Nếu các điểm nối này được kết nối với một thiết bị điện một chiều, dòng điện sẽ được tạo ra để vận hành thiết bị điện 2.1.1 Cấu tạo pin năng lượng mặt trời Các tấm pin PV bao gồm tám thà
Tình hình phát triển điện mặt trời trên thế giới
1.1.1 Lịch sử của tấm pin năng lượng mặt trời
Năm 1839, nhà vật lý Edmond Becquerel đã phát hiện ra hiệu ứng quang điện, khi lớp phủ của các điện cực bạch kim bằng bạc clorua phát ra điện áp khi tiếp xúc với ánh sáng Hiệu ứng này được đặt tên là hiệu ứng quang điện và là nền tảng cho phương pháp sản xuất điện năng lượng mặt trời
Năm 1860, nhà phát minh người Pháp Augustin Mouchot đã phát minh ra động cơ hơi nước mặt trời, một trong những dấu mốc quan trọng trong lịch sử của các thiết bị năng lượng mặt trời
Năm 1883, Charles Fritts đã sáng chế ra tế bào quang điện đầu tiên, được chế tạo từ selenium có hiệu suất chỉ 1% Năm 1888, Alexander Stoletov đã chế tạo ra tế bào quang điện có hiệu suất cao hơn, khoảng 2%
Năm 1905, Albert Einstein đã xuất bản bài báo về hiệu ứng quang điện, giải thích chính xác cơ chế của hiệu ứng này Bài báo của ông đã giúp ông giành giải Nobel Vật lý năm 1921
Năm 1941, Russell Ohl đã phát minh ra tế bào quang điện hiện đại đầu tiên, hoạt động dựa trên đường giao nhau P-N Năm 1954, Daryl Chapin, Gerald Pearson và Calvin Fuller đã phát triển tế bào quang điện silicon hiệu suất cao, có thể sản xuất điện với giá thành hợp lý
Từ đó, năng lượng mặt trời đã trở thành một nguồn năng lượng sạch, bền vững và ngày càng được sử dụng rộng rãi trên thế giới
1.1.2 Những giai đoạn phát triển của tấm pin năng lượng mặt trời
Vào thế kỷ 19, các nhà khoa học đã bắt đầu nghiên cứu khả năng sử dụng ánh sáng mặt trời để tạo ra điện năng Mặc dù các thiết bị ban đầu có hiệu suất thấp, nhưng chúng đã đánh dấu bước khởi đầu quan trọng cho sự phát triển của năng lượng mặt trời
Một số phát minh quan trọng trong thế kỷ 19 bao gồm:
• Động cơ hơi nước mặt trời của Augustin Mouchot (1860)
• Hệ thống điện mặt trời đầu tiên của Charles Fritts (1883)
• Nhiệt điện của Weston và Severy (1888 và 1894)
• Vào thế kỷ 20 chứng kiến sự phát triển vượt bậc của năng lượng mặt trời Các nhà khoa học đã đạt được những tiến bộ quan trọng trong việc cải thiện hiệu suất của các tấm pin mặt trời
• Một số phát minh quan trọng trong thế kỷ 20 bao gồm:
• Bài báo về hiệu ứng quang điện của Albert Einstein (1905)
• Phát minh của Russell Ohl về tế bào quang điện hiện đại (1941)
• Phát triển của tế bào quang điện silicon hiệu suất cao của Daryl Chapin, Gerald Pearson và Calvin Fuller (1954)
• Vào thế kỷ 21 chứng kiến sự tăng trưởng nhanh chóng của năng lượng mặt trời Các tấm pin mặt trời ngày càng trở nên hiệu quả và giá cả phải chăng hơn.Một số xu hướng chính trong thế kỷ 21 bao gồm:
• Sự phát triển của các tấm pin mặt trời nhiều lớp
• Sự phát triển của các mô-đun năng lượng mặt trời tích hợp
• Sự phát triển của các dự án năng lượng mặt trời quy mô lớn
1.1.3 Thực trạng năng lượng mặt trời các quốc gia trên thế giới
Trung Quốc hiện là quốc gia sản xuất điện năng lượng mặt trời (điện mặt trời) lớn nhất trên thế giới, với công suất lắp đặt lên đến 1330 GW vào năm 2023 Đây cũng là nước sở hữu dự án điện mặt trời lớn nhất thế giới với công suất 1,547 MW ở sa mạc Tengger Trung Quốc cũng là nhà sản xuất mô-đun năng lượng mặt trời lớn nhất thế giới, chiếm khoảng 60% thị phần toàn cầu
Nhật Bản là một trong những quốc gia đi đầu thế giới trong việc phát triển năng lượng mặt trời Chính phủ Nhật Bản đã ban hành nhiều chính sách hỗ trợ phát triển năng lượng tái tạo, trong đó có năng lượng mặt trời Một số chính sách nổi bật bao gồm:
• Cho vay mua nhà sử dụng năng lượng tái tạo với thời gian trả nợ tối đa là 10 năm
• Mua điện sản xuất từ năng lượng mặt trời với giá cao hơn giá thị trường
• Giảm giá bán các tấm pin năng lượng mặt trời
Hoa Kỳ là quốc gia dẫn đầu thế giới về phát triển năng lượng tái tạo Năng lượng mặt trời cũng là một trong những lĩnh vực được Hoa Kỳ chú trọng đầu tư phát triển Một số thành tựu nổi bật của Hoa Kỳ trong phát triển năng lượng mặt trời bao gồm:
• Năm 1982, tại bang California đã xây dựng nhà máy quang điện công suất 1MW đầu tiên trên thế giới
• Tháng 5/2020, Bộ Nội vụ Mỹ đã thông qua dự án năng lượng mặt trời lớn nhất ở Mỹ, trị giá lên tới 1 tỷ USD ở tại tiểu bang Nevada Dự án này có thể cung cấp điện cho khoảng 260 nghìn hộ gia đình.
Tình hình phát triển điện mặt trời trong nước
Trong những năm gần đây, Việt Nam đã đạt được những thành tựu đáng kể trong lĩnh vực năng lượng mặt trời Giai đoạn 2019-2020 chứng kiến sự tăng trưởng mạnh mẽ của điện mặt trời cả về số lượng dự án và công suất lắp đặt Tính đến cuối năm 2022, tổng công suất lắp đặt điện mặt trời tại Việt Nam đạt 20165 MW, chiếm gần 26% tổng công suất lắp đặt điện của cả nước
Tuy nhiên, việc phát triển điện mặt trời tại Việt Nam cũng gặp phải một số thách thức, trong đó đáng chú ý là tình trạng giảm phát điện mặt trời do một số bất cập về lưới điện, phụ tải và bất cân đối về cung cầu Theo báo cáo ngành Điện 2022 & Triển vọng
2023 của Vietdata, sản lượng huy động điện mặt trời chỉ mới chiếm 12% tổng sản lượng huy động toàn hệ thống năm 2022 Điều này không chỉ gây lãng phí đầu tư xã hội, mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu quả đầu tư của các dự án và nhiều chủ đầu tư gặp khó khăn về dòng tiền Để giải quyết vấn đề này, Chính phủ Việt Nam đã ban hành một số chính sách nhằm thúc đẩy phát triển điện mặt trời một cách bền vững Trong đó, đáng chú ý là việc triển khai cơ chế giá điện mặt trời áp mái và cơ chế giá điện mặt trời mái nhà Theo đó, các dự án điện mặt trời áp mái và mái nhà sẽ được hưởng giá điện cao hơn giá điện mặt trời mặt đất Điều này sẽ giúp khuyến khích phát triển các dự án điện mặt trời quy mô nhỏ, phân tán, góp phần giảm thiểu tình trạng giảm phát điện mặt trời.
