Thiết kế và đánh giá hiệu quả kinh tế hệ thống điện mặt trời tại trường mầm non ABC – TP Đà Nẵng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ QUANG HIẾU THIẾT KẾ VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI TẠI TRƯỜNG MẦM NON ABC – TP ĐÀ NẴNG Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8520201 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng – Năm 2019 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: TS LƯU NGỌC AN Phản biện 1: TS ĐOÀN ANH TUẤN Phản biện 2: TS VŨ PHAN HUẤN Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật điện họp Trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng vào ngày 09 tháng năm 2019 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm học liệu Truyền thông Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Bách Khoa - Thư viện Khoa Điện, Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng 1 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hiện việc nghiên cứu sử dụng lượng mặt trời ngày quan tâm, tình trạng thiếu hụt lượng vấn đề cấp bách môi trường Năng lượng mặt trời xem dạng lượng ưu việt tương lai, dạng lượng sẵn có, siêu miễn phí Do lượng mặt trời ngày sử dụng rộng rãi nước giới Việt Nam số nhiều quốc gia có tiềm để phát triển lượng tái tạo nói chung, lượng điện mặt trời nói riêng, nguồn lượng lớn khai thác bổ sung cho nguồn điện lưới quốc gia, thay nguồn lượng truyền thống Trường mần non chất lượng cao ABC Ngô Quyền - Thành Phố Đà Nẵng trường mầm non lớn khu vực miền Trung nằm trung tâm thành phố Đà Nẵng có quy mơ tầng, diện tích 5.000m2 Trường mầm non có tầng thượng cao, phẳng diện tích lớn, khơng bị che chắn cao trình cối, thích hợp cho việc lắp đặc pin mặt trời phục vụ cho trình sử dụng lượng điện tái tạo vào thời gian ban ngày trình dạy học, thay cho hệ thống điện lưới góp ích phần làm giảm khả thiếu hụt điện thời gian đến Với lí cho thấy việc nghiên cứu đề tài “Thiết kế đánh giá hiệu kinh tế hệ thống điện mặt trời trường mầm non ABC – TP Đà Nẵng” yêu cầu mang tính cấp thiết bối cảnh nguồn lượng truyền thống dần cạn kiệt lượng tái tạo xu hướng Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu đề tài thiết kế, tính tốn hệ thống điện lượng mặt trời nối lưới để hỗ trợ nhu cầu sử dụng điện trường mầm non ABC – TP Đà Nẵng Xác định lựa chọn thiết bị, số lượng vị trí lắp đặt thiết bị (Tấm pin mặt trời, inveter, …), lựa chọn thiết bị Sử dụng phần mềm PVsyst để mô sơ đồ chạy kết cần thiết Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đề tài thiết kế hệ thống điện mặt trời nối lưới sử dụng trường mầm non ABC Phạm vi nghiên cứu luận văn này, tác giả sử dụng phần mềm PVsyst để thiết kế mô hệ thống điện lượng mặt trời có kết nối lưới điện Phương pháp nghiên cứu Để giải mục tiêu nêu trên, luận văn đưa phương pháp nghiên cứu sau: - Nghiên cứu lý thuyết: Các lý thuyết lượng mặt trời, cấu tạo, nguyên lý làm làm việc hệ thống pin mặt trời -Xây dựng thiết kế hệ thống pin lượng mặt trời nối lưới sử dụng trường mầm non ABC - Mô hệ thống pin lượng mặt trời nối lưới phần mềm PVsyst, tính tốn hiệu kinh tế Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Kết đề tài giúp đánh giá tiềm lượng mặt trời, thông số kỹ thuật hệ thống lượng mặt trời