Thiết kế hệ thống năng lượng mặt trời áp mái cho tòa nhà văn phòng có công suất 20 kwp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ÁP MÁI CHO TỊA NHÀ VĂN PHỊNG CĨ CƠNG SUẤT 20 kWp NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: ThS MAI THANH TUẤN Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Nguyễn Thanh Hiền 1816020001 18LDDCA1 Hà Văn Thảo 1816020002 18LDDCA1 Tháng 09 năm 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ÁP MÁI CHO TỊA NHÀ VĂN PHỊNG CĨ CÔNG SUẤT 20 kWp NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: ThS MAI THANH TUẤN Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Nguyễn Thanh Hiền 1816020001 18LDDCA1 Hà Văn Thảo 1816020002 18LDDCA1 Tháng 09 năm 2021 LỜI CAM ĐOAN Chúng em – Nguyễn Thanh Hiền, Hà Văn Thảo xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tính tốn thiết kế hệ thống lượng mặt trời áp mái cho tịa nhà văn phịng TP Hồ Chí Minh nhóm em với dẫn dắt hướng dẫn Thầy Mai Thanh Tuấn Những số liệu kết nghiên cứu trung thực, không chép nguồn khác Ngoài ra, báo cáo có sử dụng số nguồn tài liệu tham khảo trích dẫn nguồn thích rõ ràng Nhóm em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước Viện Kỹ thuật Hutech trường Đại Học Công nghệ TP.HCM cam đoan Tp Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 09 năm 2021 (Ký tên ghi rõ họ tên ) i LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Trường đại học Cơng Nghệ Tp.Hồ Chí Minh, Thầy Cơ giảng viên Viện Kỹ thuật Hutech tạo điều kiện thuận lợi, đồng hành, bảo tận tình giúp em có thể làm việc học hỏi kiến thức hữu ích thực tế suốt q trình học tập, tích lũy kiến thức trường Về phía giảng viên hướng dẫn, em xin cảm ơn tới thầy Mai Thanh Tuấn hỗ trợ, định hướng đường giải đáp vấn đề trình nghiên cứu đề tài mà em gặp phải thời gian bắt đầu đến hồn thành Nhờ đó, em hồn thành nhiệm vụ Những năm học Viện kỹ thuật Hutech- Đại học Công Nghệ TP.HCM thật ngày tháng ý nghĩa của đời ! Khi luận văn đóng lại, khoảnh khắc bắt đầu cho trường hành Cảm ơn q thầy Viện tận tình truyền dạy kiến thức hữu ích, kinh nghiệm quý báu để em có hành trang vững mang theo bên chặng đường phía trước Đặc biệt, cảm ơn thầy - ThS.Mai Thanh Tuấn luôn bên cạnh, hết lịng hướng dẫn để em hồn thành tốt luận văn ! Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ban Lãnh đạo, toàn thể cán bộ, nhân viên Công ty CP XD ĐT & Phát Triển Lĩnh Phong – CONIC để em có môi trường học tập thực tế cần thiết trước trường làm việc Cuối cùng, xin cảm ơn tỏ lịng biết ơn đến gia đình, bạn bè đồng hành suốt chặng đường vừa qua ! Tp Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 09 năm 2021 ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC HÌNH ẢNH viii MỞ ĐẦU 1 ĐẶT VẤN ĐỀ: MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU .2 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Ý NGHĨA ĐỀ TÀI Chương TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan tình hình lượng 1.2 Tiết kiệm lượng 1.3 Lợi ích việc thực tiết kiệm lượng Chương NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nội dung nghiên cứu .9 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Khảo sát, đo đạc thực tế 2.2.2 Phương pháp thu thập, thống kê, phân tích liệu từ hoạt