Mục đích và mục tiêu của đề tài
Tính toán thiết kế hệ thống điện mặt trời hòa lưới bám tải 0.927MW tại công ty Funing 2 – Bắc Ninh có sử dụng phần mềm chuyên dụng Google Earth, AutoCAD, SketchUp, PVsyst
Mục tiêu của đồ án là nghiên cứu và giải quyết các vấn đề sau:
• Tìm hiểu về hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải và ứng dụng của nó trong đời sống hiện nay
• Khảo sát mặt bằng lắp đặt hệ thống, bao gồm vị trí, diện tích, hướng, độ nghiêng của mái nhà
• Tính toán công suất hệ thống quá tải tiêu thụ và mặt bằng mái sử dụng phần mềm Google Earth
• Tính toán, chọn lựa từng thiết bị trong hệ thống, bao gồm tấm pin, biến tần, dây dẫn, máng cáp, khung
• Thiết kế hệ thống tiếp địa, thiết bị bảo vệ của hệ thống hòa lưới bám tải
• Thực hiện mô phỏng hệ thống và đánh giá, nhận xét ảnh hưởng của bóng che lên hệ thống thông qua các phần mềm: AutoCAD, SketchUp, Pvsyst.
Nội dung nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu
1.4.1 Nội dung nghiên cứu Đề tài nghiên cứu thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời, sử dụng các công cụ như Google Earth, AutoCAD, Pvsyst, SketchUp để tính toán chọn các thiết bị cho hệ thống và đánh giá về tính khả thi Hệ thống được thiết kế để tối ưu hiệu suất và công suất, sử dụng thiết bị ngăn hệ thống phát ngược trở lại lưới điện và tính toán trong thiết kế để tấm pin luôn ở trạng thái tối ưu nhất khi tải thay đổi
• Thiết kế, bố trí các tấm quang điện và các vật thể có thể gây ra bóng che bằng phần mềm Sketchup
• Dùng phần mềm PVsyst để tính toán sản lượng điện sinh ra
• Đưa ra nhận xét và đề xuất hướng phát triển của đề tài.
Giới hạn đề tài
Do thời gian thực hiện đề tài khá ngắn, nhóm chỉ tập trung vào việc tính toán và lựa chọn các thiết bị trên phần mềm PVsyst Thiết kế khá đơn giản về cách phân bố các tấm quang điện trong phần mềm Sketchup để có cái nhìn trực quan hơn
Tấm pin năng lượng mặt trời
Tấm pin năng lượng mặt trời là một thiết bị chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng Nó được tạo thành từ các vật liệu bán dẫn, chẳng hạn như silicon, gallium arsenide và cadmium telluride Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào pin mặt trời, các electron và lỗ trống tự do được tạo ra tại các điểm nối dương/âm Nếu các điểm nối này được kết nối với một thiết bị điện một chiều, dòng điện sẽ được tạo ra để vận hành thiết bị điện
2.1.1 Cấu tạo pin năng lượng mặt trời
Các tấm pin PV bao gồm tám thành phần chính như sau:
Hình 2.1 Cấu tạo của tấm pin năng lượng mặt trời
Khung nhôm đóng một vai trò quan trọng trong cấu tạo pin năng lượng mặt trời
Nó bảo vệ cạnh của phần chứa các tế bào và cung cấp một cấu trúc vững chắc để gắn bảng điều khiển năng lượng mặt trời vào vị trí Khung nhôm ép đùn được thiết kế cực kỳ nhẹ, cứng và có thể chịu được áp lực lớn, tải trọng từ gió lớn và các lực bên ngoài
Tấm kính phía trước là một phần quan trọng trong cấu trúc pin mặt trời vì nó bảo vệ các tế bào quang điện khỏi thời tiết xấu và tác động từ mưa đá hoặc mảnh vụn bay Loại kính được sử dụng thường là loại kính cường lực có độ dày từ 3-4 mm, độ bền cao và khả năng chịu được áp lực cơ học cũng như biến động nhiệt độ khắc nghiệt
EVA là viết tắt của Ethylene Vinyl Acetate, một lớp polymer trong suốt được thiết kế đặc biệt để bọc các tế bào quang điện và giữ chúng ở đúng vị trí trong quá trình sản xuất Vật liệu EVA phải cực kỳ bền và chịu được nhiệt độ và độ ẩm khắc nghiệt Nó đóng một vai trò quan trọng trong hiệu suất dài hạn của pin mặt trời, ngăn chặn hơi ẩm và bụi bẩn xâm nhập vào bên trong
Tấm nền là lớp cuối cùng của cấu trúc pin mặt trời và có tác dụng bảo vệ cơ học, cách điện và ngăn chặn sự xâm nhập của hơi ẩm Vật liệu tấm thường được làm từ các loại polyme hoặc nhựa khác nhau như PP, PET và PVF với các mức độ bảo vệ, ổn định nhiệt và chống tia cực tím lâu dài khác nhau Màu tấm nền thường là màu trắng, nhưng tùy thuộc vào nhà sản xuất và mô-đun, nó cũng có thể là màu trong suốt hoặc màu đen
Hộp nối là một thiết bị nhỏ, kín nước nằm ở phía sau của tấm pin năng lượng mặt trời Nó được sử dụng để kết nối các dây cáp từ các tế bào quang điện với nhau và với bộ chuyển đổi năng lượng mặt trời Hộp nối đóng một vai trò quan trọng trong cấu tạo của pin mặt trời vì nó bảo vệ các điểm nối điện khỏi bị hư hại do thời tiết và bụi bẩn
Cáp điện một chiều chuyên cho hệ thống PV, dùng để chuyền dòng điện một chiều
Các mô-đun năng lượng mặt trời được kết nối với nhau thông qua đầu nối MC4 Đầu nối MC4 là một loại đầu nối điện được thiết kế đặc biệt cho các tấm pin mặt trời Chúng có thể chịu được các điều kiện thời tiết khắc nghiệt, an toàn, chống tia cực tím và duy trì liên kết bền chặt, với khả năng chịu được áp lực lên đến 1000V
2.1.2 Nguyên lý hoạt động của tấm pin năng lượng mặt trời
Pin năng lượng mặt trời hoạt động dựa trên hiệu ứng quang điện Hiệu ứng quang điện là hiện tượng các electron bị bật ra khỏi một vật liệu khi nó được chiếu sáng bởi ánh sáng
