Đồ án tìm hiểu hệ thống Điện mặt trời hòa lưới có tích trữ

Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng đầu tiên trên thế giới và được con người tận dụng trước cả khi học cách tạo ra lửa. Năng lượng mặt trời được hiểu là năng lượng bức xạ và nhiệt xuất phát từ mặt trời. Năng lượng mặt trời và các tài nguyên thứ cấp của nó như sức gió, sức sóng, sức nước, sinh khối… tạo nên hầu hết năng lượng tái tạo trên trái đất. Con người và các sinh vật trên trái đất sẽ không thể tồn tại nếu không có mặt trời và nguồn năng lượng từ mặt trời.

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TRƯỜNG BÁCH KHOA

ĐỒ ÁN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

Tìm hiểu hệ thống điện mặt trời hòa lưới

có hệ thống tích trữ năng lượng

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN

TS Quách Ngọc Thịnh Nguyễn Đăng Khoa (MSSV:CD22T5P519)

Ngành: Kỹ thuật điện - Khóa: 2022

Tháng 05/2024

Trang 2

ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN

Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2024

PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP CỦA SINH VIÊN

HỌC KỲ 2, NĂM HỌC: 2023– 2024

1 Họ và tên sinh viên: Nguyễn Đăng Khoa MSSV: CD22T5P519

Email: Phuhung002@gmail.com ĐT: (+84)338225810

2 Tên đề tài: Tìm hiểu hệ thống điện mặt trời hòa lưới có hệ thống tích trữ nănglượng

3 Địa điểm và thời gian thực hiện:

- Địa điểm: Khoa Kỹ thuật điện – Trường Bách Khoa

- Thời gian thực hiện: 15 tuần

4 Họ và tên người hướng dẫn: TS Quách Ngọc Thịnh

5 Mục tiêu của đề tài:

- Tìm hiểu về hệ thống pin năng lượng mặt trời hòa lưới

- Tìm hiểu về hệ thống tích trữ

6 Các nội dung chính và giới hạn của đề tài:

Chương 1: Giới thiệu chung

1.1 Tiềm năng điện mặt trời ở Việt Nam và Thế giới

1.2 Phân loại hệ thống điện mặt trời hòa lưới

1.3 Nội dung của đề tài

Chương 2: Hệ thống điện mặt trời hòa lưới có tích trữ năng lượng

2.1 Giới thiệu chung về hệ thống pin mặt trời hòa lưới có tích trữ

2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

1.Pin mặt trời

2.Bộ điều khiển sạc

3.Inverter

4.Battery

5 Khung, giá đỡ & dây cáp

Chương 3: Kết luận và kiến nghị

3.1 Kết luận

3.2 Kiến nghị

Trang 3

7 Các yêu cầu hỗ trợ cho việc thực hiện đề tài: ……….

8 Kinh phí dự trù cho việc thực hiện đề tài: ………

(Ký tên và ghi rõ họ tên) (Ký tên và ghi rõ họ tên)

DUYỆT CỦA KHOA

Trang 4

CHẤP THUẬN CỦA HỘI ĐỒNG

Luận văn này, với đề tài là “<Tên đề tài luận văn>”, do sinh viên <Họ và tênsinh viên> thực hiện theo sự hướng dẫn của giảng viên <Chức danh Họ và têngiảng viên> Luận văn đã báo cáo và được hội đồng chấm luận văn thông quangày… tháng… năm…

(chữ ký bằng mực xanh) (chữ ký bằng mực xanh)

Chức danh Họ và tên giảng viên Chức danh Họ và tên giảng viên

Chủ tịch Hội đồng, giảng viên phản biện 2

(chữ ký bằng mực xanh)

Chức danh Họ và tên giảng viên

Trang 5

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

1 Cán bộ hướng dẫn: TS Quách Ngọc Thịnh

2 Tên đề tài: ………

3 Họ và tên sinh viên: ……… MSSV: ………

Email: ……… ĐT: ………

4 Lớp: ……… Khóa: ………

5 Nội dung nhật xét: a Nhận xét về hình thức của tập thuyết minh:

b Nhận xét về bản vẽ (nếu có):

c Nhận xét về nội dung của luận văn (đề nghị ghi chi tiết và đầy đủ): * Các nội dung và công việc đã được (so sánh với đề cương của luận văn):

* Những vấn đề còn hạn chế:

d Nhận xét đối với từng sinh viên tham gia thực hiện đề tài (ghi rõ từng nội dung chính do sinh viên nào chịu trách nhiệm thực hiện nếu có):

e Kết luận và đề nghị:

