Đánh giá dự án năng lượng mặt trời 47 5MW nổi trên mặt hồ đa mi

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐỖ MINH LỘC ĐÁNH GIÁ DỰ ÁN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 47,5 MW NỔI TRÊN MẶT HỒ ĐA MI Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Mã số: 60.52.02.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS LƯU NGỌC AN Đà Nẵng - Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Trong luận văn có trích dẫn số tài liệu báo cáo thiết kế sở dự án nhà máy điện mặt trời hồ Đa Mi, văn bản, tài liệu chuyên ngành điện Việt Nam số tổ chức khoa học giới thiết kế hệ thống lượng mặt trời sử dụng cho dự án solar farm, sử dụng phần mềm PVsys chun dụng cho tính tốn, mơ hệ thống lượng mặt trời Các số liệu, kết nghiên cứu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả luận văn ĐỖ MINH LỘC TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH ĐÁNH GIÁ DỰ ÁN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 47,5MW NỔI TRÊN HỒ ĐA MI ASSESSMENT OF A FLOATING SOLAR POWER PROJECT 47.5MW ON DA MI RESERVOIR Học viên: Đỗ Minh Lộc, Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60520202, Khóa: KTĐ.K33.LĐ Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng Tóm tắt - Trong luận văn này, phân tích đánh giá tính khả thi hiệu Dự án lượng điện mặt trời hồ thủy điện Đa Mi công suất 47,5MW việc phân tích lựa chọn vị trí, đánh giá tổn thất, lựa chọn công nghệ thiết bị nhà máy; đồng thời đo lường thống kê số liệu xạ thực tế Công ty Cổ phần Thủy điện Đa Nhim - Hàm Thuận - Đa Mi quan trắc vị trí hồ Thủy điện Đa Mi năm từ tháng 05/2016 đến tháng 04/2017 để tính tốn thiết kế, lắp đặt mơ kết sản lượng điện nhà máy phần mềm PVsyst Kết phân tích, tính tốn làm sở cho việc đánh giá hiệu Dự án Từ khóa: Điện mặt trời nổi; Dự án điện mặt trời hồ Đa Mi; pin quang điện; inverter; xạ mặt trời Abstract - In this essay, the authour have analyzed and assessed the feasibility as well as effeciency of a Floating solar power plant project 47,5 MW on the Da Mi reservoir via the analysis of the location selection, the loss assessment and the main equipments selection with the science of technology; Simultaneously, the statistical analysis of the actual radiation data, collected by the Da Nhim - Ham Thuan - Da Mi Hydropower Joint Stock Company at Da Mi Hydropower Plant reservoir from 05/2016 to 04/2017, is used for the calculations in design, installation as well as simulation results of the electricity generation of the Plant through PVsyst software to evaluate the performance and the efficiency of the Project Key words: Floating Solar; Đa Mi Floating Solar Project; photovoltaic module; inverter; radiation MỤC LỤC TRANG BÌA LỜI CAM ĐOAN TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài .1 Mục tiêu đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu .2 Bố cục đề tài CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 1.