt trời khá tốt và số giờ nắng cao, rất thích hợp cho

việc ứng dụng PMT Hiện tại ở khu vực miền Trung có hai dự án lai ghép với PMT có

Trang 26

a TE eee

công suất 125 kW được lắp đặt tại xã Trang, huyện Mang Yang, tỉnh Gia Lai, trong đó công suất của hệ thống PMT là 100 kWp (kilowatt peak) và của thuỷ điện là 25 kW Dự án được đưa vào vận hành từ cuối năm 1999, cung cấp điện cho 5 làng Hệ thống điện do Điện lực Mang Yang quản lý và vận hành;

- Dự án phát điện lai ghép giữa PMT và động cơ gió phát điện với công suất là 9 kW, trong đó PMT là 7 kW Dự án trên được lắp đặt tại làng Kongu 2, huyện Đak Hà, tinh Kon Tum, do Viện Năng lượng thực hiện Công trình đã được đưa vào sử dụng từ tháng 11/2000, cung cấp điện cho một bản người dân tộc thiêu số với 42 hộ gia đình Hệ thống điện do Sở Công Thương tỉnh quản lý và vận hành;

- Các dàn pin đã lắp đặt ứng dụng tại các tỉnh Gia Lai, Quảng Nam, Bình Định, Quảng

Ngãi và Khánh Hoà, hộ gia đình công suất từ 40 - 50 Wp Các dàn đã lắp đặt ứng dụng

cho các trung tâm cụm xã và các trạm y tế xã có công suất từ 200 - 800 Wp Hệ thống

điện sử dụng chủ yếu dé thap va truyén thong; đối tượng phục vụ là người dân, do dân

quản lý và vận hành

- Ở khu vực phía Bắc, việc ứng dụng các dàn PMT phát triển với tốc độ khá nhanh,

phục vụ các hộ gia đình ở các vùng núi cao, hải đảo và cho các trạm biên phòng Công suất của đàn pin dùng cho hộ gia đình từ 40 - 75 Wp Cac dàn dùng cho các trạm biên phòng, nơi hải đảo có công suất từ 165 - 300 Wp Các dàn dùng cho trạm xá và các cụm

văn hố thơn, xã là 165 - 525 Wp

- Tại Quảng Ninh có hai dự án PMT từ vốn ngân sách là: Dự án PMT cho đơn vị bộ

đội tại các đảo vùng Đông Bắc Tổng công suất lắp đặt khoảng 20 kWp Dự án trên do

Viện Năng lượng và Trung tâm Năng lượng mới Trường đại học Bách khoa Hà Nội thực hiện Hệ thống điện sử dụng chủ yếu để thắp sáng và truyền thông, đối tượng phục

vụ là bộ đội, do đơn vị quản lý và vận hành;

- Dự án PMT cho các cơ quan hành chính và một số hộ dân của huyện đảo Cô Tô Tổng công suất lắp đặt là 15 kWp Dự án trên do Viện Năng lượng thực hiện Công

trình đã vận hành từ tháng 12/2001 Công ty BP Solar của Úc đã tài trợ một dự án PMT

Trang 27

PP a oe ee eS

có công suất là 6.120 Wp phục vụ cho trạm xá, trụ sở xã, trường học và khoảng 10 hộ

gia đình Dự án trên được lắp đặt tại xã Sĩ Hai, huyện Hà Quảng, tỉnh Cao Bằng

- Dự án "Ứng dụng thí điểm điện mặt trời cho vùng sâu, vùng xa" tại xã Ái Quốc, tỉnh

Lạng Sơn đã hoàn thành vào tháng 11/2002 Tổng công suất dự án là 3.000 Wp, cung cấp điện cho trung tâm xã và trạm truyền hình, chủ yếu để thắp sáng và truyền thông; đối tượng phục vụ là người dân, do dân quản lý và vận hành

