Công nghệ kỹ thuật Điều khiển và tự Động hóa

Ứng dụng của năng lượng mặt trời trong đời sống • Năng lượng mặt trời có vai trò quan trọng đối với sự tồn tại và phát triển của các sinh vật trên trái đất, ví dụ như thực vật cần ánh sá

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

KHOA ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

- 🙣🕮🙡

-ĐỒ ÁN MÔN HỌC

……

Giảng viên hướng dẫn: ĐÀM XUÂN ĐÔNG

Sinh viên thực hiện: LÊ VĂN ĐẠT

MỤC LỤC

I Phần tổng quan chung về điện mặt trời

1 Hệ thống điện mặt trời là gì ?

2 Giới thiệu về năng lượng mặt trời

3 Phương pháp khai thác năng lượng mặt trời

4 Ứng dụng của năng lượng mặt trời trong đời sống

II Tổng quan v ề nhà máy điện mặt trời trên thế giới

1 Phân loại các nhà máy điện trên thế giới

a) Nhà máy điện Parabolic trough

b) Nhà máy điện Solar tower

c) Nhà máy điện Dish-Stirling

d) Nhà máy điện mặt trời có ống khói

e) Nhà máy điện mặt trời sử dụng pin quang điện

2 Cấu tạo cơ bản của nhà máy điện mặt trời

a) Hệ thống pin năng lượng mặt trời

b) Bộ chuyển đổi điện năng Inverter

c) Giá đỡ, giàn khung, phụ kiện và dây điện

d) Cống nghệ giám sát thống minh SSOC

3 Một số nhà máy điện mặt trời lớn trên thế giới

III Tổng quan các nhà máy điện mặt trời ở viềt nam

1 Tiềm năng ngành điện mặt trời ở việt nam

2 Một số nhà máy điện mặt trời lớn ở việt nam

IV Hệ thống scada giám sát và điều khiển nhà máy điện mặt trời

1 Khái niệm về hệ thống SCADA

2.Hệ thống SCADA điện mặt trời

3.Chức năng và yêu cầu của SCADA trong hệ thống điện mặt trời

4.Ưu điểm của SCADA trong hệ thống điện mặt trời

VÍ DỤ THỰC TẾ CỦA SCADA TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI Ở CHÂU ÂU

V Kết luận

2

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

SCADA Điều khiển giám sát và thu

I PHẦN TỔNG QUAN CHUNG VỀ ĐIỆN MẶT TRỜI

• Điện năng lượng mặt trời là nguồn điện được tạo ra từ bức xạ ánh sáng mặt trời Điện mặt trời không chỉ tạo ra điện phục vụ cho nhu cầu của conngười mà còn giúp chống lại quá trình biến đổi khí hậu đang diễn ra ngàycàng trầm trọng trên toàn cầu, tác động lớn đến cuộc sống của con người cũng như các sinh vật trên địa cầu

• Điện mặt trời cũng giống như điện từ các nhà máy nhiệt điện truyền thốngđược sử dụng cho tất cả những thiết bị điện trong gia dụng, sản xuất,… Thậm chí, điện mặt trời còn ứng dụng trong cả các phương tiện giao thông như ô tô, xe bus, tàu thuyền,… Dù ứng dụng điện mặt trời ngày càng đa dạng nhưng phổ biến nhất hiện nay vẫn là phục vụ cho sinh hoạt, sản xuất nhờ các hệ thống điện mặt trời áp mái và nhà máy điện mặt trời

Nhà máy điện mặt trời Trung Nam Thuận Bắc quy mô bậc nhất Việt Nam

2 Giới thiệu về năng lượng mặt trời

4

Năng lượng mặt trời là năng lượng bức xạ và nhiệt được tạo ra bởi mặt trời Đây là nguồn năng lượng đầu tiên được con người

sử dụng trước khi học bí quyết tạo ra lửa

Năng lượng mặt trời tạo nên nguồn năng lượng tái tạo trên địa cầu Con người cũng như tất cả các sinh vật trên trái đất sẽ chẳng thể tồn tại trong trường hợp không có mặt trời và nguồn năng lượng mặt trời

• Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng tái tạosạch, to lớn, vô tận, có