6 Điểm đánh giá (cho từng sinh viên):

Cần Thơ, ngày … tháng … năm 20…

Cán bộ hướng dẫn

Trang 6

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ CHẤM PHẢN BIỆN 1

1 Cán bộ chấm phản biện: ………

2 Tên đề tài luận văn tốt nghiệp: ………

Email: ……… ĐT: ………

4 Lớp: ……… Khóa: ………

Trang 7

Cần Thơ, ngày … tháng … năm 20… Cán bộ chấm phản biện TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ CHẤM PHẢN BIỆN 2 1 Cán bộ chấm phản biện: ………

2 Tên đề tài luận văn tốt nghiệp: ………

Email: ……… ĐT: ………

4 Lớp: ……… Khóa: ………

Trang 8

Cần Thơ, ngày … tháng … năm 20…

Cán bộ chấm phản biện

Trang 9

LỜI CẢM ƠN

Trước khi vào nội dung đồ án em xin chân thành cảm ơn đến thầy Quách

Ngọc Thịnh giảng viên trường Đại học Cần Thơ đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ

em trong suốt quá trình thực hiện để hoàn thành đồ án này

Cùng toàn thể thầy cô khoa Điện đã tận tình giảng dạy, chỉ bảo, truyền đạtnguồn kiến thức sâu rộng và những kinh nghiệm quý báu cho em trong suốt thờigian học tại trường

Xin cảm ơn đến tất cả bạn bè, những người đã giúp đỡ tôi trong suốt thời gianhọc tập cũng như thực hiện đồ án học phần này

Và cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bố mẹ đã ủng

hộ và tạo điều kiện cho em hoàn thành đồ án này

Mặc dù đã nỗ lực hết mình, nhưng do khả năng, kiến thức và thời gian cóhạn nên không thể tránh được những sai sót trong lúc thực hiện đồ án này, em kínhmong quý thầy cô chỉ dẫn, giúp đỡ em để ngày càng hoàn thiện hơn kiến thức củamình và có thể tự tin bước vào cuộc sống với vốn kiến thức đã có được

Trang 10

LỜI NÓI ĐẦU

Trong tiến trình phát triển của loài người, việc sử dụng năng lượng là đánhdấu một cột mốc rất quan trọng Từ đó đến nay, loài người sử dụng năng lượngngày càng nhiều ,nhất là trong vài thế kỷ gần đây Trong cơ cấu năng lượng hiệnnay,chiếm phần chủ yếu là năng lượng tàn dư sinh học than đá,dầu mỏ,khí tự nhiên

Kế là năng lượng nước thủy điện, năng lượng hạt nhân, năng lượng sinh khối(bio.gas, …) năng lượng mặt trời, năng lượng gió chỉ chiếm một phần khiêm tốn

Xã hội loài người không phát triển nếu không có năng lượng

Ngày nay, năng lượng tàn dư sinh học, năng lượng không tái sinh, ngày càngkiệt, giá dầu mỏ tăng từng ngày, ảnh hưởng xấu đến sự phát triển kinh tế xã hội vàmôi trường sống Tìm kiếm nguồn năng lượng thay thế là nhiệm vụ cấp bách củacác nhà khoa học ,kinh tế, các chính trị gia,… và mỗi người chúng ta Nguồn nănglượng thay thế đó phải sạch, than thiện với môi trường, chi phí thấp, không cạn kiệt(tái sinh), và dễ sử dụng

Từ lâu, loài người đã mơ ước sử dụng năng lượng mặt trời Nguồn nănglượng hầu như vô tận, đáp ứng hầu hết các tiêu chí nêu trên Nhiều công trìnhnghiêng cứu đã được thực hiện, năng lượng mặt trời không chỉ là năng lượng củatương lai mà còn là năng lượng của hiện tại

Bạn không nên nghĩ rằng ứng dụng năng lượng mặt trời là công việc củariêng của các nhà khoa học, đây cũng chính là nơi bạn có thể phát huy óc sáng tạo,

sự khéo tay, và tính kiên nhẫn của bạn Còn gì thú vị hơn khi bạn tự thực hiện vàứng dụng năng lượng mặt trời trong chính ngôi nhà của mình