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 1.2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ PIN QUANG ĐIỆN 1.2.1 Lý thuyết pin quang điện 1.2.2 Mạch điện tương đương .6 1.2.3 Điện áp hở mạch dòng ngắn mạch 1.2.4 Đường I - V P - V 1.2.5 Công nghệ pin quang điện 1.2.6 Mô đun mảng PV 10 1.2.7 Tính tốn chuỗi mơ đun .10 1.2.7.1 Nối nối tiếp 10 1.2.7.2 Nối song song 11 1.2.7.3 Tính tốn nối theo mảng 12 1.2.8 Hệ thống PV độc lập kết lưới 12 1.2.8.1 Hệ thống PV độc lập (off-grid) 12 1.2.8.2 Hệ thống PV có kết lưới (on - grid) 13 1.2.8.3 Hệ thống PV tập trung có kết lưới 14 1.3 CÁC LOẠI PV PHỔ BIẾN HIỆN NAY 14 Kết luận chương 1: 16 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG BỨC XẠ MẶT TRỜI .17 2.1 XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG ĐIỆN MẶT TRỜI 17 2.2 THU THẬP, PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ NGUỒN BỨC XẠ MẶT TRỜI TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 19 2.2.1 Tiềm năng lượng mặt trời tỉnh Bình Thuận 21 2.2.2 Bức xạ lượng mặt trời khu vực dự án .23 2.2.3 Kết khảo sát khu vực dự án .28 2.2.4 Giới thiệu tổng quan Dự án lượng mặt trời Đa Mi 30 2.2.4.1 Quy mô dự án 30 2.2.4.2 Địa điểm xây dựng 30 Kết luận chương 2: 32 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ LỰA CHỌN VÀ BỐ TRÍ CÁC MƠ ĐUN PV, INVERTER VÀ HỆ THỐNG PHAO NỔI 33 3.1 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ LỰA CHỌN VÀ BỐ TRÍ MƠ ĐUN PV 33 3.1.1 Thiết kế lắp đặt Pin mặt trời PV 34 3.1.1.1 Góc nghiêng Pin 34 3.1.1.2 Bố trí cấu hình lắp đặt Pin 35 3.1.1.3 Khoảng cách hàng .35 3.1.1.4 Thiết kế phần điện DC 36 3.1.2 Phương án bố trí mảng pin .36 3.1.2.1 Số Pin nối tiếp tối đa chuỗi .36 3.1.2.2 Số pin nối tiếp tối thiểu chuỗi 36 3.2 NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN INVERTER 37 3.2.1 Phân loại Inverter .37 3.2.1.1 Inverter trung tâm (Central Inverter) 37 3.2.1.2 Inverter chuỗi (String inverter) 37 3.2.1.3 Inverter siêu nhỏ (Microinverter) 37 3.2.2 Tính tốn cơng suất mảng Pin/Inverter 38 3.3 NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHAO NEO 40 3.3.1 Dạng phao kết hợp giàn khung thép tạo góc nghiêng .40 3.3.2 Dạng phao chuyên dụng tạo góc nghiêng 41 3.3.3 Mô tả chung loại vật liệu nhựa phổ biến 41 3.3.4 Chọn lựa chủng loại vật liệu sử dụng cho phao .42 3.3.5 Xem xét lựa chọn phương án phao 42 3.3.5.1 Phao đúc sẵn 43 3.3.5.2 Phao lắp ghép 43 3.3.6 Tải trọng thiết kế 44 3.3.7 Yêu cầu thiết kế hệ thống phao 44 Kết luận chương 3: 44 CHƯƠNG MƠ PHỎNG, PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ CÁC YẾU TỐ KỸ THUẬT CỦA DỰ ÁN 45 4.1 PHÂN TÍCH SỐ LIỆU DỰ ÁN .45 4.1.1 Lựa chọn vị trí dự án 46 4.1.2 Quan trắc, tổng hợp phân tích số liệu xạ vị trí dự án 46 4.1.3 Nghiên cứu lựa chọn pin 47 4.1.4 Nghiên cứu lựa chọn inverter 49 4.1.5 Phân tích giá trị tổn thất lắp đặt nhà máy .51 4.2 PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ MƠ PHỎNG BẰNG PHẦN MỀM PVSYST 53 4.2.1 Tổng hợp số liệu đầu vào mô 53 4.2.2 Kết mô phần mềm PVSys .53 Kết luận chương 4: 59 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO) BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng Trang 1.1 Tổng hợp số liệu thông số kỹ thuật PV phổ biến 15 2.1 Tổng công suất lắp đặt hệ thống Solar PV tích lũy tồn giới 17 2.2 Kế hoạch phát triển điện mặt trời Việt Nam đến 2030 18 2.3 Số liệu xạ mặt trời VN 21 2.4 Số liệu xạ thực tế tháng trung bình năm (kWh/m2) 21 2.5 Tổng số nắng trung bình tháng năm (giờ) 22 2.6 Nhiệt độ khơng khí trung bình tháng năm (oC) 22 2.7 Tốc độ gió mạnh hướng vô hướng, trạm Bảo Lộc (m/s) 23 2.8 Giá trị GHI trung bình tháng nguồn liệu khu dự án (kWh/m2) 25 2.9 Thông số kỹ thuật thiết bị trạm quan trắc xạ mặt trời 26 2.10 Số liệu tổng hợp xạ mặt trời hồ Đa Mi 28 2.11 Các thông tin hồ thủy điện Đa Mi sau 29 3.1 Thơng số kỹ thuật inverter chọn 38 4.1 So sánh loại pin thông số kỹ thuật 47 