Thiết kế mô hình hệ thống điện năng lượng mặt trời một pha nối lưới hạ áp công suất 345Wp phục vụ hỗ trợ cấp điện cho các hộ gia đình

Trong tiến trình phát triển của loài người, việc sử dụng năng lượng là đánh dấu một cột mốc rất quan trọng. Từ đó đến nay, loài người sử dụng năng lượng ngày càng nhiều, nhất là trong vài thế kỷ gần đây. Trong cơ cấu năng lượng hiện nay,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 càng kiệt, giá dầu mỏ tăng từng ngày, ảnh hưởng xấu đến sự phát triển kinh tế xã hội và môi trường sống. Tìm kiếm nguồn năng lượng thay thế là nhiệm vụ cấp bách của các nhà khoa học ,kinh tế, các chính trị gia,… và mỗi người chúng ta. Nguồn năng lượng thay thế đó phải sạch, thân 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 năng lượng hầu như vô tận, đáp ứng hầu hết các tiêu chí nêu trên. Nhiều công trình nghiên cứu đã được thực hiện, năng lượng mặt trời không chỉ là năng lượng của tương lai mà còn là năng lượng của hiện tại Bạn không nên nghĩ rằng ứng dụng năng lượng mặt trời là công việc của riêng 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 và ứng dụng năng lượng mặt trời trong chính ngôi nhà của mình. Đề tài này giới thiệu chi tiết các ứng dụng năng lượng mặt trời trong ngôi nhà hoặc trên mảnh vườn của bạn. Các dự án đó tương đối đơn giản, chi phí trong tầm tay của bạn, nhưng hiệu quả cao, không đòi hỏi lý thuyết cao siêu, chỉ cần bạn 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 đạt kết quả, bạn hoàn toàn có thể chỉnh sửa, cải tiến để nâng cao hiệu suất và giảm chi phí tùy theo sự năng động và tính sáng tạo của bạn. Các dự án này còn có thể được thực hiện 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 sáng tạo và hứng thú học tập. LỜI NÓI ĐẦU LỜI CẢM ƠN PHIẾU NHẬN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 1 I.GIỚI THIỆU CHUNG 1 1. Phân loại các hệ thống năng lượng mặt trời 1 1.1. Hệ thống năng lượng mặt trời độc lập (off grid solar system) 2 1.2. Hệ thống điện mặt trời nối lưới (on grid solar system) 2 1.3. Hệ thống năng lượng mặt trời nối lưới có dự trữ 3 II.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI HÒA LƯỚI KHÔNG LƯU TRỮ 4 2.1: Sơ đồ hệ thống 4 III .CẤU HÌNH TIÊU BIỂU CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI HÒA LƯỚI BÁM TẢI 5 IV.ƯU, NHƯỢC ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG CỦA NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI HÒA LƯỚI BÁM TẢI 5 4.1. Ưu điểm 5 4.2. Nhược điểm 7 4.3. Ứng dụng pin mặt trời ở Việt Nam 7 4.4. Những khó khăn chính trong quá trình triển khai ứng dụng 9 CHƯƠNG II: ĐI SÂU VÀO HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI HÒA LƯỚI KHÔNG LƯU TRỮ 11 I.PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 11 1.1. Ưu thế của năng lượng mặt trời 11 1.2. Tìm hiểu chung về tấm pin năng lượng mặt trời 12 1.3. Hướng đặt 13 1.4. Nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời 15 1.4.1.Hiệu ứng quang điện 15 1.5. Cấu tạo pin mặt trời 17 II.BỘ CHUYỂN ĐỔI DCAC (INVERTER HÒA LƯỚI) 19 2.1 Loại Inverter cho hệ thống năng lượng mặt trời hòa lưới 19 2.1.1: Thông số kỹ thuật 19 2.1.2. Hoạt đông của Inverter 20 2.2. Tính toán kích cở tấm pin mặt trời cần sử dụng 28 2.3. Tính toán bộ inverter 29 2.4. Thiết kế solar charge controller 29 CHƯƠNG III : THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN CỤ THỂ 30 I. CHỌN VỊ TRÍ ,HƯỚNG VÀ GÓC LẮP ĐẶT TẤM PIN NLMT 30 II. XÁC ĐỊNH TỔNG ĐIỆN HÒA LƯỚI MỖI NGÀY 31 III .TÍNH INVENTER 31 1 Tính toán bộ inverter 31 IV. KHUNG GÁ VÀ DÂY CÁP 32 V. ĐỒNG HỒ ĐO CÔNG SUẤT 32 VI. CÁC PHỤ KIỆN LẮP ĐẶT 32 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 33 I. KẾT LUẬN 33 II. HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 34   DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 : Cấu hình tiêu biểu hệ thống điện mặt trời 5   DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Giới thiệu tổng quan hệ thống năng lượng mặt trời 1 Hình 1.2 : Hệ thống năng lượng mặt trời độc lập 2 Hình 1.3 : Hệ thống năng lượng mặt trời hòa lưới không lưu trữ 3 Hình 1.4 : Hệ thống năng lượng mặt trời hòa lưới có dự tr 4 Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải 4 Hình 2.1: Sản lượng điện mặt trời thế giới năm 19952008 11 Hình 2.2: Vị trí đặt tấm pin năng lương mặt trời 13 Hình 2.3: Cường độ bức xạ của mặt trời theo hướng đặt 15 Hình 2.4: Hệ 2 mức năng lượng 16 Hình 2.5: Nguyên lý hoạt động của pin mặt trời 17 Hình 2.6: Quá trình tạo Module 18 Hình 2.7: Cấu tạo Module 19 Hình 2.8 : Sơ đồ inventer hòa lưới 19 Hình 2.9: Inverter Nguyên tắc hoạt động 20 Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý làm việc 21 Hình 2.11: Các dạng sóng sin chuẩn 23 Hình 3.1: Quỹ đạo mặt trời 30 Hình 3.2: Tia bức xạ mặt trời theo mùa 31