Cuốn sách này giới thiệu chi tiết các ứng dụng năng lượng mặt trời trongngôi nhà hoặc trên mảnh vườn của bạn Các dự án đó tương đối đơn giản, chi phítrong tầm tay của bạn, nhưng hiệu quả cao, không đồi hỏi lý thuyết cao siêu, chỉ cầnbạn nhận ra lợi ích của việc sử dụng năng lượng mặt trời và quyết tâm thực hiện.bạn có thể thực hiện từng bước theo hướng dẫn trong từng dự án, khi dạt kết quả,bạn hoàn toàn có thể chỉnh sửa, cải tiến để năng cao hiệu suất và giảm chi phí tùytheo sự năng động và tính sáng tạo của bạn Các dự án này còn có thể được thựchiện trong trường học, trường phổ thông và trường dạy nghề, giúp cho thầy cô giáo

có thêm phương cách thí nghiệm, học đi đôi với hành , giúp cho học sinh tính sángtạo và hứng thú học tập

Trang 11

MỤC LỤC

Mục lục i

Mục lục hình ii

Mục lục bảng iii

Danh mục chữ viết tắt iv

Chương 1 Giới thiệu chung 1

1.1 Tiềm năng điện mặt trời ở Việt Nam và Thế giới 1

1.2 Phân loại hệ thống điện mặt trời hòa lưới 5

1.3 Nội dung của đề tài 9

Chương 2 Hệ thống điện mặt trời hòa lưới có tích trữ năng lượng 10

2.1 Giới thiệu chung về hệ thống pin mặt trời hòa lưới có tích trữ 10

2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 11

1 Pin mặt trời 11

2 Bộ điều khiển sạc 15

3 Inverter 16

4 Battery 38

5 Khung, giá đỡ & dây cáp 42

Chương 3 Kết luận và kiến nghị 43

3.1.Kết luận 44

3.2.Kiến nghị 45

Tài liệu tham khảo 47

Phụ lục 48

i

Trang 12

MỤC LỤC HÌNH

Hình 1.1 Bản đồ bức xạ tại Việt Nam 4

Hình 1.2 Hệ thống điện mặt trời hòa lưới 6

Hình 1.3 Hệ thống điện mặt trời độc lập 7

Hình 1.4 Hệ thống điện mặt trời hỗn hợp 8

Hình 2.1 Mô hình hệ thống pin mặt trời hòa lưới có tích trữ 10

Hình 2.2 Sơ đồ đấu nối hệ thống hoà lưới 11

Hình 2.3 Hướng quay của Trái Đất theo năm 12

Hình 2.4 Thành phần của pin năng lượng mặt trời 12

Hình 2.5 Tấm pin đơn tinh thể 13

Hình 2.6 Tấm pin đa tinh thể 14

Hình 2.7 Tấm pin màng mỏng 14

Hình 2.8 Các bộ điều khiển sạc cơ bản 15

Hình 2.9 Sơ đồ mạch bộ điều khiển sạc 15

Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý mạch boost 16

Hình 2.11 Mạch bắt đầu làm việc khi Mosfet đóng 17

Hình 2.12 Tụ điện được nạp và dòng qua tải là dòng qua diode 17

Hình 2.13 Dòng qua tải được duy trì nhờ tụ điện 18

Hình 2.14 Dạng sóng 18

Hình 2.15 Sơ đồ nguyên lý mạch nghịch lưu 3 pha 6 bước 20

Hình 2.16 Sơ đồ nguyên lý và mạch tương đương bước 1 20

Hình 2.17 Sơ đồ điện áp ngõ ra bước 1 21

Hình 2.28 Sơ đồ điều khiển van của PWM 28

Hình 2.29 Điều chế độ rộng xung sin cho bộ nghịch lưu ba pha 29

ii

Trang 13

Hình 2.30 Đặc tính I-V, P-V của pin mặt trời với điểm công suất cực đại 30

Hình 2.31 Đặc tính I – V khi bức xạ thay đổi và vị trí các điểm MPP 30

Hình 2.32 Sơ đồ khối của hệ thống MPPT tiêu biểu 31

Hình 2.33 Sơ đồ khối của hệ thống MPPT tiêu biểu 32

Hình 2.34 Đường đặc tính P-V và thuật toán P&O 33

Hình 2.35 Lưu đồ thuật toán P&O điều khiển thông qua điện áp tham chiếu Vref 34 Hình 2.36 Đường đặc tính P-V và thuật toán INC 35

Hình 2.37 Lưu đồ thuật toán INC điều khiển thông qua điện áp tham chiếu Vref 37 Hình 2.38 Các loại pin axit chì cơ bản 38

Hình 2.39 Nguyên lý hoạt động của pin 39

Hình 2.40 Quá trình sạc của pin 39

Hình 2.41 Pin lithium cơ bản 40

Hình 2.42 Quá trình sạc - xả của pin 41

Hình 2.43 Cấu trúc giá đỡ cơ bản 42

iii

Trang 14

MỤC LỤC BẢNG

Bảng 1.1 4

iv

Trang 15

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt

v

Trang 16

Chương 2 Tổng quan

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Tiềm năng điện mặt trời ở Việt Nam và Thế giới