nối lưới, tính khả thi hệ thống Từ đó, kết luận tư vấn nhà trường xây dựng hệ thống điện lượng mặt trời nối hệ thống lưới điện điạ điểm thiết kế Cấu trúc luận văn Mở đầu Chương 1: Tổng quan lượng mặt trời hệ thống điện lượng mặt trời Chương 2: Cơ sở tính tốn thiết kế hệ thống điện lượng mặt trời Chương 3: Ứng dụng phần mềm PV- Syst thiết kế kế hệ thống điện lượng mặt trời nối lưới Kết luận kiến nghị 3 Chương 1: T NG QUAN V NĂNG LƯ NG MẶT TRỜI VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯ NG MẶT TRỜI Nội dung tổng quát chương giới thiệu nguồn lượng tái tạo người sử dụng đặc biệt giới thiệu chi tiết nguồn lượng mặt trời – nguồn lượng nghiên cứu luận văn 1.1 Tổng quan lượng tái tạo hái niệm Năng lượng tái tạo lượng từ nguồn liên tục mà hiểu vô hạn lượng mặt trời, gió, mưa, thủy triều, sóng địa nhiệt ạng n ng ng tái tạ Năng lượng mặt trời Năng lượng gió Năng lượng đ a nhiệt Năng lượng đại dương Năng lượng sinh h i 1.2 Năng lượng m t trời 1.2.1 Ngu n n ng ng mặt trời hái niệm Năng lượng Mặt Trời lượng dòng xạ điện từ xuất phát từ Mặt Trời, cộng với phần nhỏ lượng hạt hạ ngun tử khác phóng từ ngơi Dòng lượng tiếp tục phát phản ứng nhiệt hạch Mặt Trời hết nhiên liệu, vào khoảng tỷ năm Năng lượng mặt trời thành h n Đặc trưng xạ mặt trời truyền khơng gian bên ngồi Mặt trời phổ rộng cực đại xạ nằm dải 10-1 - 10 µm nửa tổng lượng mặt trời tập trung khoảng bước sóng 0,38 – 0,78 µm vùng nhìn thấy phổ 4 Tính tốn lượng mặt trời Quan hệ xạ mặt trời ngồi khí thời gian năm xác định theo phương trình sau: Eng = Eo(1+0,033cos , W/m2 Trong đó, Eng xạ ngồi khí đo mặt phẳng vng góc với tia xạ vào ngày thứ n năm Như xạ mặt trời truyền đến bề mặt nghiêng tổng dòng xạ bao gồm: trực xạ Eb, thành phần tán xạ Ed1, Ed2, Ed3 xạ phản xạ từ bề mặt khác lân cận Er: E∑ = Eb + Ed1 + Ed2 + Ed3 + Er Trong tính tốn kỹ thuật, coi cường độ xạ tới mặt đất hàm thời gian τ, tính từ lúc mặt trời mọc τ =0 đến mặt trời lặn τ = τn/2, với τn=24h = 24.3600s sau: E(τ) = En.sinφ(τ) φ(τ) = ω τ góc nghiêng tia nắng so với mặt đất, 2 ω= = =7,72.10-5 rad s tốc độ góc tự xoay trái đất, τn 24.3600 En[W/m ] cường độ xạ cực đại ngày, lấy trị trung bình năm theo số liệu đo lường thực tế vĩ độ cần xét 1.2.1.4 hai thác lượng mặt trời hai thác tr c tiế nhiệt t lượng mặt trời: Bếp nấu dùng lượng mặt trời Hệ thống cung cấp nước nóng dùng lượng mặt trời Hệ thống sấy dùng lượng mặt trời + Hệ thống chưng cất nước dùng lượng mặt trời Động stirling dùng lượng mặt trời Thiết bị lạnh dùng lượng mặt trời Nhà máy nhiệt điện mặt trời hai thác tr c tiế điện t lượng mặt trời: Sử dụng hệ thống pin quang điện ản u t điện n ng t n ng ng mặt trời Các hương há hai thác Hiện việc sản xuất điện từ lượng mặt trời tập trung chủ yếu vào phương pháp sau : iện mặt trời tậ trung : Các hệ thống điện mặt trời tập trung (CSP-Concentrated Solar Power) sử dụng ống kính, gương hệ thống theo dõi để tập trung khu vực rộng lớn ánh sáng mặt trời vào chùm nhỏ Nhiệt tập trung sau sử dụng nguồn lượng cho nhà máy nhiệt điện thông thường in quang điện : Là thiết bị chuyển đổi trực tiếp lượng mặt trời sang điện cách sử dụng hiệu ứng quang điện Tình hình s n u t điện t in quang điện nước giới Trong năm 2015, công suất