Cấu tạo của pin năng lượng mặt trời bao gồm hai lớp bán dẫn khác nhau, được gọi là lớp p và lớp n Lớp p có nhiều lỗ trống, còn lớp n có nhiều electron tự do Khi hai lớp này được nối với nhau, sẽ tạo ra một điện trường
Khi ánh sáng chiếu vào pin năng lượng mặt trời, các photon trong ánh sáng có thể đánh bật các electron ra khỏi lớp p Các electron này sẽ di chuyển qua điện trường và đến lớp n Khi các electron đến lớp n, chúng sẽ kết hợp với các lỗ trống và tạo ra một dòng điện
Hình: 2.1: Nguyên lý hoạt động
2.1.3 Phân loại pin năng lượng mặt trời
• Tấm pin năng lượng mặt trời Mono
Tấm pin năng lượng mặt trời mono là loại pin năng lượng mặt trời có các tế bào quang điện được làm từ silicon đơn tinh thể Silicon đơn tinh thể là một dạng silicon tinh khiết, có cấu trúc tinh thể liên tục, không có ranh giới hạt Điều này làm cho pin mặt trời mono có hiệu suất cao hơn so với các loại pin mặt trời khác
Hình 2.2: Tấm pin năng lượng mặt trời mono
• Tấm pin năng lượng mặt trời Poly
Tấm pin năng lượng mặt trời đa tinh thể, còn được gọi là pin mặt trời poly, là một loại pin mặt trời được làm từ silicon đa tinh thể Silicon đa tinh thể được tạo ra bằng cách nấu chảy nhiều tinh thể silicon nhỏ lại với nhau Điều này tạo ra các tế bào quang điện có màu xanh lam và các mặt thẳng Pin mặt trời đa tinh thể có hiệu suất thấp hơn so với pin mặt trời đơn tinh thể, nhưng chúng rẻ hơn để sản xuất Điều này khiến chúng trở thành một lựa chọn hấp dẫn cho các ứng dụng năng lượng mặt trời giá rẻ
Hình 2.3: Tấm pin mặt trời poly
• Tấm pin năng lượng mặt trời dạng phim mỏng (Thin – Film)
Tấm pin năng lượng mặt trời dạng phim mỏng, còn được gọi là pin mặt trời màng mỏng, là một loại pin mặt trời được tạo ra từ các vật liệu bán dẫn mỏng, chẳng hạn như CdTe, CIGS, hoặc a-Si Các tế bào quang điện dạng phim mỏng có độ dày chỉ vài micromet, so với các tế bào quang điện silicon truyền thống có độ dày vài milimét Hiệu suất của pin mặt trời màng phụ thuộc vào loại vật liệu polymer được sử dụng trong các tế bào Hiệu suất của pin mặt trời màng thường dao động từ 7% đến 18%, với tuổi thọ ngắn nhất là từ 10 đến 20 năm
Hình 2.4: Tấm pin năng lượng mặt trời dạng phim mỏng (Thin – Film)
Bộ chuyển đổi Inverter
Công nghệ Inverter, hay còn gọi là công nghệ biến tần, là một công nghệ tiên tiến được áp dụng trên các thiết bị điện lạnh Công nghệ này giúp biến đổi dòng điện một chiều (DC) thành dòng điện xoay chiều (AC) với tần số và điện áp thay đổi được Nhờ đó, thiết bị có thể điều chỉnh công suất hoạt động theo nhu cầu, giúp tiết kiệm năng lượng và giảm tiếng ồn
Biến tần năng lượng mặt trời là thiết bị biến đổi dòng điện một chiều (DC) từ các tấm pin mặt trời thành dòng điện xoay chiều (AC) phù hợp với lưới điện Biến tần có nhiều chức năng quan trọng, bao gồm:
• Giám sát mảng năng lượng mặt trời: Biến tần sử dụng thuật toán phát hiện điểm công suất cực đại MPPT (Maximum Power Point Tracking) để tối ưu hóa công suất của mảng năng lượng mặt trời
• Kết nối lưới trực tiếp: Biến tần kết nối mảng năng lượng mặt trời với lưới điện, giúp hòa lưới điện và cung cấp điện cho các thiết bị điện trong gia đình hoặc doanh nghiệp
• Điều khiển hệ thống: Biến tần có thể điều khiển các thiết bị khác trong hệ thống điện mặt trời, chẳng hạn như bộ sạc ắc quy
Có ba loại biến tần năng lượng mặt trời phổ biến, bao gồm:
• Bộ nguồn tối ưu hóa DC: Bộ nguồn tối ưu hóa DC được lắp đặt cho từng tấm pin mặt trời, giúp tối ưu hóa công suất của từng tấm pin
• Bộ biến tần chuỗi: Bộ biến tần chuỗi kết nối nhiều tấm pin mặt trời thành một chuỗi, sau đó kết nối với lưới điện
• Bộ biến tần vi mô: Bộ biến tần vi mô được lắp đặt cho từng tấm pin mặt trời, sau đó kết nối trực tiếp với lưới điện
2.2.2 Nguyên lý hoạt động của Inverter
Nguyên lý hoạt động của Inverter được chia thành hai giai đoạn chính:
Giai đoạn chỉnh lưu: Nguồn điện xoay chiều đầu vào được bộ chỉnh lưu chuyển đổi thành nguồn điện một chiều Bộ chỉnh lưu trong Inverter thường sử dụng cầu diode để chuyển đổi nguồn điện xoay chiều thành nguồn điện một chiều Cầu diode có 4 diode được mắc nối tiếp với nhau thành hình chữ H Khi nguồn điện xoay chiều đi qua cầu diode, các diode sẽ chỉ cho phép dòng điện đi qua theo một chiều
Giai đoạn nghịch lưu: Nguồn điện một chiều đầu ra của bộ chỉnh lưu được bộ nghịch lưu chuyển đổi thành nguồn điện xoay chiều Bộ nghịch lưu trong Inverter thường sử dụng các linh kiện bán dẫn như IGBT hoặc MOSFET để chuyển đổi nguồn điện một chiều thành nguồn điện xoay chiều Các linh kiện bán dẫn này có thể đóng ngắt rất nhanh, tạo ra các xung điện có tần số cao
Có nhiều phương pháp điều khiển hoạt động của bộ nghịch lưu Phương pháp phổ biến nhất là phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM) Phương pháp này sử dụng các xung điện có tần số cao, nhưng độ rộng xung được thay đổi theo thời gian Điều này giúp điều khiển điện áp và tần số của nguồn điện xoay chiều đầu ra.