* Đối với Thế Giới:

 Trung Quốc: Hiện được xem là quốc gia có khả năng sản xuất điện năng

lượng mặt trời (điện mặt trời) lớn nhất trên thế giới với khả năng sản xuất lênđến 1330 Gigawatts (GW) mỗi năm Đây cũng là nước sở hữu dự án Điệnmặt trời lớn nhất thế giới với công suất lên đến 1,547-MW ở sa mạcTengger Cơ quan Năng lượng Quốc tế cho biết, vào năm 2018, Trung Quốclắp đặt một nửa tổng công suất lượng năng lượng mặt trời mới trên toàn thếgiới Đây cũng là đất nước đầu tiên lắp đặt hơn 100 Gigawatt công suất nănglượng mặt trời, tương đương với lượng điện được sản xuất từ 75 nhà máynăng lượng hạt nhân Tính đến đầu năm 2019, Trung Quốc sở hữu 6 trong 10công ty sản xuất mô-đun năng lượng mặt trời lớn nhất thế giới Việc pháttriển thành công những dự ánđiện mặt trời này một phần là nhờ Trung Quốc

là nhà sản xuất tấm pin năng lượng mặt trời lớn nhất thế giới Mức sản xuấtpin mặt trời tại quốc gia này hiện đã vượt qua mục tiêu của chính phủ về lắpđặt năng lượng mặt trời

 Nhật Bản: Với lợi thế là một cường quốc về khoa học - công nghệ phát triển

bậc nhất trên thế giới, Nhật Bản cũng đã sớm nhận thức vai trò và tầm quantrọng của nguồn năng lượng sạch đối với phát triển kinh tế - xã hội của đấtnước Ngay từ năm 2008, Chính phủ Nhật Bản đã thực hiện chính sách hỗtrợ cho vay mua nhà sử dụng năng lượng tái tạo với thời gian trả nợ tối đa là

10 năm Trong đó, đối với những gia đình cải tạo nhà, chuyển sang sử dụngnăng lượng mặt trời được vay số tiền tối đa lên đến 5 triệu yen, tương đươnggần 5.000 USD Ngoài ra, Chính phủ Nhật Bản còn mua điện sản xuất từnăng lượng mặt trời với giá cao hơn giá thị trường và giảm giá bán các tấmpin năng lượng mặt trời

Để tiếp tục thúc đẩy phát triển điện mặt trời, tháng 8/2011, Nhật Bản đã banhành Luật Trợ giá (FiT) mua năng lượng tái tạo, khuyến khích người dân tự sảnxuất điện mặt trời tại nhà và từ đó xây dựng các trung tâm điện mặt trời lớn và tậptrung Luật FiT cho phép hỗ trợ giá điện sản xuất từ năng lượng mặt trời khi cácdoanh nghiệp tư nhân muốn đầu tư Giai đoạn từ năm 2011 đến năm 2014, côngsuất lắp đặt điện mặt trời tại Nhật Bản tăng mạnh từ 5.000 MW lên 25.000 MW

Trang 17

Đến nay, đã có khoảng 2,4 triệu khách hàng (bao gồm hộ gia đình, doanh nghiệp…)lắp đặt điện mặt trời áp mái ở Nhật Bản

 Mỹ: Là quốc gia dẫn đầu thế về phát triển năng lượng tái tạo, trong đó năng

lượng mặt trời cũng đã được quốc gia này quan tâm đầu tư phát triển từ khásớm Năm 1982, tại bang California đã xây dựng nhà máy quang điện côngsuất 1 MW đầu tiên trên thế giới, nhờ việc tận dụng điều kiện lý tưởng về tựnhiên khi tại đây có khoảng 102,7 nghìn km2 là sa mạc nắng nóng - điềukiện lý tưởng để phát triển điện mặt trời

Đến giai đoạn 2011-2014, cũng tại California đã xây dựng 2 nhà máy điện mặttrời lớn Đó là Trang trại quang điện Topaz (công suất 550 MW), với tổng mức đầu

tư khoảng 2,5 tỷ USD Topaz được hoàn thành và đi vào hoạt động tháng 11/2014.Tại đây có khoảng 9 triệu tấm pin mặt trời được lắp đặt trên diện tích gần 25 km2.Cùng với đó là Nhà máy điện mặt trời Ivanpah (công suất 392 MW) có tổng vốnđầu tư khoảng 2,2 tỷ USD, được xây dựng trên diện tích khoảng 13 km2, tại sa mạcMojave, bang California Nhà máy được khởi công xây dựng từ tháng 10/2010, đivào vận hành từ tháng 2/2014 Khi vận hành hết công suất, hệ thống Ivanpah sẽ cấpđiện đủ cho 140 nghìn hộ gia đình

