TỔNG QUA VỀ PHẦN MỀM PVSYST VÀ KHU VỰC LẮPĐẶT HỆ THỐNG PV ÁP MÁI 1.1 Giới thiệu chung về phần mềm PVsyst PVsyst là một phần mềm mô phỏng và thiết kế hệ thống điện mặt trời kháphổ biến h
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN
BÁO CÁO NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ VÀ ĐIỆN MẶT TRỜI
Đề tài: Viết hướng dẫn sử dụng phần mềm PVsyst qua 1 ví dụ tính toán
sản lượng điện cụ thể của 1 PV system
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Anh
Học phần: Nhà máy điện gió và điện mặt trời
Mã lớp:
Sinh viên thực hiện:
133213Trần Quốc An- 20181077Nguyễn Thế Anh- 20181081Trần Hoàng Ánh- 20173655
Lý Văn Chương- 20181097Hoàng Ngọc Chuyên- 20181098Đào Mạnh Cường- 20191453Nguyễn Trọng Đăng- 20181105
Hà Nội, 6- 2022
1
Trang 2MỤC LỤC CHƯƠNG 1 TỔNG QUA VỀ PHẦN MỀM PVSYST VÀ KHU VỰC LẮP
ĐẶT HỆ THỐNG PV ÁP MÁI 4
1.1 Giới thiệu chung về phần mềm PVsyst 4
1.1.1 Các tính năng 4
1.1.2 Giao diện phần mềm 4
1.1.3 Các chức năng chính của phần mềm 5
1.2 Tổng quan về khu vực lắp đặt của hệ thống PV áp mái 7
1.2.1 Vị trí lắp đặt 7
1.2.2 Bóng râm 8
1.2.3 Hướng lắp đặt 8
1.2.4 Độ nghiêng 8
1.3 Thông số cần thiết 8
1.3.1 Yêu cầu điện năng và đặc trưng của tải tiêu thụ 8
1.3.2 Điều kiện khí tượng tại vị trí lắp đặt 9
1.3.3 Lấy dữ liệu bức xạ tại khu vực bằng cách tạo Site trong PVsyst 10
CHƯƠNG 2 VÍ DỤ TÍNH TOÁN SẢN LƯỢNG ĐIỆN CỤ THỂ CỦA 1 PV SYSTEM 16
2.1 Mô phỏng cấu hình hệ thống và tính toán sản lượng 16
2.1.1 Số liệu đầu vào phục vụ mô phỏng 16
2.1.2 Nhập thông số góc nghiêng mái, hướng mái 16
2.1.3 Chọn mẫu pin PV, Inverter và cài đặt số lượng String, ngõ vào Inverter 17 2.1.4 Khai báo số liệu phụ tải 17
2.1.5 Khai báo thông số tổn thất 18
2.2 Tính toán sản lượng 18
TÀI LIỆU THAM KHẢO 21
Trang 3DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Giao diện phần mềm 5
Hình 1.2 Preliminary design 5
Hình 1.3 Project disign 6
Hình 1.4 Data base 6
Hình 1.5 Tools 7
Hình 1.6 Vị trí lắp đặt 7
Hình 1.7 Vị trí lắp đặt 9
Hình 1.8 Chọn Project design sau đó chọn Grid-Connection 10
Hình 1.9 Chọn “Reinitialize the new project” 11
Hình 1.10 Hộp thoại Geographical site parameters 11
Hình 1.11 Chọn Get from coordinates 12
Hình 1.12 Chọn đơn vị hiển thị bức xạ mặt trời là kWh/m2, day 12
Hình 1.13 Nhấn nút Save 13
Hình 1.14 Nhấn OK 13
Hình 1.15 Chọn Save 14
Hình 1.16 Nhấn Save 14
Hình 1.17 Hoàn thành quá trình thêm Site 15
Hình 2.1 Cài đặt thông số góc và hướng đặt pin PV 16
Hình 2.2 Phân bố công suất tải tiêu thụ theo thời gian trong ngày 17
Hình 2.3Đồ thị sản lượng của PV theo tháng trong năm 19
Hình 2.4Đồ thị hiệu suất vận hành của hệ thống 19
Hình 2.5 Đồ thị sản lượng và tổn hao của hệ thống trong năm 20
Hình 2.6 Đồ thị liệt kê các tổn thất của hệ thống điện mặt trời 20
DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Thống kê các thiết bị sử dụng trong tòa nhà 9
Bảng 1.2 Giá trị GHI, DNI, DIF tại khu vực lắp đặt 10
Bảng 2.1 Bảng lựa chọn PV, inverter và cài đặt ghép nối hệ thống 17
Bảng 2.2 Bảng liệt kê các thông số tổn thất khai báo 18
Bảng 2.3 Bảng kết quả tính toán sản lượng PV trong 1 năm 18
3
Trang 4CHƯƠNG 1 TỔNG QUA VỀ PHẦN MỀM PVSYST VÀ KHU VỰC LẮP
ĐẶT HỆ THỐNG PV ÁP MÁI 1.1 Giới thiệu chung về phần mềm PVsyst
PVsyst là một phần mềm mô phỏng và thiết kế hệ thống điện mặt trời kháphổ biến hiện nay được các nhà tư vấn thiết kế sử dụng
1.1.1 Các tính năng
Các tính năng của phần mềm PVsyst:
Chỉ định công suất mong muốn hoặc khu vực có sẵn;
Chọn mô đun PV từ cơ sở dữ liệu nội bộ;
Chọn biến tần từ cơ sở dữ liệu nội bộ;
Đề xuất một cấu hình mảng tấm pin và hệ thống cho một mô phỏng sơ bộ;Hiển thị đường cong I/V (ntensity - Cường độ dòng điện/Voltage - Điệnáp) của mảng PV, cùng với các giới hạn biến tần, điện áp, dòng điện vàdòng biến tần MPPT (Maximum Power Point Tracker - Tối đa điểmquyền lực theo dõi);
Cung cấp các công cụ chuyên dụng để đánh giá tổn thất dây (và các tổnthất khác, chẳng hạn như chất lượng mô-đun), không khớp giữa các mô-đun, hành vi nhiệt do cài đặt cơ học, không có sẵn hệ thống…;
Tính toán tổng năng lượng MWh/năm để đánh giá lợi nhuận của hệ thốngPV;
Tính toán năng lượng cụ thể kWh/kWp, chỉ số sản xuất dựa trên bức xạ cósẵn (vị trí và định hướng);
Hiển thị năng lượng chính và tổn thất liên quan đến mô phỏng;
Một công cụ mạnh mẽ để phân tích nhanh hành vi hệ thống và cải thiệntiềm năng trong thiết kế;
Tìm kiếm trực tiếp vị trí bằng Google Maps;
Tính toán mạch điện ở đầu vào của mỗi biến tần;
Quản lý dự án: truy cập tham số, sao chép, mẫu;
Công cụ tối ưu hóa tham số
1.1.2 Giao diện phần mềm
Ta sử dụng phần mềm PVsyst 6.8.8 được tải từ [1] Sau khi cài đặt xong, tatiến hành khởi động phần mềm, trên màn hình làm việc của phần mềm có các phầnchính sau:
Trang 5Hình 1.1 Giao diện phần mềm
1.1.3 Các chức năng chính của phần mềm
Phần mềm sẽ cho phép truy cập vào bốn mục chính để thiết kế hệ thống PV:1.1.3.1 Preliminary design
Cung cấp đánh giá nhanh về các tiềm năng và các ràng buộc có thể của một
dự án trong một tình huống nhất định Điều này rất hữu ích cho việc xác định trướckích thước của các hệ thống PV độc lập và hệ thống PV Pumping Đối với các hệthống nối lưới, đây chỉ là một công cụ để người thiết kế có được đánh giá nhanh vềtiềm năng PV của tòa nhà Độ chính xác của công cụ này bị hạn chế và không có ýđịnh được sử dụng trong các báo cáo cho khách hàng
5Hình 1.2 Preliminary design
Trang 61.1.3.2 Project disign
Đây là một phần chính của phần mềm và được sử dụng để nghiên cứu hoànchỉnh đối với một dự án Mục này liên quan đến việc lựa chọn dữ liệu khí tượng,thiết kế hệ thống, nghiên cứu bóng mờ, xác định tổn thất và đánh giá kinh tế Môphỏng được thực hiện trong một năm theo từng bước hàng giờ và cung cấp một báocáo hoàn thiện và bổ sung được nhiều kết quả
1.1.3.3 Data base
Bao gồm quản lý dữ liệu khí tượng hàng giờ và hàng tháng, tổng hợp các giátrị sản lượng hàng giờ và nhập dữ liệu bên ngoài Cơ sở dữ liệu cũng chứa thông tincủa tất cả các thành phần liên quan đến việc lắp đặt PV như mô-đun, bộ biến tần,
pin, v.v
Hình 1.3 Project disign
