Thiết kế cung cấp điện và năng lượng mặt trời - ĐH Công nghiệp TP.HCM

Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện lượng mặt trời LỜI MỞ ĐẦU Điện ngày đóng vai trò quan trọng đời sống người Chính ưu điểm vượt trội so với nguồn lượng khác (như: dễ chuyển thành dạng lượng khác, dễ truyền tải xa, hiệu suất cao) mà ngày điện sử dụng rộng rãi lĩnh vực từ công nghiệp, dịch vụ, phục vụ đời sống sinh hoạt ngày gia đình Có thể nói ngày không quốc gia giới không sản xuất tiêu thụ điện năng, tương lai nhu cầu người nguồn lượng đặc biệt tiếp tục cao Hiện nay, đất nước ta đường công nghiệp hóa- đại hóa nên nhu cầu sử dụng điện tất lĩnh vực ngày tăng Vì lượng điện có vai trò quan trọng phát triển kinh tế ổn định trị xã hội.Với tính ưu việt điện sử dụng rộng rãi, thiếu sinh hoạt sản xuất xây dựng nhà máy, khu công nghiệp hay tòa nhà cao tầng vấn đề xây dựng hệ thống điện để cung cấp điện cho tải tiêu thụ thiếu Hệ thống điện ngày phức tạp, đòi hỏi việc thiết kế cung cấp có nhiệm vụ đề phương án cung cấp điện hợp lí tối ưu Một phương án cung cấp điện tối ưu giảm chi phí đầu tư xây dựng hệ thống điện giảm tổn thất điện vận hành đơn giản thuận tiện việc bảo trì sửa chữa Ngày nguồn lượng sơ cấp có nguy bị suy kiệt, người ngày có nhu cầu sử dụng điện cao nên việc khai thác tài nguyên sơ cấp nhiều để cung cấp đủ lượng điện cho TRƯỜNG ĐHCN TP HCM Page Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện lượng mặt trời người sử dụng Mà quy trình chuyển nguồn lượng sơ cấp sang điện thương gây ô nhiễm môi trường Nên yêu cầu cấp thiết tìm kiếm nguồn lượng sử dụng tương lai, ứng dụng nguồn lượng thiết kế cung cấp điện cho người Trên sở hướng dẫn cô Phạm Thị Lệ Diễmthực thiết kế cung cấp điện cho tòa nhà có ứng dụng lượng mặt trời TRƯỜNG ĐHCN TP HCM Page Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện lượng mặt trời NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… TRƯỜNG ĐHCN TP HCM Page Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện lượng mặt trời MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỒNG QUAN 1.1 Giới thiệu hệ thống cung cấp điện 1.2 Giới thiệu lượng mặt trời 1.3 Sự phát triển ứng dụng lượng mặt trời 1.4 Cấu hình hệ thống điện mặt trời 1.4.1 Hệ thống độc lập lưới điện 1.4.2 Hệ thống điện mặt trời nối với lưới điện 1.4.3 Hệ thống nối với lưới điện dự phòng 1.4.4 Hệ thống bổ sung điện lưới 1.5 Các phận hệ thống điện mặt trời 1.5.1 Panel mặt trời 1.5.2 Acquy 1.5.3 Bộ điều khiển 1.5.4 Bộ biến tần 1.5.5 Trang thiết bị điện 1.6.Cách kết nối phận với 1.6.1 Hệ thống điện mặt trời độc lập 1.6.2 Hệ thống nối với điện lưới sử dụng biến tần trung tâm 1.6.3 Hệ thống nối với điện lưới sử dụng nhiều vi biến tần 1.7.