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 tựnhiên 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, thân 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 trìnhnghiên 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

Đề tài này giới thiệu chi tiết các ứng dụng năng lượng mặt trời trong ngôi nhàhoặc trên mảnh vườn của bạn Các dự án đó tương đối đơn giản, chi phí trong tầmtay của bạn, nhưng hiệu quả cao, không đòi hỏi lý thuyết cao siêu, chỉ cần bạn nhận

ra lợi ích của việc sử dụng năng lượng mặt trời và quyết tâm thực hiện bạn có thểthực hiện từng bước theo hướng dẫn trong từng dự án, khi đạt kết quả, bạn hoàntoàn có thể chỉnh sửa, cải tiến để nâng cao hiệu suất và giảm chi phí tùy theo sựnăng động và tính sáng tạo của bạn Các dự án này còn có thể được thực hiện trongtrường học, trường phổ thông và trường dạy nghề, giúp cho thầy cô giáo có thêmphương cách thí nghiệm, học đi đôi với hành , giúp cho học sinh tính sáng tạo vàhứng thú học tập

LỜI CẢM ƠN

Trước khi vào nội dung đồ án chúng em xin chân thành cảm ơn đến Thầy:

Nguyễn Thanh Quảng giảng viên trường Đại Học Công Nghiệp Vinh đã tận tình

hướng dẫn và giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình thực hiện để hoàn thành đồ ánnày

Cùng toàn thể thầy cô khoa Công nghệ đã tận tình giảng dạy, chỉ bảo, truyềnđạt nguồn kiến thức sâu rộng và những kinh nghiệm quý báu cho chúng em trongsuốt thời gian học tại trường

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

Mặc dù đã nỗ lực hết mình, nhưng do khả năng, kiến thức và thời gian có hạnnên không thể tránh được những sai sót trong lúc thực hiện đồ án này, Do vậychúng em kính mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy cô để chúng em cóđược những kinh nghiệm chuẩn bị cho công việc thực tế sau này

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP VINH Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Lớp : K3DKTĐDLT

Khoa : CÔNG NGHỆ

Ngành : Công nghệ kỹ thuật điện - điện tử

Nội dung thuyết minh và tính toán

- Giới thiệu tổng quan về hệ thống năng lượng mặt trời

- Phương pháp thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời 1 pha làm việc nối lưới

hạ áp

- Thiết kế mô hình hệ thống điện mặt trời nối lưới công suất 345Wp

- Đánh giá khả năng cấp điện của hệ thống

- Dự toán cho công trình

- Lợi ích công trình mang lại

Thời gian thực hiện:

- Ngày giao: Ngày 15 tháng 09 năm 2018

- Ngày nạp: Ngày 15 tháng 10 năm 2018

Trưởng bộ môn Vinh, ngày…… tháng…….năm … Giáo viên hướng dẫn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP VINH Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Ngày 15 tháng 10 năm 2018

Giảng viên hướng dẫn

Nguyễn Thanh Quảng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP VINH Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN ……