 Thái Lan: Tại khu vực ASEAN, hiện nay Thái Lan được đánh giá là quốc

gia dẫn đầu khu vực trong sử dụng điện mặt trời Theo Cơ quan Năng lượngTái tạo Quốc tế, Thái Lan xếp thứ 15 trong Top toàn cầu năm 2016, với côngsuất hơn 3.000 MW, cao hơn tất cả các nước ASEAN khác cộng lại Dự kiến,công suất lắp đặt điện mặt trời tại Thái Lan đến năm 2036 là 6.000 MW.Thái Lan là nước đầu tiên áp dụng biểu giá FiT (trợ giá) cho năng lượng táitạo; trong đó các dự án năng lượng mặt trời nhận được FiT cao nhất, với mức 23cent/kWh cho 10 năm Sau đó, chương trình này được thay thế bằng chương trìnhFiT 25 năm với giá 17 đến 20 cent/kWh tùy thuộc vào loại máy phát điện

 Singapore: Là một quốc gia điển hình trong phát triển năng lượng sạch,

trong đó điện mặt trời và điện gió là những ưu tiên hàng đầu

Năm 2016, Singapore đã công bố tài trợ hơn 700 triệu USD cho các hoạt độngNghiên cứu và Phát triển ở khu vực công trong 5 năm nhằm tìm ra giải pháp chophát triển bền vững đô thị Hiện Singapore đang thử nghiệm xây dựng các nhà máynăng lượng mặt trời trong đô thị và các trạm điện mặt trời nổi trên các hồ chứa

Để thúc đẩy các dự án điện mặt trời, Singapore cung cấp các mức thuế cạnhtranh và ưu tiên phát triển thị trường buôn bán điện cạnh tranh Theo đó, tất cảngười tiêu dùng, trong đó có các hộ gia đình sẽ có quyền lựa chọn nhà cung cấpđiện cho mình

Trang 18

 Indonesia: Đầu năm 2017 quốc gia này đã thông qua luật về năng lượng tái

tạo, trong đó thay đổi mức thuế suất đối với các dự án năng lượng tái tạo.Theo luật mới, mức hỗ trợ FiT sẽ dựa trên chi phí cung cấp điện trung bìnhcủa khu vực, nơi dự án điện năng lượng mới được xây dựng Mức hỗ trợ theochương trình mới là từ 6,5 đến 11,6 cent/kWh Luật mới của Indonesia cũngcho phép điện mặt trời cạnh tranh trực tiếp với các nhà máy nhiệt điện đốtthan - hình thức sản xuất điện năng phổ biến ở Indonesia

 Malaysia: Chính sách về năng lượng mặt trời đã được quy định trong Đạo

luật Năng lượng tái tạo năm 2011 và được sửa đổi năm 2014 nhằm phù hợpvới sự thay đổi của thị trường cũng như việc giảm giá các tấm pin nănglượng Ngoài ra, cơ chế thanh toán bù trừ cũng được quốc gia này áp dụngvào năm 2016 với mục tiêu đạt 500 MW điện mặt trời vào năm 2020 tại bánđảo Malaysia và Sabah Theo đó, người tiêu dùng chỉ tốn 1m2 lắp đặt là cóthể tạo ra điện năng cho gia đình và bán năng lượng dư thừa cho điện lướiquốc gia Nhờ các chính sách hỗ trợ về giá, công suất lắp đặt pin mặt trời tạiMalaysia năm 2019 đạt 338 MW

* Tại Việt Nam:

 Việt Nam được đánh giá là quốc gia có tiềm năng nguồn năng lượng mặt trờirất lớn Bản đồ bức xạ mặt trời Việt Nam do 3 viện nghiên cứu hàng đầu củaTây Ban Nha là CIEMAT, CENER, IDEA lập dựa trên cơ sở số liệu của 171trạm đo khí tượng thủy văn của Việt Nam đo số giờ nắng trong 30 năm, cơ

sở dữ liệu ảnh vệ tinh trong 5 năm và dữ liệu của 12 trạm đo khí tượng thủyvăn tự động trong 2 năm