Hình 1.4 Data base
Trang 71.1.3.4 Tools
Cung cấp một số công cụ bổ sung để nhanh chóng ước tính và hình dungtrạng thái của các tấm pin lắp đặt Mục này cũng chứa một bộ công cụ chuyên dụngcho phép đo lường dữ liệu của các tấm pin lắp đặt hiện có được nhập vào để so sánhchặt chẽ với mô phỏng
1.2 Tổng quan về khu vực lắp đặt của hệ thống PV áp mái
1.2.1 Vị trí lắp đặt
Vị trí lắp đặt là trên mái nhà trọ số nhà 16 ngõ 543 Giải Phóng, Giáp Bát,Hoàng Mai, Hà Nội có tọa độ địa lý (20°59'28.6" vĩ độ Bắc, 105°50'31.1" kinh độĐông) Có 2 khu vực lắp đặt là 2 bên mái có kích thước là 9m x 2,25m, có diện tích
là 20,25 m, với khoảng trống ở giữa có chiều rộng là 50 cm để thực hiện đặt ống dẫndây và tạo lối đi lại
Mái tôn có độ dốc là 12 , phù hợp để thi công lắp đặt Ta có thể tận dụng độ0dốc sẵn có của mái tôn để đặt các tấm PV
7Hình 1.5 Tools
Hình 1.6 Vị trí lắp đặt
Trang 81.2.2 Bóng râm
Công suất phát của PV dễ bị ảnh hưởng bởi bóng râm Các bóng che nhỏ nhưbóng che của nhánh cây, lá cây cũng làm giảm đáng kể sản lượng điện của modulenăng lượng mặt trời
Sau khi khảo sát khu vực quanh nhà trọ, nhận thấy phần mái cao, thoáng vàkhông bị cây cối che chắn cho nên có thể tận dụng toàn bộ diện tích mái tôn để lắpđặt PV
1.2.3 Hướng lắp đặt
Hướng lắp đặt tốt nhất là hướng chính Nam do nước ta thuộc bán cầu Bắc.Khảo sát mái tôn đối diện 2 phía là chính Bắc và chính Nam Nếu các kết quả tínhtoán sản lượng và kinh tế đạt yêu cầu, chúng ta sẽ sử dụng luôn cấu trúc mái nhà nàythay vì phải đầu tư thi công thêm
1.2.4 Độ nghiêng
Góc nghiêng tối ưu của tấm pin mặt trời so với mặt bằng là từ 10 - 20 (tùy0 0tỉnh thảnh), do vậy ta sẽ điều chỉnh góc nghiêng của phần khung theo góc độ này.Tuy vậy, độ nghiêng hoặc hướng lắp đặt các tấm PV không cần quá hoàn hảo do cácmodule năng lượng mặt trời tạo ra 95% công suất danh định khi nằm trong 20o theohướng mặt trời Nhưng nhờ mái tôn đã có độ nghiêng phù hợp là 12 nên ta có thể0tận dụng góc nghiêng này hoặc có thể điều chỉnh góc lắp đặt nếu cho kết quả tínhtoán tốt hơn
1.3 Thông số cần thiết
Sau khi đánh giá sơ bộ được tiềm năng vị trí lắp đặt, ta cần
xác định các thông số sau để có thể thiết kế được hệ thống điện
mặt trời áp mái nối lưới:
Các yêu cầu và các đặc trưng của tải tiêu thụ điện
Điều kiện khí tượng tại vị trí lắp đặt
Hiện trạng sẵn có về phần kiến trúc và phần điện của công
trình
1.3.1 Yêu cầu điện năng và đặc trưng của tải tiêu thụ
Thiết bị Công suất
(W)
Số lượng (chiếc)
Thời gian sử dụng (giờ/ngày)
Điện năng tiêu thụ trong ngày (kWh/ngày)
Trang 9Bảng 1.1 Thống kê các thiết bị sử dụng trong tòa nhà
Vậy điện năng tiêu thụ trong một ngày của nhà trọ là 9,524 kWh
1.3.2 Điều kiện khí tượng tại vị trí lắp đặt
Việc tính toán thiết kế cho hệ thống điện mặt trời áp mái cần bắt đầu bằngviệc khảo sát năng lượng mặt trời tại khu vực thi công để đưa vào tính toán chi tiết,
cụ thể là thuộc khu vực số nhà 16 ngõ 543 Giải Phóng, Giáp Bát, Hoàng Mai, HàNội có tọa độ địa lý (20°59'28.6" vĩ độ Bắc , 105°50'31.1" kinh độ Đông)