Ngày …… Tháng……năm 2018

Giảng viên phản biện

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

LỜI CẢM ƠN

PHIẾU NHẬN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG

LƯỢNG MẶT TRỜI 1

I.GIỚI THIỆU CHUNG 1

1 Phân loại các hệ thống năng lượng mặt trời 1

1.1 Hệ thống năng lượng mặt trời độc lập (off grid solar system) 2

1.2 Hệ thống điện mặt trời nối lưới (on grid solar system) 2

1.3 Hệ thống năng lượng mặt trời nối lưới có dự trữ 3

II.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI HÒA LƯỚI KHÔNG LƯU TRỮ 4

2.1: Sơ đồ hệ thống 4

III .CẤU HÌNH TIÊU BIỂU CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI HÒA LƯỚI BÁM TẢI 5

IV.ƯU, NHƯỢC ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG CỦA NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI HÒA LƯỚI BÁM TẢI 5

4.1 Ưu điểm 5

4.2 Nhược điểm 7

4.3 Ứng dụng pin mặt trời ở Việt Nam 7

4.4 Những khó khăn chính trong quá trình triển khai ứng dụng 9

CHƯƠNG II: ĐI SÂU VÀO HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI HÒA LƯỚI KHÔNG LƯU TRỮ 11

I.PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 11

1.1 Ưu thế của năng lượng mặt trời 11

1.2 Tìm hiểu chung về tấm pin năng lượng mặt trời 12

1.3 Hướng đặt 13

1.4 Nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời 15

1.4.1.Hiệu ứng quang điện 15

1.5 Cấu tạo pin mặt trời 17

II.BỘ CHUYỂN ĐỔI DC-AC (INVERTER HÒA LƯỚI) 19

2.1 Loại Inverter cho hệ thống năng lượng mặt trời hòa lưới 19

2.1.1: Thông số kỹ thuật 19

2.1.2 Hoạt đông của Inverter 20

2.2 Tính toán kích cở tấm pin mặt trời cần sử dụng 28

2.3 Tính toán bộ inverter 29

2.4 Thiết kế solar charge controller 29

CHƯƠNG III : THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN CỤ THỂ 30

I CHỌN VỊ TRÍ ,HƯỚNG VÀ GÓC LẮP ĐẶT TẤM PIN NLMT 30

II XÁC ĐỊNH TỔNG ĐIỆN HÒA LƯỚI MỖI NGÀY 31

III TÍNH INVENTER 31

1- Tính toán bộ inverter 31

IV KHUNG GÁ VÀ DÂY CÁP 32

V ĐỒNG HỒ ĐO CÔNG SUẤT 32

VI CÁC PHỤ KIỆN LẮP ĐẶT 32

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 33

I KẾT LUẬN 33

II HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 34

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 : Cấu hình tiêu biểu hệ thống điện mặt trời 5

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG

LƯỢNG MẶT TRỜI

Hình 1.1: Giới thiệu tổng quan hệ thống năng lượng mặt trời

I.GIỚI THIỆU CHUNG

Một tế bào quang điện (cell) Tấm Pin năng lượng mặt trời (solar cells panel)Pin mặt trời, hay pin quang điện, ký hiệu là PV, là hệ thống các tấm vật liệu đặc biệt

có khả năng chuyển đổi quang năng của ánh sáng mặt trời thành điện năng Pin mặttrời được cấu tạo bằng các tế bào quang điện (cells) đơn tinh thể (monocrystalline)

và đa tinh thể (polycrystalline) có hiệu suất cao (15% - 18%), công suất từ 25Wpđến 240Wp và có tuổi thọ trung bình 30 năm

1 Phân loại các hệ thống năng lượng mặt trời

Hiện nay, năng lượng mặt trời đã trở nên rẻ hơn, phù hợp với túi tiền của các

hộ gia đình Việt Nam Bài viết sau giúp cho các bạn có thêm thông tin về các môhình điện mặt trời điển hình đang được triển khai ở quy mô hộ gia đình trên thếgiới

1

Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải

1.1 Hệ thống năng lượng mặt trời độc lập (off grid solar system)

- Ưu điểm: Rất phù hợp cho những khu vực khó khăn về lưới điện, chưa có điệnlưới quốc gia EVN

- Nhược điểm:

+ Chi phí đầu tư ban đầu cao (chủ yếu ở ắc quy, pin)

+ Chi phí bảo dưỡng (bảo dưỡng ắc quy) lớn, tuổi thọ của hệ thống ắc qui khôngcao, chỉ khoảng 2-5 năm tùy loại ắc quy

+ Hiệu suất chuyển đổi điện thấp (chủ yếu do hệ thống ắc qui, giữa chu trình phóng

và chu trình nạp bị tiêu hao rất lớn)

Hình 1.2 : Hệ thống năng lượng mặt trời độc lập

1.2 Hệ thống điện mặt trời nối lưới (on grid solar system)

- Ưu điểm

+ Chi phí đầu tư ban đầu thấp, không phải bỏ chi phí cho hệ thống ắc quy

+ Phi phí bảo dưỡng thấp

+ Hiệu quả chuyển đổi năng lượng rất cao

- Nhược điểm

+Về mặt chính sách, chưa được cho phép triển khai ở trên diện rộng Do hệ thốngphát điện trực tiếp vào lưới, có thể khiến quay ngược đồng hồ khi tải trong hộ gia

2

Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải

đình thấp Ở các nước khác, ví dụ như Thái Lan, các hộ gia đình được khuyến khíchtriển khai hệ thống này, tiền điện cuối tháng sẽ được khấu trừ, đôi khi nhà nước cònphải trả ngược tiền phát điện cho các hộ gia đình Hi vọng trong tương lai gần, ViệtNam cũng sẽ cho phép triển khai thực hiện đại trà chính sách này

+Hệ thống chỉ hoạt động được khi có điện lưới, nếu mất điện lưới hệ thống cũngngừng hoạt động

Hình 1.3 : Hệ thống năng lượng mặt trời hòa lưới không lưu trữ

1.3 Hệ thống năng lượng mặt trời nối lưới có dự trữ

Hệ thống kết hợp hai hệ thống trên, khắc phục nhược điểm mất điện khi không cóđiện lưới nhưng lại bao gồm thêm chi phí bảo dưỡng và thay thế ắc qui

3

Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải

Hình 1.4 : Hệ thống năng lượng mặt trời hòa lưới có dự tr

II.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI HÒA LƯỚI KHÔNG LƯU TRỮ

2.1: Sơ đồ hệ thống

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải

Mô tả hoạt động của hệ thống: từ giàn pin mặt trời (solar cells), ánh sáng

được biến đổi thành điện năng, tạo ra dòng điện một chiều (DC Power) Dòng điệnnày được dẫn Bộ chuyển đổi điện DC-AC Inverter nối lưới là một thiết bị có chứcnăng có chức năng tự động điều hòa dòng điện từ pin mặt trời biến đổi thành dòngđiên AC 220V/50Hz để hòa vào lưới điện chạy các thiết bị trong gia đình như đèn

4

Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải

chiếu sáng, quạt, tivi, máy tính, tủ lạnh, máy bơm

III CẤU HÌNH TIÊU BIỂU CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI HÒA LƯỚI BÁM TẢI

1 Tấm pin năng lượng mặt trời

(Solar Cells Panel)

Monocrystalline (đơn tinh thể ) Polycrytalline (đa tinh thể)

2 Bộ chuyển đổi

(DC-AC Inverter)

Dạng sóng ra : Step Wave hoặc Sine Wave

3 Khung gá và dây cáp Chuyên dụng cho hệ thống

4 Đồng hồ đo công suất Chuyên dụng để đo công suất, dòng điện, điện áp

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

Bảng 1.1 : Cấu hình tiêu biểu hệ thống điện mặt trời

IV.ƯU, NHƯỢC ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG CỦA NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI HÒA LƯỚI BÁM TẢI

4.1 Ưu điểm

 Giúp bạn tiết kiệm tiền

-Sau khi đầu tư ban đầu đã được thu hồi, năng lượng từ mặt trời là thiết thựcmiễn phí

-Thời kỳ hoàn vốn cho đầu tư này có thể rất ngắn tùy thuộc vào bao nhiêu hộgia đình của bạn sử dụng điện

-Nếu hệ thống pin mặt trời sản xuất năng lượng nhiều hơn thì EVN sẽ muađiện từ bạn theo Quyết định số 11/2017/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ đượcban hành ngày 11/4/2017 về cơ chế khuyến khích phát triển các dự án điện mặt trờitại Việt Nam Nó sẽ giúp bạn tiết kiệm tiền trên hóa đơn điện của bạn hàng tháng.-Nó không bị ảnh hưởng bởi việc cung cấp và nhu cầu nhiên liệu và do đókhông phải chịu mức giá ngày càng tăng của xăng dầu

-Tiết kiệm được ngay lập tức và trong nhiều năm tới

5

Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải

 Thân thiện với môi trường:

-Năng lượng mặt trời sạch, tái tạo (không giống như dầu, khí đốt và than đá)

và bền vững, góp phần bảo vệ môi trường của chúng tôi

-Nó không gây ô nhiễm không khí do khí carbon dioxide phát hành, oxit nitơ,khí lưu huỳnh hoặc thủy ngân vào khí quyển giống như nhiều hình thức truyềnthống của các thế hệ điện không

-Vì vậy năng lượng mặt trời không đóng góp cho sự nóng lên toàn cầu, mưaaxit hoặc sương mù

-Nó tích cực góp phần vào việc giảm phát thải khí nhà kính có hại

-Bằng cách không sử dụng bất kỳ nhiên liệu, năng lượng mặt trời không đónggóp cho các chi phí và các vấn đề của việc thu hồi và vận chuyển nhiên liệu hoặclưu trữ chất thải phóng xạ

 Độc lập, bán độc lập

-Năng lượng Mặt trời có thể được sử dụng để bù đắp năng lượng tiêu thụ,cung cấp tiện ích Giúp giảm hóa đơn điện của bạn, Một hệ thống năng lượng mặttrời có thể hoạt động hoàn toàn độc lập, không đòi hỏi một kết nối đến một mạnglưới điện hoặc khi ở tất cả Hệ thống do đó có thể được cài đặt trong vị trí từ xa-Việc sử dụng năng lượng mặt trời làm giảm sự phụ thuộc vào các nguồnnước ngoài và / hoặc tập trung năng lượng, ảnh hưởng do thiên tai, các sự kiện quốc

tế và vì thế góp phần vào một tương lai bền vững

-Năng lượng mặt trời hỗ trợ việc làm địa phương và tạo ra sự giàu có, thúcđẩy nền kinh tế địa phương

-Các hệ thống năng lượng mặt trời hầu như bảo dưỡng miễn phí và sẽ kéo dàitrong nhiều thập kỷ

-Sau khi cài đặt, không có chi phí định kỳ

-Họ hoạt động âm thầm, không có bộ phận chuyển động, không có mùi khóchịu phát hành và không yêu cầu bạn phải thêm bất kỳ nhiên liệu

-Thêm tấm pin mặt trời có thể dễ dàng được thêm vào trong tương lai khi nhucầu của gia đình bạn phát triển

4.2 Nhược điểm

6

Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải

-Các chi phí ban đầu là bất lợi chính của việc cài đặt một hệ thống năng lượngmặt trời, phần lớn là vì chi phí cao của các vật liệu bán dẫn được sử dụng trong việcxây dựng một

- ngừng cung cấp điện trong trường hợp bị cúp điện

-Chi phí năng lượng mặt trời cũng là cao so với tiện ích-cung cấp điện khôngtái tạo Như tình trạng thiếu năng lượng đang trở nên phổ biến hơn, năng lượng mặttrời ngày càng trở nên giá cạnh tranh

-Tấm năng lượng mặt trời đòi hỏi khá một vùng rộng lớn để cài đặt để đạtđược một mức độ hiệu quả

-Hiệu quả của hệ thống cũng phụ thuộc vào vị trí của mặt trời, mặc dù vấn đềnày có thể được khắc phục với việc cài đặt các thành phần nhất định

-Việc sản xuất năng lượng mặt trời bị ảnh hưởng bởi sự hiện diện của cácđám mây, gây ô nhiễm trong không khí

-Tương tự như vậy, không có năng lượng mặt trời sẽ được sản xuất vào banđêm mặc dù một hệ thống pin dự phòng và / hoặc đo net sẽ giải quyết vấn đề này

4.3 Ứng dụng pin mặt trời ở Việt Nam

Pin mặt trời là phương pháp sản xuất điện trực tiếp từ năng lượng mặt trời(NLMT) qua thiết bị biến đổi quang điện Pin mặt trời (PMT) có ưu điểm là gọnnhẹ, có thể lắp bất kỳ ở đâu có ánh sáng mặt trời, đặc biệt là trong lĩnh vực tàu vũtrụ Ứng dụng NLMT dưới dạng này được phát triển với tốc độ rất nhanh, nhất là ởcác nước phát triển Ngày nay ứng dụng NLMT để chạy xe thay thế dần nguồn nănglượng truyền thống.Tuy nhiên giá thành thiết bị pin mặt trời còn khá cao, trung bìnhhiện nay khoảng 5 - 10 USD/Wp, nên ở những nước đang phát triển, pin mặt trờihiện mới chỉ có khả năng duy nhất là cung cấp năng lượng điện sử dụng cho cácvùng sâu, vùng xa, nơi đường điện quốc gia chưa có.Ở Việt Nam, với sự hỗ trợ củanhà nước (các bộ, ngành) và một số tổ chức quốc tế đã thực hiện thành công việcxây dựng các trạm pin mặt trời có công suất khác nhau phục vụ nhu cầu sinh hoạt