4.2 Các thông số kỹ thuật pin lưa chọn để mô 48 4.3 Thông số kỹ thuật inverter chọn để mơ 50 4.4 Các thông số tổn thất 52 4.5 Tổng hợp số liệu để mơ dự án 53 4.6 Bảng tổng hợp kết tính tốn mơ dự án 53 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 1.16 1.17 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 3.1 Tên hình Trang Quỹ đạo trái đất quay quanh mặt trời Quỹ đạo mặt trời ngày điển hình Tác dụng PV biến đổi photons thành điện áp từ tiếp giáp pn Mạch điện tương đương Đặc tính dịng điện áp Module PV ánh sáng mặt trời bóng tối Đặc tính cơng suất điện áp (P-V) module PV ánh sáng mặt trời Công nghệ sản xuất PV Sơ đồ dạng mô tả công nghệ sản xuất PV Cấu trúc mô đun mảng Các mô đun giống mắc nối tiếp Các mô đun khác mắc nối tiếp Các mô đun giống mắc song song Các mô đun khác nối song song Các mô đun nối thành mảng Một hệ thống lượng mặt trời độc lập Hệ thống PV có kết lưới Hệ thống PV tập trung có kết lưới Tổng công suất lắp đặt hệ thống Solar PV tích lũy tồn giới tính đến 2016 Xu hướng phát triển điện mặt trời nước giới Số liệu xạ mặt trời khu vực nước Đông Nam Á Bản đồ xạ mặt trời vùng Việt Nam Số liệu xạ thực tế tháng trung bình năm (kWh/m2) Biểu đồ tổng số nắng trung bình tháng năm (giờ) Biểu nhiệt độ trung bình tháng năm (giờ) Bản đồ GHI trung bình ngày lý thuyết khu vực dự án Thiết bị quan trắc xạ mặt trời lắp đặt hồ Đa Mi Tổng thể khu vực mặt hồ thủy điện Đa Mi Mặt hồ thủy điện Đa Mi Sơ đồ kết lưới Dự án nhà máy điện mặt trời Đa Mi Mơ hình Bố trí lắp đặt PV 10 10 11 11 11 12 12 13 13 14 17 18 19 20 21 22 23 24 27 28 29 31 34 Số hiệu 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 Tên hình Góc nghiêng tối ưu tính tốn từ phần mềm PVSyst Mơ hình kết nối inverter trung tâm inverter chuỗi Sơ đồ đấu nối PV-INVERTTER-MBA Phao mô đun kết hợp khung thép Phao dạng ống với khung thép Phao chuyên dụng dạng khối Phao chuyên dụng dạng ống Minh họa hệ thống phao đúc sẵn Vị trí mặt lắp đặt mảng pin mặt hồ Đa Mi Các chức inverter trung tâm Đặc tính điều chỉnh P-Q inverter trung tâm Sơ đồ đấu nối PV-INVERTTER-MBA Khoảng cách lựa chọn hàng pin Q trình mơ thơng số kỹ thuật pin inverter Biểu đồ số liệu sản lượng điện phát nhà máy Biểu đồ tổn thất năm nhà máy điện mặt trời Đồ thị phân bố công suất phát mảng pin lượng tương ứng năm Đồ thị phân bố công suất phát nhà máy sản lượng tương ứng năm Đồ thị phân bố nhiệt độ làm việc mảng pin Đồ thị phân bố điện áp làm việc module PV Trang 35 38 39 40 40 41 41 43 46 49 49 50 52 54 55 56 57 57 58 58 MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1.1 Cơ sở khoa học thực tiễn đề tài Nhằm đạt mục tiêu Chính phủ đề cho ngành Năng lượng Việt Nam, phấn đấu để tới năm 2020, Việt Nam phải đạt sản lượng điện 265 tỷ kWh tới năm 2030 phải đạt tới 570 tỷ kWh (năm 2017 khoảng 174 tỷ kWh điện thương phẩm) Qua 30 năm đổi đất nước, ngành Năng lượng nói chung ngành điện nói riêng hàng năm tăng trưởng 10% năm Ngành điện đáp ứng tốc độ tăng trưởng Tuy nhiên, lượng hóa thạch than, khí đốt ngày cạn kiệt, nguồn thủy điện lớn hầu hết khai thác, để cân đối mục tiêu trên, từ đến năm 2020, vòng năm phải tìm nguồn điện để bổ sung thêm gần 100 tỷ kWh điện; Bổ sung thêm khoảng 300 tỷ kWh đến 2030 Từ nhận định trên, nguồn điện từ lượng gió, mặt trời… cần khai thác mạnh mẽ Năng lượng tái tạo nói chung lượng mặt trời nói riêng giới coi trọng nhiều thập kỷ qua đánh giá có tiềm to lớn Đất