Hệ thống điện mặt trời hòa lưới
2.3.1 Khái niệm(thay đổi nội dung)
Hệ thống điện mặt trời hòa lưới dựa trên nguyên tắc chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng qua tấm pin và biến tần sau đó kết nối trực tiếp với hệ thống lưới điện hiện có Tấm pin năng lượng mặt trời tạo ra dòng điện DC khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời Biến tần sau đó chuyển đổi điện năng DC này thành AC phù hợp để sử dụng hoặc cung cấp vào lưới điện
Hình 2.5: Hệ thống điện mặt trời hòa lưới
2.3.1 Sơ đồ hệ thống hòa lưới
Hệ thống này bao gồm các thành phần chính sau:
• Tấm pin năng lượng mặt trời: Tấm pin năng lượng mặt trời là thiết bị chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng
• Bộ biến tần: Bộ biến tần là thiết bị chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) từ tấm pin năng lượng mặt trời thành dòng điện xoay chiều (AC) phù hợp với lưới điện quốc gia
• Kết nối lưới: Kết nối lưới là thiết bị kết nối hệ thống điện mặt trời với lưới điện quốc gia
2.3.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống pin mặt trời hòa lưới
• Ánh sáng mặt trời chiếu vào tấm pin năng lượng mặt trời, tạo ra dòng điện một chiều (DC)
• Dòng điện một chiều (DC) từ tấm pin năng lượng mặt trời được đưa qua bộ biến tần để chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều (AC)
• Dòng điện xoay chiều (AC) từ bộ biến tần được kết nối với lưới điện quốc gia và cung cấp điện cho các thiết bị điện trong gia đình hoặc doanh nghiệp
Trong quá trình sử dụng hệ thống pin mặt trời hòa lưới, có 3 trường hợp hoạt động chính sau:
• Trường hợp 1: Điện mặt trời tạo ra bằng điện tiêu thụ
Trong trường hợp này, điện mặt trời tạo ra đủ để cung cấp cho tất cả các tải điện Khi đó, các tải điện sẽ tiêu thụ 100% điện mặt trời, không cần lấy thêm điện từ lưới điện
• Trường hợp 2: Điện mặt trời tạo ra nhỏ hơn điện tiêu thụ
Trong trường hợp này, điện mặt trời tạo ra không đủ để cung cấp cho tất cả các tải điện Khi đó, hệ thống sẽ lấy thêm điện từ lưới điện để cung cấp cho các tải điện còn thiếu
• Trường hợp 3: Điện mặt trời tạo ra lớn hơn điện tiêu thụ
Trong trường hợp này, điện mặt trời tạo ra nhiều hơn điện tiêu thụ của các tải điện Khi đó, phần điện dư ra sẽ được trả về lưới điện.
Hệ thống điện mặt trời hoà lưới bám tải (Zero-Export)
Hệ thống điện mặt trời hòa lưới bám tải: Giải pháp tiết kiệm chi phí tiền điện sau khi hết chính sách mua điện mặt trời
Như đã biết, hệ thống điện mặt trời hòa lưới có nhiều hiệu quả về kinh tế, giúp giảm đáng kể chi phí tiền điện hàng tháng Tuy nhiên, sau khi chính sách mua điện mặt trời hòa lưới của điện lực hết hiệu lực (31/12/2020), chủ đầu tư lắp đặt hệ thống điện mặt trời hòa lưới sẽ không được hưởng giá bán điện ưu đãi, mà thay vào đó, phần điện dư thừa phát lên lưới sẽ được công tơ điện ghi nhận như là điện lấy từ lưới vào tiêu thụ Để giải quyết tình trạng này, một số chủ đầu tư đã lựa chọn giải pháp lắp đặt hệ thống điện mặt trời hòa lưới bám tải
Hệ thống điện mặt trời hòa lưới bám tải (Zero-Export) là hệ thống điện mặt trời đấu nối chung với lưới điện của điện lực, có chức năng đo đạc công suất tiêu thụ điện của tải tiêu thụ để tạo ra công suất điện bằng với lượng điện tải tiêu thụ, không tạo ra điện dư thừa và không đẩy ra lưới điện
Zero-Export là phương án tốt nhất với tình trạng mua điện của EVN hiện nay , việc lắp đặt Zero – Export sẻ giúp lượng điện năng tại các giờ có lượng nắng cao không tạo ra lượng điện dư thừa đẩy ra lưới gây ra lang phí năng lượng cũng như vi phạm chính sách của EVN
Hình 2.6: Hệ thống điện mặt trời hòa lưới bám tải
2.4.2 Cấu tạo hệ thống điện mặt trời hoà lưới bám tải (Zero-Export)
Một hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải hoàn chỉnh bao gồm:
• Dây AC, DC, giá đỡ,…
2.4.3 Nguyên lý hoạt động hệ thống điện mặt trời hoà lưới bám tải (Zero-Export)
Hệ thống điện mặt trời hòa lưới bám tải hoạt động như sau:
• Tấm pin năng lượng mặt trời tạo ra điện năng
• Biến tần hòa lưới bám tải đo đạc công suất tiêu thụ điện của tải tiêu thụ
• Biến tần hòa lưới bám tải điều chỉnh công suất điện từ tấm pin năng lượng mặt trời để bằng với công suất tiêu thụ điện của tải tiêu thụ
• Nếu công suất tải tiêu thụ lớn hơn công suất tối đa của biến tần hòa lưới bám tải thì điện lưới sẽ tự bù vào lượng còn thiếu
Như vậy, hệ thống điện mặt trời hòa lưới bám tải chỉ cho phép điện từ lưới điện đi vào cung cấp cho tải, không cho phép điện từ hệ thống điện mặt trời phát ra lưới điện.
Các bước tính toán tấm pin hệ thống năng lượng mặt trời
• Bước 1: thu thập dữ liệu ban đầu (gồm bao nhiêu thiết bị, thông số từ thiết bị, thời gian sử dụng…)
• Bước 2: tính toán phụ tải điện
Tính điện tiêu thụ (Ang) của tải được xác định:
Với Pi là công suất, t i là thời gian tiêu thụ của phụ tải thứ i
Từ đó điện năng tiêu thụ trong tháng:
Ang: Điện sử dụng hàng ngày
Atℎ: Điện sử dụng hàng tháng
Ntℎ: Số ngày dùng điện trong tháng
• Bước 3: Tính toán số lượng tấm pin
Số lượng module pin NLMT được xác định bởi công thức:
NPV: Số lượng module tấm pin NLMT
Poet.PV: Công suất đỉnh của tấm pin kt.PV: Hệ số nhiệt độ của pin NLMT Thường lấy giá trị gần đúng 90% kat.PV: Hệ số an toàn của pin NLMT bao gồm tổn hao năng lượng do dân dẫn, do bụi bẩn Thường lấy giá trị gần đúng 80% ƞ: Hiệu suất của toàn hệ thống PV, thường lấy giá trị gần đúng 80%
ℎn: Giờ nắng trung bình hàng ngày
• Bước 4: Tính toán công suất hệ thống Để tính cho ra nhu cầu sử dụng của hệ thống PV, ta sẽ có công thức
Số lượng tấm pin x số Wp của 1 tấm pin = Tổng công suất của hệ thống
• Bước 5: Tính toán và lựa chọn Inverter
❖ Tối ưu công pin và inverter:
PPV: Tổng công suất của hệ thống
Pinv: Công suất của Inverter
Hệ số 1.2: Hệ số chuyển đổi DC/AC
❖ Công thức kiểm tra dãy MPPT
Umpptinv-min < Umpp-pv < Umpptinv-max Trong đó:
Umpptinv-min: Điện áp thấp nhất mà MPPT hoạt động
Umpp-pv: Điện áp hoạt động của string
Umpptinv-max: Điện áp cao nhất mà MPPT hoạt động
❖ Kiểm tra điện áp tối đa của hệ thống
Uoc-pv < Udcmax-inv Trong đó:
Uoc - pv: Điện áp hở mạch tối đa của dàn pin
Udcmax - inv: Điện áp DC ngõ vào tối đa cho phép của inverter
Việc quá áp từ dàn pin vào inverter sẽ gây ra hỏng các linh kiện nên cần thoả mãn điều kiện trên để đảm bảo tuổi thọ cho pin cũng như inverter và dây dẫn
Kiểm tra dòng điện tối đa cho phép ngõ vào
Impp < Imax-input-inv Trong đó:
Impp: Dòng điện làm việc ở điểm công suất cực đại của dàn pin
Imax-input-inv: Dòng điện đầu vào tối đa từ dàn pin
Việc tính toán theo những công thức trên sẽ giúp đạt được các mục tiêu sau:
• Tối ưu hóa công suất đầu ra của biến tần: Công thức trên sẽ giúp xác định công suất đầu ra tối đa của biến tần, đảm bảo biến tần không bị quá tải và hoạt động hiệu quả
• Đạt được công suất đầu ra mong muốn khi lắp biến tần: Công thức trên sẽ giúp chủ đầu tư lựa chọn biến tần có công suất phù hợp với nhu cầu sử dụng của mình
• Tối đa hóa hiệu suất năng lượng trong ngày: Khi biến tần hoạt động ở công suất tối ưu, hiệu suất năng lượng của hệ thống điện mặt trời sẽ được tối đa hóa
• Đơn giản hơn trong việc chọn cấu hình biến tần cho pin: Công thức trên sẽ giúp chủ đầu tư xác định công suất biến tần phù hợp với số lượng và công suất của các tấm pin năng lượng mặt trời.