lắp đặt hệ thống pin quang điện tăng 25 so với năm 2014, 50 G bổ sung đưa cơng suất lắp đặt tồn cầu lên khoảng 227 G Châu Á nắm toàn thị trường, chiếm 60 số lượng bổ sung toàn cầu Các nước Trung uốc, Nhật Bản Hoa K ba thị trường hàng đầu Tiếp vương quốc Anh, nước thuộc Top 10 bổ sung sản xuất lượng mặt trời n Độ, Đức, Hàn uốc, c, Pháp, Canada Đến cuối năm 2015, châu lục ( trừ Châu Nam Cực) lắp đặt G , có 22 nước có cơng suất lắp đặt lớn G Ti m n ng n ng ng mặt trời iệt N m Vị trí địa lý ưu cho Việt Nam nguồn lượng tái tạo vô lớn, đặc biệt lượng mặt trời Trải dài từ vĩ độ 8o27’ Bắc đến 23o23’ Bắc, Việt Nam nằm khu vực có cường độ xạ mặt trời tương đối cao Hệ thống pin m t trời Pin mặt trời r 1.3 C u tạo h n loại - C u tạo in mặt trời: Gồm hai thành phần lớp bán d n điện cực kim loại, lớp bán d n P-N gọi lớp tiếp xúc nơi di chuyển điện tích tự Chúng liên kết thành lớp mỏng xếp chồng lên nhau, gọi tế bào quang điện (Photovoltaic cells) h n loại: ật liệu chủ yếu chế tạo in lượng mặt trời silic dạng tinh thể Chia thành loại sau: Pin lượng mặt trời mono đơn tinh thể hay gọi Monocrystalline Pin lượng mặt trời poly đa tinh thể hay gọi polycrystalline Pin lượng mặt trời dạng phim mỏng hay gọi thin film Là dải silic tạo từ miếng phim mỏng từ silic nóng chảy có cấu trúc đa tinh thể 1.3.1.2 Ngu ên l hoạt động iệu ứng quang điện tượng vật rắn nhận tia xạ mặt trời, điện tử vùng hóa trị hấp thụ lượng photon h chuyển lên vùng d n tạo cặp hạt d n điện tử – lỗ trống e- - h+, tức tạo hiệu điện T m in mặt trời olar odul Được cấu tạo từ pin mặt trời hay gọi tế bào quang điện số phụ kiện k m ặc tính làm việc in mặt trời ạch điện tương đương: Ở mạch tương đương, dòng chuyển đến tải dòng IL phát cường độ chiếu sáng, nhỏ dòng diode ID dòng rò shunt ISH Điểm làm việc MPP (Maximum Power Point): Nhiệt độ không gian xung quanh cường độ chiếu sáng thường xuyên thay đổi Điều có nghĩa đặc tuyến PV thường xuyên thay đổi điểm làm việc cho tải bất k thay đổi nhà sản xuất cung cấp đường cong I-V cho PV - ệ thống in qu ng điện - Thành h n hệ th ng ng in mặt trời Array Solar Panels) Là hệ thống gồm pin mặt trời nối nối tiếp nối song song tùy thuộc vào yêu cầu kỹ thuật phía đầu ộ chu ển đổi C –DC (Converter) Là thiết bị biến đổi nguồn điện chiều để có điện áp phù hợp cung cấp cho tải chiều nạp vào trữ điện 7 Nguyên lý cấu tạo: điều khiển xung đến IGBT, MOS ET linh kiện bán d n có chức tương tự thông qua PIC vi xử lý để cung cấp điện áp dòng điện đầu phù hợp ộ biến t n nv rt r + Biến t n thiết b biến đổi nguồn chiều thành nguồn oa chiều Ngu ên l c u tạo: điều hiển đóng m tha đổi độ rộng ung đến T T linh iện bán d n có chức tương t th ng qua C vi l điều ch nh điện h hợ với t i iến t n in quang điện c n có tích hợ T ộ tr điện att r n rg torag st m + Là thiết bị lưu trữ điện để cung cấp cho tải cần thiết dự trữ phần điện dư thừa tức thời - Các dạng hệ th ng điện mặt trời - Hệ th ng điện mặt trời độc lập (off-grid) - Hệ th ng điện mặt trời có ết lưới (on-grid) - Hệ th ng điện mặt trời h n tán Chương 2: CƠ SỞ TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯ NG MẶT TRỜI 2.1 Mơ hình hệ thống điện m t trời nối lưới đ hệ thống điện mặt trời nối ưới ó ự trữ Sơ đồ mơ hình hệ thống điện mặt trời nối lưới có dự trữ - - C u tạo Hệ thống lượng mặt trời nối lưới có dự trữ cấu tạo gồm phần tử sau: Hệ thống pin mặt trời : Gồm pin mặt trời ghép song song nối tiếp với tùy yêu cầu hệ thống lượng mặt trời Tủ đấu nối DC: Gồm thiết bị đóng cắt, cầu chì bảo vệ, thiết bị đo đếm nguồn điện chiều Hệ thống biến tần : Gồm hay nhiều biến tần quang điện Tủ đấu nối AC: Gồm thiết bị đóng cắt, bảo vệ, thiết bị đo đếm nguồn điện xoay chiều Tủ phân phối điện chính: Gồm thiết bị đo lường, giám sát điều khiển hệ thống Hệ thống biến tần-sạc: Gồm nhiều biến tần hoạt động hai chiều Hệ thống acquy: Gồm nhiều acquy kết nối song song nối tiếp với tùy yêu cầu hệ thống 9 trữ đ hệ thống điện mặt trời nối ưới khơng ó hệ thống ự C u tạo Tương tự hệ thống điện mặt trời nối lưới có dự trữ lược bỏ hệ thống biến tần-sạc hệ thống acquy dự trữ 2.2 Lý thuyết thiết kế hệ thống điện lượng m t trời Bước 1: Tính phụ tải điện theo yêu cầu: Giả sử cần cấp điện cho tải T1, T2, T3,… có cơng suất tương ứng P1, P2, P3,… thời gian làm việc hàng ngày chúng t1, t2, t3,… Tổng điện phải cấp ngày cho tải: Eng =P1 t1 P2 t2 P3 t3 …= ∑ki=1 Pi ti Từ Eng nhân với số ngày tháng năm ta tính nhu cầu điện tháng năm ước : Tính lượng điện mặt trời c n thiết Ec: Việc tính chọn điện sản xuất hệ thống Ec ngày trung bình hệ thống nối lưới tùy thuộc vào nhu cầu nhà đầu tư mong muốn, diện tích giới hạn để lắp dàn pin điều kiện ràng buộc hệ thống lưới đấu nối ước 3: Tính cơng su t dàn pin mặt trời: Công suất dàn pin mặt trời thường tính cơng suất đỉnh hay cực đại đạt được, cơng suất dàn pin điều kiện chuẩn STC ( Standard Test Conditions) : với E0 1000W / m2 nhiệt độ chuẩn T0 25o C Ec 1000 P( P) = , P] E m 10 Trong đó: E [Wh/m2] cường độ xạ mặt phẳng đặt nghiêng góc so với mặt phẳng ngang, giá trị đo thực tế điểm đặt hệ thống PV m hiệu suất pin nhiệt độ T tính sau: =1 Pc (T T0 m Với : T nhiệt độ làm việc thường xuyên pin Pc hệ số nhiệt độ pin mặt trời ước 4: Tính s module mắc song song n i tiếp: Các giá trị đặc trưng module: + U làm việc tối ưu: Vm + I làm việc tối ưu : Im + Công suất đỉnh : Pm P Số module cần dùng hệ thống: N= ( P) Pm Với N=NS NP Số module mắc nối tiếp: NS = V Vm + Trong V: điện áp yêu cầu hệ thống pin mặt trời N Số module mắc song song: NP = N S ước 5: Tính dung lượng hệ th ng acqu ch sử dụng hệ th ng điện lượng mặt trời có d tr Dung lượng hệ thống acquy tính theo cơng thức: Eout D C= VX b DOS ước : Ch n hệ th ng biến đổi nguồn điện Đối với hệ thống điện lượng mặt trời có dự trữ: Việc chọn hệ thống biến tần/sạc phải tải đủ công suất để nạp/xả hệ thống acquy, chọn hệ thống biến tần quang điện phải tải đủ công suất hệ thống pin 11 Đối với hệ thống điện lượng mặt trời khơng có dự trữ: Việc chọn hệ thống biến tần quang điện phải tải đủ dòng cơng suất từ hệ thống pin mặt trời Số liệu tính toán hệ thống điện lượng m t trời nối lưới trường mầm non ABC - TP Đà Nẵng Đ m thiết kế ặc điểm: Địa điểm thiết kế: Trường mầm non ABC - TP Đà Nẵng Vị trí địa lý: 16,0746 độ vĩ Bắc, 108,2304 độ kinh Đông Địa chỉ: 906, Đường Ngô uyền, uận Sơn Trà, Thành Phố Đà Nẵng Trường mầm non chất lượng cao ABC - Ngơ Quyền có quy mơ tầng lầu, diện tích 5.000m2, phân chia thành 20 nhóm lớp Mỗi lớp học có diện tích lên tới 50m2 trang thiết bị tiêu chuẩn chất lượng cao; Trường có sảnh chơi nhà dành cho trẻ, phòng hội trường, sân chơi ngồi trời Đặc biệt, trường có hồ bơi tiêu chuẩn đại .