ở khắp nơi mà chúng ta có thể khai thác Nó mang đến cho con người nhiều giá trị vì thế nhiều năm gần đây các nước trên thế giới đang cùng nhau khai thác và đưa nguồn năng lượng sạch này vào sử dụng Quá trình khai thác không gây ảnh hưởng tiêu cực nào đến môi trường mà ngược lại còn mang lại rất nhiều lợi ích khác

3 Phương pháp khai thác năng lượng mặt trời

Điện mặt trời là nguồn năng lượng lớn nhất mà con người tận dụng và đưa vào

sử dụng được Đặc biệt đây là nguồn năng lượng tái tạo vô cùng sạch, đáng tin cậy và chúng ta có thể khai thác thoải mái mà không bao giờ sợ cạn kiệt

Có hai phương pháp khai thác điện năng lượng mặt trời đó là phương pháp chủ động và bị động

 Phương pháp thụ động: Là sử dụng các nguyên tắc thu giữ nhiệt trong cấutrúc vật liệu các công trình xây dựng

 Phương pháp chủ động: Là phương pháp hiện đại có sử dụng các thiết bị

đặc biệt để thu nguồn năng lượng từ bức xạ mặt trời Sau đó dùng hệthống quạt hay máy bơm để phân phối nguồn điện năng lượng mặt trời

4 Ứng dụng của năng lượng mặt trời trong đời sống

• Năng lượng mặt trời có vai trò quan trọng đối với sự tồn tại và phát triển của các sinh vật trên trái đất, ví dụ như thực vật cần ánh sáng mặt trời để quang hợp, ngoài ra để sưởi ấm, chiếu sáng, làm khô,…

• Với sự sáng tạo của mình con người ngày càng ứng dụng rộng rãi nguồn năng lượng mặt trời trong đời sống của mình với các hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời, tạo hệ thống sưởi ấm, hệ thống lọc nước năng lượng mặt trời giúp biến nước mặn hoặc nước lợ thành nước uống được Sử dụng năng lượng mặt trời để đun nấu, phơi sấy, khử trùng tạo ra điện với

hệ thống điện năng lượng mặt trời

II TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI TRÊN THẾ GIỚI

5

1 Phân loại các nhà mấy điện trên thế giới

Có nhiều loại nhà máy điện mặt trời khác nhau Một số loại phổ biến bao gồm:Nhà máy điện Parabolic trough, Nhà máy điện solar tower, Nhà máy điện Dish-Stirling, Nhà máy điện mặt trời có ống khói và nhà máy điện mặt trời sử dụngpin quang điện

a) Nhà máy điện Parabolic trough

Là một nhà máy điện mặt trời nhiệt Nó bao gồm tập hợp các gườn cầu lồi códạng parabol để tập trung tia nắng mặt tiêu điểm của gương Các gương này cóthể theo dõi Mặt Trời xung quanh một trục, thường được định hướng từ bắc đếnnam để đảm bảo hiệu suất cao nhất Chất lỏng chảy qua ống này và hấp thụnhiệt từ năng lượng mặt trời được tập trung

b)Nhà máy điện Solar tower

Nhà máy điện Solar tower

(Tháp năng lượng mặt

trời) là một loại nhà máy

điện mặt trời nhiệt sử

hấp thu nhiệt từ năng

lượng mặt trời được tập

trung Chất lỏng này sau

đó được chuyển đến bộ

trao đổi nhiệt để sản xuất

hơi

nước và quay tuabin để phát điện

c) Nhà máy điện

Stirling Nhà máy điện

Dish-Stirling là một loại nhà máy

điện sử dụng năng lượng mặt

trời để chuyển đổi thành điện

năng với hiệu suất cao Nó sử

dụng động cơ Stirling để

chuyển đổi nhiệt năng thành

công suất cơ học và sau đó

6

chuyển đổi thành điện năng1.