Ứng dụng lượng mặt trời CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ 2.1 Xét phương pháp xác định phụ tải tính toán 2.1.1 Xác phụ tải tính toán theo công suất đặt TRƯỜNG ĐHCN TP HCM Page Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện lượng mặt trời 2.1.2 Xác định phụ tải tính toán theo Kmax Ptb 2.1.3 Xác định phụ tải tính toán theo đơn vị sản phẩm tiêu thụ 2.1.4 Xác định phụ tải tính toán theo diện tích 2.2 Tính toán cung cấp điện cho tầng hầm 2.2.1 Tính toán phụ tải 2.2.2 Tính toán lựa chọn dây dẫn lựa chọn thiết bị 2.3 Tính toán cung cấp điện cho tầng 2.3.1 Tính toán phụ tải 2.3.2 Tính toán lựa chọn dây dẫn lựa chọn thiết bị 2.4 Tính toán cung cấp điện cho tầng lửng 2.4.1 Tính toán phụ tải 2.4.2 Tính toán lựa chọn dây dẫn lựa chọn thiết bị 2.5 Tính toán cung cấp điện cho lầu 2.5.1 Tính toán phụ tải 2.5.2 Tính toán lựa chọn dây dẫn lựa chọn thiết bị 2.6 Tính toán cung cấp điện cho lầu 2,3,4 2.6.1 Tính toán phụ tải 2.6.2 Tính toán lựa chọn dây dẫn lựa chọn thiết bị 2.7 Tính toán cung cấp điện cho sân thượng 2.7.1 Tính toán phụ tải 2.7.2 Tính toán lựa chọn dây dẫn lựa chọn thiết bị 2.8.Tính toán cung cấp điện cho tòa nhà 2.8.1 Tính toán phụ tải 2.8.2 Tính toán lựa chọn dây dẫn lựa chọn thiết bị CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN BẰNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 3.1 Khảo sát khu vực lắp đặt hệ thống điện mặt trời TRƯỜNG ĐHCN TP HCM Page Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện lượng mặt trời 3.2 Tính toán công suất thiết bị cung cấp cho hệ thống phụ tải sử dụng lượng mặt trời TRƯỜNG ĐHCN TP HCM Page Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện lượng mặt trời CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu hệ thống cung cấp điện Hệ thống lượng tập hợp nhà máy điện, lưới điện lưới nhiệt nối với liên tục trình sản xuất, chúng có liên hệ mật thiết với Hệ thống điện hệ thống lượng lưới nhiệt Hay nói cách khác, hệ thống điện hệ thống bao gồm khâu sản xuất, truyền tải, phân phối cung cấp điện đến hộ tiêu thụ Điện dạng lượng phổ biến quan trọng sống,điện sản xuất từ nhà máy truyền tải cung cấp cho hộ tiêu thụ Trong việc truyền tải tới hộ tiêu thụ việc thiết kế cung cấp điện khâu quan trọng Với thời đại nay,nền kinh tế nước ta phát triền mạnh mẽ theo hội nhập giới,đời sống xã hội người dân nâng cao nên tiện nghi sống đòi hỏi mức tiêu thụ điện tăng cao, việc thiết kế cung cấp điện thiếu xu Việc thiết kế cung cấp điện cần phải đáp ứng yêu cầu sau:  Độ tin cậy cấp điện: mức độ tin cậy cung cấp điện phụ thuộc vào yêu cầu phụ tải với công trình quan trọng cấp quốc gia phải đảm bảo liên tục câp điện mức cao nhất, đối tượng nhà máy, xí nghiệp, tòa nhà cao tầng…tốt dùng máy phát điện dự phòng điện dùng máy phát TRƯỜNG ĐHCN TP HCM Page Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện lượng mặt trời  Chất lượng điện: đánh giá qua hai tiêu chí tần số điện áp, điện áp trung hạ cho phép khoảng ±5% thiết kế dảm nhiệm, tiêu tần số quan điện lực quốc gia điều hành  An toàn điện: công trình cấp điện phải có tính an toàn cao cho người vận hành, người sử dụng thiết bị cho toàn công trình  Kinh tế: trình thiết kế ta phải đưa nhiều phương án chọn lọc phương án có hiệu kinh tế cao 1.2 GIỚI THIỆU NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Trong