thiết kế hệ thống điện mặt trời áp mái nối lưới không có lưu trữ cho một phân xưởngư

Lý do chọn đề tài:- Ngày này, việc khai thác, sử dụng các nguồn năng lượng đang trở thành một vấn đềcấp bách mang tính toàn cầu.- Mặt trời là nguồn năng lượng lớn nhất mà chúng ta có thể

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ngành: Kỹ thuật điện

“THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI NỐI LƯỚI KHÔNG CÓ

LƯU TRỮ CHO MỘT PHÂN XƯỞNG”

Giảng viên hướng dẫn: TS.Nguyễn Công Chính

Sinh viên thực hiện: Trần Sơn Tùng

Mã số sinh viên: 1951121385

Hà Nội, Tháng 1 năm 2024

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp

ý kiến và chỉ bảo của nhiệt tình của thầy cô và bạn bè

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong trường Đại học Thủy Lợi nói chung,các thầy cô trong Bộ môn Năng Lượng Mặt Trời nói riêng đã dạy dỗ cho em kiến thức vềcác môn đại cương cũng các môn chuyên ngành, giúp em có được cơ sở lý thuyết vữngvàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập tại trường

Đặc biệt, em xin bày tỏ sự kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc nhất đến thầy NguyễnCông Chính và cô Hồ Ngọc Dung, là người đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ cho em để

em có thể hoàn thành đồ án này

Với điều kiện thời gian cũng như kinh nghiệm còn hạn chế của một sinh viên, bàibáo cáo này không thể tránh khỏi những sai sót nhất định Đồng thời bản thân báo cáo làkết quả của một quá trình tổng kết, thu thập kết quả từ việc khảo sát thực tế, những bàihọc đúc rút từ trong quá trình thực tập và làm việc của em Em rất mong nhận được sựchỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô để em có điều kiện bổ sung, nâng cao ý thức củamình, phục vụ tốt hơn trong công tác thực tế sau này,

Em xin chân thành cảm ơn

Hà Nội, ngày 10 tháng 7 năm 2023 Sinh viên thực hiện Trần Sơn Tùng

LỜI MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài:

- Ngày này, việc khai thác, sử dụng các nguồn năng lượng đang trở thành một vấn đềcấp bách mang tính toàn cầu

- Mặt trời là nguồn năng lượng lớn nhất mà chúng ta có thể tận dụng được; với nhiều

ưu điểm như: sạch, đáng tin cậy, gần như vô tận, ở mọi nơi dù ít hay nhiều

- Với lý do trên, đề tài “Thiết kế hệ thống điện mặt trời áp nối lưới không lưu trữ cho một phân xưởng” vừa là một trong những giải pháp tiết kiệm, sử dụng hiệu

quả năng lượng mặt trời đồng thời cũng góp phần thực hiện công tác bảo vệ môitrường, giảm lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính ảnh hưởng đến tình hình biến đổikhó hậu toàn cầu hiện nay

 Tiết kiệm chi phí;

 Tận dụng được nguồn năng lượng sạch, giảm ô nhiễm môi trường;

 Góp phần phát triển kinh tế - xã hội…

3 Phương pháp tiến hành

- Xem xét lại toàn bộ cơ sở lý thuyết về hệ thống điện pin NLMT để đưa vào ứngdụng

- Xây dựng hệ thống pin NLMT cho nhà xưởng

- Tính toán, thiết kế trên cơ sở lý thuyết chung

- Mô phỏng hoạt động hệ thống pin NLMT bằng phần mềm Pvsyst

4 Bố cục bài báo cáo

Bài báo cáo gồm 3 chương:

- Chương 1: Tổng quan về năng lượng mặt trời

- Chương 2: Đối tượng và công cụ tính thiết kế

- Chương 3: Tính toán, thiết kế hệ thống điện mặt trời.

