Tính toán, thiết kế hệ thống điện mặt trời áp mái

đồ án tốt nghiệp, Ngày nay, năng lượng tàn dư sinh học, năng lượng không tái sinh ngày càng kiệt, giá dầu mỏ tăng từng ngày, ảnh hưởng xấu đến sự phát triển kinh tế xã hội và môi trường sống. Tìm kiếm nguồn năng lượng thay thế là nhiệm vụ cấp bách của toàn thế giới, xã hội và mỗi người chúng tôi. Nguồn năng lượng thay thế đó phải sạch, thân thiện với môi trường, giảm chi phí, không cạn kiệt (tái sinh) và dễ dàng sử dụng. Một trong những nguồn năng lượng đó là năng lượng mặt trời. Nguồn năng lượng này gần như là vô tận, và nó có thể trả lời hầu hết các câu hỏi trên. Rất nhiều công nghệ đã được ứng dụng thực hiện từ nguồn năng lượng mặt trời, từ đó cho thấy năng lượng mặt trời không chỉ là năng lượng của hiện tại mà còn là năng lượng của cả tương lai.

Đồ Án Tốt Nghiệp Nội Trường Đại Học Công Nghiệp Hà BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CNKT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI Nhóm sinh viên thực hiện: Mã sinh viên Hà Nội – 2023 Đồ Án Tốt Nghiệp Nội Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Đồ Án Tốt Nghiệp Nội Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà Cộng Hồ Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Bộ Công Thương Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Độc lập - Tự - Hạnh phúc PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN/ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TT Họ tên SV Mã SV Lớp/Khóa Ngành Lê Đình Anh KTĐ,ĐT Tên đề tài: Tính tốn, thiết kế hệ thống điện mặt trời áp mái cho trang trại Đà Lạt Gap Mục tiêu đề tài: - Hiểu tổng quan nguồn lượng mặt trời - Hiểu phân tích sơ đồ nguyên lý cung cấp điện cho trang trại - Biết cách xác định phụ tải tính tốn cho hệ thống điện mặt trời áp mái trang trại - Biết chọn lựa thiết bị sơ đồ nguyên lý - Tổng hợp kiến thức chuyên môn học, nâng cao khả tư sáng tạo cho cá nhân mơi trường làm việc nhóm - Sinh viên tiếp cận, làm chủ công nghệ phát triển ứng dụng thực tế Kết dự kiến: - Tổng quan nguồn lượng mặt trời - Sơ đồ nguyên lý phương án cung cấp điện tối ưu cho trang trại - Sơ đồ nguyên lý hệ thống điện sử dụng nguồn lượng mặt trời áp mái cho trang trại - Bảng số liệu tính tốn lựa chọn thiết bị cho đề tài - Mô đáp ứng yêu cầu đề tài - Phân tích kết đạt đề tài - Thời gian thực hiện: Đồ Án Tốt Nghiệp Nội Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà LỜI NĨI ĐẦU Ngày nay, lượng tàn dư sinh học, lượng không tái sinh ngày kiệt, giá dầu mỏ tăng ngày, ảnh hưởng xấu đến phát triển kinh tế xã hợi và mơi trường sớng Tìm kiếm nguồn lượng thay nhiệm vụ cấp bách toàn giới, xã hội người Nguồn lượng thay phải sạch, thân thiện với mơi trường, giảm chi phí, khơng cạn kiệt (tái sinh) và dễ dàng sử dụng Một nguồn lượng lượng mặt trời Nguồn lượng này gần là vơ tận, và có thể trả lời hầu hết các câu hỏi Rất nhiều công nghệ ứng dụng thực hiện từ nguồn lượng mặt trời, từ cho thấy lượng mặt trời không lượng hiện tại mà cịn là lượng cả tương lai Chính lý chúng tơi chọn đề tài: “Tính tốn, thiết kế hệ thống điện mặt trời áp mái cho trang trại Đà Lạt Gap” Mục tiêu đề tài: - Tổng quan nguồn lượng mặt trời - Sơ đồ nguyên lý phương án cung cấp điện tối ưu cho trang trại - Sơ đồ nguyên lý hệ thống điện sử dụng nguồn lượng mặt trời áp mái cho trang trại - Bảng số liệu