Các phương pháp đấu nối pin năng lượng mặt trời
Có ba cách cơ bản để kết nối các tấm pin năng lượng mặt trời: nối tiếp, song song và hỗn hợp Mỗi cách kết nối đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng, phù hợp với các ứng dụng khác nhau
Trong kết nối nối tiếp, các tấm pin được nối với nhau theo chuỗi, với cực dương của tấm pin này nối với cực âm của tấm pin tiếp theo Kết nối nối tiếp sẽ làm tăng điện áp của hệ thống
Hình 2.7: Các tấm pin đấu nối tiếp
Trong kết nối song song, các tấm pin được nối với nhau theo dạng lưới, với cực dương của tất cả các tấm pin được nối với nhau và cực âm của tất cả các tấm pin được nối với nhau Kết nối song song sẽ làm tăng cường độ dòng điện của hệ thống
Hình 2.8: Các tấm pin đấu song song
Kết nối hỗn hợp là sự kết hợp của kết nối nối tiếp và kết nối song song Kết nối hỗn hợp thường được sử dụng để tạo ra hệ thống có điện áp và cường độ dòng điện phù hợp với nhu cầu của ứng dụng
Hình 2.9 Các tấm pin đấu nối tiếp và song song
Các phần mền sử dụng trong dự án
AutoCAD là phần mềm soạn thảo đồ họa vector 2D và 3D được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực thiết kế kỹ thuật, bao gồm xây dựng, nội thất, cơ khí, điện tử, Phần mềm này được phát triển bởi hãng Autodesk và ra mắt lần đầu tiên vào năm 1982
Hình 2.10: Phần mềm soạn thảo đồ họa autcad
SketchUp là phần mềm mô phỏng 3D được phát triển bởi công ty Trimble, một công ty chuyên phát triển phần mềm ứng dụng cho ngành xây dựng SketchUp được sử dụng phổ biến trong các lĩnh vực kiến trúc, nội thất và đồ họa 3D
Hình 2.11: Phần mềm thiết kế 3D sketchup
Google Earth là một chương trình máy tính hiển thị hình ảnh 3D của Trái Đất, chủ yếu dựa trên hình ảnh vệ tinh Chương trình này cho phép người dùng xem các thành phố và phong cảnh từ nhiều góc độ khác nhau, khám phá địa cầu và tìm hiểu về các địa điểm khác nhau trên thế giới
Hình 2.12: Phần mềm googgle Earth
PVsyst là phần mềm thiết kế hệ thống điện mặt trời chuyên nghiệp, được phát triển bởi công ty Meteonorm Phần mềm này được sử dụng bởi các kiến trúc sư, kỹ sư, nhà nghiên cứu và các nhà giảng dạy về hệ thống điện mặt trời
PVsyst cung cấp một loạt các tính năng và công cụ mạnh mẽ để thiết kế và mô phỏng hệ thống điện mặt trời, bao gồm:
Cơ sở dữ liệu phong phú về các loại pin mặt trời, ắc quy, bộ biến đổi điện và các thông số môi trường
Khả năng mô phỏng hệ thống điện mặt trời độc lập và hòa lưới
Trình bày kết quả mô phỏng dưới dạng báo cáo, biểu đồ và bảng
Khả năng xuất dữ liệu ra các phần mềm khác
Mô phỏng bóng chính xác theo dữ liệu của phần mềm
Tích hợp được các mô hình 3D vào mô phỏng chính xác hệ thống
Có hệ thống cơ sở dữ liệu thông tin về thiết bị và dữ liệu bức xạ lớn
Dễ dang tiếp cần và sử dụng
Hình 2.13: Phần mềm PV syst
Hình 2 14: Thiết kế hệ thống trên PV syst PVsyst cung cấp một quy trình thiết kế hệ thống điện mặt trời đơn giản và nhanh chóng, chỉ với một vài bước cơ bản:
• Xác định công suất dự kiến hoặc khu vực có sẵn
• Chọn tấm pin mặt trời từ cơ sở dữ liệu nội bộ
• Chọn biến tần từ cơ sở dữ liệu nội bộ
PVsyst sẽ đề xuất một cấu hình mảng pin mặt trời và hệ thống cho một mô phỏng sơ bộ
Phần mềm PVsyst cũng cung cấp một hệ thống thông báo lỗi / cảnh báo được mã hóa bằng màu sắc Nếu có sự không phù hợp, vấn đề hoặc cảnh báo với thiết kế của bạn, bạn sẽ được cảnh báo trong khung phù hợp Định cỡ hệ thống
Hình 2.15 : Định cỡ hệ thống trên PV syst Để định cỡ hệ thống điện mặt trời, cần phải xem xét một số ràng buộc, bao gồm:
Số lượng tấm pin trong một chuỗi: Số lượng tấm pin trong một chuỗi được xác định bởi đường cong I/V của mảng pin mặt trời, cùng với phạm vi MPPT, điện áp, công suất và giới hạn dòng điện của biến tần
Kích thước biến tần: Kích thước biến tần được xác định bởi phân phối hàng năm của công suất mảng, với công suất danh định của mảng và biến tần Kích thước tối ưu của biến tần dựa trên tổn thất quá tải chấp nhận được trong cả năm Nó thường dẫn đến quá kích thước tỷ lệ công suất danh định mảng pin mặt trời / biến tần bằng hệ số 1,25
Sau khi định cỡ hệ thống, có thể xác định các tổn thất khác nhau như đổ bóng xa và gần bằng cách sử dụng trình chỉnh sửa 3D Các công cụ chuyên dụng cũng được cung cấp để đánh giá các tổn thất khác, chẳng hạn như tổn thất dây dẫn, nhiệt độ môi trường, sự không phù hợp giữa các mô-đun, bụi bẩn, phương pháp lắp đặt cơ khí, sự không khả dụng của hệ thống,
Hình 2.16: Thiết kế đổ bóng trên PV syst
PVsyst cung cấp một loạt các tính năng để hỗ trợ việc thiết kế hệ thống điện mặt trời, bao gồm:
Thao tác và tạo đối tượng thân thiện với người dùng: PVsyst có giao diện người dùng trực quan và dễ sử dụng, giúp người dùng dễ dàng thao tác và tạo các đối tượng trong mô hình
Nhập dễ dàng từ các công cụ CAD bên ngoài: PVsyst có thể nhập dữ liệu từ Auto Cad Điều này giúp người dùng tiết kiệm thời gian và công sức khi tạo mô hình
Thiết kế nhanh: PVsyst cung cấp một số công cụ giúp người dùng thiết kế hệ thống điện mặt trời nhanh chóng và hiệu quả
Các công cụ xác nhận hướng và xác nhận cảnh: PVsyst cung cấp các công cụ giúp người dùng xác minh hướng và cảnh của hệ thống điện mặt trời Điều này giúp đảm bảo hệ thống được thiết kế và lắp đặt chính xác