Khu vực này thuộc Hà Nội, đây là vùng quanh năm tiếp nhận được lượng bức
xạ mặt trời khá dồi dào Tổng lượng bức xạ trung bình hàng năm khoảng 120kcal/cm², nhiệt độ trung bình năm 24,9°C, độ ẩm trung bình 80 - 82% Lượng mưatrung bình
trên 1700 mm/năm (khoảng 114 ngày mưa/năm)
Cụ thể, theo trang Web “Global Solar Atlas” (GSA - Bản đồ năng lượng mặttrời toàn cầu) được thành lập bởi Ngân hàng thế giới và tổ chức tài chính quốc tế, sốliệu về năng lượng mặt trời tại vị trí lắp đặt được thể hiện như sau:
9
Trang 10Hình 1.7 Vị trí lắp đặt
Direct normal irradiation (DNI) kWh/m2/day 1,751
Global horizontal irradiation (GHI) kWh/m2/day 3,632
Diffuse horizontal irradiation (DIF) kWh/m2/day 3,322
Bảng 1.2 Giá trị GHI, DNI, DIF tại khu vực lắp đặt
1.3.3 Lấy dữ liệu bức xạ tại khu vực bằng cách tạo Site trong PVsyst
Để lấy dữ liệu về bức xạ tại khu vực lắp đặt trong phần mềm PVsyst, ta làm như sau: Trong giao diện làm việc của phần mềm PVsyst, chọn Projec design sau đóchọn Grid-Connection Hộp thoại Project design sẽ xuất hiện:
Trang 11Hình 1.8 Chọn Project design sau đó chọn Grid-Connection
Chọn “Reinitialize the new project” và đặt tên dự án thiết kế vào các mụcnhư hình bên dưới:
11Hình 1.9 Chọn “Reinitialize the new project”
Trang 12Do trong PVsyst dữ liệu về năng lượng mặt trời không sẵn có tại Việt Namnên ta sẽ chọn New Site để khảo sát năng lượng mặt trời tại khu vực lắp đặt Sau khichọn New Site, Hộp thoại Geographical site parameters sẽ xuất hiện, thực hiệnnhập tọa độ khu vực lắp đặt vào ô tìm kiếm sau đó bấm Search, ta sẽ thu được kết
quả sau:
Sau khi xác định được tọa độ ta chọn Import để tạo File Site cho khu vực lắpđặt Sau đó, hộp thoại Geographical site parameters sẽ xuất hiện, chọn Get from coordinates để nhập dữ liệu bức xạ mặt trời vào vị trí lắp đặt
Hình 1.11 Chọn Get from coordinatesHình 1.10 Hộp thoại Geographical site parameters
Trang 13Trong ô Meteo data Import chọn Meteonorm 7.2 để nhập bức xạ đầu vào,sau đó chọn Import, hộp thoại chi tiết về bức xạ mặt trời các tháng xuất hiện Chọnđơn vị hiển thị bức xạ mặt trời là kWh/m 2 , day rồi nhấn OK
Nhấn nút Save để lưu File Meteonorm “Lãng Yên_MN72_SYN”
13Hình 1.12 Chọn đơn vị hiển thị bức xạ mặt trời là kWh/m2, day
Hình 1.13 Nhấn nút Save
Trang 14Sau khi lưu File Meteonorm “Lãng Yên_MN72_SYN”, ta chọn Choose Site,bảng chọn Choosing a geographical site xuất hiện, chọn khu vực Viet Nam, sau đó
chọn “Lãng Yên MN72.SIT” và nhấn OK
Hình 1.14 Nhấn OK
Ta chọn Save để lưu dự án thiết kế:
Hình 1.15 Chọn Save
Trang 15Tiếp tục nhấn Save để hoàn thành việc lưu dự án
Hình 1.16 Nhấn Save Như vâ ’y chúng ta đã hoàn thành quá trình thêm Site để sử dụng trong cácthiết kế tính toán sau này trên PVsyst 6.8.8
Hình 1.17 Hoàn thành quá trình thêm Site
15
Trang 16CHƯƠNG 2 VÍ DỤ TÍNH TOÁN SẢN LƯỢNG ĐIỆN CỤ THỂ CỦA 1 PV
SYSTEM 2.1 Mô phỏng cấu hình hệ thống và tính toán sản lượng
2.1.1 Số liệu đầu vào phục vụ mô phỏng
Chọn nguồn dữ liệu khí tượng Pvsyst sử dụng là Meteonorm 8.0, được tổng hợp vànội suy từ các trạm đo bức xạ trên thế giới kết hợp với số liệu bức xạ đo của vệ tinh
