(Đồ án hcmute) tính toán lựa chọn công suất hệ thống điện mặt trời phù hợp dựa vào tải tiêu thụ của nhà máy quảng việt

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 TÍNH TỐN LỰA CHỌN CÔNG SUẤT HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI PHÙ HỢP DỰA VÀO TẢI TIÊU THỤ CỦA NHÀ MÁY QUẢNG VIỆT GVHD: TS PHẠM THANH TUÂN ThS TRẦN TIẾN DŨNG SVTH: ĐINH XUÂN LƯỢNG NGÔ ĐỨC ANH QUÂN S K L0 Tp Hồ Chí Minh, 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO ĐỀ TÀI TÍNH TỐN LỰA CHỌN CƠNG SUẤT HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI PHÙ HỢP DỰA VÀO TẢI TIÊU THỤ CỦA NHÀ MÁY QUẢNG VIỆT SVTH: Đinh Xuân Lượng Ngô Đức Anh Quân 19154042 19154047 GVHD: TS Phạm Thanh Tuân ThS Trần Tiến Dũng Học kỳ 1, năm học 2022-2023 Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2022 Hình 5.30 Biểu đồ thể bóng che phương án thứ tư hướng Hình 5.31 Kết mơ phương án thứ tư 60 Kết mô phương án thứ tư cho ta thấy sản lượng hệ thống 825.7 MWh/năm, hiệu suất hệ thống 80,45% • Kết luận Bảng 5.3 Bảng so sánh kết phương án Sản lượng (MWh/năm) IRR (%) (trước thuế) Phương án thứ 831.0 17.3 Phương án thứ hai 820.0 16.8 Phương án thứ ba 828.6 17.2 Phương án thứ tư 825.7 17.2 Ta thấy phương án thứ hai cho sản lượng thấp (820 MWh/năm) nên phương án không lựa chọn Tiếp theo xét đến phương án thứ nhất, phương án cho sản lượng cao (831 MWh/năm) giá trị IRR trước thuế lớn (17.3%) Tuy nhiên, xét đến thuận tiện tiết kiệm chi phí vật liệu việc thi cơng lắp đặt phương án thứ ba phương án thứ tư lựa chọn tốt Ở hai phương án này, PV lắp đặt mái xưởng, nên tiến hành thi công lắp đặt chi phí cầu áp, dây dẫn, ống điện,… Nếu lắp đặt phương án thứ ba làm tăng tải trọng ảnh hưởng lên mái hướng Tây Nam, mái hướng Đơng Bắc lại chịu tải trọng thấp Do vậy, nhóm lựa chọn phương án thứ tư để cân tải trọng pin lắp hai mái tòa nhà nhằm giảm bớt tải trọng mái hướng Tây Nam đồng thời tăng tính thẩm mĩ cho dự án Mặt khác, phương án thứ tư cho ta sản lượng 825.7 MWh/năm thấp 2.9 MWh/năm so với phương án thứ ba cho giá trị IRR trước thuế 17.2% Vậy nên, phương án thứ tư phương án lựa chọn hợp lý 5.5 Mơ hình hồn thiện dự án 5.5.1 Mặt bố trí lắp đặt dự án 61 Sau có kết từ PVsyst ta tiến hành dùng phần mềm AutoCAD để vẽ mặt phân bố hình thức đấu nối pin Hình 5.32 Mơ hình 2D bố trí pin dự án 5.5.2 Mơ hình 3D dự án Mơ hình 3D với hướng chụp từ phía diện, chụp từ xuống, chụp tịa nhà lắp pin Hình 5.33 Hướng chụp diện 62 Hình 5.34 Hướng chụp từ xuống Hình 5.35 Tịa nhà lắp pin 63 CHƯƠNG PHÂN TÍCH KINH TẾ ĐỐI VỚI CÔNG SUẤT TỐI ƯU 6.1 Các loại chi phí dự án • Chi phí đầu tư ban đầu Chi phí đầu tư cho dự án phần lớn đến từ inverter pin mặt trời, nên nhóm tổng hợp giá thành hai thiết bị để tìm tổng chi phí đầu tư ban đầu Bảng 6.1 Bảng thống kê giá thành inverter pin mặt trời Tấm pin (LR4-72 HIH 450 M G2) Inverter Growatt (MAX 100 KTL3-X LV) Giá thành (VND) Số lượng Tổng chi phí (VND) 5,864,000 