thái dương hệ mặt trời có nguồn lượng lớn Nó khối vật chất khổng lồ với hoạt động hạt nhân xảy liên tục Mặt trời cung cấp trực tiếp hoạt gián tiếp, cho loài người dạng sống trái đất Mặt trời định khí hậu thời tiết mặt trời trái đất vùng đất chết đóng băng vĩnh cửu Điện lượng măt trời ý tưởng tuyệt vời Lấy lượng từ mặt trời chuyển thành điện năngcung cấp cho trang thiết bị mong ước chúng ta, không hóa đơn tiền điện, không phụ thuộc vào công ty điện lực bạn cónguồn lượngtái tạo, xanh bảo vệ môi trường Tạo lượng mặt trời nhờ vào ánh sáng mặt trời chiếu vào panel pin mặt trời tạo nguồn điện chiều DC qua biến tần chỉnh thành nguồn điện xoay chiều AC cung cấp cho thiết bị điện Panel mặt trời tạo điện hiệu ứng quang điện lớp bán dẫn, lớp thiếu electron Khi electron bị photon kích thích lám cho chúng chuyển từ lớp bán dẫn sang bán dẫn kia, nên tạo điện tích Các panel thường Si cắt thành mỏng xếp TRƯỜNG ĐHCN TP HCM Page Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện lượng mặt trời kết hợp vừa song song nối tiếp Nối tiếp tăng hiệu suất pin, mắc song song tăng áp cung cấp cho phụ tải Nguồn lượng mặt trời ngày thường ứng dụng ích giá thành cao Nên ứng ụng nơi chưa có điện lưới kéo tới cung cấp cho vài phòng, hay ứng dụng làm bình nước nóng, thiết bị bán hang tự động 1.3 SỰ PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Sự phát triển nhanh công nghệ liên tục cải tiến nhà thiết kế nên giá có giảm liên tục từ đầu năm 2009 tạo nên tiến rõ rệt lĩnh vực công nghệ lượng Trước năm 2007 việc ứng dụng nguồn lượng mặt trời điều coi không thực tế Ngày có tính khả thi cao Thậm chí hiệu kinh tế công nghệ Các pin panel ngày nhỏ gọn đa dạng định mức công suất, chi phí ngày thấp Đối nhiều ứng dụng, lượng mặt trời dang trở thành phương cách cung cấp điện có hiệu kinh tế cao nhiều phương pháp khác Với tiến độ phát triển nghành công nghệ điện dự đoán đến năm 2020 lượng mặt trời thành nguồn điện rẽ nhất, rẽ lượng sản xuất nhà máy: nhiệt năng, thủy Chúng ta chứng kiến lượng mặt trời tích hợp vào vật dụng, máy móc ngày Nănglượng mặt trởi thiết bị cấp điện dễ sử dụng, thải cacbon thấp.Năng lượng cung cấp nơi như: sa mạc, vùng sâu vùng xa Dần thay nguồn điện khác trở thành nguồn cung cấp điện tương lại 1.4 CẤU HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI TRƯỜNG ĐHCN TP HCM Page Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện lượng mặt trời 1.4.1 HỆ THỐNG ĐỘC LẬP/ NGOÀI LƯỚI ĐIỆN Trạm điện mặt trời độc lập kiểu hệ thống điện mặt trời thông dụng phạm vi toàn cầu Mục đích cung cấp điện cho nơi chưa có lưới điện kéo tới hay nguồn lượng khác Hệ thống điện độc lập thường nhỏ, công suất đỉnh không 1kw Hệ thống điện độc lập muốn có kế hoạch hệ thống điện lớn quan trọng người thiết kế cần có kiến thức kinh nghiệm thiết kế nguồn lượng mặt trời, nên cần bắt đầu với thiết kế nhỏ đơn giản Sơ đồ nguyên lý: Nguyên lý hoạt động: TRƯỜNG ĐHCN TP HCM Page 10 Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện lượng mặt trời  Cáp