Mô phỏng điểm ngắm mặt trời: PVsyst có thể mô phỏng điểm ngắm mặt trời trong suốt cả năm Điều này giúp người dùng xác định các khu vực có nhiều ánh sáng mặt trời nhất
Tính toán đổ bóng đa luồng: PVsyst có thể tính toán đổ bóng từ các đối tượng xung quanh, chẳng hạn như tòa nhà và cây cối Điều này giúp người dùng xác định tác động của đổ bóng đối với hiệu suất của hệ thống điện mặt trời
Mô phỏng và báo cáo kết quả
Hình 2.17: Mô phỏng báo cáo kết quả trên PV Syst
PVsyst cung cấp một mô phỏng phân phối năng lượng mạnh mẽ để đánh giá hiệu suất của hệ thống điện mặt trời trong suốt cả năm Mô phỏng bao gồm các yếu tố sau:
Tổng sản lượng năng lượng: Tổng sản lượng năng lượng của hệ thống trong một năm
Tỷ lệ Hiệu suất PR: Tỷ lệ Hiệu suất PR là một chỉ số đo lường hiệu suất của hệ thống điện mặt trời
Vị trí & quy mô dự án
Công Ty TNHH Funing Precision Component-Bắc Ninh, Đình Trâm Khu công nghiệp, thị trấn Nênh, huyện Việt Yên, tỉnh Bắc Ninh
Hình 3.1: Vị trí - công ty THHH thành phần chính xác funing 2-Bắc Ninh
Công suất lắp đặt: 927 kWp
Bảng 3.1: Lựa chọn thiết bị
STT Vật tư Thông số kỹ thuật Đơn vị Số lượng
01 Tấm PV JKM575 N-72HL4-V JINKO 575Wp Tấm 1613
02 Biến tần 100kW Huawei SUN2000-100TKL-M2 Cái 07
02.1 Biến tần 50kW Huawei SUN2000-50TKL-M3 Cái 01
02.2 Biến tần 20kW Huawei SUN2000-20TKL-M2 Cái 01
03 Trình ghi nhật ký thông minh 3000A Cái 01
04 Tủ điện năng lượng mặt trời MSB 380V, 3P+N+PE, 1600A Cái 02
05 Cáp nguồn DC Cu/XLPO/PVC, 1,5/1,8kV Hệ thống 01
06 Cáp nguồn AC Cu/XLPE/PVC/FR, 0,6/1kV Hệ thống 01
07 Hệ thống khay cáp Mạ kẽm nhúng nóng Hệ thống 01
08 Hệ thống lối đi vận hành Mạ kẽm nhúng nóng Hệ thống 01
10 Đường dây cứu sinh Mạ kẽm nhúng nóng Hệ thống 01
11 Hệ thống nước vệ sinh Mạ kẽm Hệ thống 01
12 Hệ thống CCTV Hệ thống 01
13 Hệ thống nối đất < 4 ohm Hệ thống 01
14 Hệ thống phòng cháy chữa cháy Hệ thống 01
15 Hệ thống giá đỡ bảng PV Nhôm AL6005-T6 Hệ thống 01
16 Trạm biến tần Mạ kẽm nhúng nóng Hệ thống 01
17 Thang lên mái nhà Mạ kẽm nhúng nóng Hệ thống 01
Tiêu chuẩn thiết kế
3.2.1 Phạm vi và đối tượng
Tiêu chuẩn thiết kế này đưa ra các yêu cầu thiết kế cho các dự án điện mặt trời trên mái nhà nói chung theo hệ thống tiêu chuẩn quốc tế IEC và ISO Bao gồm:
• Tất cả các phần của hệ thống tấm pin năng lượng mặt trời
• Thiết bị biến tần chuyển đổi hệ thống DC/AC MDB
• Hệ thống đo đếm điện năng
• Hệ thống nối đất chống sét, lan truyền và các hệ thống phụ trợ khác
• Hệ thống lắp đặt PV, máng cáp Hệ thống phòng cháy chữa cháy
Các tài liệu tham khảo sau đây là cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này.:
• Hướng dẫn thiết kế nhà máy điện mặt trời IEC TS 62738
• Cáp IEC 62930 DC 1500V cho nhà máy điện mặt trời IEC 60904: Thiết bị quang điện
• IEC 61683: Hệ thống quang điện - Điện lạnh - Phương pháp đo hiệu suất
• IEC 61724: Hiệu suất của hệ thống quang điện
• IEC 31727: Hệ thống quang điện - Đặc điểm của giao diện hệ thống nối mạng
• IEC 61730: Tiêu chuẩn an toàn cho tấm quang điện
• IEC 61829: Mạng điện quang điện – Đo đặc tính – điện áp tại chỗ
• IEC 62093: Hệ thống phụ trợ của nhà máy điện mặt trời – Tiêu chuẩn thiết kế vì môi trường tự nhiên
• IEC 60502: Cáp nguồn cách điện trơn và cáp nguồn phụ kiện có điện áp định mức từ 1kV (Um=1,2kV) đến 30kV (Um6kV)
• IEC 62109: An toàn của thiết bị chuyển đổi năng lượng trong nhà máy điện mặt trời
• IEC 62216: Biến tần quang nối lưới – Trình tự thử nghiệm chức năng ngăn cách ly (Islanding)
• IEC 62446: Hệ thống quang điện - Yêu cầu thử nghiệm, tham khảo và bảo trì
• IEC 62548: Mã pin quang điện – Yêu cầu thiết kế
• IEC 62852: Kết nối các thành phần DC trong hệ thống quang điện – Yêu cầu về an toàn và thử nghiệm
• IEC 61557-1: An toàn điện trong hệ thống điện phân phối điện áp thấp đến 1000VAC và 1500VDC
• IEC 61701: Thử nghiệm ăn mòn sương muối trên tấm pin mặt trời
• IEC 60793: Ủy ban kỹ thuật điện quốc tế Ủy ban hành chính IEC về các yêu cầu kỹ thuật đối với quang điện
• EN 61000-6-2&4: Tương thích điện từ (EMC) Tiêu chuẩn tiêu chuẩn Phần 2:
• Lĩnh vực dịch thuật cho môi trường công nghiệp, Phần 4: Tiêu chuẩn phát triển cho môi trường công nghiệp
• UL 1998: Thành phần lập trình phần mềm
• IEEE 1547: Tiêu chuẩn cho các nguồn năng lượng phân tán liên tiếp được kết nối với hệ thống điện
• IEC 60870: Hệ thống và thiết bị điều khiển từ xa
• Tiêu chuẩn TCN 4756-1989: Quy tắc nối đất các thiết bị không dùng điện
• TCXDVN 9385:2012 Chống sét cho công trình xây dựng – Hướng dẫn thiết kế, kiểm tra và bảo trì hệ thống
• Tiêu chuẩn quốc gia TCN 9888:2013 về chống sét Tiêu chuẩn ISO
2737:1995 Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế Tiêu chuẩn ISO 5575:2012 Kết Cấu Thép – Tiêu Chuẩn Thiết Kế
• Tiêu chuẩn ISO 5584:2018 Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép
• Quy định về thiết bị điện TCN-18-2006, 11TCN-19-2006, 11TCN-20-2006, 11TCN-21-2006
• Tiêu chuẩn IEC 60364 -2006: lắp đặt điện hạ thế
• Tiêu chuẩn IEC 60947 – Thiết bị đóng cắt và điều khiển hạ thế Các quy định và quy định pháp luật khác liên quan đến dự án.