Công suất của nhà máy có thể

lên tới 100 MW

d) Nhà máy điện mặt trời

có ống khói

Nhà máy điện mặt trời có ống khói là

một loại nhà máy điện sử dụng năng

lượng mặt trời để chuyển đổi thành

điện năng Nó hoạt động dựa trên

nhiệt độ của không khí và sử dụng hệ

thống thông gió năng lượng mặt trời

thụ động bao gồm một trục thẳng

đứng kết nối nội thất và ngoại thất của

một tòa nhà

Nhà máy điện mặt trời sử dụng pin mái nhà

hoặc trong các trang trại năng lượng mặt trời

để tạo ra điều kiện phản ứng và biến đổi ánh

sáng mặt trời thành điện năng

e) quang điện

•Chuyển đổi dòng điện một chiều DC mà các tấm pin năng lượng tạo rathành dòng điện xoay chiều AC thích hợp sử dụng cho các thiết bị điệntrong nhà

• Việc biến tần liên tục, theo dõi điện áp, dòng điện từ các tấm pinnăng lượng, bộ chuyển đổi điện Inverter sẽ làm tăng công suất, tối đahóa việc phát điện

• Bộ chuyển đổi điện Inverter cải tiến điện để có thể kết nối với điệnlưới và hỗ trợ các chức năng hữu dụng từ điện lưới

• Đồng thời nó còn có khả năng giám sát chức năng của hệ thống điệnnăng lượng mặt trời, theo dõi sản lượng điện của hệ thống Các dữliệu sẽ được cung cấp và thông báo cho chủ sở hữu một các liên tục

và đúng đắn

• Lỗi hồ quang điện có thể gây ra hoả hoạn hoặc làm giảm chất lượngvật liệu, nhưng với bộ chuyển đổi điện Inverter thì các lỗi này có thểkhắc phục ngay và có thể tắt thiết bị hồ quang điện để cho phép vậnhành an toàn

7

2 Cấu tạo cơ bản của nhà máy điện mặt trời

Cấu tạo cơ bản của một nhà máy điện mặt trời nối lưới bao gồm: Những tấm pinnăng lượng mặt trời, Bộ chuyển đổi điện năng Inverter, Giá đỡ, giàn khung, phụkiện và dây điện Ngoài ra còn có công nghệ giám sát thông minh SSOCa)Hệ thống pin năng lượng mặt trời Tấm

pin năng lượng mặt trời ( hay tấm pin

quang điện ) là một thiết bị có khả

năng chuyển đổi ánh nắng thành dòng

điện, hoạt động dựa trên hiệu ứng

quang điện Chúng là thành phần

quan trọng trong hệ thống điện năng

lượng mặt trời và được ứng dụng

nhiều trong thực tế Chúng đặc biệt

thích hợp cho các vùng mà điện lưới

khó vươn tới như núi cao, ngoài đảo

xa, hoặc phục vụ các hoạt động trên

không gian; cụ thể như các vệ tinh

quay xung quanh quỹ đạo trái đất,

máy tính cầm tay, các máy điện thoại

cầm tay từ xa, thiết bị bơm nước

Các tấm pin mặt trời bao gồm một

8

loạt các tế bào năng lượng mặt trời

silicon được bao phủ bởi một tấm kính

và được giữ với nhau bằng một khung

kim loại, với hệ thống dây điện và

mạch điện bên trong và sau các tế bào

để thu dòng điện và đưa ra khỏi các tế

bào năng lượng mặt trời Mỗi tấm pin

mặt trời, còn được gọi là mô-đun năng

lượng mặt trời, thường có kích thước

khoảng 1000×2100 mm và nặng

khoảng 25kg

b) Bộ chuyển đổi điện năng Inverter

Bộ chuyển đổi điện Inverter hòa lưới là một thiết bị điện tử đóng vai trò quantrọng trong hệ thống điện năng lượng mặt trời hoà lưới Nhiệm vụ của bộ chuyểnđổi điện Inverter hòa lưới là tạo ra điện áp và dòng điện xoay chiều từ dòng điệnmột chiều hoặc dòng điện xoay chiều nhưng ở cấu hình tần số và pha khác Cụthể hơn, chúng tạo ra dòng điện xoay chiều 220V- 240V để tương thích với hệthống lưới điện quốc gia Dòng điện xoay chiều mới được tạo ra thì tốt hơn dòngđiện có sẵn trên điện lưới

Là một thiết bị không thể thiếu trong hệ thống điện năng lượng mặt trời hoàlưới, bộ chuyển đổi điện Inverter hòa lưới có những chức năng cơ bản vô cùngquan trọng sau:

c) Giá đỡ, giàn khung, phụ kiện và dây điện

• Hệ thống khung giá đỡ và phụ kiện lắp đặt tấm pin mặt trời của bạn trênmái nhà hoặc dưới mặt đất