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

LỜI MỞ ĐẦU i

1 Lý do thực tập i

2 Mục tiêu thực tập i

3 Phạm vi thực tập i

4 Bố cục bài thực tập i

DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ iii

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 1

1.1 Lý thuyết về năng lượng mặt trời 1

1.2 Tình hình sử dụng pin năng lượng mặt trời hiện nay 2

1.3 Các hệ hống điện mặt trời thường gặp 4

1.4 Kết luận chương 5

CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ CÔNG CỤ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 7

2.1 Giới thiệu về đối tượng thiết kế 7

2.2 Công cụ thiết kế 19

2.3 Kết luận chương 19

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI 38

3.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống 25

3.2 Tính toán, thiết kế 25

3.3 Mô phỏng hệ thống 25

3.4 Kết luận chương 25

PHỤ LỤC VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO 41&42

DANH MỤC BẢNG BIỂU, SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ

Hình 1 Bản đồ vị trí dự báo (vị trí dự án được đánh dấu sao)

Hình 2 Vị trí dự án nhà máy điện gió Hướng Tân trên google earth

Hình 3 Vị trí dự án trên bản đồ địa hình

Hình 4 Dự án điện gió ở huyện miền núi Hướng Hóa

Hình 5 "Cánh đồng" điện gió ở huyện Hướng Hóa, tỉnh Quảng Trị

Hình 6 Bản đồ nguồn gió khu vực tỉnh Quảng Trị ở độ cao 80m tỉ lệ 1/50.000.Hình 7 Bản đồ tiềm năng gió ở tỉnh Quảng Trị

Hình 8 Vị trí các cột đo gió xung quanh khu vực dự án

Hình 9 Đường đặc tính công suất theo Bins

Hình 10 Đường đặc tính công suất theo Weibull

Hình 11 Bản đồ tốc độ gió tại độ cao 80m

Hình 12 Bản đồ tốc độ gió tại độ cao 100m

Hình 13 Bản đồ tốc độ gió tại độ cao 120m

Hình 14 Bản đồ tốc độ gió tại độ cao 105m (độ cao tính toán)

Hình 15 Phương án 1 bố trí tuabin trong Windpro

Hình 16 Phương án 1 bố trí tuabin trên Google Earth

Hình 17 Phương án 2 bố trí tuabin trong Windpro

Hình 18 Phương án 2 bố trí tuabin trên Google Earth

Hình 19 Đường đặc tính công suất của Tuabin

Bảng 1 Tọa độ ranh giới khảo sát dự án

Bảng 2 Vận tốc gió trung bình tại các xã thuộc huyện Hướng Hóa

Bảng 3 Tốc độ gió trung bình tại trạm Khe Sanh thời kỳ 1998-2018

Bảng 4 Tốc độ gió trung bình khu vực dự án

Bảng 5 Biến thiên tốc độ gió trung bình giờ

Bảng 6 Điện lượng và số giờ công suất lắp và tổn thất

Bảng 7 Kết quả tính toán Weibull

Bảng 8 Tiêu chuẩn IEC 61400-1

Bảng 9 Đặc tính kỹthuật của một số hãng sản xuất tuabin công suất từ 2,0 MW– 4MW.Bảng 10 Tổng hợp các phương án so sánh

Bảng 11 Thông số kỹ thuật của Tuabin gió

Bảng 12 Thông số của máy biến áp

Bảng 13 Thông số máy biến áp của trạm biến áp

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 1.1 Lý thuyết về năng lượng mặt trời

Năng lượng được cung cấp từ mặt trời dưới dạng quang năng và nhiệt năng đượcgọi là năng lượng mặt trời (NLMT) Cùng sự phát triển của con người, NLMT đã đượcnghiên cứu để ứng dụng trong thực tế, phục vụ nhu cầu sinh hoạt hằng ngày của conngười NLMT có thể được khai thác dưới hai dạng: (i) quang năng và (ii) nhiệt năng Cảhai hình thức khai này đã được triển khai ứng dụng từ lâu trong lịch sử nhân loại do dễdàng khai thác và tiềm năng tự nhiên to lớn

Ưu điểm chính của năng lượng mặt trời bao gồm:

- Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng vô tận với thời gian sử dụng còn hơn 6.5

tỷ năm và hoàn toàn miễn phí Tiềm năng của nguồn năng lượng này vô cùng tolớn, gấp 20.000 lần so với nhu cầu

- Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng sạch, không có khí thải, không gây tiếng