thứ năm cấp điện cho thiết bị lại: Ptt=1,09(3×125×0,8+5×30×0,75+3×18×0,85+11×40×0,85+20×85+60×7 5)=7738,1825 W Itt= 7738,183 =44,52 A 220×0,79 Chọn MCB 63A.Chọn dây kiểu E, nhiệt độ 35oC, số mạch chung mạch 63 Iz≥ 1×0,93×0,75 =90,3A Chọn cáp dây đồng XLPE 25mm2 Dòng cho phép 101A –PVC3 Chọn dây đồng đơn cho thiết bị lại  Cáp thứ dự trữ cho lượng mặt trời:  Chọn dây phụ tải cho tầng 2,3,4 31744,3 Itt= 220 =144 A Chọn CB 150A.Chọn dây kiểu E, nhiệt độ 35oC, số mạch chung mạch Iz≥ 160 1×0,93×0,72 =238 A Chọn cáp dây đồng EPR 70mm2 Dòng cho phép 246A –PR3 2.7 Tính toán cung cấp điện cho sân thượng 2.7.1 Tính toán phụ tải Bảng thống kê thiết bị công suất sân thượng Thiết bị ổ cấm điện TRƯỜNG ĐHCN TP HCM Số lượng Công suất (W) 100 Ksd 0,6 Cos𝜑 0,8 Page 49 Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện lượng mặt trời Ti vi Chuông điện Do hệ số m = Ksdtb = = 𝑃đ𝑚 𝑀𝑎𝑥 𝑃đ𝑚 𝑀𝑖𝑛 = 125 10 0,8 0,65 0,75 0,85 = 12,5> va ∑n 𝑃𝑖 Ksdi ∑𝑛 𝑃𝑖 8∗100∗0,6+2∗125∗0,8 +10∗0,65 8∗100+2∗125+10 Nên: nhq = ∑𝑛 𝑃𝑑𝑚𝑖 𝑃đ𝑚 𝑚𝑎𝑥 = = 0,65> 0,2 2∗(8∗100+2∗125+10) 125 Hệ số công suất Cos𝜑tb = = 125 10 = 16,96 ∑n 𝑃𝑖 Cos𝜑i ∑𝑛 𝑃𝑖 8∗100∗0,8+2∗125∗0,75 +10∗0,85 8∗100+2∗125+10 = 0,79 Từ hệ sốKsdtb va nhq tra bảng ta được: Kmax = 1,12 Công suất tính toán: Ptt = Ksdtb* Kmax*∑n1 𝑃𝑖 = 0,65*1,12*(8 ∗ 100 + ∗ 125 + 10) = 772 W  Stt = Ptt Cos𝜑𝑡𝑏 = 772 0,79 = 977,2 VA 2.7.2 Tính toán lựa chọn dây dẫn lựa chọn thiết bị  Vì công suất thiết bị nhỏ nên ta chọn dây đồng đơn 1,5mm2 Chọn MCB 4A Chọn cáp XLPE 1,5mm2 có dòng diện chịu 18,5A PVC3 TRƯỜNG ĐHCN TP HCM Page 50 Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện lượng mặt trời 2.8 Tính toán cung cấp điện cho tòa nhà 2.8.1 Tính toán phụ tải CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN CỦA TÒA NHÀ TANG HAM TANG TRET TANG LUNG LAU LAU 2,3,4 SAN THUONG Công suất (W) 365 3913 12506 18048 25078 772 Ksd 0,82 0,75 0,85 0,85 0,85 0,65 Cos𝜑 0,8 0,77 0,8 0,79 0,85 0,79 Ptong = ∑n1 𝑃𝑖 =365 + 3913 + 12506 + 18048 + ∗ 25078 + 772 =110838 W Hệ số công suất Cos𝜑tb = = ∑n 𝑃𝑖 Cos𝜑i ∑𝑛 𝑃𝑖 365∗0,8+3913∗0,77+12506∗0,8 +18048∗0,79+3∗25078∗0,85+772∗0,79 365+3913+12506+18048+3∗25078+772 = 0,83  Stt = Ptt Cos𝜑𝑡𝑏 = 110838 0,83 = 133539,759 VA 2.8.2 Tính toán lựa chọn dây dẫn lựa chọn thiết bị Dòng tính toán tòa nhà tính theo pha 133539,759 Itt= √3×380 =202,89A TRƯỜNG ĐHCN TP HCM Page 51 Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện lượng mặt trời Chọn MCCB 250A ba cực Chọn dây kiểu E, nhiệt độ 35oC, số mạch chung 1mạch Iz≥ 250 1×0,93×1 =270A Chọn cáp dây đồng EPR 95mm2 Dòng cho phép 298A –PR3 Theo Stt =133,5 kVA ta chọn máy biến áp 180KVA/0,4KV ta phải trừ hao cho hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ TRƯỜNG ĐHCN TP HCM Page 52 Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện lượng mặt trời CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN BẰNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Do phụ tải chiếu sáng có công suất nhỏ, dòng khởi động cho phụ tải nhỏ, dễ dàng thay cắt giảm