Thông tin thiết kế và lựa chọn
Công Ty TNHH Funing Precision Component Bắc Ninh là một tỉnh ở miền Bắc Việt Nam Với nhiều nắng, nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 25, 0 C, có tiềm năng lớn để phát triển điện mặt trời Bắc Ninh nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, chỉ có 2 mùa là mùa mưa và mùa khô, chịu ảnh hưởng của mùa đông lạnh giá của miền Bắc Nhiệt độ trung bình năm là 25,6°C, vào mùa đông nhiệt độ ở vùng đồng bằng có thể xuống dưới 12°C, nhiệt độ ở vùng núi thậm chí còn thấp hơn Độ ẩm trung bình trong không khí đạt 84% Lượng mưa trung bình 2000-2500mm, thích hợp cho việc lắp đặt và vận hành hệ thống điện năng lượng mặt trời
Dữ liệu khí tượng: sử dụng dữ liệu Meteonorm thuộc phần mềm PVsyst, dữ liệu này được giới khoa học và các nhà nghiên cứu nổi tiếng trên thế giới đánh giá cao trong việc thiết kế mô phỏng hệ thống PV Ta có các thông số sau từ PVsyst:
Hình 3.2: Dữ liệu tại vị trí từ phần mềm PVsyst
Giờ nắng trung bình hàng ngày Công Ty TNHH Funing Precision Component Bắc Ninh:
Qua công tác khảo sát trực tiếp tại Công Ty TNHH Funing Precision Component Bắc Ninh, tiến hành đo đạt để lấy các thông tin cần thiết để tiến hành bố trí mặt bằng tấm binh trên mái hiện hữu của nhà máy Ta thu được các thông số được thể hiện qua bảng sau :
Bảng 3.2: Thông tin diện tích dự án
Hình 3.3: Ảnh đo sóng tôn
Dựa vào các số liệu có được qua việc khảo sát ta tiến hành bố trí mặt bằng tấm pin trên mặt bằng mái hiện hữu thông qua phần mềm auto cad nhằm tối ưu số lượng tấm pin và có thể bố trí chính xác công suất phù hợp với các tiêu chuẩn thiết kế.
Rộng Dài Độ dốc Tole sóng vuông
Hình 3.4: Mặt bằng nhà máy trên bản vẽ cad
3.3.2 Phân tích lựa chọn công suất
Phương án thiết kế đã xem xét một số thông số để xác định công suất phù hợp của nhà máy điện mặt trời Công suất của các nhà máy năng lượng mặt trời có thể bị giới hạn bởi:
• Diện tích sẵn có trên mái bê tông, bao gồm; Các chướng ngại vật trên mái như giếng trời, lỗ thông hơi… khu vực có bóng râm
• Quy định: phòng chống cháy nổ, tiêu chuẩn an toàn
• Khả năng chịu tải của hệ kết cấu mái dưới tải trọng của hệ mặt trời Nhu cầu điện của khu vực so với sản lượng điện mặt trời
Quy định về năng lượng mặt trời của Việt Nam khuyến khích tự tiêu dùng, không phát điện lên lưới Vì vậy, phương án thiết kế hệ thống điện mặt trời không phát điện lên lưới (Zero Sport)
Chúng tôi so sánh sản lượng dự báo của nhà máy năng lượng mặt trời với dữ liệu tiêu thụ được cung cấp (hóa đơn tiền điện hàng tháng, dữ liệu phụ tải hàng giờ), để đảm bảo rằng nhà máy Năng lượng mặt trời sẽ không sản xuất nhiều điện hơn mức cần thiết khi nhà máy đang hoạt động Tuy nhiên, một phần sản lượng năng lượng mặt trời sẽ bị mất đi không thể phục hồi do các điều kiện vận hành của nhà máy như giờ nghỉ trưa hoặc ngày đóng cửa
Công ty trách nhiệm hữ hạn Funing 2 Precision-Bắc Ninh có diện tích mái nhà xưởng lớn, kết cấu tốt, căn cứ vào điều kiện công suất thực tế của nhà máy để lựa chọn công suất tối ưu cho hệ thống điện mặt trời áp mái
Hình 3.5 : Biểu đồ tiêu thụ điện năng của nhà máy và công suất phát của một hệ thống điện mặt trời điển hình trong ngày
Nhà máy FUNING 2 tọa lạc tại thành phố Bắc Ninh, tỉnh Bắc Ninh, có điều kiện thời tiết thuận lợi cho việc lắp đặt năng lượng mặt trời, nhà máy có cơ sở hạ tầng rất kiên cố, đảm bảo khả năng chịu lực rất mạnh Cao Điều này giúp giảm đáng kể chi phí gia cố và lắp đặt hệ thống trên mái nhà Mái nhà được làm bằng vật liệu tôn mới có khung chắc chắn, khi lắp đặt sẽ rất dễ dàng liên kết với mái nhà Tỷ lệ bức xạ cao và số giờ nắng nhiều cùng với khí hậu thuận lợi, không có mưa bão lớn tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận hành hệ thống điện mặt trời áp mái tại đây
Từ biểu đồ hình 3.5, công suất điện mặt trời trung bình ngày 4,709 MWh nhỏ hơn nhu cầu tiêu thụ điện của nhà máy 24 MWh nên lượng điện mặt trời tạo ra được tiêu thụ bởi phụ tải của nhà máy hoàn toàn không có điện dư trên lưới điện khu vực trong những ngày làm việc của nhà máy
Việc bổ sung điện mặt trời vào lưới làm giảm bán kính cung cấp điện cho phụ tải nhà máy và giảm tổn thất máy biến áp tổng
3.3.3 Sơ đồ bố trí tổng thể
Sau khi khảo sát thực tế và xem xét hiện trạng mái nhà xưởng của FUNING 2, dự kiến hệ thống điện năng lượng mặt trời sẽ được lắp đặt như sau:
Hình 3.6: Mặt bằng bố trí tấm pin dự kiến trên mái nhà mái