ồn, không ảnh hưởng môi trường

- Có thể khai thác nguồn năng lượng này một cách độc lập ở mọi nơi có nắng, khôngphân biệt là thành thị nay nông thôn Phương thức khai thác cũng rất đa dạng,phong phú

Bên cạnh đó, năng lượng mặt trời tồn tại một số nhược điểm như sau:

- Nhược điểm lớn là không ổn định do phụ thuộc vào tự nhiên

- Thời gian sản xuất điện hạn chế, chỉ trong khoảng thời gian có nắng Vì vậy, phảikết hợp điện mặt trời với các nguồn điện khác

- Chi phi lắp đặt ban đầu của hệ thống điện mặt trời khá cao Ngoài ra, quá trình lưutrữ truyền tải cũng rất tốn kém

Bức xạ mặt trời: là bức xạ điện từ xuất phát từ mặt trời cộng với một phần nhỏ bức

xạ của các hạt hạ nguyên tử (electron và positron)

Cường độ bức xạ: là năng lượng bức xạ mặt trời truyền đến một đơn vị diện tích bề

mặt Ký hiệu là G, đơn vị W/m 2

Thông lượng bức xạ: là năng lượng bức xa mặt trời truyền đến một đơn vị diện

tích bề mặt trong một khoảng thời gian nhất định Nói cách khác, thông lượng bức xạ làtích phân của cường độ bức xạ trong một khoảng thời gian nhất định Ký hiệu là (ứngIvới thời gian 1 giờ) hoặc (ứng vào thời gian 1 ngày), đơn vị J/m H 2

vùng sa mạc Từ sau các cuộc khủng hoảng năng lượng thế giới năm 1968 và 1973,NLMT càng được đặc biệt quan tâm Các nước công nghiệp phát triển đã đi tiên phongtrong việc nghiên cứu ứng dụng NLMT.

Pin mặt trời hay pin quang điện có tên tiếng Anh là Solar panel, nó bao gồm nhiều

tế bào quang điện gọi là solar cells) Tế bào quang điện này là các phần tử bán dẫn cóchứa trên bề mặt nhiều các cảm biến của ánh sáng là đi ốt quang, nó làm biến đổi nănglượng của ánh sáng thành năng lượng điện

Tấm pin năng lượng mặt trời là vật liệu đặc biệt có khả năng chuyển đổi quangnăng của ánh sáng mặt trời thành điện năng được lắp trong hệ thống điện mặt trời Nếunhư thủy điện thì tạo ra điện từ nước, nhiệt điện thì từ than còn pin năng lượng mặt trời

sẽ tạo ta nguồn điện từ ánh sáng của mặt trời

Lịch sử hình thành và công nghệ quang điện mặt trời

Pin quang điện mặt trời (PV) làm nhiệm vụ chuyển hóa trực tiếp ánh sáng mặt trờithành điện năng theo hiệu ứng quang điện Hiệu ứng quang điện được các nhà khoa họctại Tập đoàn Điện thoại Bell tìm ra năm 1954, trên cơ sở nghiên cứu và phát triển ứngdụng cho hiệu ứng này, các công nghệ pin quang điện dần phát triển cho đến ngày nay.Hiện nay có nhiều cách phân loại pin quang điện mặt trời, tuy nhiên cách phân loại phổbiến và cụ thể nhất hiện nay là phân loại theo vật liệu chế tạo Theo đó, các công nghệ pinmặt trời hiện nay bao gồm:

- Công nghệ pin bán dẫn tinh thể silicon (c-Si): chiếm khoảng 85-90% thị phần pinmặt trời toàn cầu với hiệu suất chuyển đổi năng lượng trung bình khoảng 25%.Công nghệ pin tinh thể được chia sẻ thành hai nhóm lớn:

 Công nghệ pin đơn tinh thể (sc-Si);

 Công nghệ pin đa tinh thể (mc-Si)

- Công nghệ pin màng mỏng (thin-film): hiện chiếm khonagr 10-15% thị phần bán lẻpin mặt trời toàn cầu với hiệu suất thấp hơn công nghệ pin tinh thể silicon nhưngkhông nhiều Công nghệ này được chia này ba họ pin lớn:

 Họ pin tinh thể vô định hình và vi tinh thể silicon (a-Si/µc-Si);

 Họ pin Cadmium-Telluride(CdTe);