2.4.2.5 Mai nha Điện mặt trời nói lưới ở VN:

Vào tháng 5 năm 2005, mái nhà điện mặt trời nối lưới bắt đầu xuất hiện ở Việt

Nam tại nhà riêng ở Villa quận Tân Bình với công suất 2KWbp

Tại Trung tâm hội nghị quốc gia Việt Nam có hệ thống pin mặt trời hòa vào mạng điện chung với tông công suất 154 kWp được xây dựng với quy mô công nghiệp ở (vào tháng 11/2005)

Trạm pin mặt trời nối lưới Viện Năng lượng công suất 1.080Wp bao gồm 8 môđun

Trạm PMT nối lưới lắp đặt trên mái nhà làm việc Bộ Công Thương, 54 Hai Bà

Trưng, Quận Hoàn Kiếm, Hà Nội có công suất lắp đặt 2.700 Wp;

Hai cột đèn năng lượng mặt trời kết hợp năng lượng gió đầu tiên được lắp đặt thành công tại Ban quản lý dự án Công nghệ cao Hòa Lạc Hai cột đèn trị giá 8.000 USD, do Công ty cỗ phần tập đoàn quốc tế Kim Đỉnh lắp đặt

Tóm lại: Ở VN chủ yếu chỉ dùng pin mặt trời cho các vùng chưa có hệ thống

điện lưới, các mái nhà điện mặt trời nỗi lưới ở Việt Nam chỉ được đếm trên đầu ngón tay Chính vì vậy việc nghiên cứu mái nhà mặt trời nối lưới đang là một vẫn để cần

Trang 28

Báo cáo đề tài NCKH Chương 3: Hệ điện mặt trời cơ bản

n~aaœơơơsaơaơaxnaaaarrnrnrnsnaaaaasaơaơasaa=ẳäẳửẳửẳớẳzzơwơuznuuazszaasaaraợazazazazazazasa.-z›sễẫẳễ-ơớớna

CHUONG III: HE DIEN MAT TROI CO BAN

Để có thê triển khai các ứng dụng sử dụng điện mặt trời, nâng cao được hiệu quả

sử dụng, tuổi thọ và chất lượng hệ điện mặt trời, ta cần tìm hiểu cấu trúc và hoạt động của

hệ điện mặt trời cơ bản

GIỚI THIỆU CHUNG

Một hệ điện mặt trời cơ bản bao gồm các thành phần sau: HỆ PMT ›|_ HỆ ĐIÊU KHIẾN „| _ HỆ THIẾT BỊ ˆ | SỬ DỤNG y HE ACCU TON TRU

Hình 3.1: Sơ đồ khôi hệ điện mặt trời cơ bản

¢ Modul Pin mat troi + cau trúc cơ khí

e Hệ điều khiển e Hệ accu tồn trữ

e© Hệ thiết bị sử dụng

Có hai dạng chính của Hệ Điện mặt trời: - Hệ biệt lập (Stand alone)

- Hệ nổi vào mạng (grid — connected)

G chuong nay ta dé cập đến hệ Điện mặt trời biệt lập, là loại hình phổ biến nhất được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới

Trang 29

Trang 30

cáo đề tài NCKH Chương 3: Hệ điện mặt trời cơ bản

3.1 HỆ PIN MẶT TRỜI (MÁY PHÁT QUANG ĐIỆN)

Trái tim của hệ thống điện mặt trời là hệ pin mặt trời hay máy phát quang điện (Photovoltaic- PV) Nó bao gồm các modul Pin mặt trời ghép nối với nhau để tạo ra một mạng (Array) pin mặt trời phát điện DC

PMT

Hình 3.3: Hệ thống ghép các modul pin mặt trời

e©_ Các tấm pin mặt trời được lắp đặt trên mái nhà, cũng có thé là mặt tiền miễn nơi đó có đủ diện tích và nhận được ánh nắng mặt trời tốt nhất Diện tích nơi lắp đặt tắm

pin mặt trời ít hay nhiều là yếu tế quyết định cho công suất cung cấp điện

e_ Trung bình 1 kWp (Wp: watt đỉnh) pin mặt trời cần khoảng 10m2 diện tích; ! kWp

pin mặt trời sản xuất ra khoảng 4 - 5 kWh/ngày, tức khoảng 150 kWh/tháng

Trang 31

a aaa

Modul Pin mặt trời:

Cấu trúc của một modul Pin mặt trời dựa trên các đơn vị Pin mặt trời được ghép nối với nhau trong một modul Thông thường Pin mặt trời trong một modul được ghép nối

tiếp với nhau để đạt được thế hở mạch lớn tương ứng với thể loại hoạt động mà các ứng

dụng thông thường yêu cầu

Công suất của hệ pin mặt trời phụ thuộc vào công suất thiết kế của toàn hệ thống,

được ghép nối từ một hoặc nhiều modul Pin mặt trời

Ba đặc trưng điện quan trọng nhất của một Modul PMT là: Isc, Voc, công suất

đỉnh Các thông số của Modul Pin mặt trời được xác định ở nơi sản xuất dưới điều kiện

tiêu chuẩn quốc tế sau:

- Độ bức xạ: 1Kw/m?

- Nhiệt độ : 25°C

Công suất của Modul Pin mặt trời đạt được ở điều kiện này gọi là công suất đỉnh,

được đo bằng đơn vị Wp (Watt-peak) 3.2 BO DIEU KHIỂN:

Bộ điều khiển thường gồm hệ điều khiển nạp để điều khiển sạc bảo vệ accu, và Inverter có chức năng biến đổi DC thành AC đề sử dụng cho tải

3.2.1 Hé diéu khién nap (Regulator):

Một hệ Điện mặt trời biệt lập cho những ứng dụng nhỏ và trung bình thường có sự quá nạp vào Accu và quá tải khi cung cấp điện Do đó cần có một sự điều khiển cân bằng năng lượng cho toàn hệ thống thông qua quá trình “cân đối” của hệ điều khiển nhằm bảo đảm cân bằng điều tải trong toàn bộ hệ thống

>> ỲÏỶŸŸ

Trang 32

Regulator có các chức năng sau: tốn năng lượng Accu Regulator sẽ điều khiển tự động khi Accu quá nạp Accu DOC V_SOLAR KHOI DIEU KHIEN PIC -_ 16F877A BATTERY ĐỌC V BAT Trang 26 Báo cáo đề tài NCKH Chương 3: Hệ điện mặt trời cơ bản nn ễ .-_Ắ

- Chông nạp ngược : Hệ điện mặt trời có bộ lưu điện, khi trời năng yêu, hoặc ban đêm,

Regulator ngăn chặn sự phóng ngược điện áp từ accu trở lại Pin mặt trời làm hỏng pin và - Chông quá nạp: Khi trời quá năng, điện áp và dòng của Pin mặt trời lên cao và nêu Accu còn đầy điện có thể xảy ra sự quá nạp cho Accu , dẫn đến việc làm giảm tuổi thọ - Chống sự phóng quá của Accu: Hệ Điện mặt trời có sử dụng Accu, khi trời mưa, năng lượng nạp cho Accu thiếu trong khi tiêu thụ tải vượt quá công suất làm Accu phóng điện quá mức Trong trường hợp này Regulator có nhiệm vụ ngắt tải ra khỏi Accu để bảo vệ

Trang 33

nn”

3.2.2 Bộ biến điện DC-AC (INVERTOR):

Bộ biến đôi nguồn điện DC-AC là thiết bị dùng để biến đổi nguồn điện một chiều

DC từ pin mặt trời hoặc Accu thành nguồn xoay chiều AC dùng cho các thiết bị AC Inverter là một thành phần cơ bản không thê thiếu của Hệ điện mặt trời công suất vừa và lớn, mặt dù nó tiêu tốn năng lượng Trước đây khi giá thành PMT còn quá cao thì vấn để sử dụng Inverter có hiệu suất biến điện thấp, gây tốn hao năng lượng lớn Ngày nay mặc dù giá pin mặt trời đã giảm nhiều, tuy nhiên vẫn còn khá đắt do đó vấn đề tiết kiệm điện năng vẫn còn rất quan trọng

Do đó việc nghiên cứu chế tạo bộ biến điện hiệu suất cao dùng cho hệ điện mặt trời nhằm nâng cao được hiệu quả sử dụng của Inverter trong hệ điện mặt trời là một vẫn đề cần quan tâm giải quyết trong phần 2 của đề tài “Thiét Ké Inverter thông mình trong hệ

điện mặt trời nối lưới”

3.3 HỆ TÒN TRỮ NĂNG LƯỢNG:

Do điện mặt trời chỉ sinh ra vào ban ngày khi có ánh nắng, vì vậy để đám bảo năng

lượng cho một hoạt động én định và đều đặn một hệ điện mặt trời biệt lập cần phải có lưu

điện để tồn trữ năng lượng Trong hệ điện mặt trời phương pháp tồn trữ năng lượng phô biến, đơn giản nhất là sử dụng bình accu

Accu sử dụng trong Hệ Điện mặt trời cần phải đáp ứng các yêu cầu sau: - Mic phong sau (low rate)

- Hiéu suat nap cao - Mức tự phóng thấp - Tuổi thọ cao

Ngày nay loại accu được sử dụng rộng rãi nhất trong hệ điện mặt trời biệt lập công suất nhỏ là Accu Axit chì Loại accu này rất phô biến, đễ mua và giá cả phải chăng Loại Accu khác như Accu Nikel Cadmium được đưa vào sử dụng trong các ứng dụng chuyên dùng chất lượng cao (ví đụ như bưu chính viễn thông .) Loại Accu này có đặc trưng

Trang 34

Báo cáo đề tài NCKH Chương 3: Hệ điện mặt trời cơ ban

đáp ứng tốt hơn trong Accu axit nhưng giá thành đắt hơn nên hiện nay được đưa vào ứng dụng rộng rãi trong hệ điện mặt trời, nhất là cho điện nông thôn

Hình 3.6 : Accu tồn trữ

3.4 HỆ THIẾT BỊ SỬ DỤNG:

Hiện nay, do những hạn chế về giá thành nên sử dụng Điện mặt trời hiệu quả và phù hợp với các thiết bị sau:

- - Điện khí hóa nông thôn

- _ Các thiết bị liên lạc viễn thông, báo hiệu trên sông, trên không

- _ Các thiết bị điều khiến từ xa

- - Tủ lạnh chứa vaccine

- _ Các sản phẩm tiêu dùng như máy tính, đồng đồng hồ điện tử

- _ Các thiết bị ưu tiên dùng điện

- _ Vệ tỉnh, con tàu vũ trụ sử dụng năng lượng Điện mặt trời

Xu hướng tương lai khi công nghệ phái triển Pin mặt trời có giá thành hạ hơn thì điện mặt trời sẽ được đưa vào ứng dụng rộng rãi cùng với các loại năng lượng khác

như thúy điện, điện gió dé thay thé các loại nhiên liệu cũ hiện nay đang cạn dẫn trên

trái dat

Trang 35

Báo cáo đề tài NCKH Chương 4: Mái nhà điện mặt trời nối lưới

CHƯƠNG 4: MÁI NHÀ ĐIỆN MẶT TRỜI NÓI LƯỚI

Công nghệ điện mặt trời nối lưới (ĐMTNL) là công nghệ tiên tiến đang được phổ

biến ở các nước phát triển Hiện ở các quốc gia này, tỉ lệ ĐMTNL chiếm khoảng 95% tổng công suất lắp đặt ĐMT của quốc gia

Ưu điểm của công nghệ ĐMTNL là giảm được khoảng 30% giá thành nhờ không

sử dụng hệ thống Accu tồn trữ Lượng điện mặt trời sinh ra từ giàn Pin mặt trời sẽ được

biến đổi trực tiếp thành 220VAC/50Hz cấp trực tiếp cho tải Công suất ĐMT được đưa

trực tiếp vào lưới điện, khi công suất ĐMT không cấp đủ cho tải hệ thống thì PV Inverter sẽ tự động lấy điện lưới bù vào Đây là giải pháp công nghệ cho các tòa nhà, mái nhà mặt trời tự sản xuất điện để sử đụng và tương tác với lưới điện quốc gia theo một cơ chế thông minh Công nghệ ĐMTNL hoàn toàn sạch va là một ứng cử viên sáng giá cho sự phát triển năng lượng bền vững ở Việt Nam

Hệ thống ĐMTNL của hãng SMA Solar Technology cho phép: Hòa lưới không cần xin phép, ưu tiên khai thác ĐMT, phụ tải thành phố giờ cao điểm, đảm bảo cấp điện 24/24 cho tải ưu tiên khi lưới điện quốc gia có sự cố hay bị cắt điện Giảm thiêu giá thành

hệ thống, giảm ô nhiễm môi trường

Trang 36

Bao cao dé tai NCKH Chương 4: Mái nhà điện mặt trời nối lưới

—=====.xxẶK.KKEELEEEEEFIÏỚỚFÝẼỶẼÝẼỶẼễỄỶỲỶẼỶẼỄỄỄ ễ

Hệ thống bao gầm các khối : a Khối năng lượng đầu vào:

Là các tắm pin năng lượng mặt trời với đặc điểm: Dòng điện từ các tắm pin mặt trời là dòng điện một chiều DC (director current) được biến thành xoay chiều AC (alternative current) thông qua hệ thống Sunny Boy Dòng điện này có chất lượng điện và

an tòan như lưới điện

b Khối biến điện DC/AC :

Thiết bị này có chức năng chuyển đổi dòng điện từ PMT thành dòng xoay chiều cung cấp trực tiếp cho tải

Ưu tiên tận dụng tối đa từ PMT

Tự động dò các thông tin từ bộ thiết bị kết nối lưới điện (Sunny Island)

Đông bộ với lưới điện quốc gia

Khi mắt điện lưới thì thiết bị nối lưới chuyển sang nguồn điện khác hòan tòan tự động

- Thời gian chuyển đổi giữa các nguồn điện rất ngắn, không làm gián đoạn hệ

thống

c Khối nguồn điện hỗ trợ:

Nguồn điện nối hệ thống MNĐMT gồm : - Điện lưới quốc gia

- Máy phát điện

- Thủy điện cực nhỏ

d Khéi ton trữ:

- Accu là hệ tồn trữ năng lượng trong hệ thống điện mặt trời nhằm duy trì nguồn điện,

trong trường hợp mắt điện lưới, nắng yếu hoặc ban đêm không có mặt trời

- Dung lượng Accu này phụ thuộc thời gian tiêu thụ điện của các thiết bị sử dụng điện

e._ Khối tiêu thụ điện:

Là các thiết bị sử dụng điện thông thường như hệ thống chiếu sáng, tỉ vi, máy tính, quạt

Th.s Nguyễn Thị Ngọc Anh Trang 30

Trang 37

Báo cáo đề tài NCKH Chương 4: Mái nhà điện mặt trời nối lưới nT Hoạt động:

MNĐMT được lắp tại nhà người sử dụng và nối với lưới điện thông qua bộ

phận ghép nối điện Nguồn điện này có chất lượng và độ an tòan như điện lưới quốc gia Nếu công suất điện sinh ra từ các module pin mặt trời lớn hơn công suất tiêu

thụ thì lượng điện thừa sẽ được lưu lại ắc qui Ngược lại, lượng điện tiêu thụ lớn hơn lượng điện sinh ra từ mặt trời thì phần thiếu hụt này sẽ được bé sung từ lưới điện hoặc từ

ắc qui Hệ thống này thay thế điện lưới bằng nguồn năng lượng sạch, giảm một phần hay tòan bộ hóa đơn tiền điện

Vậy hệ thông Mái nhà mặt trời nỗi lưới có ảnh hưởng với điện lưới quốc gia

không?

Những hệ thống mái nhà mặt trời nối lưới hoạt động an toàn tuyệt đối theo tiêu

chuẩn EN DIN (tiêu chuẩn kèm theo thông số thiết bị) và không có bất kỳ ảnh hưởng nào

đến điện lưới quốc gia Và việc kết nối giống như các thiết bị sử dụng điện thông thường

khác, nên hoàn toàn an tồn đơi với người sử dụng

4.2 Lợi ích và công dụng của mái nhà mặt trời nối lưới:

MNĐMTNL cấp một phần hay toàn bộ lượng điện cho các thiết bị sử dụng điện trong gia đình, cơ quan, doanh nghiệp thay cho điện lưới, nhằm phụ tải cho điện lưới quốc gia, không làm gián đoạn các hoạt động của doanh nghiệp khi mắt điện lưới

Đồng thời điện mặt trời sẽ làm giảm một phần hoá đơn tiền điện hàng tháng cho

doanh nghiệp và thay thế một phần điện lưới bằng năng lượng sạch, thân thiện với môi

trường, để góp phần giảm thiểu hiệu ứng nhà kính

4.3 Hòa vào lưới điện quốc gia, được không?

Việc này về kỹ thuật không có gì khó, các nước phát triển đều đã cho phép hòa vào lưới điện quốc gia với nguồn điện mặt trời từ các hộ gia đình Nếu muốn người sử dụng

điện mặt trời muốn bán điện ngược ra lưới, có hai cách hợp đồng giữa công ty điện và

người sử dụng như sau :

Trang 31

Trang 38

Báo cáo đề tài NCKH Chương 4: Mái nhà điện mặt trời nối lưới

——==-œCEOỜỚCEFỄPEŸẼE_Â _— .-

- Cách thứ nhất: Dùng một điện kế để đo dòng điện, khi dòng điện mặt trời chạy

vào lưới thì đồng hồ chỉ dấu âm, khi dòng điện chạy từ lưới ra thì đồng hồ chỉ

chiều dương Tổng số công suất điện được điện kế tính tự động Giá điện mặt trời

bán vào lưới bằng giá điện bán từ lưới tính theo Kwh

- - Cách thứ hai: là dùng hai điện kế riêng biệt để đo lượng điện bán vào lưới và mua

từ lưới điện Để khuyến khích sử dụng năng lượng mặt trời, thường giá điện mặt trời bán vào lưới được tính cao hơn giá điện mua từ lưới

Ở VN chưa có hành lang pháp lý rõ ràng cho việc bán điện ra lưới, nên hệ thống

được cài đặt để lượng điện thừa không đưa ngược ra lưới, khi có hành lang pháp lý thì có

thê bán ngược ra lưới

4.4 Lượng điện sản xuất ra:

Giàn PMT thường lắp trên mái nhà hoặc mặt tiền của ngôi nhà nơi có diện tích đủ để lắp đặt Ví dụ : 1 kWp PMT cần khoảng 10m” diện tích mái nhà

Lượng điện được sản xuất ra hàng năm từ MNMT có thể được tính với chính xác

khoảng 10% phụ thuộc vào các yếu tố sau :

- _ Cường độ nắng ở nơi lắp đặt MNMT có thể tính được chính xác dựa vào bản đồ bức

xạ mặt trời

- - Hệ số điều chỉnh phụ thuộc độ nghiêng của modul, độ che trên modul

- _ Chất lượng modul PMT và chất lượng của hệ biến điện

- _ Công suất của MNMT tính theo đơn vị Watt đỉnh (Wp ) được đo với điều kiện chuẩn

quốc tế

- 1kWp pin mat trời sản xuất ra khoảng 4-5 kWh/ngày, tức khoảng 150 kWl/ tháng

4.5 Tuôi thọ của mái nhà Mặt trời :

Hiệu suất Modul pin mặt trời silic tỉnh thể suy giảm khoảng từ 15% đến 20% sau

25, 30 năm sử dụng Tuôi thọ của hệ biến điện khoảng 10 năm

Việc sử dụng rất dễ dàng vì thiết bị hoàn toàn tự động và thể hiện trên màn hình

thiết bị các thông số cụ thể (tổng công suất thu được từ pin mặt trời, thời gian sử dụng,

trạng thái accu, ) để người sử dụng tiện theo dõi

—=—=—==ễễễễễễ==ễễễEễEễễ ằộ CC —-

Trang 39

Báo cáo đề tài NCKH Chương 5: Thiết kế Inverter thông minh

CHƯƠNG 5: NGHIÊN CỨU, THIẾT KÉ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH INVERTER THONG MINH TRONG HE THONG

MÁI NHÀ MẶT TRỜI NÓI LƯỚI

Hiện nay trước tình nguồn điện trong nước ngày càng thiếu hụt trầm trọng Đặc biệt khủng hoảng năng lượng tòan cầu ngày càng gây gắt Các nhà máy thủy điện thường xuyên trong tình trạng qúa tải và mùa khô lượng nước không đủ gây tình trạng mất điện

trên diện rộng Khi cắt điện làm ảnh hưởng không nhỏ đến sinh họat hàng ngày như

Trang 40

Báo cáo đề tài NCKH Chương 5: Thiết kế Inverter thông minh

5.1 INVERTER THONG MINH:

5.2.1 Tai sao phai can dén Inverter? Có hai lí do chính:

Lý do 1: Ứng dụng nguồn DC thường có công suất nhỏ Với thiết bị công suất vừa và lớn, khoảng cách sử dụng ở xa nguồn điện, thì dây nguồn điện thiết bị phụ trợ công tắc, hộp

nối cần phải chịu được dòng rất lớn và giá thành rất cao và khó thiết kế bảo tri Hon

nữa điện năng thất thoát hơn trên dây dẫn do dòng cao là không tránh khỏi

Lý dọ 2: Hầu hết các thiết bị điện hiện nay đều được thiết kế để sử dụng với điện lưới 220V hoặc 120V AC Vì vậy nguồn AC phải có thể sử dụng hầu hết các thiết bị trên thị

trường

Ngoài ra, khi nhu cầu về năng lượng càng cao và càng ngày càng cạn kiệt thì tiết kiệm năng lượng là một vấn dé khá quan trọng, nhất là khi nó ngốn từ 30 đến 60% chỉ phí thu nhập cho năng lượng Do đó việc tiết kiệm năng lượng đang được quan tâm giải

quyết, nhất là đối với các hệ điện mặt trời có sử dụng hệ Inverter hiệu suất cao

5.2.2 Inverter théng minh la gi?

Năng lượng mặt trời phần lớn được tích trữ ở bình accu là điện một chiều DC, để

sử dụng được các thiết bị AC, ta phải biến đổi điện một chiều DC của bình accu thành

điện xoay chiều AC 110V hoặc 220V Inverter sẽ đảm bảo công việc này

Inverter thơng minh ngồi chức năng như một Inverter thông thường là chỉ dùng để biến đổi DC thành AC, thì Inverter thông minh còn có chức năng đảm bảo cấp năng lượng cho tải thường xuyên:

- _ Nếu công suất điện sinh ra từ các module pin mặt trời lớn hơn công suất tiêu thụ

thì lượng điện thừa sẽ được lưu lại ắc qui

- Ngược lại, lượng điện tiêu thụ lớn hơn lượng điện sinh ra từ mặt trời thì phần thiếu hụt này sẽ được bỗ sung từ lưới điện hoặc từ ắc qui, nhằm giảm một phần hay tòan bộ hóa đơn tiền điện, nghĩa là thay thế điện lưới bằng nguồn năng lượng

sạch

Định dạng
Số trang	57
Dung lượng	2,53 MB