• Để hoạt động tốt nhất, các tấm pin mặt trời nên hướng về phía Nam vàđược lắp đặt ở góc nghiêng từ 10 đến 15 độ (tùy thuộc vào vị trí vĩ độ vịtrí lắp đặt) Các tấm pin hướng về phía đông hoặc phía tây và ở gócnghiêng tương tự sẽ vẫn hoạt động tốt, nhưng sẽ tạo ra ít điện hơn so vớihướng chính Nam Đối với hệ thống điện năng lượng mặt trời dân dụng,hầu hết các hệ thống lắp trên mái nhà có cao độ của các tấm pin mặt trờitương đương với cao độ của mái nhà Tuy nhiên, trong một số trường hợp,bạn có thể sử dụng hệ thống khung giá đỡ để nghiêng hoặc định vị cáctấm pin mặt trời ở một góc phù hợp nhất để đón tia nắng mặt trời

d) Công nghệ giám sát thông minh SSOC

9

Tất cả thông số hoạt động của hệ thống như: công suất, điện năng tạo ra, trạngthái hoạt động…sẽ liên tục cập nhật phân tích hoạt động và đưa ra khuyến nghịcần thiết cho hệ thống hoạt động tốt nhất Người vận hành có thể giám sát hoạtđộng của hệ thống mọi lúc, mọi nơi Các chức năng chính của hệ thống giámsát:

a Năng lượng tạo ra của hệ thống pin mặt trời nối lưới (kW);

b Thể hiện các thông số năng lượng bằng các biểu đồ

c Lượng giảm phát thải CO2 (kg);

d Công suất tải yêu cầu (kWh);

e Điện áp của hệ tấm pin năng lượng (V)

f Dòng điện của hệ tấm pin năng lượng (A)

g Trạng thái các inverter

h Trạng thái các tấm pin

i Điện áp AC

j Dòng điện AC

k Hệ số công suất AC (AC Power Factor)

l Tổng sản lượng điện tích lũy được trong ngày, trong tháng, trong năm

m.Biểu đồ công suất phát điện mỗi ngày

n Lắp đặt màn hình giám sát hệ thống năng lượng mặt trời tại khu vực tiếp tân với mục đích tuyên truyền, quảng bá về việc sử dụng công nghệ phát điện sạch từ nguồn năng lượng tái tạo, thân thiện với môi trường

3 Một số nhà máy điện mặt trời lớn trên thế giới

• Có nhiều nhà máy điện mặt trời lớn trên thế giới Một số nhà máy điện mặt trời lớn nhất thế giới bao gồm Bhadla Solar Park (2.245 MW) ở Ấn

Độ, Huanghe Hydropower Hainan Solar Park (2.200 MW) ở Trung Quốc và Pavagada Solar Park (2.050 MW) cũng ở Ấn Độ

• Có nhiều nhà máy điện mặt trời lớn khác trên thế giới Một số nhà máy điện mặt trời lớn khác bao gồm Benban Solar Park (1.650 MW) ở Ai Cập, Tengger Desert Solar Park (1.547 MW) ở Trung Quốc và

Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Park (1.313 MW) ở Dubai

III TỔNG QUAN CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI Ở VIÊT

10

1 Tiềm năng ngành điện mặt trời ở việt nam

Ở Việt Nam điện mặt trời được liệt vào danh sách các ngành công nghiệpmới nổi và đang được khuyến khích từng bước phủ sóng rộng rãi đểtrong tương lai gần nguồn năng lượng tái tạo này sẽ thay thế các nguồnnăng lượng truyền thống Và thật may nước ta đã và đang làm điều nàyrất tốt khi thực tế có đến hàng ngàn dự án điện mặt trời với công suất lớnnhỏ đã được lắp đặt sử dụng trong vài năm lại đây

• Điều đặc biệt là nước ta được ông trời ưu ái cho tiềm năng khai thác điện mặt trời tuyệt vời khi có lượng bức xạ mặt trời khá lớn Trung bình Việt Nam có giờ nắng khá cao, đặc biệt là các tỉnh ở khu vực Miền Nam vì vậyviệc khai thác điện mặt trời cũng như năng lượng gió vô cùng tiềm năng

• Ngoài ra theo quyết định 2068/QĐ-TTg ngày 25/11/2015 của TTCP phê duyệt Chiến lược phát triển năng lượng tái tạo của Việt Nam đến năm