 Theo bản đồ bức xạ do Ngân hàng Thế giới (WB) phát triển, tiềm năng nănglượng mặt trời ở Việt Nam về mặt lý thuyết là rất lớn Cường độ bức xạ mặttrời dao động từ 897 - 2108 kWh/m2/năm, tương đương 2,46 và 5,77kWh/m2/ngày (MOIT & AECID, 2015) Cường độ bức xạ cao nhất tập trung

ở các tỉnh Tây Nguyên và Nam bộ như Đắk Lắk, Gia Lai, Nha Trang, NinhThuận, Bình Thuận, Tây Ninh và Bình Phước

Trang 19

Hình 1.1 Bản đồ bức xạ tại Việt Nam

 3 dạng tiềm năng điện mặt trời

 Tiềm năng điện mặt trời có thể được chia ra làm 3 dạng: Tiềm năng lýthuyết, tiềm năng kỹ thuật, tiềm năng kinh tế

Trang 20

 Tiềm năng lý thuyết: Dựa vào các số liệu về dữ liệu bức xạ mặt trời, số ngàynắng trung bình thu thập từ các cơ quan đo đạc, quan trắc khí hậu để xácđịnh sơ bộ tiềm năng năng lượng mặt trời lý thuyết của Việt Nam

 Tiềm năng kỹ thuật: Từ bản đồ địa hình, địa chất, bản đồ quy hoạch sử dụngđất, quy hoạch khu kinh tế, cụm công nghiệp kết hợp bản đồ tiềm năngđiện mặt trời lý thuyết xây dựng bản đồ tiềm năng điện mặt trời kỹ thuật sơ

bộ (các vùng có tiềm năng điện mặt trời có thể triển khai xây dựng và vậnhành dự án điện mặt trời với điều kiện kỹ thuật)

 Qua phân tích kết quả tính toán tiềm năng kỹ thuật, tổng diện tích khả dụng

là rất lớn, chiếm gần 14% tổng diện tích toàn quốc, với tiềm năng kỹ thuậtkhả dụng đến 1,677,461MW

 Tiềm năng kinh tế: Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến tính cạnh tranh về chiphí không đồng đều giữa các khu vực; xác định diện tích và quy mô côngsuất các vùng dự án điện mặt trời kinh tế

 Tiềm năng kinh tế sẽ được chia ra 2 kịch bản thấp và cao với chi phí tránhđược quy dẫn được sử dụng để tính toán tiềm năng tương ứng với 02 kịchbản này

 Việt Nam có một tiềm năng năng lượng mặt trời to lớn (xem bảng dưới đây),được phân bổ tương đối đồng đều tại miền Trung và miền Nam, một phần tạicác tỉnh Tây Bắc của miền Bắc

 Xác định rõ được tiềm năng nguồn năng lượng mặt trời trên toàn quốc sẽ gópphần cụ thể hóa việc thực hiện chiến lược phát triển năng lượng tái tạo quốcgia, quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội, góp phần giảm ô nhiễm môitrường, bảo đảm mục tiêu và vai trò phát triển kinh tế vùng

1.2 Phân loại hệ thống điện mặt trời hòa lưới:

Tất cả các loại hệ thống điện mặt trời đều hoạt động dựa trên các nguyên tắc

cơ bản giống nhau Các tấm pin đầu tiên chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điệnmột chiều bằng cách sử dụng hiệu ứng quang điện (PV) Sau đó, nguồn điện mộtchiều có thể được lưu trữ trong pin hoặc được biến đổi bằng bộ biến tần năng lượngmặt trời thành điện xoay chiều có thể được sử dụng để chạy các thiết bị gia dụng.Tùy thuộc vào từng loại hệ thống, lượng điện mặt trời dư thừa có thể được đưa vàolưới điện để bán điện, hoặc được lưu trữ trong hệ thống pin lưu trữ

Có 3 loại hệ thống điện mặt trời chính:

1 On-grid – còn được gọi là hệ thống nối lưới hoặc hòa lưới

2 Off-grid – còn được gọi là hệ thống điện độc lập

3 Hybrid – Hệ thống kết nối lưới điện với bộ lưu trữ pin

Trang 21

1.2.1 Hệ thống điện mặt trời hòa lưới (On-grid):

Hệ thống điện mặt trời hòa lưới là hệ thống sử dụng phổ biến nhất hiện nay,nguồn điện mặt trời tạo ra được ưu tiên dùng cho các thiết bị điện Khi nhu cầu sửdụng điện lớn hơn lượng điện từ hệ thống điện năng lượng mặt trời tạo ra, hệ thống

sẽ lấy điện lưới quốc gia để sử dụng Khác biệt so với hệ thống điện năng lượng mặttrời độc lập, hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới không có bộ ắc quy lưu trữ

và được đấu nối hòa chung với mạng điện lưới của EVN

Hình 1.2 Hệ thống điện mặt trời hòa lưới

 Nơi có điện lưới ổn định

Trang 22

 Muốn giảm chi phí tiền điện bằng cách vừa giảm lượng điện lưới sửdụng, đồng thời vừa bán lại điện dư thừa cho điện lực