Hình hệ thống pin dự kiến lắp đặt trên mái nhà xưởng Diện tích mái dự kiến lắp đặt là 8237 m 2 với độ dốc khoảng 9 độ theo hướng Đông Bắc – Tây Nam Số lượng tấm lắp đặt trên mái: 1613 tấm có công suất 575 Wp, tương đương tổng công suất lắp đặt 927,5kWp, kích thước 2279x1134x35 mm, nặng 28,9 kg xếp thành nhiều mảng với kích thước khác nhau 16-18 Tấm được lắp đặt nối tiếp , sau đó kết nối với biến tần Huawei Nhiệm vụ của bộ biến đổi điện là biến đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều 3 pha, phục vụ nhu cầu điện năng của nhà máy Các tấm
PV được bố trí đều trên mái, đặt cách mép mái ít nhất 0,5m Toàn bộ hệ thống sau khi được lắp đặt biến tần sẽ được đấu nối vào hệ thống tủ phân phối của nhà máy Trạm biến tần và tủ điện AC sẽ được lắp đặt cạnh nhà máy, toàn bộ hệ thống được bố trí trên mái nhà và trong khuôn viên như mô tả dưới đây:
Hình 3.7 : Lối đi máng cáp và vị trí inverter
3.3.4 Kế hoạch phòng cháy chữa cháy
Mức chịu lửa của tòa nhà: Khi lắp đặt các tấm pin mặt trời và các thiết bị khác của hệ thống điện mặt trời mái nhà phải tính đến tải trọng ảnh hưởng đến kết cấu mái nhà trong điều kiện bình thường và cháy nổ; Không lắp đặt các tấm PV trên mái nhà làm bằng vật liệu dễ cháy hoặc bằng vật liệu hoàn thiện dễ cháy Yêu cầu so sánh, xem xét giới hạn chịu lửa của kết cấu mái sau khi lắp đặt các tấm quang điện trên mái theo quy định QCVN 06:2020/BXD
Không lắp đặt các tấm pin mặt trời phía trên các phòng có nguy cơ cháy nổ loại
A, B cũng như các phòng khác trong quá trình vận hành có khả năng tích tụ khí, bụi dễ cháy; hạn chế bố trí các tấm quang điện tại các phòng kho hoặc phòng chứa khối lượng lớn chất dễ cháy; Các tấm pin mặt trời lắp trên mái nhà phải được chia thành các nhóm, mảng có kích thước mỗi nhóm không quá 40 m x 40 m, khoảng cách giữa hai nhóm không nhỏ hơn 1,5 m; Đối với tấm lợp có trải rộng xung quanh chu vi, các tấm quang điện phải bố trí cách nhau 2,5 m;
Bố trí công năng trên mái và các sàn bên dưới mái: so sánh cách bố trí các tấm
Thực hiện mô phỏng
Để có thể mô phỏng được hệ thống PV, ta dùng phần mềm PVsyst 7.2.8 để được để thực hiện mô phỏng và đổ bóng trong hệ thống PV trời và sử dụng phần mềm Sketchup để dựng khung và áp tấm pin lên mái
4.1.1 Khai báo các thông số của hệ thống
Xác định vị trí địa lý của nhà máy Công Ty TNHH Funing Precision
Component-Bắc Ninh, Đình Trâm
Khu công nghiệp, thị trấn Nênh, huyện Việt Yên, tỉnh Bắc Ninh
Hình 4.1: Tọa độ dự án
Tiếp theo ta tiến hành nhập các góc nghiêng của dàn pin tại mục Orientation
Dự án được thực hiện trên mái tôn của nhà xưởng, nên sẽ có tất cả 6 góc nghiêng của dàn pin Vào mục Field type chọn Several orientations để có thể chọn được nhiều góc nghiêng
Hình 4.2: Các góc nghiêng của dàn pin
Thực hiện việc chọn lựa và loại tấm pin và loại inverter như đã tính toán ở chương 3
Có 2 hướng được xác định giống như bố cục vẽ
Góc phương vị của mô đun PV được thiết kế để phù hợp với sơ đồ mái nhà cho cả hai lớn nhất năng lực và hiệu suất Độ nghiêng của mô đun PV là được thiết kế để có được điều tốt nhất ánh sáng mặt trời
4.1.3 Khai báo các thông số của hệ thống
Hình 4.3: Màn hình khai báo các thống số của hệ thống
Mô-đun quang điện: JINKO JKM575N-72HL4-V
Công suất bình thường: 575WP
Các thông số của mô đun PV là được cung cấp bởi Jinkosolar
Biến tần Huawei: SUN2000-100KTL-M1
Nguồn điện xoay chiều thông thường: 100kW
Biến tần Huawei: SUN2000-50KTL-M3
Nguồn điện xoay chiều thông thường: 50kW
Biến tần Huawei: SUN2000-20KTL-M0
Nguồn điện xoay chiều thông thường: 20kW
Các thông số của biến tần được cung cấp của Huawei
Sau đó Pvsyft sẽ cho ta các gợi ý về cách chia các string cho hệ thông một cách hợp lý
Qua đó ta thể dựa trên kết quả đó để bố trí string cho hệ thống cũng như tối ưu hóa việc bị hao tổn công suất
Bao gồm tổn hao trên module và tổn hao trên cell pin
Hình 4 4 Tổn hao nhiệt của hệ thống
Tổn thất điện trở trên hệ thống điện mặt trời (Ohimic loss): Là loại tổn thất do điện trở dây gây ra Ở các đường dây DC tổn hao ở điều kiện tiêu chuẩn (STC) là 1.76%.Và ở đường dây AC là 1.25%
Hình 4.5: Tổn thất điện trở trên hệ thống
Do khói bụi bám hàng năm lên bề mặt tấm pin do môi trường nhà máy tác động lên một năm thì công suất sẽ mất mát đi 2% Giải pháp phải thường xuyên vệ sinh tấm pin
Hình 4 6: Tổn hao công suất do bề mặt dính bẩn
Hình 4.7: Ảnh mô phỏng tổn thất IAM
Ta nên giữ giá trị mặc định và giá trị này sẽ được PVsyft tính toán dựa trên powerrtolerence Đối với thông số của Pin Jinko dung sai công suất là 0 tới 3%, mức giảm chất lượng của module sẽ là -0.75%
Hình 4.8: Tổn hao chất lượng module
4.1.7 Tổn thất suy giảm ánh sáng
Các module dòng Jinko tiger Neo sử dụng loại N độc đáo công nghệ TOP, quy trình pha tạp phốt pho với hàm lượng boron cực kỳ thấp , về cơ bản loại bỏ tác dụng của hợp chất Borinoxide cad hầu như không
LID vượt trội so với thông số kỹ thuật của ngành Các Module Neo có thể đạt mức sản xuất hàng loạt