1296 7,599,440,000 100,870,000 504,350,000 Như vậy, tổng chi phí đầu tư dự án 8,103,790,000 VND • Chí phí vận hành bảo dưỡng, thay inverter Để vận hành hệ thống tối ưu hiệu việc bảo trì bão dưỡng cho hệ thống ln quan tâm đến Với chi phí bảo trì bảo dưỡng cho hệ thống PV 200,000 VND/kWp Thông thường, inverter thay vào năm thứ 10 để đảm bảo hiệu suất hoạt động tốt Chi phí thay inverter rơi vào khoảng 1,008,700 VND/kWp 6.2 Tính toán sản lượng điện hệ thống Từ kết PVsyst, sản lượng năm hệ thống 825,705 kWh Bảng 6.2 Bảng tỷ lệ phần trăm PV sản xuất tháng năm Tháng Tỷ lệ (%) 7.66 7.65 9.03 8.99 9.31 8.99 8.87 10 11 12 8.87 7.59 9.14 6.62 6.73 Tỷ lệ suy giảm tháng = Tỷ lệ suy giảm tháng trước – 0.9 /12 Sản lượng PV tháng năm = Tổng sản lượng PV sản xuất năm thứ (lấy từ Pvsyst) * Tỷ lệ phần trăm PV sản xuất tháng năm * Tỷ lệ suy giảm tháng 64 Tổng sản lượng PV năm = Tổng sản lượng PV 12 tháng năm Bảng 6.3 Bảng sản lượng điện (kWh) từ năm đến năm Năm Tổng nhu cầu tải nhà máy Tổng sản lượng PV Tổng điện tiêu thụ từ lưới Bậc Bậc Bậc Điện tải tiêu thụ từ PV Điện dư thừa từ PV 1,199,600 1,199,600 1,199,600 1,199,600 1,199,600 825,705 821,772 814,340 806,909 799,477 563,153 566,280 572,008 577,736 583,464 30,244 30,244 30,244 30,244 30,244 383,088 385,402 389,643 393,883 398,123 149,821 150,633 152,121 153,609 155,097 636,446 633,320 627,592 621,864 616,136 189,259 188,452 186,748 185,045 183,342 Bảng 6.4 Bảng sản lượng điện (kWh) từ năm đến năm 10 Năm Tổng nhu cầu tải nhà máy Tổng sản lượng PV Tổng điện tiêu thụ từ lưới Bậc Bậc Bậc Điện tải tiêu thụ từ PV Điện dư thừa từ PV 10 1,199,600 1,199,600 1,199,600 1,199,600 1,199,600 792,046 784,615 777,183 769,752 762,321 589,192 594,920 600,648 606,376 612,104 30,244 30,244 30,244 30,244 30,244 402,364 406,604 410,845 415,085 419,325 156,584 158,072 159,560 161,047 162,535 610,408 604,680 598,952 593,224 587,496 181,638 179,935 178,232 176,529 174,825 Bảng 6.5 Bảng sản lượng điện (kWh) từ năm 11 đến năm 15 Năm Tổng nhu cầu tải nhà máy Tổng sản lượng PV Tổng điện tiêu thụ từ lưới Bậc Bậc Bậc Điện tải tiêu thụ từ PV Điện dư thừa từ PV 11 12 13 14 15 1,199,600 1,199,600 1,199,600 1,199,600 1,199,600 754,889 747,458 740,027 732,595 725,164 617,832 623,560 629,288 635,016 640,744 30,244 30,244 30,244 30,244 30,244 423,566 427,806 432,046 436,287 440,527 164,023 165,510 166,998 168,486 169,973 581,768 576,040 570,312 564,584 558,855 173,122 171,419 169,715 168,012 166,309 65 Bảng 6.6 Bảng sản lượng điện (kWh) từ năm 16 đến năm 20 Năm Tổng nhu cầu tải nhà máy Tổng sản lượng PV Tổng điện tiêu thụ từ lưới Bậc Bậc Bậc Điện tải tiêu thụ từ PV Điện dư thừa từ PV 16 17 18 19 20 1,199,600 1,199,600 1,199,600 1,199,600 1,199,600 717,733 710,301 702,870 695,439 688,007 646,472 652,200 657,928 663,656 669,384 30,244 30,244 30,244 30,244 30,244 444,767 449,008 453,248 457,488 461,729 171,461 172,949 174,436 175,924 177,412 553,127 547,399 541,671 535,943 530,215 164,605 162,902 161,199 159,495 157,792 6.3 Phân tích kinh tế 6.3.1 Dịng tiền dự án Tổng số tiền đầu tư ban đầu dự án 8,103,790,000 VND, chia thành hai nguồn vốn khác nhau: 70% vốn vay từ ngân hàng với lãi suất ngân hàng 12% /năm (trước thuế) 30% vốn chủ sở hữu Bảng 6.7 Bảng phân chia vốn đầu tư ban đầu Đơn vị Số tiền Chi phí đầu tư ban đầu VND 8,103,790,000 Vốn vay VND 5,672,653,000 Vốn sở hữu VND 2,431,137,000 Với vốn phải vay ngân hàng 5,672,653,000 VND, thời hạn trả nợ năm Mỗi năm phải trả khoản tiền lãi gốc cố định cho ngân hàng Kế hoạch trả nợ thể Bảng 6.8 Bảng 6.9 Bảng 6.8 Bảng kế hoạch trả nợ từ năm đầu đến năm Kế hoạch trả nợ Tiền vay (VND) Tiền lãi (VND) Tiền vay gốc (VND) Số tiền nợ (VND) 5,672,653,000 5,672,653,000 5,119,851,829 4,497,669,240 -340,359,180 -656,454,911 -587,073,494 -508,984,097 -552,801,171 -622,182,588 -700,271,985 5,672,653,000 5,119,851,829 4,497,669,240 3,797,397,256 66 Bảng 6.9 Bảng kế hoạch trả nợ từ năm đến năm Kế hoạch trả nợ Tiền vay (VND) Tiền lãi (VND) Tiền vay gốc (VND) Số tiền nợ (VND) 3,797,397,256 -421,093,794 -788,162,288 3,009,234,968 3,009,234,968 2,122,151,369 1,123,730,963 -322,172,483 -210,835,676 -85,525,119 -887,083,599 -998,420,406 -1,123,730,963 2,122,151,369 1,123,730,963 Hình 6.1 Biểu đồ phân bố dịng tiền thời gian trả nợ dự án Nhìn vào biểu đồ Hình 6.1 thấy thời gian trả nợ ngân hàng dự án năm Việc trả tồn lãi vay ngân hàng nhanh đồng nghĩa với việc dự án có tiềm sinh lời lớn Bên cạnh biểu đồ Hình 6.1 cịn cho ta thấy thu nhập dự án có xu hướng tăng theo năm đến hết vòng đời dự án Thời gian dự án 20 năm, với số tiền chi phí ban đầu 8,103,790,000 VND, nên khấu hao hàng năm 405,189,500 VND Trong dự án hệ thống điện mặt trời, chi phí tiết kiệm sau lắp PV hiệu chi phí mua điện lưới trước lắp PV tổng chi phí sau lắp (bao gồm phần chi phí mua thêm điện lưới chi phí O&M) Sau lấy chi phí tiết kiệm trừ chi phí tiền lãi, chi phí khấu hao, thuế thu nhập doanh nghiệp (20%), ta có lợi nhuận rịng dự án Dòng tiền lợi nhuận dự án thể từ Bảng 6.10 đến Bảng 6.14 Bảng 6.10 Lợi nhuận dự án từ năm đến năm 67 Năm Chi phí trước lắp PV Chi phí sau lắp PV Chi phí tiết kiệm Tiền lãi Tiền khấu hao Lợi nhuận trước thuế Thuế TNDN Lợi nhuận sau thuế 2,422,545,083 2,543,672,337 2,670,855,954 2,804,398,751 1,253,305,420 1,320,840,361 1,397,799,234 1,479,180,363 1,169,239,662 1,222,831,976 1,273,056,720 1,325,218,389 656,454,911 587,073,494 508,984,097 421,093,794 405,189,500 405,189,500 405,189,500 405,189,500 107,595,251 230,568,982 358,883,123 498,935,095 21,519,050 46,113,796 71,776,625 99,787,019 86,076,201 184,455,186 287,106,498 399,148,076 Bảng 6.11 Lợi nhuận dự án từ năm đến năm Năm Chi phí trước lắp PV Chi phí sau lắp PV Chi phí tiết kiệm Tiền lãi Tiền khấu hao Lợi nhuận trước thuế Thuế TNDN Lợi nhuận sau thuế 2,944,618,689 3,091,849,623 3,246,442,105 3,408,764,210 1,565,234,573 1,656,226,751 1,752,436,625 1,854,159,589 1,379,384,116 1,435,622,873 1,494,005,480 1,554,604,621 322,172,483 210,835,676 85,525,119 405,189,500 405,189,500 405,189,500 405,189,500 652,022,133 819,597,697 1,003,290,861 1,149,415,121 130,404,427 163,919,539 200,658,172 229,883,024 521,617,706 655,678,157 802,632,689 919,532,097 Bảng 6.12 Lợi nhuận dự án từ năm đến năm 12 Năm Chi phí trước lắp PV Chi phí sau lắp PV Chi phí tiết kiệm Tiền lãi Tiền khấu hao Lợi nhuận trước thuế Thuế TNDN Lợi nhuận sau thuế 3,579,202,420 1,961,707,572 1,617,494,849 405,189,500 1,212,305,349 242,461,070 969,844,279 10 3,758,162,541 2,075,409,950 1,682,752,591 405,189,500 1,277,563,091 255,512,618 1,022,050,473 11 3,946,070,668 2,195,614,519 1,750,456,149 405,189,500 1,345,266,649 269,053,330 1,076,213,320 12 4,143,374,202 2,322,688,509 1,820,685,693 405,189,500 1,415,496,193 283,099,239 1,132,396,954 Bảng 6.13 Lợi nhuận dự án từ năm 13 đến năm 16 Năm Chi phí trước lắp PV Chi phí sau lắp PV Chi phí tiết kiệm 13 14 15 16 4,350,542,912 4,568,070,057 4,796,473,560 5,036,297,238 2,457,019,663 2,599,017,371 2,749,113,866 2,907,765,486 1,893,523,248 1,969,052,686 2,047,359,694 2,128,531,752 68 Tiền lãi Tiền khấu hao Lợi nhuận trước thuế Thuế TNDN Lợi nhuận sau thuế 0 0 405,189,500 405,189,500 405,189,500 405,189,500 1,488,333,748 1,563,863,186 1,642,170,194 1,723,342,252 297,666,750 312,772,637 328,434,039 344,668,450 1,190,666,999 1,251,090,549 1,313,736,155 1,378,673,801 Bảng 6.14 Lợi nhuận dự án từ năm 17 đến năm 20 Năm Chi phí trước lắp PV Chi phí sau lắp PV Chi phí tiết kiệm Tiền lãi Tiền khấu hao Lợi nhuận trước thuế Thuế TNDN Lợi nhuận sau thuế 17 5,288,112,100 3,075,454,010 2,212,658,090 405,189,500 1,807,468,590 361,493,718 1,445,974,872 18 5,552,517,705 3,252,688,056 2,299,829,649 405,189,500 1,894,640,149 378,928,030 1,515,712,119 19 5,830,143,590 3,440,004,568 2,390,139,022 405,189,500 1,984,949,522 396,989,904 1,587,959,618 20 6,121,650,770 2,017,212,378 4,104,438,392 405,189,500 3,699,248,892 739,849,778 2,959,399,114 6.3.2 Tỷ suất hoàn vốn nội thời gian hoàn vốn Sau tính tốn có số kinh tế sau: Bảng 6.15 Bảng kết số kinh tế Chỉ số kinh tế Đơn vị Kết Trước thuế WACC % 14.96 IRR % 17.4 NPV VND 1,244,154,645 Thời gian hoàn vốn danh Năm 6.2 Năm 14.1 định Thời gian hoàn vốn chiết khấu Sau thuế WACC % 11.97 IRR % 15.55 69 NPV VND 2,120,390,331 Thời gian hoàn vốn danh Năm 6.6 Năm 12.8 Tỉ số 1.3 định Thời gian hoàn vốn chiết khấu Chỉ số lợi nhuận Hình 6.2 Biểu đồ thời gian hoàn vốn sau thuế hệ thống Với kết phân tích có được, ta so sánh số IRR với WACC, ta thấy số IRR (trước thuế) =17.4% > WACC = 14.96 % Cho thấy mức độ sinh lời dự án đạt mức kỳ vọng, bên cạnh NPV = 2,120,390,331 > cho thấy dự án có khả sinh lời 70 CHƯƠNG TỔNG KẾT 7.1 Kết luận Với nhiệm vụ đề tài đưa tính tốn lựa chọn công suất hệ thống điện mặt trời phù hợp dựa vào tải tiêu thụ nhà máy Quảng Việt, nhóm chúng em thực nhiệm vụ sau: Đầu tiên nhóm sử dụng phần mềm mơ Homer Pro kết hợp với việc tính tốn kinh tế để tìm cơng suất tối ưu cho hệ thống từ tải tiêu thụ nhà máy, sau tiếp tục tiến hành phân tích chi tiết kỹ thuật tính tốn lại kinh tế từ công suất tối ưu đưa ra, cuối đánh giá tính khả thi dự án Qua nhóm chọn mức công suất tối ưu 581 kW, sau q trình phân tích mặt kỹ thuật cơng suất lắp đặt thực tế 583 kW mức cơng suất có giá trị IRR lớn (17,4 %) thời gian hoàn vốn ngắn (6,2 năm) Từ đánh giá kết phân tích có được, có nhìn rõ ràng phát triển dự án tương lai, chi phí đầu tư, thời gian thu hồi vốn, lợi nhuận dự án, phương án thi cơng lắp đặt Nhóm nhận thấy dự án hồn tồn khả thi, có khả sinh lời cao, dự án đem lại hiệu kinh tế lớn, đảm bảo mặt kỹ thuật đồng thời khơng có tác động tiêu cực đến môi trường 7.2 Đề xuất Đối với dự án này, cần sâu vào phân tích chi tiết mặt kỹ thuật đấu nối inverter, tủ điện cho hệ thống Tìm hiểu kỹ thị trường từ phân tích đốn chi phí số kinh tế phụ thuộc vào thay đổi thị trường thời điểm đánh giá Dự án có cơng suất lắp đặt thực tế 583 kWp Trong đó, hệ thống PV tạo lượng điện 825,705 kWh/năm, lượng điện tiêu thụ nhà máy từ hệ thống PV 636,446 kWh/năm chiếm 53.05% tổng điện tiêu thụ nhà máy, lượng điện phải mua từ lưới 563,153 kWh/năm chiếm 46.95% Như vậy, nhà máy muốn tăng phần trăm sử dụng điện từ hệ thống PV lên làm theo phương án: Tăng công suất lắp đặt, lắp thêm battery, nghiên cứu mua điện trực tiếp từ nhà máy điện tái tạo, mua chứng chỉ,…Ngoài ra, nghiên cứu phương án góp phần giúp nhà máy thực 71 cam kết sử dụng 100% lượng tái tạo (như RE100, Science-based target) Khi lựa chọn, tính tốn lưu trữ cho hệ thống, nên tìm hiểu sử dụng cơng nghệ lưu trữ tương lai để tối ưu hóa kinh tế cho dự án trình sản xuất điện hệ thống Hiện với công nghệ lưu trữ có chi phí đắt hiệu suất lưu trữ không cao, tuổi thọ ngắn dẫn đến tốn thêm chi phí bảo dưỡng, làm giảm khả hoàn vốn cho dự án 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Tân (2021) “Tình hình phát triển điện mặt trời toàn cầu” [2] Tập đoàn điện lực Việt Nam (2022) “Biểu giá điện Việt Nam” [3] TS Võ Viết Cường ThS Nguyễn Lê Duy Luân (2017), “Năng lượng mặt trời thiết kế lắp đặt”, nhà xuất Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh, Việt Nam [4] Phạm Khánh Tùng “Bài giảng cung cấp điện” [5] Viện khoa học công nghệ xây dựng (2020) “Hướng dẫn kỹ thuật liên quan đến an toàn cơng trình xây dựng lắp đặt hệ thống điện mặt trời mái nhà” [6] PGS TS Đặng Thành Trung ThS Lại Hồi Nam (2014) “Giáo trình kinh tế lượng”, nhà xuất Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh, Việt Nam [7] DHC Solar “Giá lắp đặt điện mặt trời” Ngày truy cập: 25/11/2022 [8] Asia Solar “Chi phí bảo trì hệ thống điện mặt trời” Ngày truy cập: 25/11/2022 [9] Catalogue Longi mono 450W LR4-72 HIH 450 M G2 [10] Catalogue Inverter Growatt MAX 100 KTL3-X LV 73