 Họ Copper-Indium-Diselenide (CIS) và Copper-Indium-Gallium-Diselenide(CIGS)

- Các công nghệ mới: phát triển từ các tế bào màng mỏng cải tiến và các tế bào hữu

cơ Hiện nay một số công nghệ đang chuẩn bị được thương mại hóa Trong đó nổibật các công nghệ Perovskites, đa điểm lượng tử, ống nano-carbon,…

- Công nghệ quang tập trung (CPV): sử dụng hệ thống tập trung quang học để tậptrung bức xạ mặt trời vào một tế bào quang điện hiệu suất rất cao Công nghệ nàyhiện đang được thử nghiệm ở một vài nơi trên thế giới

- Các ý tưởng mới đang được nghiên cứu hướng đến mục tiêu chế tạo các tế bàoquang điện hiệu suất siêu cao bằng các bật liệu cải tiến và nguyên lý chuyển hóa

năng lượng mới Các ý tưởng này đã được xác nhận và đang trong giai đoạn nghiêncứu tại các phòng thí nghiệm và vật liệu và năng lượng trên thế giới.

Trong những ngày đầu của pin mặt trời, vào những năm 1960 và 1970, năng lượngyêu cầu để sản xuất ra pin nhiều hơn năng lượng mà nó có thể sản sinh ra trong suốt vòngđời Kể từ đó, đã có nhiều tiến bộ đáng kể trong hiệu suất và phương pháp chế tạo Vàonăm 1996, thời gian hoàn năng lượng đã được giảm xuống còn khoảng 2 năm rưỡi đến 5năm, tuỳ thuộc vào vị trí sử dụng, trong khi tuổi thọ của tấm tăng lên quá 25 năm Chi phípin quang điện giảm xuống chỉ còn 5-10$/watt đỉnh 25 năm 2 thập kỉ trước và có mụctiêu giảm xuống chỉ khoảng 1$/watt đỉnh

Pin mặt trời là phương pháp sản xuất điện trực tiếp từ NLMT qua thiết bị biến đổiquang điện Pin mặt trời có ưu điểm là gọn nhẹ có thể lắp bất kỳ ở đâu có ánh sáng mặttrời, đặc biệt là trong lĩnh vực tàu vũ trụ Ứng dụng NLMT dưới dạng này được phát triểnvới tốc độ rất nhanh, nhất là các nước phát triển, ngày nay con người đã ứng dụng pinNLMT để chạy xe thay thế dần nguồn năng lượng truyền thống

Dự báo giá pin mặt trời

Biểu đồ sau mô tả tình hình phát triển giá module pin mặt trời silicon đa tinh thể(mc-Si) trong giai đoạn từ tháng1/2010 đến tháng 1/2016 Biểu đồ thể hiện so sánh củapin tương ứng với từng công nghệ và sản phẩm khác nhau Tuy nhiên, dễ dàng nhận thấygiá của tất cả các công nghệ đều giảm mạnh trong giai đoạn 2011-2012 do sự bùng nổ vềcông nghệ và tốc độ phát triển nhanh chóng về công suất lắp đặt pin quang điện mặt trời.Nhìn chung, giá pin giảm đến 20% trong giai đoạn từ tháng 2/2013 đến tháng 1/2016

Xét trong khoảng thời gian rộng hơn, giá pin quang điện năng lượng mặt trời giảmđến 90% trong vòng 25 năm qua, tương ứng với tỷ lệ giảm hằng năm là 9% Điển hình làchi phí cho một hệ thống pin quang điện 10 kWp trên mái nhà vào năm 1990 tại Đức là140.000 Euro; đến cuối năm 2016, tổng chi phí là xấp xỉ 12.700 Euro cho một hệ thốngtương tự Sự giảm giá này phụ thuộc chủ yếu vào quy mô phát triển công nghệ, quy mô