phụ tải nhanh chóng không gây ảnh hưởng tới hệ thống điện tòa nhà hệ thống điện mặt trời Nên nhóm thiết kế ứng dụng hệ thống lượng mặt trời vào phụ tải chiếu sáng 3.1 Khảo sát khu vực lắp đặt hệ thống điện mặt trời - Xác định vị trí mảng panel: Giả sử ta lắp đặt tòa nhà tầng thành phố, diện tích để lựa chọn chỗ đặt pannel Thêm thành phố có nhiểu nhà cao tầng, để tránh bóng che nên lựa chọn tối ưu trường hợp ta lắp đặt dãy pannel mặt trời sân thượng có vị trí cao lắp thấp dễ bị bóng che, cần 5% diện tích pannel điện mặt trời bị che bóng tổn thất toàn dãy pannel lên đến 5080% Lưu ý trước lắp đặt dãy pannel tầng thượng ta nên xem tính toán kết cấu tòa nhà chụi thêm trọng lượng dãy pin mặt trời Ta lắp đặt nơi vệ sinh panel dễ dàng để bụi đóng lâu làm giảm hiệu suất pin, nên vệ sinh khoảng 3-6 tháng/lần Nếu không đủ diện tích để pannel lớn tránh bóng che ta phân chia mảng pannel có thành mảnh nhỏ Để tận dụng diện tích không gian khả dụng Nhưng nhược điểm cách làm ta phải tạo hệ thống lượng mặt trời riêng biệt nối kết chúng với Do hệ thống ta dùng nối với lưới điện nên ta cần vi biến tần biến tần nhận điện từ mảng pannel mặt trời - Bố trí acquy điều khiển biến tần TRƯỜNG ĐHCN TP HCM Page 53 Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện lượng mặt trời Ta cần chọn vị trí thích hợp cho acquy, xây phòng nhỏ sân thượng Điều quan trọng nên bố trí phần cứng gần nhau, cho dây điện nối kết ngắn tốt ‘Phần cứng’ bao gồm pannel mặt trời , acquy, điều khiển biến tần Đối với acquy, biến tần điều khiển, ta tìm vị trí thỏa yêu cầu sau:     Kín nước chiệu thời tiết Không bị tác động từ ánh nắng trực tiếp Cách nhiệt, tránh nhiệt độ cao Các phương tiện thông khí, cho phép xử lý chất khí thoát  Tránh nguồn phát sinh tia lửa điện  Cách xa trẻ em, thú cưng, chuột, bọ Vì nạp điện acquy acid-chì thường thoát lượng nhỏ khí hydro Khí hydro chất khí dễ nổ Ta cần đảm bảo nơi bảo quan acquy phải có thông gió tốt để không tích tụ khí hydro dễ gây nổ acquy acidchì có dòng điện với điện cao nên cần để chúng tránh xa trẻ em thú vật Để giải vấn đề ta nên đặt giá đỡ bao quanh lưới ta mua hộp chuyên dùng cho acquy từ nhà cung cấp acquy điện mặt trời Bộ biến tần với điều khiển bố trí gần acquy lắp đặt tường giá đỡ Các biến tần cỡ lớn thường có trọng lượng nặng nên muốn lắp đặt tường kiểm tra tường chịu trọng lượng biến tần không Còn dây dẫn ta nên thiết kế bố trí ngắn tốt, tránh tổn thất công suất đường dây nhiều 3.2 Tính toán công suất thiết bị cung cấp cho hệ thống phụ tải sử dụng lượng mặt trời Bảng thống kê độ rọi nắng trung bình mét vuông ngày (kWh/m2/ngày) TP.HCM theo hướng đông nam TRƯỜNG ĐHCN TP HCM Page 54 Đồ án học phần 1A Hướng panel mặt trời Đông nam Vị trí panel Thiết kế cung cấp điện lượng mặt trời 5,76 5,79 790 mùa đông 5,74 5,4 940 mùa hè Tháng 10 11 12 4,46 5,06 5,27 4,86 4,59 4,5 4,32 4,44 Bảng thống kê công suất chiếu sáng tòa nhà Công suất(W) Tầng hầm 365 Tầng Tầng lửng Lầu Lầu Lầu Lầu 411 473 219 625,5 625,5 Ptt∑ = 