động doanh nghiệp 2.2.3 Phân tích chi phí – lợi ích giải pháp TKNL .10 2.2.4 Phương pháp tham khảo ý kiến chuyên gia lượng 10 Chương 11 TIỀM NĂNG ỨNG DỤNG ĐIỆN MẶT TRỜI TẠI TP HCM 11 iv 3.1 Về chế, sách: 11 3.2 Về sách ưu đãi .12 3.3 Dự thảo chế giá điện mặt trời mái nhà FIT3 năm 2021 13 3.4 Hiện trạng lắp đặt hệ thống lượng mặt trời áp mái Việt Nam 15 3.5 Về tiềm ứng dụng lượng mặt trời TP.HCM: 16 3.6 Về trạng sử dụng điện mặt trời TP.HCM: 18 3.7 Về công nghệ/ giải pháp kỹ thuật: 19 Chương 25 CƠ SỞ PHÁP LÝ 25 4.1 Các văn bản, sách lượng tái tạo việt nam 25 4.2 Văn quy định xây dựng nhà máy điện/ điện lượng mặt trời .25 4.3 Văn quy định khảo sát xây dựng cơng trình 26 Chương 27 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI CHO CÔNG TY CP XD ĐT & PT LĨNH PHONG – CONIC 27 5.1 Tổng quan doanh nghiệp 27 5.1.1 Thông tin chung doanh nghiệp 27 5.1.2 Hiện trạng mặt tầng mái cơng trình doanh nghiệp 28 5.1.3 Hiện trạng sử dụng điện doanh nghiệp .29 5.2 Đề xuất giải pháp kỹ thuật mô 31 5.2.1 Tiềm mặt trời khu vực dự án .31 5.2.2 Vị trí lắp đặt pin mặt trời: 32 5.2.3 Lựa chọn công nghệ pin 33 5.2.4 Lựa chọn công nghê Inverter 35 5.2.5 Ứng dụng mô phần mềm PVsyst cho dự án 37 5.2.6 Thơng số kỹ thuật cấu hình hệ thống 45 5.3 Chọn thiết bị khí cụ điện 48 5.3.1 Hệ thống cáp điện 48 5.3.2 Chọn CB DC, CB AC cho hệ thống 49 v 5.3.3 Khung đỡ hệ PV .50 5.3.4 Hệ thống chống sét 51 5.3.5 Tủ điện MSB.PV .53 5.4 Phân tích hiệu qủa kinh tế ,kỹ thuật, tính khả thi dự án 55 5.4.1 Cơ sở tính tốn 55 5.4.2 Hiệu đầu tư .56 5.5 Thực mơ hình thí nghiệm 60 5.6 Các vấn đề khác 61 5.6.1 Giải pháp hệ thống giám sát từ xa (SSOC) .63 5.6.2 Vấn đề sử dụng hệ lưu trữ điện ( ắc quy ) cho hệ thống điện mặt trời 66 5.6.3 Vấn đề mỹ quan, phản xạ hệ thống lượng mặt trời 66 5.6.4 Vấn đề ảnh hưởng tới môi trường 67 5.6.5 Ảnh hưởng đến kết cấu tòa nhà .67 5.6.6 Vấn đề bán điện lên lưới điện 68 Chương 69 KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ 69 6.1 Kết luận 69 6.2 Kiến nghị .69 PHỤ LỤC 71 PHỤ LỤC A: TÀI LIỆU THAM KHẢO .71 PHỤ LỤC B: CATALOGUE THIẾT BỊ 72 vi 5.6.1 Giải pháp hệ thống giám sát từ xa (SSOC)  Giải pháp hệ thống giám sát từ xa (SSOC) Ưu điểm giải pháp: - Người dùng có thể dễ dàng truy cập lúc, nơi tất thiết bị có kết nối internet - Thơng tin tình trạng hệ thống đo cảm biến đảm bảo cập nhật liên tục sử dụng loại kết nối có dây (Ethernet) không dây (GSM) Chức tự động lưu giúp cho SSOC™ có khả đồng hệ thống liệu, đưa dự báo hướng khắc phục cố thông minh Người vận hành có thể giám sát hoạt động hệ thống lúc, nơi Hình 5.21: Sơ đồ khối hệ điều khiển giám sát từ xa Các chức hệ thống - Điện áp, dịng điện DC ngõ vào Inverter - Điện áp, dòng điện AC ngõ Inverter 63 Hình 5.22 : Các thơng số điện áp dịng điện - Cơng suất phát ngõ Inverter điểm đấu nối - Năng lượng tạo hệ thống pin mặt trời nối lưới (kWh) 64 Hình 5.23: Biểu đồ cơng suất hệ thống  Nguyên lý hoạt động hệ thống Hình 5.24: Sơ đồ khối hoạt động hệ thống kết nối theo dõi thông số hoạt động hệ pin mặt trời Toàn số liệu Inverter thu thập thông qua thu thập data Belink chuẩn Mod bus TCP, thông tin điện áp string,công suất DC 65 ngõ vào từ hệ pin mặt trời,công suất ngõ ra, tổng điện tạo ngày ( kWh), công suất tức thời (kW)… Các số liệu thu thập truyền Server theo nhiều phương tiện khác nhau: Ethernet, Wifi, GPRS 3G Trong trường hợp, có nhiều module hỗ trợ truyền liệu khác có Belink module truyền thông cài đặt mức độ ưu tiên, module lại đóng vai trò dự phòng Belink trang bị nhớ nội cho phép cập nhật lại liệu tình đường truyền dẫn bị lỗi, đảm bảo liệu thu thập từ hệ thống inverter không bị 5.6.2 Vấn đề sử dụng hệ lưu trữ điện ( ắc quy ) cho hệ thống điện mặt trời Ưu điểm: cung cấp liên tục tránh gây điện cho phụ tải ưu tiên, cần thiết hệ thống thông tin liên lạc, hệ thống camera, chiếu sáng khu vực quan trọng Nhược điểm: tăng chi phí đầu tư, chi phí bảo trì, bảo dưỡng cao, gây ảnh hưởng tới mơi trường tái đầu tư, thải bỏ ắc-quy sau – năm sử dụng Hiện nay, tòa nhà cung cấp 01 nguồn điện từ 02 trạm biến áp, khu vực thành phố khơng xảy tình trạng điện thường xuyên liên tục Do vậy, việc thiết kế cấu hình hệ thống điện mặt trời có hệ tồn trữ ắc-quy không cần thiết, làm tăng chi phí đầu tư khơng có hiệu kinh tế 5.6.3 Vấn đề mỹ quan, phản xạ hệ thống lượng mặt trời Khi lắp đặt pin mặt trời khu vực sàn bê tông mái tole, pin mặt trời không gây tượng phản chiếu tính chất vật lý pin mặt trời hấp thụ ánh sáng (photon) để tạo lượng điện theo nguyên lý hiệu ứng quang điện, đồng thời, tế bào quang điện (cell) có phủ lớp chống phản xạ để tăng hiệu suất pin mặt trời Do vậy, cảm nhận việc nhìn vào pin mặt trời gây tượng chói mắt không 66 Việc lắp đặt pin mặt trời mái tole mái đảm bảo tính mỹ quan, khơng phá vỡ mỹ quan tổng thể cơng trình, đồng thời làm gia tăng hình ảnh xanh cho cơng trình hữu 5.6.4 Vấn đề ảnh hưởng tới môi trường Nhà máy nhiệt điện chạy than công suất 1.000 MW hàng năm thải môi trường triệu CO2, 18.000 N0X, 11.000 - 680.000 phế thải rắn Trong thành phần chất thải rắn, bụi, nước thải thường chứa kim loại nặng chất phóng xạ độc hại Thuỷ điện gọi lượng tái tạo Tuy nhiên, việc xây dựng hồ chứa nước lớn tạo tác động môi trường động đất, thay đổi khí hậu thời tiết khu vực, đất canh tác, tạo lượng CH4 phân huỷ chất hữu lòng hồ, tạo biến đổi thuỷ văn hạ lưu, tăng độ mặn nước sông, ảnh hưởng đến phát triển quần thể cá sông, tiềm ẩn nguy hại môi trường Lắp đặt hệ thống điện lượng mặt trời góp phần vào việc sử dụng lượng tiết kiệm hiệu quả, ứng dụng lượng xanh, cơng trình xây dựng, góp phần bảo vệ mơi trường, giảm phát thải khí nhà kính khoảng 25,23 CO2/ năm (tính tốn với hệ thống điện mặt trời cơng suất 20 kWp, hệ số phát thải 0.8649 kg CO2/kWh) Năng lượng mặt trời lượng gần vô tận, tác động đến môi trường thấp, giải pháp cần ưu tiên phát triển để giảm vấn đề môi trường Thế Giới nói chung Việt Nam nói riêng 5.6.5 Ảnh hưởng đến kết cấu tịa nhà Các pin mặt trời lắp đặt mái mái có tính chất dàn trải, theo hàng, khối lượng pin mặt trời công suất 370Wp 21 kg, với diện tích 2m2, cộng thêm phần kết cấu khung giá đỡ liên kết pin mặt trời mặt mái khoảng 10kg Như vậy, tổng khối lượng pin mặt trời khung nhơm 31kg cho diện tích 2m2, tính trung bình tải trọng 15.5kg/m2 67 Với kết cấu hệ sàn bê tơng, cốt thép tải trọng 15.5kg/m2 nhỏ Đối với sàn bê tông, độ ổn định an tồn cao triển khai lắp đặt pin mặt trời mái 5.6.6 Vấn đề bán điện lên