áp dụng và cải tiến công nghệ và dây chuyền sản xuất Trong tương lai, với sự bùng nổ

về công nghệ pin quang điện mặt trời như hiện nay, đặc biệt là các công nghệ sử dụng vậtliệu mới (vật liệu nano, vật liệu hữu cơ), giá pin năng lượng mặt trời sẽ tiếp tục giảm.Mức độ giảm theo dự báo sẽ phụ thuộc vào các yếu tố sau: (i) hiệu suất thiết bị và hệthống; (ii) vật liệu chế tạo; (iii) sự đa dạng của sản phẩm trên thị trường; (iv) sự pháttreiern về công suất lắp đặt; (v) chính sách ưu đãi về giá cả và thị trường tại các quốc gianói riêng và toàn cầu nói chung; và (vi) cắt giảm chi phí vận hành hệ thống đã lắp đặt.Kịch bản về mức giảm chi phí lắp đặt hệ thống pin quang điện mặt trời được thể hiện ởbiểu đồ sau

Hình 1.2 Kịch bản mức giảm chi phí lắp đặt hệ thống quang điện mặt trời đến năm

2040

Tuy nhiên giá thành thiết bị pin mặt trời còn khá cao, trung bình hiện nay khoảng5USD/WP, nên ở những nước đang phát triển pin mặt trời hiện mới chỉ có khả năng duynhất là cung cấp năng lượng điện sử dụng cho các vùng sâu, xa nơi mà đường điện quốcgia chưa có Ở Việt Nam, với sự hỗ trợ của một số tổ chức quốc tế đã thực hiện thànhcông việc xây dựng các trạm pin mặt trời có công suất khác nhau phục vụ nhu cầu sinhhoạt và văn hoá của các địa phương vùng sâu, vùng xa, nhất là đồng bằng sông Cửu Long

- Bảo trì thấp và tuổi thọ lâu dài (20-30 năm)

- Bảo vệ môi trường

- Giảm thiểu gánh nặng điện năng

- Đảm bảo cung cấp điện cho bất cứ nơi đâu

- Mang lại lợi ích tài chính to lớn

- Hiện nay, NLMT được coi là một trong những nguồn năng lượn xanh cần được sựchú trọng phát triển và đầu tư từ rất nhiều quốc gia trên thế giới

- Hơn thế, trong bối cảnh mà nguồn nhiên liệu không thể tái tạo như dầu thô, than đá,khoáng sản,… đang dần dần cạn kiệt thì việc sử dụng NLMT sẽ giúp ích rất nhiềucho việc hạn chế khai thác và gây ô nhiễm môi trường



 Nhược điểm của pin mặt trời

- Đầu tư trả trước cao

- Khó vận chuyển

- Tùy thuộc vào mái của công trình, nhà cửa

- Sản xuất có tác động tiêu cực đến môi trường



 Nguyên lý cấu tạo của pin mặt trời

Hình 1.3 Cấu tạo tấm pin mặt trời

a Tế bào quang điện

- Có chức năng hấp thụ ánh sáng mặt trời và biến đổi thành điện năng, đây là thànhphần chính của tấm pin năng lượng mặt trời, có thể ở hai dạng là đơn hoặc đa tinhthể

- Kích thước, màu sắc, số lượng thanh cái và hiệu quả chuyển đổi quang điện là cácđặc tính kỹ thuật chính của các tế bào quang điện Tế bào silicon đa tinh thể vớihiệu suất trung bình khoảng 17.6% được sử dụng phổ biến nhất hiện nay Các tế bàođược liên kết với nhau bằng một ruy băng

b Mặt kính

- Có chức năng bảo vệ và đảm bảo độ bền cho tấm pin quang điện, duy trì độ ổn định,

có độ dày dao động 2-4 mm, thường sẽ là 3,2mm Kích thước trước là phần nặngnhất của module quang điện

Hình 1.4 Kính cường lực phổ biến dày 3.2mm

c Tấm nền

- Tấm nền chỉ tấm áp ở mặt sau, được làm từ vật liệu nhựa có khả năng cách điện,bảo vệ và che chắn có các tế quang điện khỏi thời tiết và độ ẩm, thường có màutrắng dạng cuộn hoặc tấm ván Tấm nền có nhiều sắc và độ dày khác nhau tùy theonhu cầu sử dụng

Hình 1.5 Tấm nền thường thấy ở mặt dưới tấm pin

d Lớp màng EVA

- Đây là một trong những vật liệu quan trọng nhất có vai trò là chất kết dính giữa cáclớp khác nhau của bảng PV Vật liệu đóng gói thường được làm từ EVA – Ethylenevinyl acetate, một loại polymer dạng cuộn, được cắt thành tấm và được phết vào cảmặt trước và sau của tế bào quang điện