1.2.2 Hệ thống điện mặt trời độc lập (Off-grid):

Với hệ thống điện mặt trời độc lập, hệ thống sẽ sản xuất ra điện sau đó dẫnđiện đến các bình ắc quy để lưu trữ điện Hệ thống này hoạt động độc lập, hoàn toànkhông phụ thuộc vào nguồn điện lưới Quốc gia

Hình 1.3 Hệ thống điện mặt trời độc lập

 Ưu điểm:

 Điện vẫn hoạt động trong trường hợp điện lưới mất

 Không phụ thuộc vào hệ thống điện lưới nên thường sử dụng cho cácthiết bị điện lưu động

Trang 23

 Hệ thống điện mặt trời độc lập phù hợp với địa điểm không có điệnlưới Quốc gia hoặc nơi có nguồn điện lưới không ổn định như miềnnúi

 Các thiết bị lưu động sử dụng điện hoặc các đèn giao thông côngcộng

1.2.3 Hệ thống điện mặt trời hỗn hợp (Hybrid):

Đây chính là sự kết hợp giữa 2 hệ thống điện mặt trời độc lập và hòa lưới Hệthống điện mặt trời hybrid vừa có thể hoà lưới điện quốc gia, vừa có ắc quy để lưutrữ điện phục vụ cho các nhu cầu cần thiết

Hệ thống điện mặt trời Hybrid có khả năng phục vụ nhu cầu sử dụng điện củakhách hàng một cách tốt nhất Hệ thống này vừa có khả năng lưu trữ điện năng để

dự phòng cho trường hợp bị ngắt điện lưới và vừa có khả năng bán lại điện dư thừacho EVN nhờ được hòa vào điện lưới

Hình 1.4 Hệ thống điện mặt trời hỗn hợp

 Ưu điểm

 Luôn đảm bảo nguồn điện để tiêu thụ

 Có thể sử dụng ở mọi địa điểm lắp đặt

 Nhược điểm

 Chi phí đầu tư khá cao do có nhiều thiết bị tổ hợp cùng nhau

 Nguyên lý hoạt động khá phức tạp khiến công tác lắp đặt, cài đặt khókhăn

 Phải thay ắc-quy liên tục vì tuổi thọ của ắc-quy ngắn, chỉ khoảng 2-3năm

 Hiệu suất thấp do hao hụt điện năng lớn do qua nhiều thiết bị chuyểnđổi

Trang 24

 Hệ thống phức tạp, dẫn đến có thể phát sinh hư hỏng trong quá trìnhvận hành

 Ứng dụng

 Nơi hoặc khu vực đặc biệt, cần duy trì nguồn điện liên tục

 Được lắp đặt ở cả các địa điểm có điện lưới hoặc không có điện lưới

1.3 Nội dung của đề tài:

Tôi đã chọn đề tài tìm hiểu về điện năng lượng mặt trời hòa lưới có tích trữ

vì nó đại diện cho một hướng phát triển quan trọng trong lĩnh vực nănglượng tái tạo Sự kết hợp giữa năng lượng mặt trời và hệ thống lưu trữ manglại nhiều lợi ích đáng kể, từ việc tối ưu hóa sử dụng nguồn năng lượng đếnviệc cung cấp nguồn điện ổn định và liên tục Bên cạnh đó, đề tài này còn

mở ra cơ hội khám phá về công nghệ, quản lý hệ thống, khía cạnh kinh tế vàpháp lý, cũng như tích hợp vào hạ tầng điện hiện có Tôi tin rằng việc nghiêncứu sâu hơn về điện năng lượng mặt trời hòa lưới có tích trữ không chỉ manglại kiến thức mới mà còn đóng góp vào sự phát triển bền vững của ngànhnăng lượng và xã hội

Trang 25

CHƯƠNG 2 TÌM HIỂU VỀ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

2.1 Giới thiệu chung về hệ thống pin mặt trời hòa lưới có tích trữ

Nhiên liệu hóa thạch theo tính toán của các nhà khoa học và môi trường học sẽcạn kiệt trong vòng 50 năm nữa nếu cứ sử dụng với tốc độ hiện nay Việc tìm nănglượng thay thế là bài toán cấp bách của toàn nhân loại