=> Tổng diện tích mái trường mầm non Chất lượng cao ABC - Ngô Quyền 750 m2 2.3.1.2 Tiềm lượng mặt trời trường m m non ch t lượng cao ABC Trường mầm non ABC mái nhà cao phẳng , diện tích lớn, khơng bị che chắn cao trình cối thích hợp cho việc lắp đặc pin mặt trời 2.3.1.3 Chính sách phát triển lượng mặt trời đ a hương 12 Quyết định số 11 2017 Đ-TTg Thủ tướng Chính phủ ban hành ngày 11/4/2017 chế khuyến khích phát triển dự án điện mặt trời Việt Nam Thông ố h tải trường mầm non ABC Trường có thiết b với cơng su t tiêu th u: Bảng công su t tiêu th trường mầm non ABC STT Thiết bị Đ n chiếu sáng 4kW Điều hòa chiều Tivi Thang máy Máy nước nóng Các thiết bị khác 41kW 1.8kW 4.4kW 25kW 11kW Tổng công suất tiêu thụ Công suất đỉnh phụ tải: 54 kW Điện tiêu thụ hàng năm: 54054 kWh Các đồ thị phụ tải: Nguồn EVN CPC Thông ố trạm iến trường mầm n n AB Trạm biến áp: Gồm máy biến áp: Công suất SBA= 320 kVA ự h n hương án ông u t hệ thống điện mặt trời a ch n hương án lắ đặt Dựa vào phân tích ưu nhược điểm mơ hình điện mặt trời nối lưới, tác giả định chọn phương án lắp đặt hệ thống điện mặt trời nối lưới không dự trữ với pin mặt trời tích hợp mái nhà 13 a ch n c ng su t lắ đặt iện tích lắ đặt h dụng Pd = E0 p Sd =0,95.1000.0,16.404,25= ( P 61,5(k P E0 =1000 m2 cường độ xạ tiêu chuẩn iều iện ràng buộc lưới điện Tổng công suất đặt máy biến áp trường là: SBA=320(kVA) Công suất điện xoay chiều lắp đặt tối đa hệ thống : Sac SBA 320 (kVA Hệ số công suất hệ thống quang điện: cosφ=1 Suy công suất tác dụng : Pac < 320kW Đối với hệ thống lượng mặt trời đầu hiệu suất tồn hệ thống (cơng suất điểm đấu nối lên lưới /công suất đặt hệ thống pin quang điện) khoảng 75 đến 85% Ta chọn hiệu suất H = 85% Pac 320 Pd = (k P H 0,85 ết luận So sánh hai kết ta chọn công suất đặt hệ thống pin mặt trời là: PPV =61,5 (k p ) Đây công suất đặt nhỏ hệ thống, để cài đặt chương 14 Chương : NG NG PHẦN M M CHU ÊN NG PVsystTHIẾT KẾ TỐI ƯU HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯ NG MẶT TRỜI Giới thiệu phần mềm PVsyst Phần mềm PVsyst đời vào năm 1994, hai tác giả đồng sáng lập ông André Mermoud ông Michel Villoz 3.2 Nghiên cứu cài đ t thông số phần mềm PVsyst Đ nh v đ m thiết kế đ l y số liệu khí tư ng Địa điểm thiết kế trường mầm non ABC Ngô Quyền –TP Đà Nẵng - Vị trí địa lý: 16,0746 độ vĩ Bắc, 108,2304 độ kinh Đơng 3.2.2 Lựa ch n mơ hình Với khu vực thiết kế có hệ thống điện lưới quốc gia trước, trường mầm non hoạt động vào ban ngày, công suất sử dụng không đồng Ngồi ra, tính tốn lựa chọn cơng suất để lắp đặt hệ thống điện lượng mặt trời đáp ứng đủ phần điện phụ tải Vì vậy, chọn mơ hình hệ thống điện lượng mặt trời nối lưới để thiết kế ài đặt đ nh hướng hệ thống in qu ng điện Cài đặt định hướng phần mềm PVsyst sau: ài đặt công su t lắ đặt c a hệ thống in qu ng điện phần m m Trong chương 2, ta chọn công suất lắp đặt hệ thống pin quang điện theo điều kiện ràng buộc công suất nối lưới Công suất 15 hệ thống pin quang điện Ppv=61.5 k p Đây giá trị cài đặt cho hệ thống pin quang điện, nhiên trợ giúp cho phần cài đặt ta thay đổi q trình định cỡ tối ưu hệ thống 3.2.5 Ch n m u in qu ng điện 3.2.5.1 Các yêu c u để ch n modul in quang điện Khi chọn loại module pin quang điện cần phải đảm bảo yêu cầu sau: + Chọn loại module pin quang điện có hiệu suất chuyển đổi từ lượng xạ thành điện cao Đảm bảo điện áp công suất đầu ổn định cường độ xạ nhiệt độ đầu vào ổn định + Hiệu suất pin quang điện giảm dần qua năm, phải đảm bảo tổn thất năm mức nhỏ Vấn đề liên quan tới việc bảo hành hiệu suất nhà sản xuất 3.2.5.2 Ch n loại modul in quang điện cài đặt ph n mềm PVsyst Chọn loại pin quang điện: Loại module SW 300-Mono hãng sản xuất SolarWorld 3.2.6 Ch n biến tần cho hệ thống điện n ng ng mặt trời 3.2.6.1 Các yêu c u ch n biến t n n i lưới Yêu cầu kỹ thuật chọn biến tần nối lưới: - Đảm bảo làm việc ổn đinh theo đặc tính V-A - Đảm bảo yêu cầu điện áp, cơng suất, tần số, cosφ phía đầu biến tần để hòa vào lưới điện quốc gia 16 - Các thành phần sóng hài, dòng điện DC phía đầu đảm bảo theo tiêu chuẩn để nối lưới - Hiệu suất biến tần cao, hiệu suất biến đổi biến tần đến 99 điều kiện tiêu chuẩn 3.2.6.2 L a ch n biến t n cài đặt ph n mềm PVsyst Lựa chọn biến tần: - Tên biến tần: SUNNY TRIPOWER 60 - Hãng sản xuất: SMA - Thông số kỹ thuật: Xem phụ lục - Các tiêu chuẩn lựa chọn biến tần: IEC 61683:1999, IEC 61721:2004, IEC 62109-1&2:2011-2012, IEC 62116:2008 Đ nh cỡ hệ thống điện n ng ng mặt trời phần m m PVsyst Xác đ nh s lượng biến t n hệ th ng in quang điện Định cỡ hệ thống việc điều chỉnh số lượng pin quang điện, số lượng biến tần cho phù hợp để hệ thống đạt hiệu suất tuổi thọ cao Th ng s tổn th t trạm biến Phần không cài đặt vào phần mềm phần điện tạo chủ yếu cung cấp cho tải phía hạ áp, hệ thống quang điện bơm lên lưới phần nhỏ điện nên tổn thất nhỏ khơng thể tính phần mềm Ch n loại d điện 17 Đối với loại dây điện hệ thống lượng mặt trời, ngồi việc đảm bảo khả d n dòng bỏ dây d n yêu cầu cách điện, chịu nhiệt, xạ Chọn loại dây theo tiêu chuẩn IEC 60228 Trong thiết kế tác giả chọn loại dây Cáp ruột đồng, cách điện XLPO XLPO gọi Polyolefin liên kết chéo, hình thức cách nhiệt tạo thông qua nhiệt áp suất cao sản phẩm cáp điện công ty cổ phần dây cáp điện Việt Nam sản xuất ài đặt ph tải trường mầm n n AB TP Đà Nẵng Trong phần mềm này, nhập điện phụ tải trung bình theo trung bình theo tháng Tuy nhiên, giá trị điện phụ tải trường thay đổi lớn theo theo tháng nên để xác phần tác giả nhập liệu theo tháng năm với liệu từ giám sát đo đếm từ Công ty Điện Lực Miền Trung trường mầm non ABC TP Đà Nẵng Điện tiêu thụ phụ tải năm: AL=54054 kWh Tính t án ài đặt kinh tế Chi hí đ u tư va v n Chi phí lắp đặt hệ thống quang điện .9 Cài đặt th ng s h n tích lợi nhuận 3.3 Mơ phân tích kết 3.3.1 Mơ Sau cài đặt tất thông số, ta tiến hành mô để xuất kết hệ thống mà ta thiết kế Các kết để đánh giá thực dự án bao gồm: Báo cáo thông số hệ thống Các thông số chi tiết đầu vào đầu hệ thống Các đồ thị đặc tính chi tiết hệ thống Phân tí h kết mơ hỏng 3.3.2.2 Kết qu báo cáo ph n mềm PVsyst Thơng số hệ thống: 18 + Loại hệ thống: Hệ thống nối lưới; Định hướng pin quang điện: hướng; + Độ nghiêng Góc phương vị =28o/-45o 28o/45o; + Tấm pin quang