365+411+473+219+625,5*3=3344,5(W) Theo bảng thống kê độ rọi nắng ta chia mùa đông từ tháng 10 năm trước đến tháng năm Còn mùa hè tháng lại Tính toán công suất định mức panel cần dùng cho tháng (790 mùa đông) Pđmpanel= 3344,5:5,76=580,64 (W) Tính toán công suất định mức panel cần dùng cho tháng (790 mùa đông) Pđmpanel= 3344,5:5,79 = 577,63 (W) Tính toán công suất định mức panel cần dùng cho tháng (940 mùa hè) Pđmpanel= 3344,5: 5,74 = 582,67 (W) TRƯỜNG ĐHCN TP HCM Page 55 625,5 Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện lượng mặt trời Tính toán công suất định mức panel cần dùng cho tháng (940 mùa hè) Pđmpanel= 3344,5:5,4= 619,35 (W) Tính toán công suất địng mức panel cần dùng cho tháng (940 mùa hè) Pđmpanel= 3344,5: 4,86= 688,17 (W) Tính toán công suất định mức panel cần dùng cho tháng (940 mùa hè) Pđmpanel= 3344,5: 4,59=728,65 (W) Tính toán công suất định mức panel cần dùng cho tháng (940 mùa hè) Pđmpanel= 3344,5: 4,5= 743,22 (W) Tính toán công suất định mức panel cần dùng cho tháng (940 mùa hè) Pđmpanel= 3344,5:4,32=774,19(W) Tính toán công suất định mức panel cần dùng cho tháng (940 mùa hè) Pđmpanel= 3344,5:4,44= 753,27(W) Tính toán công suất định mức panel cần dùng cho tháng 10 (940 mùa hè) Pđmpanel=3344,5:4,46=749,89 (W) Tính toán công suất định mức panel cần dùng cho tháng 11 (940 mùa hè) Pđmpanel= 3344,5:5,06=660,97 (W) Tính toán công suất định mức panel cần dùng cho tháng 12 (940 mùa hè) Pđmpanel= 3344,5:5,27=634,63 (W) TRƯỜNG ĐHCN TP HCM Page 56 Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện lượng mặt trời Từ số công suất định mức panel mặt trời qua tháng ta tính công suất định mức panel mà ta cần ta lấy công suất tháng thừa bù vào tháng thiếu ta có acquy tích tụ điện dự trữ Trong trình sử dụng dãy panel bị bóng che sảy tượng biến thiên điện áp lên đến hàng trăm volt vài giây Nên ta chọn sử dụng điều khiển dò theo điểm công suất cực đại (MPPT), dùng điều khiển nên để xác tổn thất ta chia 0,9 Ta nhân thêm 1,2 hệ số an toàn Tấm panel có công suất định mức mà ta cần là: 𝑃đ𝑚𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙 ∑12 8093,28 ∗ 1,2 𝑖=1 𝑃đ𝑚𝑖 ∗ 1,2 = = = 899,25 (𝑊) 12 ∗ 0,9 12 ∗ 0,9 Hệ thống mặt trời sử dụng lượng mặt trời cho phụ tải chiếu sáng ta sử dụng nguồn điện 220V- công suất cỡ 900W Ta tra bảng thông số kỹ thuật panel thị trường chọn panel MODEL CÔNG ĐIỆN THẾ SUẤT TỐI LÀM ĐA VIỆC TỐI ƯU CNCB190 W 190W 36,9V DÒNG ĐIỆN LÀM VIỆC TỐI ƯU 5,15A KÍCH THƯỚC (mm) TRỌNG LƯỢNG 1580*808 15,5KG Như ta biết ta tăng điện áp panel lượng mặt trời cần mắc nối tiếp panel mặt trời lại với Ta dùng panel mặt trời ta cần dùng số panel mặt trời nối tiếp là: Số panel nối tiếp = đ𝑖ệ𝑛 á𝑝 𝑛𝑔𝑢ồ𝑛 220 = 36,9 =5,96 (tấm) đ𝑖ệ𝑛 𝑡ℎế 𝑙à𝑚 𝑣𝑖ệ𝑐 𝑡ố𝑖 ư𝑢 TRƯỜNG ĐHCN TP HCM Page 57 Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện lượng mặt trời Vậy ta dùng panel mặt trời mắc nối tiếp điện áp panel thực cung cấp là: Điện áp nguồn = điện làm việc tối ưu panel * số panel mắc nối tiếp = * 36,9 = 221,4 (V) Công suất thực dãy