Hình 1.6 Hai lớp màng EVA bảo vệ tế bào quang điện

e Khung nhôm

- Là bộ phận cuối cùng để lắp rap hoàn chỉnh được được tấm pin năng lượng mặt trời,được cấu tạo từ nhôm và đảm nhiệm chức năng an toàn, định hình cho module nănglượng mặt trời Ngoài ra, cũng có những loại module quang điện không có khunghoặc sử dụng các loại nhựa đặc biệt

- Khung hợp kim nhôm có chức năng tạo ra một kết cấu đủ cứng cáp để gắn kết cáccell pin mặt trời và các bộ phận khác, bảo vệ và cố định các thành phần bên trongtrước tải trọng gió lớn và ngoại lực tác động bên ngoài Các nhà sản xuất tấm pincòn anode hóa khung nhôm và gia cố thanh ngang để tăng độ cứng cáp cho tấm pin,giúp tăng độ cứng, độ bền, chịu được tác động xấu của thời tiết và các tác động cơhọc mài mòn

16; 24; 25 Máy tiện bu lông 0,30 0,58

1,2; 2,8; 2,8; 3;7,5; 10; 13

Bảng 1.2 Thông số thiết bị phân xưởng 2.1.4 Khảo sát và mục tiêu hướng tới của đối tượng thiết kế

 Giảm phát thải khí nhà kính, góp phần bảo vệ môi trường

 Là mô hình thực tế cho sinh viên học tập và nghiên cứu về năng lượng mặt trời

 Vị trí lắp đặt hệ thống là trên mái nhà, từ hình trên Google Earth không có trở ngại về mặt bằng triển khai và thi công công trình Không bị che bởi bóng râm

từ các tòa nhà và cây cối xung quanh

Hình 2 Bức

xạ tại khu vực theo Pvsyst

2.2 Công cụ thiết kế

2

2.1

2.2.1 Phần mềm AutoCad

AutoCAD là phần mềm ứng dụng Computer-Aided Design (CAD), được sử dụng

rô Žng rãi trên các thiết bị máy tính chạy Window, hỗ trợ cho các kỹ sư, kiến trúc sư vàcác chuyên viên thiết kế khác Tạo các sản phẩm mô hình 2D và mô hình 3D Phiên bảnđầu tiên của AutoCAD được Autodesk phát hành năm 1982, ngày nay nó đã trở thành

mô Žt phần mềm vẽ kỹ thuật phổ biến nhất thế giới và ứng dụng rô Žng nhất, mặc dù trongnhững năm trở lại đây mô hình 3D đã được sử dụng nhiều hơn nhưng AutoCAD vẫn

đóng vai trò nền tảng giúp cho các mô hình 3D có đô Ž chính xác cao hơn AutoCAD cungcấp cho người sử dụng với giao diê Žn trực quan, với những công cụ và layout có sẵn chophép bạn tạo ra vô số các đối tượng khác nhau tùy vào lĩnh vực cụ thể Các phiên bản củaAutoCAD cung cấp cho các kiến trúc sư các công cụ phần tích cần thiết, để phân tíchthành phần của tòa nhà và tính toán kết cấu, cấu trúc, trọng tải cho tòa nhà AutoCAD tạo

ra mô Žt phương án kiến trúc, thiết kế hê Ž thống pin mặt trời mô Žt cách chi tiết và cụ thể nhất.AutoCAD là phần mềm được dùng để triển khai các bản vẽ kĩ thuật xây dựng trên mặtphẳng 2D AutoCAD cho phép người dùng thể hiê Žn hình dạng, kích thước, đặc điểm cấutạo của công trình cần xây dựng mô Žt cách dễ dàng và nhanh chóng Nói cách khác, đốivới ngành xây dựng AutoCAD là phần mềm tạo bản vẽ kỹ thuật thay thế hoàn toàn choviê Žc vẽ tay trên giấy của các kỹ sư thiết kế Trong thiết kế này tôi dùng AutoCAD phiênbản 2022 để thực hiện một số mục đích sau:

 Mô phỏng mặt bằng để có cái nhìn tổn quan về sơ đồ thiết kế

 1

 2

 3

2.2.2 Phần mềm Pvsyst ( thêm page)

Phần mềm PVsyst được ra đời vào năm 1994, do hai tác giả đồng sáng lập là ôngAndré Mermoud và ông Michel Villoz PVsyst là mô Žt công cụ phổ biến dùng trong viê Žc

mô phỏng, đánh giá và phân tích hiê Žu năng của hê Ž thống điê Žn mặt trời dựa trên các thôngsố: vị trí địa lý nơi lắp đặt, công suất lắp đặt của hê Ž thống, lựa chọn cấu hình đấu nối.PVsyst là một gói phần mềm máy tính cho việc nghiên cứu, kích thước, mô phỏng

và phân tích dữ liệu hoàn chỉnh hệ thống Điện mặt trời Phần mềm này hướng tới đốitượng là kiến trúc sư, kỹ sư và các nhà nghiên cứu, và chứa rất nhiều công cụ hữu ích chogiảng dạy về hệ thống điện mặt trời Phần mềm cũng tích hợp hệ cơ sở dữ liệu về các loạipin mặt trời khác nhau, các hệ ắc quy, bộ biến đổi điện, cơ sở dữ liệu về bức xạ mặt trời,

và đặc biệt là công cụ thiết kế giao diện 3D cho phép phân tích các tình huống kiến trúckhác nhau của các tòa nhà… Phần mềm này cho phép thiết kế cả hệ thống Điện mặt trờiđộc lập và điện mặt trời nối lưới Trong thiết kế này em sử dụng PVsyst phiên bản 7.4 đểthực hiện

Phần mềm cũng tích hợp hê Ž cơ sở dữ liê Žu về các loại pin mặt trời khác nhau, các hê Ž

ắc quy, bô Ž biến đổi điê Žn, cơ sở dữ liê Žu về bức xạ mặt trời, và đặc biê Žt là công cụ thiết kế

 Mô phỏng thực tế giúp đưa ra những tính toán nhanh chóng kịp thời.

 Tích hợp nhiều tính năng giúp người sử dụng lựa chọn các thiết bị

 Có nhiều chế đô Ž thiết kế phù hợp với yêu cầu thực tế

Nhược điểm:

 Cài đặt và sử dụng gặp khá nhiều khó khăn

 Những thiết bị mới, tiên tiến chưa được cập nhật

Lý do chọn , thêm phần mềm

2.2.3

2.2.4

2.3 Kết luật chương

Chương này đã giới thiệu đối tượng thiết kế, trong đó giới thiệu về vị trí, điều kiện

tự nhiên, lịch sử phát triển và quy mô đối tượng thiết kế được nhắc được Tiếp đến là

giới thiệu về các công cụ phần mềm mô phỏng thiết kế như AutoCad, Pvsyst,….Dựa

trên đó chúng ta đã mô phỏng chi tiết cho nhà xưởng trên phần mềm Pvsyst

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI 3.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống

Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý hê Ž thống điê Žn năng lượng mặt trời nối lưới Chú thích:

 Earray: Năng lượng sản xuất tại ngõ ra của tấm pin

 Eout inverter: Năng lượng ngõ ra của Inverter, hoặc là sản lượng điê Žn năng của hê Ž thống điê Žn mặt trời

 E used: Năng lượng cần cấp cho phụ tải

 E over: Năng lượng dư thừa từ hê Ž thống được đưa lên lưới (trong mô Žt số kịch bản vận hành):

E over = E out inverter – E used

Bước 1 Nắm được những đặc trưng cơ bản của vị trí lắp hệ thống

 Đánh giá tiềm năng điê Žn mặt trời ở nơi xây dựng hê Ž thống dựa trên cường đô Ž bức xạ mặt trời (GHI)

 Đánh giá nguồn tài chính của dự án

 Phát triển những yếu tố kỹ thuật cơ bản (tấm pin, Inverter hiê Žn có trên thị trường)

 Diê Žn tích của khu vực lắp đặt

 Vị trí địa lý (hướng lắp đặt; khu vực lắp đặt có bị che khuất bởi các công trình xung quanh)