lưới điện Theo Quyết định số 13/2020/QĐ-TTg chế khuyến khích phát triển điện mặt trời Việt Nam Thông tư số 18/2020/TT-BCT quy định phát triển dự án hợp đồng mua bán điện mẫu áp dụng cho dự án điện mặt trời, Tịa nhà triển khai lắp đặt hệ thống điện mặt trời nối lưới trở thành bên bán điện cho EVN Tp.HCM hệ thống tạo lượng điện dư ngược lên lưới theo chế bù trừ điện (Net – meettering), giá mua bán điện 1.943 đồng/kWh (chưa VAT) 68 CHƯƠNG KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ 6.1 KẾT LUẬN Phát triển lượng sạch, lượng tái tạo mục tiêu xu hướng phát triển tất yếu Thế Giới nói chung Việt Nam nói riêng Chính Phủ có sách ưu đãi chế & giá mua điện, thuế TNDN… để khuyến khích lĩnh vực phát triển Việc đầu tư lắp đặt hệ thống lượng mặt trời áp mái Công ty CP XD ĐT & PT LĨNH PHONG - CONIC bước phát triển vô quan trọng việc khai thác sử dụng nguồn lượng Cơng trình góp phần nâng cao uy tín Cơng ty khách hàng Đồng thời tận dụng hệ thống làm mát tòa nhà, giảm hiệu ứng nhà kính, tăng độ bền cơng trình Hiệu cơng trình mang lại hiệu kinh tế cao cho chủ đầu tư Cơng trình có ý nghĩa kinh tế - xã hội lớn, bảo vệ môi trường, đóng góp vào nghiệp phát triển lượng xanh, tái tạo đất nước; hòa nhập với xu hướng phát triển lượng Thế Giới Tiết kiệm lượng, tiết giảm chi phí tiền điện cho doanh nghiệp Cơng trình mang tính truyền thơng nâng cao nhận thức cho cộng đồng ứng dụng lượng xanh 6.2 KIẾN NGHỊ Đề xuất công ty triển khai dự án lắp đặt hệ thống điện mặt trời công suất 20 kWp dựa vào tiêu chí: - Thực chủ trương chung thành phố việc ứng dụng điện mặt trời cơng trình góp phần TKNL, đóng góp vào cơng suất NLTT tồn thành phố 69 - Là mơ hình doanh nghiệp ứng dụng giải pháp điện mặt trời để tiết kiệm lượng, hướng đến tiêu chí “sản xuất sạch” - Mức tiết kiệm điện cho doanh nghiệp: 150% - Thời gian hoàn vốn giản đơn: 4.3 năm - Thời gian hoàn vốn có chiết khấu: 5.03 năm 70 PHỤ LỤC PHỤ LỤC A: TÀI LIỆU THAM KHẢO Trung tâm tiết kiệm lượng TP.HCM: https://tietkiemnangluong.evn.com.vn/d6/news/Giam-he-so-dan-hoi-sudung-tiet-kiem-dien-Can-che-tai-cu-the-115-136-1639.aspx Quyết định số 2068/QĐ-TTg : http://vanban.chinhphu.vn/portal/page/portal/chinhphu/hethongvanban?class _id=2&mode=detail&document_id=182255 Quyết định số 13/2020/QĐ-TTg : http://vanban.chinhphu.vn/portal/page/portal/chinhphu/hethongvanban?class _id=1&_page=19&mode=detail&document_id=199694 Thông tư 39/2015/TT-BCT : http://vanban.chinhphu.vn/portal/page/portal/chinhphu/hethongvanban?class _id=1&_page=1&mode=detail&document_id=182779 Thông tư số 18/2020/TT-BCT : http://vanban.chinhphu.vn/portal/page/portal/chinhphu/hethongvanban?class _id=1&_page=14&mode=detail&document_id=200644 Tập Đoàn Điện Lực Việt Nam : https://www.evn.com.vn/d6/news/Thong-tin-thi-truong-dien-thang-0320216-15-27813.aspx https://intechsolar.vn/tong-cong-suat-lap-dat-he-thong-dien-nang-luong-mattroi-ap-mai-cua-viet-nam https://givasolar-jinko.vn/du-thao-co-che-va-gia-dien-mat-troi-fit3-nam2021/ https://baotainguyenmoitruong.vn/tp-hcm-day-manh-phat-trien-dien-mattroi-mai-nha-315527.html 71 PHỤ LỤC B: CATALOGUE THIẾT BỊ Thông số kỹ thuật pin lượng mặt trời: 72 73 Thông số kỹ thuật inverter chuyển đổi điện DC-AC: 74 75 76 77