panel lượng mặt trời cung cấp là: S = U * I = 221,4 * 5,15 = 1140,21 (W) Vậy công suất panel mặt trời cung cấp dư công suất: 𝑆𝑑ư = 𝑆𝑡ℎự𝑐 − 𝑆𝑡𝑡 = 1140,21 − 899,25 = 240,96 (𝑊) Ta ghép panel mặt trời nối tiếp diện tích tối ưu dùng ghép chiều dài panel lại với ta diện tích toàn dãy panel là: 1580*4848 (mm) Vậy ta dùng phần diện tích sân thượng nốc mái hiên để đặt panel mặt trời, đặt dãy panel ta dễ thu cường độ ánh sáng tốt phần diện tích mái hiên giảm bớt chiếm diện tích sinh hoạt khu vực sân thượng Sơ đồ ta sử dụng kiểu hệ thống mặt trời nối với lưới điện dự phòng nước ta chưa có sách việc bán điện lại cho công ty điện lực, chưa có đồng hồ chiều nên ta sử dụng hệ thống nối với lưới điện dự phòng, để công suất dư nạp vào acquy trước tránh lãng phí công suất đẫy lên lưới điện vô ích, ta cần nối với lưới điện phòng trường hợp tháng mưa tầm tã nước ta vùng nhiệt đới, cường độ ánh sáng tháng mùa thi lớn xảy mưa tầm tã nên ta hệ thống chiếu sáng ta cần nối với lưới TRƯỜNG ĐHCN TP HCM Page 58 Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện lượng mặt trời điện tránh mưa panel mặt trời cung cấp không đủ công suất cho hệ thống phụ tải chiếu sáng Khi tính toán inverter phải có công suất 125% công suất phụ tải: 𝑆𝑖𝑛𝑣𝑒𝑟𝑡𝑒𝑟 = 3344 + 25 ∗ 3344 = 4180(𝑊) 100 Tính toán acquy Bộ acquy giới thiệu chương chúng thường dùng gián tiếp cung cấp nguồn cho thiết bị công suất panel mặt trời biến thiên theo cường độ ánh sang nên không hợp với thiết bị điện Nên việc tính dãy acquy quan trọng hệ thống điện mặt trời Hiệu suất acquy khoảng 85% ta chia số Wh tải tiêu thụ với 0,85 ta có Wh acquy Với mức xã sâu 0,6, ta chia số Wh acquy cho 0,6 có dung lượng acquy Vậy ta có công thức sau: Ta tính dung lượng dãy acquy mà hệ thống ta cần: Vì ta dùng hệ thống lượng mặt trời vào chiếu sáng nên số chiếu sáng phụ tải xem gần Ta cho phụ tải chiếu sáng trung bình ngày 12h TRƯỜNG ĐHCN TP HCM Page 59 Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện lượng mặt trời Dung lượng dãy acquy (Ah) = 3344 0,85.0,6 =6556,86 (Ah) Do ta thiết kế cung cấp cho chiếu sáng nên ta nên để số ngày dự phòng ngày Vậy với máy bão dưỡng acquy viễn thông ACCU DELKOR bán thị trường với thong số kỹ thuật (12V/100Ah) ta mắc hỗn hợp 19 nối tiếp với 66 song song với 3.3 Tính toán lựa chọn dây dẫn thiết bị cho hệ thống lượng mặt trời vào phụ tải chiếu sáng 3.3.1 Lựa chọn dây dẫn thiết bị cho tầng hầm Vì tầng hầm có phụ tải chiếu sáng nên ta chọn CB, dây dẫn tính toán chương Chọn cáp đồng 1,5mm2 Vỏ PVC3, dòng chịu 18.5A Chọn CB hai cực 4A Vì công suất bóng đèn nhỏ nên công tắc ta chọn loại 20A 3.3.2 Lựa chọn dây dẫn thiết bị cho tầng Công suất S tính toán: Stt = Ptt Cos𝜑𝑡𝑏 = 411 0,92 = 446,74 VA Dòng điện tính toán chạy qua phụ tải chiếu sáng tầng Itt= 446,74 220 =2,03A Itt=2,03 A Chọn MCB 4A hai cực Chọn dây đồng kiều E, nhiệt độ 35oC, số mạch chung mạch Iz≥ =5,74 A 1×0,93×0,75 TRƯỜNG ĐHCN TP HCM Page 60 Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện lượng mặt trời Chọn cáp