tính tốn lựa chọn thiết bị cho đề tài - Mô đáp ứng yêu cầu đề tài - Phân tích kết đạt đề tài Phương pháp nghiên cứu: - Nghiên cứu tài liệu, tổng hợp kiến thức liên quan đến đề tài đồ án tốt nghiệp - Áp dụng các tiêu chuẩn hiện hành thiết kế hệ thống lượng mặt trời - Sử dụng các phần mềm hỗ trợ tính toán, thiết kế Đồ Án Tốt Nghiệp Nội Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH .5 DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI 1.1 Tổng quan lượng mặt 1.1.1 Năng lượng nhiệt 10 1.1.2 Năng lượng điện 10 1.2 Nguyên lý hoạt động và phân loại hệ th 11 1.2.1 Nguyên lý hoạt động 11 1.3 Phân loại hệ thống điện mặ 12 1.4 Công nghệ Pin mặt trờ 15 1.4.1 Công nghệ tâm pin quang điện 15 1.4.2 Pin mặt trời Solar panel chia làm ba loại: 17 1.4.3 Sản xuất Pin mặt trời 20 1.4.4 Hiệu suất pin lượng mặt trời 21 1.5 Tình hình phát triển điện mặt trời 23 1.6 Phát triển điện mặt trời ở Việt Nam .25 1.6.1 Tiềm phát triển ở Việt Nam 25 1.6.2 Thực trạng sử dụng lượng mặt trời Việt Nam và sở pháp lý hiện hành cho việc phát triển hệ thống điện mặt trời 26 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN Đồ Án Tốt Nghiệp Nội Trường Đại Học Công Nghiệp Hà PHỤ TẢI 29 2.1 Giới thiệu cơng trình 29 2.2 Khảo sát vị trí địa lý vùng 30 2.2.1 Địa hình khí hậu vùng đất 30 2.2.2 Ưu điểm để xây dựng trang trại Đà Lạt theo tiêu chuẩn GAP 32 2.3 Tính khả thi thiết kế hệ thống điện mặt trời áp mái cho trang trại Đà Lạt Gap 33 2.3.1 Ưu điểm 33 2.3.2 Nhược điểm 33 2.4 Phương án cung cấp điện tối ưu cho trang trại Đà Lạt Gap 34 2.5 Các thiết bị điện trang trại Đà Lạt Gap 35 2.6 Tính tốn phụ tải điện cho trang trại Đà Lạt Gap 45 CHƯƠNG TÍNH TỐN CƠNG SUẤT VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG ĐIỆN ÁP MÁI TRANG TRẠI ĐÀ LẠT GAP .49 3.1 Giới thiệu điện mặt trời áp mái 49 3.1.1 Ưu điểm điểm yếu hệ thống Điện mặt trời áp mái 49 3.1.2 Các hệ thống Điện mặt trời áp mái .49 3.2 Các đặc trưng điện mặt trời 51 3.3 Các bước thiết kế hệ thống điện mặt trời .52 3.3.1 Lựa chọn sơ đồ khối : 52 3.3.2 Tính tốn hệ thống nguồn điện mặt trời .52 3.3.3 Tính phụ tải điện theo yêu cầu 53 3.3.4 Tính lượng điện mặt trời cần thiết Ecấp .53 3.3.5 Tính cơng suất đàn pin mặt trời W, (Peak Watt) 53 3.3.6 Tính số module mắc song song nối tiếp 54 3.3.7 Bộ biến đổi điện DC – AC .55 3.4 Lựa chọn thiết bị cho hệ thống điện mặt trời 57 3.4.1 Tấm pin mặt trời 57 Đồ Án Tốt Nghiệp Nội Trường Đại Học Công Nghiệp Hà 3.4.2 Lựa chọn chuyển đổi DC-AC 62 3.4.3 Acquy 64 3.4.4 Lựa chọn dây dẫn thiết bị bảo vệ 65 3.5 Thiết kế bố trí hệ thống pin mặt trời áp mái 67 3.5.1 Kiểu đấu nối hệ thống 67 3.5.2 Thiết kế bố trí string pin inverter 69 3.5.3 Tính toán, lựa chọn dây dẫn thiết bị bảo vệ 71 3.6 Dự tốn cơng trình 73 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ Q TRÌNH MƠ PHỎNG 74 4.1 Sản lượng điện tạo .74 4.2 Hiệu kinh tế .74 4.3 Tính tốn thu hồi vốn có lãi .75 4.4 Giới thiệu phần mềm Pvsyst 76 4.5 Chạy mô xuất báo cáo Pvsyst 77 4.5.1 Nhập tọa độ dự án 77 4.5.2 Nhập góc nghiêng hướng giàn pin 77 4.5.3 Chọn pin lượng mặt trời inverter 78 4.5.4 Chạy mô xuất báo cáo Pvsyst 78 4.6 Giới thiệu phần mềm mô SketchUp .83 4.6.1 Những ưu điểm phần mềm SketchUP 83 4.6.2 Công dụng phần mềm SketchUP việc thiết kế hệ thống điện mặt trời áp mái cho trang trại Đà Lạt GAP 84 4.7 Hình ảnh thiết