và văn hóa của các địa phương vùng sâu, vùng xa, các công trình nằm trong khuvực không có lưới điện Tuy nhiên hiện nay pin mặt trời vẫn đang còn là món hàng

xa xỉ đối với các nước nghèo như chúng ta Đi đầu trong việc phát triển ứng dụngnày là ngành bưu chính viễn thông Các trạm pin mặt trời phát điện sử dụng làm

7

Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải

nguồn cấp điện cho các thiết bị thu phát sóng của các bưu điện lớn, trạm thu pháttruyền hình thông qua vệ tinh Ở ngành bảo đảm hàng hải, các trạm pin mặt trờiphát điện sử dụng làm nguồn cấp điện cho các thiết bị chiếu sáng, cột hải đăng, đènbáo sông Trong ngành công nghiệp, các trạm pin mặt trời phát điện sử dụng làmnguồn cấp điện dự phòng cho các thiết bị điều khiển trạm biến áp 500 kV, thiết bịmáy tính và sử dụng làm nguồn cấp điện nối với điện lưới quốc gia Trong sinh hoạtcủa các hộ gia đình vùng sâu, vùng xa, các trạm pin mặt trời phát điện sử dụng đểthắp sáng, nghe đài, xem vô tuyến

Trong ngành giao thông đường bộ, các trạm pin mặt trời phát điện dần được

sử dụng làm nguồn cấp điện cho các cột đèn đường chiếu sáng- Dự án phát điện laighép giữa PMT và động cơ gió phát điện với công suất là 9 kW, trong đó PMT là 7

kW Dự án trên được lắp đặt tại làng Kongu 2, huyện Đak Hà, tỉnh Kon Tum, doViện Năng lượng thực hiện Công trình đã được đưa vào sử dụng từ tháng 11/2000,cung cấp điện cho một bản người dân tộc thiểu số với 42 hộ gia đình Hệ thống điện

do sở Công thương tỉnh quản lý và vận hành.- Các dàn pin đã lắp đặt ứng dụng tạicác tỉnh Gia Lai, Quảng Nam, Bình Định, Quảng Ngãi và Khánh Hoà, hộ gia đìnhcông suất từ 40 - 50 Wp Các dàn đã lắp đặt ứng dụng cho các trung tâm cụm xã vàcác trạm y tế xã có công suất từ 200 - 800 Wp Hệ thống điện sử dụng chủ yếu đểthắp và truyền thông; đối tượng phục vụ là người dân, do dân quản lý và vận hành

Ở khu vực phía Bắc, việc ứng dụng các dàn PMT phát triển với tốc độ khánhanh, phục vụ các hộ gia đình ở các vùng núi cao, hải đảo và cho các trạm biênphòng Công suất của dàn pin dùng cho hộ gia đình từ 40 - 75 Wp Các dàn dùngcho các trạm biên phòng, nơi hải đảo có công suất từ 165 - 300 Wp Các dàn dùng

cho trạm xá và các cụm văn hoá thôn, xã là 165 - 525 Wp Tại Quảng Ninh có hai

dự án PMT do vốn trong nước (từ ngân sách) tài trợ:- Dự án PMT cho đơn vị bộ

đội tại các đảo vùng Đông Bắc Tổng công suất lắp đặt khoảng 20 kWp Dự án trên

do Viện Năng lượng và Trung tâm Năng lượng mới Trường đại học Bách khoa HàNội thực hiện Hệ thống điện sử dụng chủ yếu để thắp sáng và truyền thông, đốitượng phục vụ là bộ đội, do đơn vịquản lý và vận hành.- Dự án PMT cho các cơquan hành chính và một số hộ dân của huyện đảo Cô Tô Tổng công suất lắp đặt là

15 kWp Dự án trên do Viện Năng lượng thực hiện Công trình đã vận hành từtháng 12/2001.Công ty BP Solar của Úc đã tài trợ một dự án PMT có công suất là

8

Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải

6.120 Wp phục vụ cho trạm xá, trụ sở xã, trường học và khoảng 10 hộ gia đình Dự

án trên được lắp đặt tại xã Sĩ Hai, huyện Hà Quảng, tỉnh Cao Bằng.Dự án “Ứngdụng thí điểm điện mặt trời cho vùng sâu, vùng xa” tại xã Ái Quốc, tỉnh Lạng Sơn