điện: Kiểu: Sunmodule SW 300 mono; PPVdanh nghĩa = 300Wp; + Số lượng pin: 198 tấm; PPVtổng_danh nghĩa = 59.4kWp; + Biến tần: Kiểu: Sunny Tripower 60-10; PIVTdanh nghĩa = 60 kWac; Phụ tải: PL=54.054 M h năm; Kết mơ chính: + Sản xuất hệ thống: Sản lượng điện tạo ra: Eac = 84.3 M h năm; + Sản xuất cụ thể đơn vị: 1420 k h k p năm; + Tỉ số hiệu suất: PR = Eac/GlobInc.Pnom = 82.4%; + Tổng vốn đầu tư: 102980 USD + Tiền phải trả hàng năm theo phầm mềm: ( Vay 100%; 15 năm; lãi suất 8%) 12031 USD năm; Chi phí điện năng: 0,14 USD/kWh Nhận xét: Đáp ứng đủ nhu cầu công suất cho phụ tải tháng năm, ngồi có lượng điện đưa lên lưới phụ tải sử dụng điện nhỏ điện mà hệ thống tạo 3.3.2.3 Tổn th t điện hệ th ng điện lượng mặt trời n i lưới 19 Giản đồ tổn thất điện hệ thống điện lượng mặt trời nối lưới Hiệu suất chuyển đổi loại module 17,89% pin quang điện Tổng điện danh nghĩa hệ thống pin quang điện thu Hiệu mức chiếu xạ ánh sáng 0,8% Tổn thất nhiệt độ pin quang điện -11,3% Tổn thất không phù hợp -1,0% pin quang điện Tổn thất hiệu ứng ánh sáng suy giảm -1,0% cảm ứng Tổn thất điện trở dây d n 0,0% Điện thực tế hệ thống pin quang điện Tổn thất biến tần trình vận -1,6% hành 99.1 MWh 87.2 MWh 20 Tổn thất biến tần công suất danh 0% nghĩa Tổn thất biến tần ngưỡng điện áp 0% Điện hữu ích đầu biến tần Điện đầu hệ thống điện lượng m t trời Điện cung cấp cho phụ tải Điện đưa vào lưới 84.3 MWh 84.3MWh 23.8 MWh 60.6 MWh Nhận xét: + So sánh với hệ thống có cơng suất tương đương giới hệ thống mà ta thiết kế có hiệu suất mức trung bình + Tổn thất nhiệt độ pin quang điện lớn, làm ảnh hưởng định đến sản lượng điện tạo hệ thống Giá trị giảm lúc thực dự án, người ta thiết kế ống đối lưu nằm mái nhà mảng pin quang điện đặt mái + Giá trị tổn thất ngưỡng điện áp hệ thống biến tần nhỏ 0,3%, giá trị tồn năm hệ thống mà ta thiết kế có hiệu suất hệ thống pin quang điện giảm qua năm, làm công suất đầu vào biến tần giảm 3.3.2.4 Phân tích tài Đầu tư giá trị hệ thống + Chi phí đầu tư: 102980 USD cụ thể 1,73 USD/Wp + Chi phí phải trả vay vốn hàng năm: 12031 USD ( chi phí đầu tư, vay 100 chi phí đầu tư) Chi phí điện sản xuất: 0,14 USD k h + Các thông số chi tiết: Xem phần phụ lục Phân tích giá trị lợi nhuận hệ thống + Khoảng thời gian vận hành sản xuất điện dự án 25 năm, từ đầu năm 2019 đến cuối năm 2043 Dự án đầu tư có lãi thơng qua số liệu điện sản xuất năm 84.3 M h 21 Năm thứ 14 có lợi nhuận vay vốn với hình thức trả theo năm thời gian vay dài, nên tổng chi phí phải trả hàng năm thấp tiền bán điện hàng năm Để đánh giá cụ thể thời điểm hồn vốn ta phải sử dụng cơng cụ khác để tính tốn 3.4 Kết luận sơ đồ thiết kế hệ thống lượng m t trời nối lưới trường mần non ABC –TP Đà Nẵng Sơ đồ thiết kế hệ thống lượng mặt trời nối lưới Trường mầm non ABC –TP Đà Nẵng 22 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Các vấn đề thực luận văn - Sau thời gian tìm tòi, học hỏi nghiên cứu, vận dụng kiến thức chuyên ngành kiến thức bên dự án tương tự nên luận văn hồn thành Trong bao gồm tổng quan lượng mặt trời, tìm hiểu hệ thống điện lượng mặt trời phân tích, đánh giá để đưa phương án thiết kế hợp lý, đặc biệt sử dụng thành công phần mềm PVsyst để thiết kế cho hệ thống điện mặt trời trường