Hình 2.1 Mô hình hệ thống pin mặt trời hòa lưới có tích trữ

Stt Tên thiết bị Ghi chú

1 Solar Cells Panel Monocrystalline (đơn tinh thể ) Polycrytalline (đa

tinh thể)

2 Solar Regulator Lựa chọn tùy mức điện thế và công suất của hệ

thống

3 DC-AC Inverter Dạng sóng ra : Step Wave hoặc Sine Wave

4 Battery (ắc-quy) Bình khô, kín khí, không cần bảo dưỡng

5 Khung, gá Chuyên dụng cho hệ thống

6 Dây cáp Chuyên dụng cho hệ thống (ngoài trời và trong

nhà)

7 Phụ kiện lắp đặt Linh, phụ kiện đồng bộ khác

Trang 26

2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

* Cấu tạo

Hình 2.2 Sơ đồ đấu nối hệ thống hoà lưới

Từ giàn pin mặt trời, ánh sáng được biến đổi thành điện năng, tạo ra dòng điệnmột chiều (DC) Dòng điện này được dẫn tới bộ điều khiển là một thiết bị điện tử cóchức năng điều hoà tự động các quá trình nạp điện vào ắc-quy và phóng điện từ ắc-quy ra các thiết bị điện một chiều (DC) Trường hợp công suất giàn pin đủ lớn,trong mạch điện sẽ được lắp thêm bộ đổi điện để chuyển dòng một chiều thànhdòng xoay chiều (AC), chạy được thêm nhiều thiết bị điện gia dụng (đèn, quạt,radio, TV…)

1.Tấm pin mặt trời (Solar Panel)

1.1 Hướng đặt

Điều khiển tấm pin theo mùa (xuân, hạ, thu, đông) cũng là 1 vấn đềchúng ta đã biết, với mỗi mùa khác nhau, tại 1 địa điểm nhất đinh, mặt trời sẽ có 1góc chiếu khác nhau

Trang 27

Hình 2.3 Hướng quay của Trái Đất theo năm

1.2 Cấu tạo pin:

Hình 2.4 Thành phần của pin năng lượng mặt trờiPin mặt trời hay pin quang điện có tên tiếng Anh là Solar panel, nó bao gồmnhiều tế bào quang điện (gọi là solar cells) Tế bào quang điện này là các phần tử

Trang 28

Pin mặt trời Solar panel được chia làm ba loại:

- Đơn tinh thể module sản xuất dựa trên quá trình Czochralski Đơn tinh thểloại này có hiệu suất lên tới 16% Chúng thường có giá thành cao do đượccắt từ các thỏi hình ống, các tấm đơn thể này có các mặt trống ở góc nốicác module

Hình 2.5 Tấm pin đơn tinh thể

- Đa tinh thể: làm từ các thỏi đúc-đúc từ silic nung chảy cẩn thận sau đóđược làm nguội và làm rắn Các loại pin này có giá rẻ hơn các đơn tinh thể,tuy nhiên hiệu suất kém hơn Tuy nhiên chúng có thể tạo thành các tấmvuông che phủ bề mặt nhiều hơn đơn tinh thể bù lại cho hiệu suất thấp củanó

Trang 29

Hình 2.6 Tấm pin đa tinh thể

- Dải silic tạo từ các miếng phim mỏng từ silic nóng chảy và có cấu trúc đatinh thể: Loại này thường có hiệu suất thấp nhất và có giá rẻ nhất trong cácloại vì không cần phải cắt từ thỏi silicon Các công nghệ trên là sản suấttấm, nói cách khác, các loại trên có độ dày 300 μm tạo thành và xếp lại đểm tạo thành và xếp lại đểtạo nên module

Hình 2.7 Tấm pin màng mỏng

2.Bộ điều khiển sạc

Hình 2.8 các bộ điều khiển sạc cơ bảnDựa trên cơ sở so sánh điện áp của IC khuếch đại thuật toán đối chiếu với lưulượng điện trong bình mà mạch dưới đây có khả năng nạp tự động điều chỉnh lượngđiện áp nạp cho bình:

Tiêu đề	Tìm hiểu hệ thống điện mặt trời hòa lưới có hệ thống tích trữ năng lượng
Tác giả	Nguyễn Đăng Khoa
Người hướng dẫn	TS. Quách Ngọc Thịnh
Trường học	Trường Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành	Kỹ thuật điện
Thể loại	Đồ án
Năm xuất bản	2024
Thành phố	Cần Thơ

Định dạng
Số trang	58
Dung lượng	6,49 MB