đã hoàn thành vào tháng 11/2002 Tổng công suất dự án là 3.000 Wp, cung cấp điệncho trung tâm xã và trạm truyền hình, chủ yếu để thắp sáng và truyền thông; đốitượng phục vụ là người dân, do dân quản lý và vận hành.Trung tâm Hội nghị Quốcgia sử dụng ĐMT: Tổng công suất pin mặt trời 154 kWp là công trình ĐMT lớnnhất ở Việt Nam Hệ thống pin mặt trời hòa vào mạng điện chung của Trung tâmHội nghị quốc gia.Trạm pin mặt trời nối lưới Viện Năng lượng công suất 1.080 Wpbao gồm 8 môđun.Trạm pin mặt trời nối lưới lắp đặt trên mái nhà làm việc Bộ Côngthương, 54 Hai Bà Trưng, Quận Hoàn Kiếm, Hà Nội Công suất lắp đặt 2.700Wp.Lắp đèn năng lượng mặt trời trên đường phố Đà Nẵng sử dụng nguồn nănglượng mặt trời Hệ thống thu góp điện năng được “dán” thẳng trên thân trụ đèn Bêntrong trụ có tám bình ắc qui dùng để tích năng lượng Hai cột đèn năng lượng mặttrời kết hợp năng lượng gió đầu tiên được lắp đặt thành công tại Ban quản lý dự ánCông nghệ cao Hòa Lạc Hai cột đèn trị giá 8.000 USD, do Công ty cổ phần tậpđoàn quốc tế Kim Đỉnh lắp đặt Hiện tại, hai cột đèn này có thể sử dụng trong 10 h

mỗi ngày, có thể thắp sáng bốn ngày liền nếu không có nắng và gió

Tóm lại:- Tổng công suất lắp đặt: Khoảng 1,45 MWp.- Số địa phương lắp đặt: 40

tỉnh và thành phố; Bộ Bưu chính Viễn thông, Bộ Quốc phòng, Bộ Giao thông, Mục đích sử dụng: Sinh hoạt (chiếu sáng, TV, đài, bơm nước, v.v.), thông tin liênlạc, tín hiệu giao thông, v.v - Kinh phí viện trợ không hoàn lại, thông qua các dự ánhợp tác quốc tế: 30 - 35%.- Kinh phí các doanh nghiệp: 40 - 45%.- Chính phủ(trung ương, địa phương): 20 - 30%

4.4 Những khó khăn chính trong quá trình triển khai ứng dụng

* Về kỹ thuật: Người sử dụng không tuân theo qui trình vận hành Đấu tắt không

qua bộ điều khiển khi ắc qui yếu, làm ắc qui cạn kiệt, dẫn đến mau hỏng.- Trong

100 dàn đầu tiên cho các hộ gia đình lắp tại tỉnh Tiền Giang và Trà Vinh, vì côngsuất mỗi dàn quá nhỏ (22,5 Wp), nhu cầu dùng lại lớn nên ắc qui luôn luôn ở trạngthái cạn kiệt và dẫn đến hỏng hàng loạt ắc qui

* Về kinh tế: Trước mắt, PMT chỉ ứng dụng ở các vùng sâu, vùng cao và hải đảo,

9

Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải

nơi không thể đưa lưới điện quốc gia đến được Song phần lớn thu nhập của ngườidân vùng này thấp, trong khi giá thành đầu tư ban đầu của PMT hiện tại còn rất cao

* Giá thành của PMT: Giá thành lắp đặt dàn PMT bình quân chung trong cả nước

vào khoảng 12 - 14 USD/Wp (áp dụng cho hộ gia đình và dàn tập thể) Giá thànhtrên không bao gồm chi phí vận chuyển Chi phí vận chuyển vào khoảng 5 - 7% giátrị thiết bị Kinh nghiệm triển khai ứng dụng Để việc triển khai ứng dụng đạt đượchiệu quả tốt, cần tiến hành những bước sau:- Các sở khoa học công nghệ hoặc các

sở công nghiệp của các tỉnh nên mở các lớp tập huấn và tuyên truyền, quảng Phối hợp với các cơ quan địa phương mở lớp tập huấn cho các cán bộ kỹ thuật địaphương về lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa nhỏ.- Sau khi lắp đặt, cầnhướng dẫn cặn kẽ cho các hộ sử dụng về qui định vận hành, bảo quản và bảo dưỡngthiết bị.- Trên cơ sở kết quả ứng dụng thí điểm, nghiên cứu thiết kế kỹ thuật lắp đặtphù hợp với trình độ dân trí và hợp lý về qui mô công suất để đáp ứng nhu cầu vàkhả năng kinh tế của dân địa phương