Mầm non ABC sử dụng cho trường phát lên lưới điện - Với việc sử dụng phần mềm PVsyst thiết kế hệ thống điện lượng mặt trời nối lưới ta có kết luận sau: - Phần mềm giải khó khăn việc thiết kế hệ thống lượng mặt trời nối lưới định hướng lắp đặt tối ưu hệ thống pin quang điện, tính tốn thơng số tổn thất định cỡ tối ưu thiết bị hệ thống lượng mặt trời nối lưới địa điểm thiết kế - Dựa vào kết mô phần mềm ta phân tích đánh giá thơng số hệ thống từ đưa giải pháp để nâng cao chất lượng sản lượng điện hệ thống + Những ưu điểm nhược điểm lắp đặt hệ thống: Ưu điểm: + Đáp ứng nhu cầu sử dụng điện, giảm tải hệ thống lưới điện địa phương Khi mà phụ tải tăng nhanh chóng, cơng trình xây dựng mọc lên ngày làm cho công tác quy hoạch phát triển lưới điện địa phương gặp nhiều khó khăn + Tăng cường nguồn tự chủ lượng cho ngày thiếu điện Tạo điểm nhấn cho trường Nhược điểm: + Xảy tượng dao động công suất hệ thống điện lưới cường độ xạ mặt trời thay đổi nhanh đám mây bay ngang qua chùm tia chiếu xuống pin quang điện - Nh ng thuận lợi hó hăn hi d ng hệ th ng điện lượng mặt trời trường m m non ABC: Thuận lợi: 23 Khơng có chi phí đất đai + Hệ thống điện lưới gần với khu vực xây dựng hệ thống PV + Việc lắp đặt hệ thống pin quang điện mái nhà giảm chi phí đầu tư móng, giá đỡ cho dàn pin quang điện Cơ sở hạ tầng có sẵn, thuận lợi cho công tác xây dựng quản lý hệ thống điện lượng mặt trời hó hăn: + Việc định hướng lắp đặt thực tế hệ thống pin quang điện phức tạp hệ thống mái nhà có hướng khác nhau, cần phải đo đạc phân tích hiệu suất thu xạ cao cho năm Tuy nhiên, phần định hướng lắp đặt hệ thống pin quang điện chương đánh giá hiệu suất rõ ràng nên dựa vào để lắp đặt hệ thống pin quang điện + Hệ thống pin quang điện phân tán nên việc đấu nối phải nghiên cứu kỹ để giảm tổn thất không phù hợp công suất điện áp hệ thống pin quang điện làm tăng thêm chi phí dây điện đấu nối hệ thống pin quang điện để đưa tủ đấu nối chung + Việc xây dựng hệ thống PV phải giữ mỹ quan trường Hướng mở rộng đề tài Nghiên cứu, xây dựng chế độ vận hành, chế thương mại hóa cho hệ thống điện sử dụng lượng mặt trời, đảm bảo đạt hiệu kinh tế cao Kiến nghị Thực trạng nay, chi phí để đầu tư hệ thống lượng mặt trời lớn đạt hiệu kinh tế chưa cao Trong tương lai gần quyền thành phố Đà Nẵng Chính phủ, sở ban ngành cần sớm áp dụng chế khuyến khích đẩy mạnh sử dụng lượng mặt trời vào quan, trường học, bệnh viện, doanh nghiệp, khu nghĩ dưỡng … đưa thành phố thành đô thị xanh, đẹp đứng đầu nước Nâng cao nguồn tự chủ lượng cho doanh nghiệp thành phố tình trạng thiếu điện thời gian đến  ... việc nghiên cứu đề tài Thiết kế đánh giá hiệu kinh tế hệ thống điện mặt trời trường mầm non ABC – TP Đà Nẵng yêu cầu mang tính cấp thiết bối cảnh nguồn lượng truyền thống dần cạn kiệt lượng... dạng hệ th ng điện mặt trời - Hệ th ng điện mặt trời độc lập (off-grid) - Hệ th ng điện mặt trời có ết lưới (on-grid) - Hệ th ng điện mặt trời h n tán Chương 2: CƠ SỞ TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN... thuyết lượng mặt trời, cấu tạo, nguyên lý làm làm việc hệ thống pin mặt trời -Xây dựng thiết kế hệ thống pin lượng mặt trời nối lưới sử dụng trường mầm non ABC - Mô hệ thống pin lượng mặt trời nối