dây đồng 1,5mm2 Dòng cho phép 18,5A vỏ PVC3 Vì công suất đèn nhỏ nên ta dùng công tắc cực loại 20A để dùng 3.3.3 Chọn dây dẫn CB cho tầng lửng: Itt=2,5 A Chọn MCB 4A hai cực Chọn dây đồng kiều E, nhiệt độ 35oC, số mạch chung mạch Iz≥ =5,25 A 1×0,93×0,82 Chọn cáp dây đồng 1,5mm2 Dòng cho phép 18,5A vỏ PVC3 Ta dùng công tắc cực dạng 20A tầng có dạng bóng đèn không thay đổi tầng 3.3.4 Chọn dây dẫn CB cho tầng Itt=1,03 A Chọn MCB 2A hai cực Chọn dây đồng kiều E, nhiệt độ 35oC, số mạch chung mạch Iz≥ =2,58 A 1×0,93×0,75 Chọn cáp dây đồng 1,5mm2 Dòng cho phép 18,5A vỏ PVC3 3.3.6 Chọn dây dẫn CB cho tầng 2,3,4 Itt=3,56 A Chọn MCB 4A hai cực Chọn dây đồng kiều E, nhiệt độ 35oC, số mạch chung mạch Iz≥ =5,8 A 1×0,93×0,73 Chọn cáp dây đồng 1,5mm2 Dòng cho phép 18,5A vỏ PVC3 TRƯỜNG ĐHCN TP HCM Page 61 Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện lượng mặt trời Bảng thống kê giá thiết bị Thiết bị Bảng giá 1.Tấm panel mặt trời (Jvb-sm190m) 9.000.000 x = 54.000.000 VND 2.Bộ điều khiển sặc lượng mặt trời (PWM6048A) 3.999.900 VND 3.Bộ inverter (PS-4048E) Triệu VND – triệu VND 4.Bộ acquy 1.900.000 x 85 = 161500000 VND Bảng thống kê thông số đầu vào Thong so ban dau Gia tri ≈ 223.000.000 VND -Tong chi phi dau tu -Lai suat tien goi ngan hang(DongA Bank) 7% -Gia dien (5-2014) 2,324 VND - Gia su moi nam dien tang gia 2% Sau tính toán dựa lượng điện sản xuất 10,8KWh/ngày, ta co kết sau: Đầu tư vào hệ thống Gửi tiết kiệm ngân hàng Thời gian hoàn vốn (năm) ≈ 20 nam ≈ 14 nam Lãi sau 20 năm tuổi ≈ 222.500.000 ≈ 334.000.000 TRƯỜNG ĐHCN TP HCM Page 62 Đồ án học phần 1A thọ thiết bị Lãi sau 30 năm tuổi thọ thiết bị Thiết kế cung cấp điện lượng mặt trời VND VND ≈ 372.000.000 VND ≈ 502.000.000 VND Như vậy:  Giả sử gia đình có tiền nhàn rỗi 120tr đồng đầu tư cho hệ thống điện lượng mặt trời theo tính toán dựa thông số đầu vào giá điện tại, sau khoảng 20 năm thu hồi số vốn đầu tư ban đầu 223tr đồng, sau 30 năm có lại 367tr đồng tiền điện Tuổi thọ pin mặt trời thường cao 30 năm nhiều nên số lợi nhuận thu thông thường cao  Nếu với số tiền 12tr đồng đem gởi tiết kiệm ngân hàng, thi thời gian hoàn vốn 10 năm, sau 20 năm tiền lai thu 312 tr đồng cao đầu tư vào hệ thống điện khoảng 1,5 lần sau 30 năm tiền lại thu 502 tr đồng cao đầu tư vào hệ thống điện khoảng 1,34 lần  Hệ thống bảo hành chỗ năm Bảo hành vật lý pin mặt trời 10 năm đảm bảo hiệu suất hoạt động pin không 80% 25 năm  Nghĩa đầu tư vào hệ thống điện lượng mặt trời co lợi ích bảo vệ môi trường, giảm thải nhà kính, tạo cảnh quan thẩm mỹ đại cho công trình Nhưng lợi mặt kinh tế so voi lấy tiền đầu tư vào hệ thống đem gửi tiết kiệm ngân hàng  Nếu ta không khuyến khích nhà nước lượng mặt trời bán điện cho điện lực 30 năm tới việc đầu tư có lợi sau Còn vốn kinh tế không nhiều ta nghĩ theo cách thiết kế dùng lượng mặt trời cho bình nưới nóng mặt trời Hoặc thiết kế từ quy mô ban đầu nhỏ dần mở rộng quy mô lên Nhưng cách thường khó bảo trì biết rõ tuổi thọ panel mặt trời TRƯỜNG ĐHCN TP HCM Page 63