cáo.-10

Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải

CHƯƠNG II: ĐI SÂU VÀO HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

HÒA LƯỚI KHÔNG LƯU TRỮ

I.PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

1.1 Ưu thế của năng lượng mặt trời

Việt Nam là một trong các quốc gia có tiềm năng đáng kể về năng lượngmặt trời (NLMT) Các số liệu khảo sát về lượng bức xạ mặt trời cho thấy, các địaphương ở phía Bắc bình quân có khoảng từ 1800-2100 giờ nắng trong một năm, còncác tỉnh ở phía Nam (từ Đà Nẵng trở vào) bình quân có khoảng từ 2000-2600 giờnắng trong một năm

Hình 2.1: Sản lượng điện mặt trời thế giới năm 1995-2008

Nhìn một cách khái quát lượng bức xạ mặt trời ở các tỉnh phía Bắc giảm20% so với các tỉnh miền Trung và miền Nam, và lượng bức xạ mặt trời khôngphân phối đều quanh năm Vào mùa đông, mùa xuân mưa phùn kéo dài hàng chụcngày liên tục và nguồn bức xạ mặt trời dường như không đáng kể chỉ còn khoảng 1– 2 KWh /m2/ngày, yếu tố này là cản trở lớn cho việc ứng dụng ĐMT

Điều này không xảy ra đối với các tỉnh phía miền Trung và miền Nam do cómặt trời chiếu rọi quanh năm, ổn định kể cả vào mùa mưa Có thể kết luận rằng bức

xạ mặt trời là một nguồn tài nguyên to lớn cho các tỉnh miền Trung và miền Namnói chung trong quá trình phát triển bền vững

11

Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải

+ Hiện trạng năng lực công nghiệp điện mặt trời Việt Nam

Tuy còn non trẻ song ngành công nghiệp ĐMT Việt Nam cũng đã đạt đượcnhững thành tựu bước đầu đáng kể Trong đó, các hệ thống Điện NLMT đã lắp đặtkhá nhiều nơi như: tp Hồ Chí Minh, Vũng Tàu, Đồng Nai, Ninh Thuận, BìnhThuận,

+ Định hướng phát triển công nghiệp điện mặt trời Việt Nam đến năm 2025

Việc đánh giá tiềm năng điện mặt trời là một bước quan trọng để phát triển điện mặt trờitại Việt Nam Quá trình này sẽ giúp xác định được danh sách các dự án điện mặt trời đếnnăm 2020 và các vùng thuận lợi để phát triển cho giai đoạn đến năm 2025 và 2030, cáctiêu chí để phát triển dự án Quá trình đánh giá cũng sẽ đem lại những thông tin chuyên sâu

về tiềm năng điện mặt trời và thực trạng phát triển hiện nay tại Việt Nam

Bà Sonia Lioret, Trưởng dự án Năng lượng tái tạo và Hiệu quả năng lượng của Tổ chứcHợp tác phát triển điện gió Đức cho rằng: Việt Nam có tài nguyên điện mặt trời khá dồidào Bức xạ mặt trời ở mức tương đương với các nước trong khu vực, bao gồm những thịtrường điện mặt trời đang phát triển như Trung Quốc, Thái Lan và Philippines cũng nhưnhững thị trường đã rất phát triển như Italy, Tây Ban Nha Vì vậy năng lượng mặt trời cóthể là giải pháp đối với nhu cầu năng lượng đang ngày càng tăng ở Việt Nam Bà SoniaLioret đánh giá, tiềm năng phát triển và đầu tư của điện mặt trời trong các khu thương mại

và công nghiệp của Việt Nam là rất lớn Các chỉ số đều cho thấy nền kinh tế Việt Nam sẽtiếp tục tăng trưởng ở mức 5-6% hàng năm

Tuy nhiên, một số ý kiến của các chuyên gia cũng cho rằng, việc đầu tư cho năng lượng táitạo không hề đơn giản và gặp nhiều hạn chế tại các nước đang phát triển như Việt Nam,đặc biệt về vốn đầu tư và công nghệ Đối với các nước nghèo, nhìn chung vấn đề khôngchỉ nằm trong yếu tố tài chính Để giải quyết có hiệu quả, điều cần thiết là vấn đề chínhsách phát triển năng lượng mặt trời và phát triển ứng dụng công nghệ

12