Sự gia tăng đang được cung cấp bởi một giảm chi phí và năng lượng mặt trời đang trên đà trở thành nguồn điện số lượng lớn có chi phí thấp nhất trong những năm tới.. ➢ Chống nông và bảo v
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI HÒA LƯỚI 9KWP CHO HỘ GIA ĐÌNH GVHD: THS NGUYỄN THÀNH CƠNG SVTH : ĐỖ DUY TÀI TRƯƠNG ANH KIỆT NGUYỄN HỮU TRÍ SKL009404 Tp Hồ Chí Minh, tháng 8/2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT THÀNH PHỐ HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI HÒA LƯỚI 9KWP CHO HỘ GIA ĐÌNH SVTH: ĐỖ DUY TÀI MSSV: 18154047 SVTH: TRƯƠNG ANH KIỆT MSSV: 18154028 SVTH: NGUYỄN HỮU TRÍ MSSV: 18154056 GVHD: ThS NGUYỄN THÀNH CÔNG TP HCM, tháng 08 năm 2022 LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập giảng đường Đại Học để đến với thời điểm thực đồ án tốt nghiệp - cột mốc quan trọng người sinh viên đại học, chúng em nhận giảng dạy, động viên, hướng dẫn tận tình, giúp đỡ to lớn từ phía gia đình, Thầy (cơ) bạn bè Đồ án tốt nghiệp nhiệm vụ yêu cầu sinh viên để kết thúc khóa học trước tốt nghiệp trường, đồng thời giúp cho sinh viên tổng kết kiến thức học suốt trình học tập, phần xác định cơng việc mà làm tương lai tốt nghiệp trường Nay chúng em hoàn thành chương trình đào tạo đại học hồn thành đồ án tốt nghiệp đại học Trong đồ án chúng em cố gắng trình bày cách trọn vẹn mạch lạc từ đầu đến cuối nhiên cịn nhiều sai sót lực thân cịn nhiều hạn chế tài liệu khơng đầy đủ nên khơng tránh khỏi thiếu sót Vì chúng em mong muốn có bảo thầy cô bạn Chúng em xin cảm ơn Thầy Ths Nguyễn Thành Công, người hướng dẫn đồ án tốt nghiệp Cảm ơn Thầy hướng dẫn tận tình, truyền đạt kinh nghiệm, hướng nghiên cứu lối suy nghĩ khoa học cho chúng em suốt trình thực đồ án tốt nghiệp Chúng em chúc Thầy ln có nhiều sức khỏe, ln tràn trề cảm hứng để nâng bước hệ Bên cạnh đó, chúng em xin bày tỏ lịng biết ơn đến Thầy Cô giảng dạy, hỗ trợ mà chúng em nhận từ Khoa Cơ khí động lực, từ trường Đại Học Sư phạm kỹ thuật Thành Phố Hồ Chí Minh suốt bốn năm học vừa qua Xin chân thành cảm ơn tất người! Trân trọng Sinh viên thực Đỗ Duy Tài Trương Anh Kiệt Nguyễn Hữu Trí MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 10 1.1.1 Vì nên sử dụng nguồn lượng mặt trời cho sinh hoạt 10 1.1.2 Hiện trạng xu phát triển công nghệ lượng mặt trời 13 1.1.2.1 Tình hình phát triển lượng mặt trời nước 13 1.1.2.2 Tình hình phát triển lượng mặt trời nước 13 1.2 Ưu nhược điểm điện mặt trời áp mái 14 1.2.1 Ưu điểm 14 1.2.2 Nhược điểm 14 1.3 Mục tiêu đề tài 14 1.4 Giới hạn đề tài 14 1.5 Bố cục đồ án 15 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 16 2.1 Tấm pin lượng mặt trời 16 2.1.1 Cấu tạo pin lượng mặt trời 16 2.1.2 Các loại công nghệ pin 18 2.1.2.1 Công nghệ pin đơn tinh thể (Pin Mono): 18 2.1.2.2 Công nghệ pin đa tinh thể (Pin Poly): 19 2.1.2.3 Công nghệ pin màng mỏng (Thin Film): 19 2.1.3 Nguyên lý hoạt động pin lượng mặt trời 20 2.2 Bộ chuyển đổi Inverter 21 2.3 Hệ thống điện mặt trời 22 54 Sau phân tích hướng lắp đặt, số pin lắp đặt phần mềm PVsyst Ta đưa công thức lắp đặt hệ thống lượng mặt trời hướng lắp đặt hướng Nam, góc nghiêng từ 8-15 độ cho ta công suất tối đa hệ thống 55 Việc sử dụng PVsyst hữu ích với cơng trình áp mái mà hướng mái khơng phải hướng Nam, ta có nhìn sơ thơng số sản lượng điện, hệ số xạ từ ta đưa định có nên đầu tư hay khơng 3.5.2 Đề xuất phương án Sau chọn hướng nắng độ nghiêng pin so với mặt mái tiến hành lên phương án thi công giàn khung Hình 16: Mặt bố trí chân đỡ V50vaf khung nâng cao mái Hình 17: Mặt bố trí ray đỡ pin khung đỡ ray 56 Hình 18: Mặt bố trí pin ray đỡ 3.5.3 Bản vẽ mô 3D Sau lên phương án thi công tiến hành mô 3D, việc mô 3D thực hữu ích giúp có nhìn trực quan trước lắp đặt, thi công thực tế Ở sử dụng công cụ mô 3D Sketchup Hình 19: Điểm tiếp xúc cố định dàn giá mái nhà 57 Hình 20: Mơ khung ray Hình 21: Mơ khung ray ray đỡ 58 Hình 22: Mơ vị trí lắp đặt pin mái nhà 3.6 Đối với pin 3.6.1 Tính tốn số lượng strings module string Ta có thơng số Panel Module input Module Watt 375Wp Vmpp-pv 39.32 Vmppt-max-inv 600 Npv 24 Bảng 7: Thơng số Panel Tính tốn số lượng string cho inverter Trong hệ thống điện mặt trời pin mắc nối tiếp tạo thành chuỗi gọi string Mắc nối tiếp pin nhằm đưa điện áp dãy pin nằm khoảng MPPT giúp inverter hoạt động ổn định đạt hiệu suất cao (khi mắc nối tiếp pin, điện áp tổng điện áp pin mắc nối tiếp) 59 Việc tính tốn String giúp bạn xác định số lượng pin mắc nối tiếp để kết nối vào inverter Chúng ta tính tốn số lượng string theo quy trình đơn giản sau: B1: Tính tốn số lượng pin tối đa string đấu vào inverter P𝑉𝑚𝑎𝑥 = 𝑉𝑚𝑝𝑝𝑡−𝑚𝑎𝑥−𝑖𝑣𝑡 / 𝑉𝑚𝑝𝑝𝑡−𝑝𝑣 P𝑉𝑚𝑎𝑥 : số lượng pin tối đa 𝑉𝑚𝑝𝑝𝑡−𝑚𝑎𝑥−𝑖𝑣𝑡 : điện áp tối đa dải MPPT inverter 𝑉𝑚𝑝𝑝𝑡−𝑝𝑣 : điện áp hoạt động pin B2: Tính tốn làm trịn số lượng string 𝑁𝑠𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔 = 𝑁𝑝𝑣 /P𝑉𝑚𝑎𝑥 Sau làm trịn lên số nguyên gần Theo công thức ta tính được: P𝑉𝑚𝑎𝑥 ≈ 15 𝑁𝑠𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔 ≈ string Nhưng Inverter có MPPT MPPT gồm string điện áp tối ưu cho Inverter từ 600V, nên ta chia số pin cho string ta string gồm 12 module pin Hình 23: Sơ đồ đấu chuỗi pin 3.6.2 Kết nối pin đến tủ điện inverter 60 Hình 24: Sơ đồ guyên lý 3.7 Hệ thống bảo vệ Do hệ thống đặt ngồi trời phía mái nhà sân thượng nên cần bảo vệ trước tác tác nhân nguy hiểm sét Nếu khơng có hệ thống chống sét vật cơng trình trở thành vật dẫn sét… Cơng trình bị hư hại lớn sét đánh Hệ thống chống sét hệ thống cung cấp phương tiện mà tia sét vào rời khỏi trái đất mà không qua làm hư hại người, thiết bị điện cấu trúc khơng dẫn điện tịa nhà Hệ thống chống sét khơng ngăn sét đánh; cung cấp phương tiện để kiểm soát ngăn ngừa thiệt hại cách cung cấp đường dẫn điện trở thấp để phóng điện lượng sét Để bảo vệ hệ thống trước tác nhân phương pháp lựa chọn phổ biến chống sét trực tiếp nhằm mục đích sét dư khơng trả tiết bị Thiết bị chống sét trực tiếp lúc đơn giản, bao gồm: 61 • 01 Kim thu sét: kim loại nhọn đầu, đặt vị trí cao tịa nhà, mũi nhọn hướng lên • 01 Dây tiếp địa: đoạn dây kim loại, chạy dọc theo tường nhà, nối liền kim thu sét cọc tiếp địa • 01 Cọc tiếp địa: kim loại, chôn sâu đất, nơi người qua lại Về nguyên lí hoạt động có trận giơng bão đám mây tích điện tích âm mặt đất tích điện tích dương hưởng ứng tĩnh điện Giữa mây mặt đất có hiệu điện lớn Khi đó, sét hình thành Những chỗ nhơ cao mặt đất giống mũi nhọn nơi có điện trường mạnh (vì điện tích hưởng ứng phân bố chủ yếu đấy) Sau hình thành, kênh dẫn bậc hay tiên đạo sét di chuyển từ đám mây xuống mở đường cho tia sét đánh xuống đất Kênh dẫn bậc bị thu hút chỗ nhơ cao nên sét đánh vào chỗ nhiều Khi đó, mũi nhọn cột thu lôi phát huy tác dụng Do cao nhọn, cột thu lơi có điện trường lớn, nên sét đánh vào Sau bị sét đánh, dẫn dịng điện xuống mặt đất Dịng điện trung hòa điện, lúc đất mang điện tích dương, cịn dịng điện cột thu lơi mang điện tích âm Thơng thường cột kim sét đặt hai đầu, tính đặt biệt hệ thống (tránh hết mức đổ bóng lên pin) nên đặt bìa ngồi Theo cơng bố tính thiết bị, mét chiều cao tương đương với 10m chiều rộng Với diện tích lắp đặt pin khoảng (10,084 x 6) ≈ 60,504 𝑚2 cột kim sét cần dài khoảng 6.2 m 62 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG 4.1 Tính hiệu hệ thống 4.1.1 Hiệu hệ thống kinh tế Mơ hình 9kW Tiền vốn đầu tư ban đầu: 138.000.000đ Đơn vị tính Tên sản phẩm Biến tần Inverter hòa Bộ Số lượng Đơn giá Thành tiền 29,800,000 29,800,000 24 3,780,000 90,800,000 60 200,000 12,000,000 600,000 5,400,000 lưới 8kw pha – Growatt 8000MTL-S Pin lượng mặt Tấm trời Poly Hanwha 375Wp Vật tư thi công: Mét vuông ray, kẹp biên, kẹp giữa,… Tư vấn thiết kế, chi kWp phí vận chuyển Tổng 138,000,000 Bảng 8: Thống kê giá đầu tư hệ thống Giải sử giá điện không đổi hệ thống không suy giảm cơng suất, số liệu hệ thống tính toán sau: Hệ thống 9kWp Lượng điện tạo (kWh) Giá điện (VNĐ) Thành Tiền (VNĐ) Tháng 1,080 2,300 2,484,000 Năm 12,960 2,300 29,808,000 Năm 25,920 2,300 59,616,000 Năm 38,880 2,300 89,424,000 Năm 51,840 2,300 119,232,000 Bảng 9: Công suất hệ thống 63 Với hệ 9kWp, tháng sản sinh khoảng 1,080kW điện tương đương với 2,484,000 VNĐ (với giá điện 2,300 VNĐ) Như năm thu lại số tiền điện là: 29,808,000 VNĐ Vậy vòng năm hệ thống hoàn vốn bắt đầu sinh lợi nhuận Ngồi hệ thống cịn mang lại số lợi ích khác như: Tiết kiệm tiền điện phải trả cho EVN hàng tháng thông qua việc giảm sản lượng điện tiêu thụ bậc cao (giá điện phạt bậc 5, bậc 6) giá khung cao điểm; không lo lắng việc tăng giá điện EVN hàng năm Và chi phí khác chuyển sang dùng điện 4.1.2 Hiệu hệ thống môi trường Tất nguồn lượng có tác động đến mơi trường sống người mức độ khác Những ghi nhận đến thời điểm cho thấy, nhiên liệu hóa thạch than, dầu khí tự nhiên gây ô nhiễm nhiều so với nguồn lượng tái tạo hầu hết khía cạnh ô nhiễm không khí nước, thiệt hại cho sức khoẻ cộng đồng, động vật hoang dã môi trường sống, sử dụng đất làm gia tăng nóng lên tồn cầu[6] Về vấn đề mơi trường giảm thiểu biến đổi khí hậu (giảm phát thải CO2) lý cho mục tiêu 100% lượng tái tạo nói chung lượng mặt trời nói riêng, Chống nóng, làm mát giúp giảm khắc nhiệt nhiệt độ đặc biệt vào mùa nắng gắt Nhưng khơng phải lợi ích môi trường mà lượng mặt trời mang lại, nhiều quốc gia giảm nhiễm khơng khí vấn đề sức khỏe nhiễm khơng khí gây động lực then chốt để lượng mặt trời phát triển[7] Mặt dù cung cấp nguồn tài nguyên to lớn để tạo điện bền vững có ảnh hưởng tích cực đến việc bảo vệ mơi trường Tuy nhiên, có tác động môi trường tiềm ẩn liên quan đến điện mặt trời như: sử dụng đất môi trường sống, sử dụng nước sử dụng vật liệu nguy hiểm sản xuất… Các loại tác động khác nhiều tùy thuộc vào quy mô hệ thống công nghệ sử dụng Song song với vấn đề lượng mặt trời hay nhỏ hệ thống NLMT nêu lên cụ thể lựa chọn việc sản xuất lượng với mục tiêu thân thiện gây tác động với môi trường 64 4.2 Phương hướng phát triển hệ thống Hệ thống không hiệu kinh tế, mơi trường mà cịn góp phần giải vấn đề cạn kiệt lượng mà điển hình lượng hố thạch Cho đến có loại hệ thống phát minh nhằm mục đích phù hợp với nhu cầu mục đích khác sản xuất sử dụng lượng Những lợi ích mang lại hệ thống với phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật đại người đã, tiếp tục nghiên cứu phát triển NLMT với hướng giảm chi phí lắp đặt, tăng hiệu kinh tế hiệu xuất, tuổi thọ tránh hết mức cố hệ thống Từ lợi ích mang lại kinh tế, cho thuê hệ thống phương án đặt cho phương hướng phát triển hệ thống 65 TỔNG KẾT Đồ án làm rõ phương thức tính tốn, tính khả thi hệ thống NLMT kỹ thuật kinh tế Chứng minh tính hiệu vấn đề kinh tế phần quan trọng khơng tính hiệu vấn đề môi trường phần giải đề cạn kiệt nguồn lượng hoá thạch tương lai Hiện nay, với phát triển không ngừng khoa học công nghệ đời nhiều lựa chọn công nghệ pin, inverter,…thích hợp với đặc điểm khí hậu, cơng trình cịn nâng cao hiệu suất, chất lượng Đây tiền đề quan trọng việc phát triển NLMT sau Về nguồn điện sinh từ PV không tác động lớn đến môi trường, lượng CO2 sinh từ lượng mặt trời so với dạng lượng khác đặc biệt loại lượng hoá thạch nên giải pháp hiệu tiêu chí bảo vệ mơi trường Những phân tích, tính tốn cho thấy tính hiệu hệ thống nhiều mặt Từ đó, nhìn nhận định hướng xu hướng phát triển điện mặt trời Việt Nam tương lai 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Sách tham khảo “Giải mã điện mặt trời”-Nguyễn Hồng Phúc [2]https://techway.vn/cach-ghep-noi-cac-tam-pin-nang-luong-mat-troi/ [3]https://stc-jsc.vn/blogs/dien-mat-troi/he-thong-dmt-nen-chon-cau-hinh-tam-pininverter-phu-hop-nhu-the-nao [4]http://cadivihoanglong.vn/tin-tuc/bang-tra-day-cap-dien-cadivi-ha-the-trong-xay-dung114.html [5] Giáo trình “Cung cấp điện”-PGS.TS.Quyền Huy Ánh [6]https://tapchitaichinh.vn/tai-chinh-kinh-doanh/phat-trien-cac-nguon-nang-luong-cotac-dong-toi-moi-truong-343800.html [7]https://vusta.vn/tac-dong-moi-truong-cua-cong-nghe-nang-luong-tai-tao-p67156.html 67 S K L 0