2030 tầm nhìn đến 2050 đã và đang được triển khai và nhận được các dấu hiệu đáng mừng Trong đó phải kể đến hàng loạt các nhà máy điện mặt trời, dự án điện mặt trời được lắp đặt và sử dụng

2 Một số nhà máy điện mặt trời lớn ở việt nam

Lốp, huyện Ea Súp, tỉnh Đắk Lắk Giai đoạn 1 có công suất 600 MW

(tương đương 831 MWp), gồm 5 nhà máy Trong đó, công suất nhà máy Xuân Thiện Ea Súp 1 (100 MW), Xuân Thiện Ea Súp 2 (100 MW), Xuân Thiện Ea Súp 3 (100 MW), Xuân Thiện Ea Súp 4 (150 MW), Xuân Thiện

Ea Súp 5 (150 MW)

Tân Hưng, Tân Phú (huyện Tân Châu), xã Suối Đá (huyện Dương Minh Châu) tỉnh Tây Ninh Tổng công suất thiết kế 500 MW, gồm 3 nhà máy Trong đó, công suất nhà máy Dầu Tiếng 1 (150 MW), Dầu Tiếng 2 (200 MW), Dầu Tiếng 3

(150 MW)

Phước Minh, huyện Thuận Nam, tỉnh Ninh Thuận Nhà máy có tổng công suất 450 MW.

huyện Thuận Nam, tỉnh Ninh Thuận, tổng công suất 314 MW (tương đương 330 MWp), gồm 3 nhà máy Trong đó, công suất nhà máy BIM 1 (30 MWp), BIM 2 (250 MWp), BIM 3 (50 MWp)

Phong, huyện Bắc Bình, tỉnh Bình Thuận, 250 MW, gồm 2 nhà máy Trong đó, công suất nhà máy Hồng Phong 1A (150 MW), Hồng Phong

11

1B (100 MW).

Phong, xã Lợi Hải, huyện Thuận Bắc, tỉnh Ninh Thuận, tổng công suất

204 MW.

MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI

Giới thiệu hệ thống SCADA Nhà máy Điện Mặt Trời

POSTED ON 03/08/2023 BY BKAS CO LTD

03 Th8

Hệ thống SCADA được sử dụng trong tất cả các lĩnh vực hoạt động của ngành điện

từ các nhà máy sản xuất điện, lưới điện truyền tải, lưới điện phân phối cho đến các nhà máy, đơn vị sản xuất sử dụng năng lượng điện Hệ thống SCADA như là một

“cánh tay đắc lực” hỗ trợ người quản lý điều khiển và giám sát toàn bộ hoạt động của

hệ thống

12

1 Khái niệm về hệ thống SCADA

SCADA là viết tắt của cụm từ tiếng Anh Supervisory Control and Data Acquisition

là một hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu Nhằm hỗ trợ con người

trong quá trình giám sát và điều khiển từ xa.

Hệ thống SCADA được định nghĩa là một tập hợp gồm cả các thiết bị phần cứng và các chương trình phần mềm nhằm cung cấp cho người vận hành ở một địa điểm xa

có đủ thông tin để xác định trạng thái của thiết bị cụ thể hoặc một đối tượng/hệ thống/quy trình và có thể thực hiện các hành động/các lệnh từ xa để điều khiển thiết

bị hoặc đối tượng/hệ thống/quy trình đó mà không cần có mặt ở hiện trường

Hình 1: Sơ đồ tổng quan về hệ thống SCADA cơ bản

2 Hệ thống SCADA điện mặt trời

Là hệ thống thiết bị cả phần cứng và phần mềm tích hợp liền mạch với nhau tạothành một hệ thống để có thể thực hiện thao tác điều khiển và giám sát toàn bộquá trình sản xuất điện năng

Dữ liệu từ các thiết bị phần cứng: Inverter, đồng hồ, máy cắt được thu thập và xử lýbởi hệ phần mềm SCADA, sau đó được hiển thị dưới dạng biểu đồ, đồ thị và báo cáo

để giúp người quản lý hệ thống đưa ra các quyết định hợp lý về quản lý và vận hành

hệ thống Vấn đề tương thích để truyền thông, giao tiếp giữa các thiết bị, giữa cácthành phần của hệ thống là chìa khóa để thực hiện SCADA thành công trong các hệthống điện hiện đại

13