Bước 2 Tính lượng tải tiêu thụ

 Dựa vào biểu đồ phụ tải tiêu thụ (kW hoặc kWh/ tháng)

 Lựa chọn thiết kế hê Ž thống nối lưới cung cấp cho toàn bô Ž tải hoặc mô Žt phần của tải

 Hoặc thiết kế theo diê Žn tích khả dụng khu vực lắp đặt các tấm pin quang điê Žn

Bước 3 Lựa chọn tấm pin mặt trời

 Lựa chọn công suất Wp của tấm pin hiê Žn có trên thị trường, và công nghê Ž (đa tinh thể/ đơn tinh thể…)

 Dựa vào công suất phụ tải cần đã tính toán tính chọn được công suất đặt của hê Ž thống, số lượng tấm pin cần cho dự án

Bước 4: Lựa chọn Inverter

 Inverter hiê Žn có trên thị trường và cấu hình: 3 pha/ 1 pha…, công suất định mức

PinvAC

 Inverter chọn theo công suất đầu ra lớn nhất cung cấp cho tải

Đối với hê ™ thống đấu lưới thì công suất đầu vào của Inverter phải phù hợp với công suất đặt của mảng pin mặt trời.

Nguyên lý hoạt động

3.2 Tính toán, thiết kế

A Đặt vấn đề

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực

tế ( biến đổi ) về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ hủy hoại cách điện Nói cách khác,phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên tới nhiết độ tương tự như phụ tải thực tế gây

ra, vì vậy chọn các thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm bảo an toàn cho thiết bị về mặtphát nóng

Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thốngcung cấp điện như: máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ tính toán tổn thấtcông suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp; lựa chọn dung lượng bù công suất phảnkháng Phụ tải tính toán phụ thuộc vào các yếu tố như: công suất, số lượng, chế độ làmviệc của các thiết bị điện, trình độ và phương thức vận hành hệ thống Vì vậy xác địnhchính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan trọng

Việc phân loại phụ tải sẽ cho phép lựa chọn sơ đồ cung cấp điện phù hợp, đảm bảocho các thiết bị làm việc tin cậy và hiệu quả Dưới góc độ tin cậy cung cấp điện, phụ tải

có thể được chia thành ba loại như sau:

Phụ tải loại I: Là những phụ tải mà khi có sự cố ngừng cung cấp điện sẽ dẫn đến:

Nguy hiểm cho tính mạng con người; Phá hỏng thiết bị đắt tiền; Phá vỡ quy trình côngnghệ sản xuất; Gây thiệt hại lớn cho nền kinh tế quốc dân; Gây ảnh hưởng không tốt vềchính trị, ngoại giao

Phụ tải loại II: Là loại phụ tải mà khi có sự cố ngừng cung cấp điện sẽ dẫn đến:

Thiệt hại lớn về kinh tế do đình trệ sản xuất, phá hỏng thiết bị; Gây hư hỏng sản phẩm;

Do tính chất quan trọng như vậy nên từ trước tới nay đã có nhiều công trình nghiêncứu và có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện Song vì phụ tải điện phụ thuộc vàonhiều yếu tố như đã trình bày ở trên nên cho đến nay vẫn chưa có phương pháp nào hoàntoàn chính xác và tiện lợi Những phương pháp đơn giản thuận tiện cho việc tính toán thìlại thiếu chính xác, còn nếu nâng cao được độ chính xác, kể đến ảnh hưởng của nhiều yếu

tố thì phương pháp tính lại phức tạp Do vậy mà tuỳ theo yêu cầu và giai đoạn thiết kế mà

ta có phương pháp tính thích hợp

Sau đây là một số phương pháp thường dùng để xác định phụ tải tính toán

 Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt

 Xác định phụ tải theo hệ số cực đại kmax và công suất trung bình Ptb.

 Xác định phụ tải theo công suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất

 Xác định phụ tải theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm

3.2.1 Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt

Phương pháp này thường được sử dụng khi thiết kế nhà xưởng lúc này mới chỉ biếtduy nhất một số liệu cụ thể là công suất đặt cuả từng phân xưởng Phụ tải tính toán củamỗi phân xưởng được xác định :

a) Phụ tải động lực

Trong đó: