Đánh giá vận hành thực tế hệ thống điện mặt trời hòa lưới có lưu trữ cho hộ gia đình tại tân an, long an

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO ĐÁNH GIÁ VẬN HÀNH THỰC TẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI HÒA LƯỚI CĨ LƯU TRỮ CHO HỘ GIA ĐÌNH TẠI TÂN AN, LONG AN GVHD: TS HUỲNH THỊ MINH THƯ SVTH: TRẦN ĐĂNG KHOA NGUYỄN VINH THỊNH SKL009690 Tp.Hồ Chí Minh, tháng 12/2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Năng lượng tái tạo Đề tài ĐÁNH GIÁ VẬN HÀNH THỰC TẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI HỊA LƯỚI CĨ LƯU TRỮ CHO HỘ GIA ĐÌNH TẠI TÂN AN, LONG AN GVHD: TS Huỳnh Thị Minh Thư SVTH: Trần Đăng Khoa 19154036 Nguyễn Vinh Thịnh 19154959 TP.Hồ Chí Minh – Tháng 12 năm 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Năng lượng tái tạo Đề tài ĐÁNH GIÁ VẬN HÀNH THỰC TẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI HỊA LƯỚI CĨ LƯU TRỮ CHO HỘ GIA ĐÌNH TẠI TÂN AN, LONG AN GVHD: TS Huỳnh Thị Minh Thư SVTH: Trần Đăng Khoa 19154036 Nguyễn Vinh Thịnh 19154959 TP.Hồ Chí Minh – Tháng 12 năm 2022 Sản lượng tuần từ ngày 05/12/2022-11/12/2022 12 10 0 Thứ Thứ Sản lượng (kWh) Thứ Thứ Thứ Sản lượng hòa lưới Thứ Chủ nhật Số nắng (h) Hình 4.8 Biểu đồ sản lượng theo tuần ngày 05-11/12/2022 ❖ Sản lượng theo tháng Dựa vào ngày tháng ta thấy lượng xạ không ổn định nên nhìn vào đồ thị hình 4.9 hình 4.10 chênh lệch sản lượng điện hệ thông tạo Sản lượng điện từ hệ thống ngày tạo tháng trì mức 6-12 kWh Hình 4.9 Sản lượng thực tế tháng 10 33 Hình 4.10 Sản lượng thực tế tháng 11 ❖ Sản lượng theo năm Theo số liệu từ bảng 4.2 sản lượng phát theo tháng từ hệ thống, giá trị sản lượng thực tế khơng xác sản lượng PVsyst Sản lượng thực tế đạt 87% so với mô 34 Bảng 4.2 Bảng so sánh sản lượng hệ thống năm Tổng sản lượng lý thuyết (Theo PVsyst) (kWh) 341.9 320.7 371.7 375.3 355.2 344.4 343.3 340.6 320.3 383.4 294.1 297.7 4088.6 Tháng 10 11 12 Tổng Tổng sản lượng điện thực tế (kWh) Tỉ lệsản lượng điệ thực tế / lý thuyết Số nắng trung bình (h) 298.57 304.15 337 328.52 305 304.36 295.55 323.58 274.47 270.56 246.12 291.9 3579.8 87% 95% 91% 88% 86% 88% 86% 95% 86% 71% 84% 98% 88% 3.09 3.48 3.48 3.51 3.15 3.25 3.06 3.35 2.93 2.80 2.63 3.02 3.15 Sản lượng năm 2022 500 5.00 400 4.00 300 3.00 200 2.00 100 1.00 0.00 10 11 12 Tổng sản lượng lý thuyết (Theo PVsyst) (kWh) Tổng sản lượng thực tế (kWh) Số nắng trung bình (h) Hình 4.11 Đồ thị so sánh sản lượng thực tế lý thuyết hệ thống 35 4.5 Đánh giá kinh tế Giá điện trung bình hộ gia đình 2.000 VND/kWh giá bán điện cho lưới điện 1.938 VND/kWh theo giá FIT [15] Chi phí đầu tư hệ thống thành phần điện tiêu thụ, sản lượng hòa lưới, điện mua từ lưới năm 2022 hộ gia đình liệt kê Bảng 4.3 Bảng 4.4 Bảng 4.3 Tổng chi phí lắp đặt cho hệ thống Thành TT Tên thiết bị Đơn vị Số Đơn giá tiền lượng (USD) (USD) 144 400 1440 400 1181 1181 422 422 3155 74.773.500 Pin mặt trời (390Wp/1 tấm) Tấm Pin lithium 2.5 kWh Cái Inverter Sofar HYD 3000-ES Cái Tủ điện, khung, dây cáp,chi phí lắp đặt Tổng chi phí Quy đổi tiền Việt Nam USD = 23.700 VND 36 Bảng 4.4 Sản lượng điện hệ thống năm 2022 Sản Điện Điện lượng Điện năng Tháng điện từ tiêu thụ mua bán mặt trời (kWh) lưới lưới (kWh) (kWh) (kWh) 298.57 197.95 134.39 189.14 304.15 202.67 134.59 194.59 337 194.03 125.29 220.25 328.52 220.53 147 186.26 305 234.14 158.04 165.75 304.36 227.29 154.72 186.06 295.55 249.95 143.56 116.63 323.58 152.61 90.03 95.69 274.47 209.65 123.31 136.71 10 270.56 224.67 139.66 141.83 11 246.12 225.69 152.17 113.47 12 291.9 177.57 120.29 95.88 Cả 3579.78 2516.75 1623.05 1842.26 năm Tỷ lệ điện hòa lưới (%) 63% 64% 65% 57% 54% 61% 39% 30% 50% 52% 46% 33% 51% Tỷ lệ tiêu thụ từ lưới điện (%) 68% 66% 65% 67% 67% 68% 57% 59% 59% 62% 67% 68% 64% Từ bảng 4.3 bảng 4.4 ta có: Số tiết tiết kiệm sử dụng điện mặt trời năm là: (2516.75 – 1623.05) x 2.000 + 1842.26 x 1.938 = 5.357.700 VND Thời gian hoàn vốn (PP): PP = 74.773.500 5.357.700 = 14 (năm) Nhận xét: Dựa vào kết bảng 4.2 hình 3.9 hệ thống đạt 2.310 kW so với tổng công suất lắp đặt 3.12 kWp cho thấy hệ thống chưa lắp đặt cách để công suất phát từ mặt trời tối ưu nhất, dẫn đến thất thoát 13% sản lược thực tế mà hệ 3.12 kWp tạo 37 4.6 Đề xuất giải pháp cải tiến hệ thống • Cần xem xét lại sơ đồ đấu dây pin mặt trời phù hợp với datasheet inverter để công suất phát từ hệ thống cao • Chia lại cơng suất cho hệ thống từ nối vào kênh MPPT, cần chia lại thành vào kênh MPPT chấp nhận hệ thống không đạt công suất tối đa • Dựa vào datasheet inverter sofar HYD-3000ES cơng suất ngõ vào tối da 3990W 2000W MPPT cần đầu tư thêm pin 390Wp MPPT mắc nối tiếp để sản lượng hệ thống tăng lên cao Bảng 4.5 Sản lượng hệ thống chưa lắp thêm sau lắp thêm PV Tháng Sản lượng từ mặt trời chưa lắp thêm PV (kWh) Sản lượng từ mặt trời sau lắp thêm 390 Wp (kWh) Tỷ lệ tăng thêm sau lắp (%) 10 11 12 Cả năm 298.57 304.15 337 328.52 305 304.36 295.55 323.58 274.47 270.56 246.12 291.9 3579.8 431.6 404.7 469.1 473.8 448.9 435.3 433.9 430.5 404.9 483.6 371.9 376.2 5164.3 31% 25% 28% 31% 32% 30% 32% 25% 32% 44% 34% 22% 31% 38 Bảng 4.6 Sản lượng điện sau lắp đặt thêm công suất Điện tiêu Tháng thụ (kWh) Sản lượng điện sau Tỷ lệ lắp hịa lưới thêm cơng (%) suất (kWh) 431.6 63% 197.95 202.67 404.7 194.03 Mua từ lưới (kWh) Bán cho lưới (kWh) 134.39 273.4126804 64% 134.59 258.9372078 469.1 65% 125.29 306.5853858 220.53 473.8 61% 147.00 290.4775616 234.14 448.9 58% 158.04 258.5937337 227.29 435.3 62% 154.72 268.2739914 249.95 433.9 41% 143.56 179.9763746 152.61 430.5 46% 90.03 198.8057767 209.65 404.9 49% 123.31 200.1297191 10 224.67 483.6 50% 139.66 243.1112891 11 225.69 371.9 48% 152.17 179.7635485 12 Cả năm 177.57 376.2 49% 120.29 185.3834404 2516.75 5164.3 56% 1623.05 2874.688651 Nhận xét: Nhu cầu điện tiêu thực tế năm 2022 hộ gia đình với sản lượng mơ dựa PVsyst thêm pin 390Wp với giá 3443 USD quy tiền VND với tỷ giá USD = 23.700 VND tương đương với 81.599.100 VND Từ Bảng 4.6 ta có: Số tiền tiết kiệm kiệm sử dụng điện mặt trời sau đầu tư thêm (2516.75-1623.05) x 2.000 + 2874.7 x 1.938 = 7.357.068 VND Thời gian hoàn vốn: PP = 81.599.100 7.357.068 = 11 (năm) 39 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN Trong thời kỳ bùng nổ điện mặt trời có nhiều hệ thống mặt kỹ thuật chưa lắp tối ưu, với hệ thống đề cập chi phí đầu tư ban đầu 74.773.500 VND đáp đứng mặt tài cho khách hàng Những đề xuất trình bày lựa chọn đưa để khách hàng chọn giải pháp chia lại công suất hệ thống cách ta đấu nối kênh MPPT đầu vào đầu tư thêm hai pin mặt trời 390Wp với giá 288 USD giúp hoạt động hệ thống đạt mức MPPT tăng sản lượng điện từ hệ thống lên tận dụng tối đa từ nguồn lượng đầu mà inverter mang lại, việc đầu tư thêm phụ thuộc vào mong muốn khách hàng Dựa vào đánh giá phương án đầu tư thêm phương án tốt mà khách hàng sử dụng, thời gian hoàn vốn phương án đầu tư thêm cho hệ thống lên đến 11 năm, số tiền sử dụng điện mặt trời tiết kiệm năm lên đến 7.357.068VND/ năm Chi phí đầu tư hệ thống điện mặt trời hịa lưới có lưu trữ tương đối cao, so với hệ thống hịa lưới khơng mang lại tính kinh tế, mang lại tính ổn định nguồn điện nhà giúp giảm bớt ô nhiễm môi trường sử dụng lâu dài, giúp hộ gia đình khơng phụ thuộc vào lưới điện hoàn toàn, linh hoạt việc tự cung tự cấp việc điện sinh hoạt gia đình Qua việc tìm hiểu đánh giá từ Năng lượng tái tạo cho thấy xu công nghệ lưu trữ, nhà nước cần đưa thúc đẩy sách va sử dụng phát triển lượng tái tạo, đặc biệt kết hợp công nghệ lưu trữ nguồn lượng tái tạo giúp nước ta ổn định nguồn điện đảm bảo an ninh lượng 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Our World in Data, truy cập ngày 19/12/2022, https://ourworldindata.org/ [2] Công tơ điện chiều gì, hướng dẫn cách đọc cơng tơ xác nhất, truy cập ngày 19/12/2022, https://thietbikythuat.com.vn/cong-to-dien-2-chieu-la-gi-huong-dan-cachdoc-chi-so-cong-to-chinh-xac-nhat/ [3] Inverter hybrid, AliExpress, truy cập ngày 18/12/2022, https://pt.aliexpress.com/item/1005002787862454.html [4] Solar power system, Indiamart, truy cập ngày 20/12/2022, https://www.indiamart.com/powergradeenterprise/solar-power-systems.html [5] Hydrid solar system, Premierenergy, truy cập ngày 23/12/2022, https://premierenergy.com.pk/hybrid-solar-system-in-pakistan/ [6] Câu tạo pin lượng mặt trời, CÔNG TY TNHH CÔNG NGHỆ SỐ SEA SOLAR, truy cập ngày 22/12/2022, https://www.solarnhatrang.com/cau-tao-cua-pinnang-luong-mat-troi/ [7] Pin lượng mặt trời, Điện mặt trời MAG, https://dienmattroimag.com/pin-nangluong-mat-troi/ [8] Pin lượng mặt trời Mono Poly loại tốt hơn, CÔNG TY TNHH CÔNG NGHỆ GPSOLAR, https://gpsolar.vn/pin-nang-luong-mat-troi-mono-va-poly-loai-naotot-hon.html [9] PV-Anlage 13.020 Wp Solar komplett-Sungrow SH10RT Hybrid Wechselrichter & Batterie, Solardirekt24, truy cập ngày 23/12/2022, https://www.solardirekt24.de/pvphotovoltaikanlage-13.020-wp-solar-komplett-inkl.-sungrow-sh10rt-hybridwechselrichter-batterie-13020watt-pv-sg10b-a [10] Inverter hịa lưới có lưu trữ 10kW, CÔNG TY CỔ PHẦN THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ HÀN VIỆT, truy cập ngày 24/12/2022, http://nangluonghanviet.vn/vn/San-pham/Diennang-luong-mat-troi/INVERTER-Hoa-luoi-co-luu-tru-10KW.aspx 41 [11] IRM72S1-385-400, IREX ENERGY JOINT STOCK COMPANY, truy cập ngày 24/12/2022, https://irex.vn/san-pham/irm72s-400/ [12] Sofar biến tần lượng mặt trời, AliExpress, truy cập ngày 24/12/2022, https://vi.aliexpress.com/item/4001129948051.html [13] Pin lưu trữ lithium lifepo4 narada, CÔNG TY TNHH XD, TM & DV DHC SOLAR, truy cập ngày 24/12/2022, https://www.dhcsolar.com/san-pham/pin-luu-tru-lithiumlifepo4-narada/ [14] Guidance for Operation Modes of the SPH Series Inverter, ENERGETICA INDIA, truy cập ngày 22/12/2022, https://www.energetica-india.net/articles/guidance-foroperation-modes-of-the-sph-series-inverter [15] Quyết định 13/2020/QĐ-TTg Thủ tướng Chính phủ thức có hiệu lực thi hành từ ngày 22/5/2020, điện mặt trời mái nhà kỳ vọng phát triển mạnh (evn.com.vn) 42 PHỤ LỤC ❖ Datasheet pin IRM72S1-390W Electrical Characteristics Model Max Power Nom (Pmax) Operating voltage (Vmp) Operating current (Imp) Open Cicruit voltage (Voc) Short Cicruit current (Isc) Module efficiency Operating temp Max system voltage Max series fuse rating Temperature Charateristics Power tolerance Temp coefficient (Pmax) Temp coefficient (Voc) Temp coefficient (Isc) Nominal module operating temp Mechanical Specifications Extemal Dimensions Weight Solar cell IRM72S1-390 390W 40.28V 9.68A 49.39V 10.12A 19.66 -40 ~ +85oC 1500VDC 20A ~ +5W -0.390 %/oC -0.290 %/oC +0.042 %/oC 45 ± oC 1980 x 1002 x 40 mm 23kg PERC Mono 158.75 x 158.75 mm 43 ❖ Datasheet Inverter hybrid sofar 3kW Model Battery parameter Battery type Nom battery volt Battery vol Range Min discharge volt Max discharge volt Recommended battery Recommended storage Max charge current Charge current range Charge curve Max discharge current Depth of discharge PV parameters The max input power Max DC power for single MPPT The max DC input vol Start DC volt Nom DC volt MPPT operating volt Full load DC volt range MPPT number The max DC input current The max DC input short AC parameters Max output power Max output curent Nom grid voltage & frequency AC voltage range THD HYD 3000-ES Lead acid, Lithium-ions 48V 42-58V Lithium: General 46V Lead acid: 44V Lithium-ion: Max 58V Lead: acid 58V 200Ah(100-500 Ah optional) 9.6 kWh 60A 0-65A programmable 3-stage adaptive with maintenance 0-70 programmable Lithium: 0-80% DOD adjustable Lead acid: 0-50% DOD adjustable 3500W 2000W (160V-520V) 600V 120V 360V 90-580V 160v-520V 12A/12A 15A/15A 3000W 13.7V 220V,230V,240V, 44-55Hz or 5466Hz 180-276V