Điều Tra, Khảo Sát Và Đánh Giá Hiện Trạng Sử Dụng Điện Mặt Trời Mái Nhà Cho Các Hộ Gia Đình Tại Tỉnh Bắc Giang.pdf

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Nguyễn Thị Minh Nguyệt ĐIỀU TRA, KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐIỆN MẶT TRỜI MÁI NHÀ CHO CÁC HỘ GIA ĐÌNH TẠI TỈNH BẮC GIANG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Nguyễn Thị Minh Nguyệt

ĐIỀU TRA, KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG

SỬ DỤNG ĐIỆN MẶT TRỜI MÁI NHÀ CHO CÁC

HỘ GIA ĐÌNH TẠI TỈNH BẮC GIANG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY

Ngành: Kỹ Thuật Năng Lượng

HÀ NỘI – 2022

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Nguyễn Thị Minh Nguyệt

ĐIỀU TRA, KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG

SỬ DỤNG ĐIỆN MẶT TRỜI MÁI NHÀ CHO CÁC

HỘ GIA ĐÌNH TẠI TỈNH BẮC GIANG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY

Ngành: Kỹ Thuật Năng Lượng

Cán bộ hướng dẫn: TS Vũ Minh Pháp

Cán bộ hướng dẫn: ThS Nguyễn Thanh Tùng

HÀ NỘI – 2022

LỜI CẢM ƠN

Với tình cảm chân thành và lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin trân trọng gửi lời cảm

ơn tới Ban Lãnh đạo Đại học Công nghệ, khoa Vật lý kỹ thuật và Công nghệ Nano cùng các thầy cô giáo tham gia giảng dạy đã cung cấp những kiến thức cơ bản, chuyên môn sâu và đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập nghiên cứu

Đặc biệt tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Vũ Minh Pháp và ThS Nguyễn Thanh Tùng – những cán bộ hướng dẫn đồ án đã tận tâm giúp đỡ và chỉ dẫn cho tôi những kiến thức cũng như phương pháp luận trong suốt thời gian hướng dẫn nghiên cứu, hoàn thành đồ án

Tôi xin chân thành cảm ơn các Sở, Ban, Ngành có liên quan đã cung cấp tài liệu, các bạn học, những người thân, bạn bè đã động viên, giúp đỡ, tạo điều kiên thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành đồ án này

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng 11 năm 2022Sinh viên

Nguyễn Thị Minh Nguyệt

TÓM TẮT

Hiện nay trong xu thế thay đổi theo hướng phát triển các nguồn năng lượng tái tạo Chính phủ Việt Nam đã có nhiều nỗ lực thúc đẩy sản xuất và sử dụng các năng lượng mới như năng lượng gió và năng lượng mặt trời trong mọi lĩnh vực công nghiệp, thương mại

và đời sống hàng ngày Sự chuyển dịch từ các nguồn năng lượng hóa thạch sang năng lượng tái tạo đang diễn ra với tốc độ chóng mặt trong những năm gần đây như một hướng đi tất yếu Mặt khác, nhờ chính sách thúc đẩy phát triển và nhu cầu của người dân và vì một tương lai xanh, sạch, đẹp, các tỉnh của Việt Nam cũng đã bước đầu duy trì và triển khai ứng dụng mô-đun nguồn để giảm áp lực cho lưới điện quốc gia và có những tính toán kinh tế nhất định Dự án phân tích và xem xét hiện trạng của các hộ gia đình ở một tỉnh, cụ thể là tỉnh Bắc Giang ở phía bắc, một tỉnh tiềm năng năng lượng mặt trời thấp ở Việt Nam và nhóm dưới đây so với các cótỉnh còn lại Do đó, việc phân tích, đánh giá và tổng hợp sẽ cho tín hiệu khả quan về hệ thống điện mặt trời trên mái nhà cho các hộ gia đình trên địa bàn tỉnh này

Từ khóa: Điện mặt trời áp mái

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đồ án tốt nghiệp là kết quả nghiên cứu khoa học của sinh viên, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong đồ án là trung thực, khách quan và chưa từng được bảo vệ ở bất kỳ học vị nào

Tôi xin cam đoan mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đồ án đã được cám ơn, các thông tin trích dẫn trong đồ án này đều được chỉ rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày tháng 11 năm 2022

Sinh viên

Nguyễn Thị Minh Nguyệt

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

LỜI CAM ĐOAN

DANH MỤC BẢNG

GIỚI THIỆU 1

1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN XU THẾ SỬ DỤNG ĐIỆN MẶT TRỜI TRÊN THẾ GIỚI, VIỆT NAM VÀ ĐỊA BÀN 4

1.1 Tình hình sử dụng điện mặt trời trên thế giới 4

1.2 Tình hình sử dụng điện mặt trời tại Việt Nam 9

1.3 Tình hình sử dụng điện mặt trời tại địa bàn tỉnh Bắc Giang 15

1.4 Kết luận chương 16

2 CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP LUẬN ĐÁNH GIÁ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG ĐIỆN MẶT TRỜI MÁI NHÀ 17

2.1 Khái quát hiện trạng tỉnh Bắc Giang 17

2.1.1 Khái quát chung về tỉnh Bắc Giang 17

2.1.2 Các cơ chế, chính sách về phát triển điện mặt trời 20

2.2 Ph ng pháp thu thập số liệu.ươ 24

2.3 Ph ng pháp phân tích và tổng hợpươ 24

2.3.1 Ph ng pháp phân tích và tổng hợpươ 24

2.3.2 Ph ng pháp điều traươ 25

2.3.3 Phương pháp thống kê, phân tích,tổng hợpthông tin 25

2.4 Xử lý và trình bày số liệu 25

2.5 Kết luận chương 26

3 CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỀ XUẤT KHUYẾN NGHỊ 27

3.1 Phân tích hiện trạng sử dụng điện mặt trời mái nhà cho hộ gia đình tại tỉnh Bắc Giang 27

3.1.1 Thông tin chung về nhân khẩu học 27

3.1.2 Hiện trạng sử dụng điện mặt trời áp mái 35

3.2 Đánh giá 46

3.2.1 Khó khăn 47

3.2.2 Thuận lợi 51

3.2.3 Đặc điểm thuận lợi và khó khăn riêng của các hộ dân tại tỉnh Bắc Giang 55

3.3 Khuyến nghị, đề xuất giải pháp 56

3.3.1 Thúc đ y nhu c u đ u tẩ ầ ầ ư của c c hộ gia đá ình 57

3.3.2 Nâng cao t nh kinh tí ế của h thốệ ng điện mặt trời mái nhà 60

3.3.3 N ng cao châ ất lượng và cải thiện sự thuận ti n, h u ệ ữ ích c a c c hủ á ệ thống điện mặt trời mái nhà 63

3.3.4 T ng c ng th ng tin thă ườ ô am khảo cho các nhà đầ ư 68 u t 3.3.5 Tuyên truyền, lợi ích bảo vệ môi tr ng khi sườ ử dụng điện mặt trời m i á nhà cho c c há ộ gia đì 71 nh 3.3.6 Ho n à thiện, đồng bộ chính sách ph t triá ển điện mặt trời m i nhá à 73

3.3.7 Khuy n nghế ị đối v i hộ gia đìnhớ 78

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 79

4 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 80

PHỤ LỤC 83

TÀI LIỆU THAM KHẢO 86

Tiếng Việt 86

Hình 1.1 Sự phát triển của việc lắp đặt và chia sẻ điện mặt trời hàng năm

theo phân khúc, 2000-2021[1] 5

Hình 1.2 Đầu tư năng lượng mặt trời hàng năm theo khu vực 2019-2050 (tỷ USD/năm) [2] 6

Hình 1.3 Sự thâm nhập cao hơn của năng lượng mặt trời trong l ới điện ư được dự báo ở các quốc gia khác nhau vào năm 2030 và 2050 [2] 6

Hình 1.4 Xu hướng mái nhà điện mặt trời ở Indonesia [8] 9

Hình 1.5: Biểu đồ bức xạ mặt trời Việt Nam [10] 10

Hình 1.6 Sự bùng nổ năng lượng mặt trời của Việt Nam làm giảm sản l ợng ư than và khí đốt vào năm 2021 [2] 12

Hình 1.7 Gió và mặt trời đang thay thế thị phần của nhiên liệu hóa thạch [2] 12

Hình 1.8 Các quốc gia có thể chuyển sang năng lượng mặt trời nhanh chóng như thế nào? [2] 13

Hình 1.9 Cơ cấu sản xuất điện toàn hệ thống tính đến cuối năm 2021 [2]13 Hình 2.1 Bản đồ phân bố dân cư tỉnh Bắc Giang [20] 17

Hình 2.2 Hình ảnh lượng bức xạ mặt trời tại tỉnh Bắc Giang [27] 18

Hình 3.1 Số lượng phiếu trả lời theo từng khu vực 29

Hình 3.2 Giới tính của người đ ợc khảo sát ư 30

Hình 3.3 Độ tuổi của đối tượng khảo sát 30

Hình 3.4 Trình độ học vấn của đối tượng khảo sát 31

Hình 3.5 Thu nhập của đối tượng khảo sát 32

Hình 3.6 Ngành nghề của đối tượng khảo sát 33

Hình 3.7 Quy mô hộ gia đình 33

Hình 3.8 Loại hình nhà của các hộ gia đình 34

Hình 3.9 Thời gian tiêu thụ điện nhiều nhất trong ngày 34

Hình 3.10 Công suất trạm điện mặt trời 36

Hình 3.11 Tổng tiền đầu tư 37

Hình 3.12 Công suất pin mặt trời 38

Hình 3.13 Hãng Pin mặt trời 39

Hình 3.14 Lắp Pin trên mái 40

Hình 3.15 Diện tích mái 41

Hình 3.16 Công suất Inverter 42

Hình 3.17 Loại Inverter 43

Hình 3.18 Lợi ích và hạn chế của lắp đặt điện mặt trời mái nhà 46

Bảng 1.1 Số liệu về bức xạ mặt trời tại Việt Nam [9] 11 Bảng 1.2 Điện sản xuất và nhập khẩu toàn hệ thống năm 2021 [2] 14 Bảng 2.2 Các dự án điện mặt trời đã triển khai tại tỉnh Bắc Giang 22 Bảng 3.1 Số lượng phiếu khảo sát theo từng khu vực tỉnh Bắc Giang 27 Bảng 3.2 Một số thông tin nhân khẩu của người đ ợc khảo sát ư 27 Bảng 3.3 Lợi ích 44 Bảng 3.4 Hạn chế 45

Bộ Công Thương và Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) cũng đưa ra một số hướng dẫn

về thực hiện tạm thời đối với đối với các dự án điện mặt trời trên mái

Trong xu thế phát triển năng lượng mặt trời của Bắc Giang, việc lắp đặt và sử dụng năng lượng mặt trời tại các hộ gia đình đang là khó khăn thử thách Bởi cho đến nay số các hộ gia đình lắp đặt điện mặt trời còn rất khiêm tốn, chưa tương xứng với tiềm năng phát triển điện mặt trời Nguyên nhân của thực trạng này một phần là do chưa có những thông tin, phân tích cụ thể về hiện trạng tại Bắc Giang nói riêng và cả nước nói chung

Đồ án xem xét kết quả khảo sát hộ gia đình để đánh giá tiềm năng năng lượng mặt trời và mức độ tiếp cận thông tin cũng như sự quan tâm đến việc lắp đặt hệ thống điện trên mái nhà Kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở quan trọng để các cơ quan có thẩm quyền xây dựng các chính sách hợp lý và các nhà cung cấp dịch vụ lắp đặt hệ thống triển khai các chương trình quảng cáo, khuyến mại nhằm cung cấp đầy đủ thông tin hộ gia đình Ngoài ra, kết quả này còn là một kênh thông tin để người tiêu dùng lựa chọn hệ thống điện mặt trời áp mái phù hợp với nhu cầu và điều kiện sử dụng điện của hộ gia đình

2 Tình hình nghiên cứu

Việt Nam được coi là một trong những quốc gia có tiềm năng đáng kể về năng lượng mặt trời Trong đó có địa bàn tỉnh Bắc Giang hiện nay năng lượng mặt trời đang được khuyến khích sử dụng vì nhu cầu sử dụng điện mặt trời Bắc Giang đang tăng rất cao Với tổng công suất hơn 15,9 MWp vào năm 2021 Chính vì thế, trong xu thế hiện nay, việc nghiên cứu giải quyết vấn đề lắp đặt điện mặt trời cho các hộ gia đình nhận

2

được nhiều sự chú ý Phân tích hiện trạng lắp đặt , phát triển ở các hộ gia đình rất được quan tâm.Trong phạm vi đồ án này, tập trung phân tích hiện trạng phát triển ở các hộ gia đình tỉnh Bắc Giang Việc cung cấp thông tin đầy đủ, phân tích chính xác hiện trạng của các hộ gia đình tại Bắc Giang sẽ là bàn đạp để đưa ra các đề xuất, giải pháp lắp đặt hiệu quả cho các khu dân cư Bởi lẽ, nó không chỉ liên quan đến sự phát triển ổn định của kinh tế xã hội Việc triển khai mô hình điện mặt trời trên mái nhà trên địa bàn tỉnh Bắc Giang sẽ mang lại hiệu quả phát điện tốt, góp phần tạo thêm nguồn năng lượng sạch, nhằm giảm áp lực cho ngành điện hướng tới mục tiêu phát triển điện xanh và là một trong những giải pháp đưa tỉnh đến gần với môi trường xanh sạch

Đồ án được thực hiện từ nhiều nguồn tài liệu như: Các văn bản, chỉ thị của tỉnh Bắc Giang, Các văn bản, nghị định, chỉ thị của Nhà Nước Việt Nam Đồng thời đồ án cũng kế thừa kết quả nghiên cứu đã công bố có liên quan đến đề tài

3 Mục đích và nhiệm vụ

- Mục tiêu của đề tà à i l điều tra, khảo sát và đánh gi hiệu quá ả sử dụng h thống ệ điện n ng l ng mă ượ ặt tr i hờ òa lưới áp mái quy mô hộ gia đ nh Đ nh giì á á độ ổn đ nh cị ủa

hệ thống, nh hả ưởng của mô hình đ n lế ưới v phà ụ tải điện của h tiêu thộ ụ

- Giảm thiểu t nh tr ng lì ạ ệ thuộc hoàn to n ngu n n ng l ng ti u thà ồ ă ượ ê ụ từ lưới điện đồng thời từng bước góp ph n t ng tầ ă ỷ trọng sử dụng ngu n n ng l ng mồ ă ượ ặt tr i vờ à giảm

tác động đ n mế ôi tr ng khu vườ ực tỉnh Bắc Giang

4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu của đồ án

a Đối tượng nghiên cứu:

Hệ thống điện mặt trời mái nhà, sau khi lắp đặt được sử dụng phục vụ cho nhu cầu chung của gia đình và cũng có ể là mộth t cách th c sứ ản xuất cho l i điướ ện quốc gia Đối tượng khảo sát được tập trung v o nh ng gia đ nh đà ữ ì ã lắp đặt hệ thống điện mặt trời mái nhà tại các huyện ở tỉnh Bắc Giang - nơi tập trung d n câ ư đông đúc, có tốc độ phát triển kinh

tế cao N i đơ ây c ng cũ ó nhi u hộ gia đình thu nh p từ trung bình đến cao sinh s ng đề ậ ố ể

có thể có điều ki n l p đệ ắ ặt hệ thống điện mặt trời mái nhà Theo nguyên tắc c a x c suủ á ất thống kê, vi c lệ ấy m u ẫ ở những khu vực này sẽ mang lại đ chíộ nh xác hơn và việc l a ựchọn m u ng u nhi n cẫ ẫ ê ũng dễ dàng thực hiện h n ơ

b Phạm vi nghiên cứu

- Nghiên c u các hộ gia đình tại tỉnh Bắc Giang.ứ

- Thời gian nghiên c u: thứ áng 6 đến th ng 12 á năm 2022

54

thêm lợi ích về mặt kinh tế giúp gia tăng nguồn thu nhập, góp phần thu hồi vốn mà các

hộ gia đình đã đầu tư ban đầu vào hệ thống điện mặt trời mái nhà

* Đảm bảo nhu cầu về mặt điện năng, chủ động sử dụng điện năng không bị gián đoạn

Khi sử dụng hệ thống điện mặt trời mái nhà có thêm hệ thống lưu trữ điện năng

sẽ giúp các hộ gia đình đảm bảo nhu cầu tiêu dùng về mặt điện năng giúp cho việc sinh hoạt của các hộ gia đình được chủ động, không bị gián đoạn do các ảnh hưởng về thời tiết, thời gian sáng trong ngày, các buổi cắt điện của các nhà máy điện, điện lực Vàothời gian giờ cao điểm, mọi gia đình thường sử dụng rất nhiều điện năng và sửdụng với một công suất lớn, điều này làm các nhà máy điện phải hoạt động hết công suất để có thể đáp ứng nhu cầu phụ tải, thậm chí phải huy động thêm các nhà máy điện sử dụng các nguồn năng lượng đắt hơnlàm ảnh hưởng đến kinh tế và vận hành Chính vì thế, việc sử dụng điện mặt trời mái nhà vừa góp phần giảm áp lực lên lưới điện quốc gia vào giờ caođiểm, vừa giúp hạn chế rủi ro các thiết bị hư hỏng do dòng điện quá tải, sụt áp

* Giảm tác động đến mái nhà, giảm nhiệt hấp thụ

Hệ thống điện mặt trời áp mái được lắp đặt trên mái nhà của các hộ gia đình Đây

là nơi thoáng đãng và tập trung nhiều ánh nắng mặt trời Vì thế, việc lắp đặt điện mặt trời ở mái nhà sẽ giúp làm giảm bức xạ mặt trời tác động trực tiếp giúp giảm nhiệt từ mái nhà giúp cho không gian trong nhà thoải mái hơn, tận dụng tối đa khoảng không gian ít khi sử dụng ở mái nhà Với lợi ích này, ngôi nhà sẽ trở nên mát mẻ hơn, giảm tác động của thiên nhiên đến phần mái, đặc biệt là trong những ngày thời tiết nắng nóng cao điểm, hoặc ở những khuvực có tiacựctím và bức xạ mặt trời cao hơn bình thường

* Góp phần bảovệ môi trường,nâng cao nhậnthức của người dân

Hiện nay, nguồn năng lượng điện được tạo ra hầu hết đến từ nguồn nhiên liệu hóa thạch nhưthanđá và khí đốt tự nhiên Việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch tạo ra đểđiện rất tốn kém và có hạicho môi trường Việc đốt các nhiên liệu hóa thạch như than

đá, dầu mỏ, khí đốt tạo ra CO2 , khí nhà kính góp phần vào sự nóng lên của toàn cầu Gây ra những thay đổi lớn với trái đất: nhiều đợt nắng nóng, hạn hán kéo dài, lượng mưa

và lũ lụt tăng, những cánh rừng băng tại Bắc Cực ngày càng thu hẹp Mặc khác, nguồnnhiên liệu hóa thạch cần hàng triệu năm để tạo ra, trong khi tốc độ sử dụng, khai thác của con người lại rất nhanh khiến nguồn nhiên liệu này ngàycàng trởnên cạn kiệt

Vì vậy, cần có các nguồn năng lượng tái tạo để có thể thay thế dần các nguồn năng lượng trên Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng tái tạo hứa hẹn, nó có thể thay thế

55

một phần năng lượng từ các nguồn nhiên liệu không tái tạo được và đóng vai trò quan trọng trong công cuộc bảo vệ môi trường từ sự tăng nhiệt toàn cầu Khi sử dụng điện mặt trời mái nhà các hộ gia đình sẽ thể hiện ý thức về việc sử dụng năng lượng xanh, năng lượng sạch, an toàn góp phần bảo vệ mội trường và gia tăng nhận thức của mỗi người trong gia đình ũng như các hộ dân xung quanh Trong quá trình vận hành, hệ cthống sẽ không phát thải khí nhà kính (CO2) vì điện được tạo ra từ ánh sáng mặt trời Điện năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng xanh, sạch, giảm phát thải khí CO2 Trong quátrình sử dụng, những ưuđiểm của hệthống sẽ được các hộ gia đình ghi nhận và lantỏa đến các hộ gia đình xung quanh, giúp công nghệ năng lượng sạch đến gần hơn với cuộcsống, góp phần nângcao ý thức của mọi người

* Tuổi thọ của các tấm pin cao, chi phí bảo hành không quá lớn

Để hệ thống điện mặt trời hoạt động, cần có một lượng ánh sáng chiếu vào các tấm pin quang điện, do đó, chi phí năng lượng đầu vào của hệ thống gần như bằng không

Hệ thống điện mặt trời có tuổi thọ khá cao và chiphí bảo hành không quá lớn.Tuổithọ của các tấm pin có thể kéo dài đến 30 năm ngay cả khi tiếp xúc với điều kiện thời tiết xấu thậm chí lâu hơn nếu được bảo quản đúng cách Nhưng tuổi thọ của mỗi tấm pin không giống nhau mà phụ thuộc vào loại pin, điều kiện lắp đặt, cách vệ sinh, bảo trì Hầu hết các nhà sản xuất pin năng lượng mặt trời cung cấp bảo hành lâu dài, trong đó bảo hành sản phẩm có giới hạn 12 năm và bảo hành hiệu suất điện năng lại cao hơn nhiều lên đến 25 năm Về mặt bảo trì, sẽ không tiêu tốn quá nhiều vào việc bảo trì hoạt động Sau khi sử dụng một thời gian, có thể cần phải làm sạch bề mặt các tấm pin Đặc biệt, những gia đình ở khu vực nhiều bụi như gần các nhà máy hoặc xung quanh có nhiều cây cao thì nên kiểm tra thường xuyên để đảm bảo hệ thống điện mặt trời không bị bám quá nhiều bụi hoặc lá cây, phân chim, ở trên bề mặt tấm pin, làm giảm tuổi thọ và hiệu suất của pin Điều này cũng là một yếu tố thúc đẩy các hộ g ia đình sử dụng hệ thống điện mặttrời áp mái mặc dù chi phí đầu tưban đầulớn

3.2.3 Đặc điểm thuận lợi và khó khăn riêng của các hộ dân tại tỉnh Bắc Giang3.2.3.1 Thuận lợi

• Không gian, diện tích lắp đặt hệ thống điện mặt trời áp mái

Hầu hết các hộ gia đình đã sử dụng điện mặt trời áp mái sử dụng loại nhà mái bằng

có diện tích,không gian máilớn, ít sử dụng; thuận lợi cholắp đặt cũng như vệ sinh, bảotrì bảo dưỡng

• Sự đa dạng về nhà phân phối