Vị trí nhà trọ lắp đặt thuộc khu vực số 16 ngõ 543 Giải Phóng, Giáp Bát, HoàngMai, Hà Nội
2.1.2 Nhập thông số góc nghiêng mái, hướng mái
Khảo sát trong phần mềm, hướng đặt và góc đặt tấm pin măt trời tối ưu nhất làhướng chính Nam và góc đặt từ 10o-13o, với lượng năng lượng mặt trời thu được tối
đa là 1162 kWh/m /năm Khảo sát chiều dọc tòa nhà theo hướng Đông Tây, do vậy,2pin mặt trời nếu đặt 2 bên mái tôn sẽ đối điện 2 phía Bắc và Nam
Trong mục cài đặt thông số hướng và góc đặt PV(Orientation), trong mục “Fieldtype” chọn “Several Orientations” để thực hiện tính toán trường hợp có 2 phía đặt
PV khác nhau
Trong phần mềm, đối diện phía Nam ứng với góc 0 ; đối diện với phía Bắc ứng vớiogóc 180 Sau khi thử các góc, tìm được góc cho lượng năng lượng mặt trời thu đượcolớn nhất là từ 10o-15o ứng với giá trị 1162 kWh, thấp hơn 0,5% so với giá trị max,
Trang 17tuy nhiên nếu xét đến chi phí lớn khi muốn gia công mái nhà thì con số này chấpnhận được.
Mái tôn có độ nghiêng 12 nằm trong khoảng góc tối ưu nên ta có thể đặt các tấmopin ngay trên mái tôn
Hình 2.18 Cài đặt thông số góc và hướng đặt pin PV
2.1.3 Chọn mẫu pin PV, Inverter và cài đặt số lượng String, ngõ vào Inverter
Bảng 2.3 Bảng lựa chọn PV, inverter và cài đặt ghép nối hệ thống
2.1.4 Khai báo số liệu phụ tải
Theo thông số thiết bị đã khai báo trước, ta nhập số liệu sử dụng thiết bị vào
17
Trang 18phần mềm, kết quả giao diện phân bố lượng điện năng sử dụng trong ngày như sau:
Hình 2.19 Phân bố công suất tải tiêu thụ theo thời gian trong ngày
2.1.5 Khai báo thông số tổn thất
Suy giảm do tấm pin lần
đầu
tiếp xúc ánh sáng
0,05% Theo khuyến cáo của phần mềm
Tổn thất do sai số hệ thống 0,1% Theo khuyến cáo của phần mềmTổn thất do bụi bẩn 2% Theo khuyến cáo của phần mềm
Bảng 2.4 Bảng liệt kê các thông số tổn thất khai báo
2.2 Tính toán sản lượng
Trang 19Bảng 2.5 Bảng kết quả tính toán sản lượng PV trong 1 năm
Kết quả từ phần mềm cho thấy, trong 1 năm hệ thống nhận được lượng năng lượng
từ mặt trời là 635,2 kWh, sản lượng điện năng trung bình trong 1 năm là 3459,3kWh xét cả tổn thất Trong đó lượng điện năng truyền cho người dùng sử dụng là1890,1 kWh và lượng điện năng đẩy lên lưới là 2824,1 kWh và lượng điện năng tiêuthụ từ lưới là 1254,9 kWh
Với địa điểm lắp đặt, tháng 7 cho lượng điện năng sản xuất lớn nhất với 405,9 kWh,
kế sau là tháng 6 với 376 kWh
Hình 2.20Đồ thị sản lượng của PV theo tháng trong năm
19
Trang 20Hình 2.21Đồ thị hiệu suất vận hành của hệ thống
Hình 2.22 Đồ thị sản lượng và tổn hao của hệ thống trong năm
Trang 21Hình 2.23 Đồ thị liệt kê các tổn thất của hệ thống điện mặt trời
21
Trang 22TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] PVsyst 6 tutorials
Link:connected-en.pdf
https://www.pvsyst.com/wp-content/pdf-tutorials/pvsyst-tutorial-v6-grid-[2] Video hướng dẫn thực hiện mô phỏng
Link: https://www.youtube.com/watch?v=6JAHA2GeO98
[3] Các tính năng của PVsyst
Link: https://quangdien.com.vn/cac-tinh-nang-cua-pvsyst/