kế mơ hình hệ thống điện mặt trời áp mái cho trang trại Đà Lạt GAP 84 KẾT LUẬN 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO .87 Đồ Án Tốt Nghiệp Nội Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Các ứng dụng lượng mặt trời Hình 1.2: Cơng nghệ lượng mặt trời hợi tụ 10 Hình 1.3: Mơ hình q trình chủn đởi lượng quang - điện.10 Hình 1.4: Mơ hình tởng quan hệ thớng điện mặt trời hịa lưới 12 Hình 1.5: Mơ hình tởng quan hệ thống điện mặt trời độc lập 13 Hình 1.6: Mơ hình tởng quan hệ thớng điện mặt trời Hybrid .14 Hình 1.7: Cấu tạo bản pin mặt trời Solar Panel 16 Hình 1.8: Tấm Pin đơn tinh thể (Monocrystalline solar panels) 17 Hình 1.9: Tấm Pin đa tinh thể (Polycrystalline solar panels) .18 Hình 1.10: Tấm Pin màng mỏng (Thin film solar panels) .19 Hình 1.11: Các kiểu cell và hiệu suất chúng 23 Hình 1.12: Cơng suất điện mặt trời toàn cầu bổ sung hàng năm, 2011-2021 24 Hình 1.13: Tỷ trọng sản xuất điện toàn cầu theo nguồn, 2000-2021 24 Hình 1.14: Mục tiêu sản xuất lượng mặt trời đến năm 2030 25 Hình 2.1: Sơ đồ bố trí trang trại 29 Hình 2.2: Bản đồ địa lý trang trại Đà Lạt Vietgard 30 Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý hệ thống điện sử dụng nguồn lượng mặt trời áp mái cho trang trại 34 Hình 2.4: Bóng Led Trụ Nhơm Ngun Khối Cao Cấp Kín Nước Siêu Sáng 35 Hình 2.5: Quạt thơng gió trịn HAIKI HK-50B-3 35 Hình 2.6: Máy Bơm Lưu Lượng Pentax CH210 36 Hình 2.7: Quạt Thơng Gió KVF 1845 37 Hình 2.8: ĐÈN LED ÂM TRẦN 18W .38 Hình 2.9: Đèn Led Nhà Xưởng Ufo 180w .39 Hình 2.10: DP432 MÁY ĐÓNG GÓI RAU CỦ QUẢ 40 Hình 2.11: MÁY RỬA RAU CỦ QUẢ CƠNG NGHIỆP .41 Hình 2.12: Kho mát .42 Hình 2.13: Đèn tuýp Led cảm ứng Rạng Đông BD M18L 120/36W RAD .43 Đồ Án Tốt Nghiệp Nội Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà Hình 2.14: Đèn Led Ốp Trần Ban Cơng, Hành Lang 18W HP-MP0743 Hình 2.15: Quạt trần đèn cao cấp cơng suất 40w .44 Hình 2.16: Điều hoà Casper 45 Hình 3.1: hình điện mặt trời áp mái độc lập 50 Hình 3.2: hình điện mặt trời áp mái nối trực tiếp 50 Hình 3.3: hình điện mặt trời áp mái kiểu kết hợp, vừa lưu trữ vừa hoà lưới .51 Hình 3.4: Sơ đồ khối dùng cho hệ thống điện mặt trời 52 Hình 3.5: Bộ chuyển đổi 56 Hình 3.6: Pin Poly pin Mono 57 Hình 3.7: Pin JINKO JKM475-7RL3 475W 59 Hình 3.8: Thơng số kỹ thuật kích thước pin .61 Hình 3.9: Các dạng sóng biến tần 63 Hình 3.10: Inverter-Growatt-MID-30KTL3-X 63 Hình 3.11: Pin dự phòng hộp lượng mặt trời LiFePO4 64 Hình 3.12: Kết tính tốn dây dẫn phần mềm 66 Hình 3.13: Tấm pin ghép nối tiếp 68 Hình 3.14: Tấm pin ghép song song 68 Hình 3.15: Tấm pin ghép hỗn hợp .69 Hình 3.16: Sơ đồ kết nối String 70 Hình 3.17: Bản vẽ 2D bố trí pin 70 Hình 3.18: Bản vẽ 3D bố trí pin 71 Hình 4.1: Biểu giá điện cho trang trại 74 Hình 4.2: Biểu đồ lượng tiết kiệm việc sử dụng pin mặt trời 75 Hình 4.3: Biểu đồ lượng giảm phát thải khí CO2 năm .75 Hình 4.4: Phần mềm mơ PVSyst .76 Hình 4.5: Nhập tọa độ dự án Pvsyst .77 Hình 4.6: Góc nghiêng hướng giàn pin 77 Hình 4.7: Thơng số System PVsyst 78 Hình 4.8: Thơng tin chung hệ thống .79 Hình 4.9: Kết mô sản lượng hệ thống 81 Hình 4.10: Chi tiết tổn thất hệ thống 82 Đồ Án Tốt Nghiệp Nội Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà Hình 4.11: Báo cáo giảm phát thải CO2 hệ thống 82 Hình 4.12: Phần mềm mơ SketchUp 83 Hình 4.13: Tồn cảnh trang trại 84 10