nước nằm khu vực nhiệt đới, đó, nguồn lượng mặt trời có quanh năm đặc biệt khu vực Miền nam Có thể nói rằng, nguồn Năng lượng từ xạ mặt trời vô tận Để phát triển điện mặt trời, Thủ tướng Chính phủ ban hành Quyết định số 11/2017/QĐ-TTg chế khuyến khích phát triển dự án điện mặt trời Việt Nam Theo định này, dự án điện mặt trời miễn thuế nhập hàng hóa nhập để tạo tài sản cố định cho dự án Các dự án điện mặt trời, cơng trình đường dây trạm biến áp để đấu nối với lưới điện miễn, giảm tiền sử dụng đất, tiền thuê đất, tiền thuê mặt nước theo quy định pháp luật hành áp dụng cho dự án thuộc lĩnh vực ưu đãi đầu tư Bên mua điện có trách nhiệm mua tồn sản lượng điện từ dự án nối lưới với giá mua điện điểm giao nhận điện 2.086 đồng/kWh (chưa bao gồm thuế giá trị gia tăng), đương đương 9,35 Uscents/kWh dự án đưa vào vận hành trước ngày 30 tháng 06 năm 2019 áp dụng cho vòng đời dự án 20 năm Giá điện áp dụng cho dự án nối lưới có hiệu suất tế bào quang điện (Solar Cell) lớn 16% mô đun lớn 15% [3] Như thấy rằng, Chính phủ quan tâm thúc đẩy phát triển nguồn điện nói chung nguồn lượng mặt trời nói riêng Tuy nhiên, thực tiễn cho thấy đến nguồn điện từ lượng mặt trời đưa vào sử dụng cịn khiêm tốn, đến chưa có Dự án điện mặt trời với quy mô hàng chục MW nối lưới đưa vào vận hành, lý kinh nghiệm thực tế thiết kế, xây dựng quản lý vận Dự án nhiều hạn chế Do vậy, việc chọn nội dung đề tài: “ĐÁNH GIÁ DỰ ÁN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 47,5MW NỔI TRÊN HỒ ĐA MI” mang tính cấp thiết nhằm đảm bảo 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] Tài liệu giảng dạy môn học Năng lượng Năng lượng tái tạo T.S Lưu Ngọc An, trường ĐHBK Đà Nẵng [2] Quyết định số 428/QĐ-TTg ngày 18/3/2016 Thủ tướng Chính phủ phê duyệt điều chỉnh Quy hoạch phát triển Điện lực Quốc gia giai đoạn 2011-2020 có xét đến năm 2030 [3] Quyết định số: 11/2017/QĐ-TTg chế khuyến khích phát triển dự án điện mặt trời Việt Nam [4] Quy trình vận hành hồ chứa thủy điện Đa Mi [5] Báo cáo nghiên cứu khả thi Dự án điện mặt trời hồ Đa Mi [6] Số liệu xạ đo hồ thủy điện Đa Mi Tiếng nước ngoài: [7] Hướng dẫn sử dụng phần mềm PVsyst “http://www.pvsyst.com/ ” [8] https://global.kyocera.com/news/2016/0102_knds.html “KYOCERA TCL Solar Begins Construction on 13.7MW Floating Solar Power Plant” [9] https://cleantechnica.com/2014/07/02/india-plans-worlds-largest-floating-solarpower-project-50-mw/ “July 2nd, 2014 by Mridul Chadha “ [10] https://arstechnica.com/science/2016/03/worlds-largest-floating-solar-farmprepares-to-power-up-in-london/ by “Sebastian Anthony - 3/4/2016”, [11] International Finance Corporation 2015, All rights reserved 2121 Pennsylvania Avenue, N.W Washington, D.C 20433 [12] International Finance Corporation 2015, All rights reserved 2121 Pennsylvania Avenue, N.W Washington, D.C 20433 [13] Tài liệu hãng sản xuất PV, INVERTER: ABB, CHINT, CMA [14] http://tienphongmientrung.com/cac-dac-tinh-cua-ong-nhua-upvc-hdpe-ppr-tienphong ... văn ĐỖ MINH LỘC TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH ĐÁNH GIÁ DỰ ÁN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 47,5MW NỔI TRÊN HỒ ĐA MI ASSESSMENT OF A FLOATING SOLAR POWER PROJECT 47.5MW ON DA MI RESERVOIR Học viên: Đỗ Minh Lộc,... Thiết bị quan trắc xạ mặt trời lắp đặt hồ Đa Mi Tổng thể khu vực mặt hồ thủy điện Đa Mi Mặt hồ thủy điện Đa Mi Sơ đồ kết lưới Dự án nhà máy điện mặt trời Đa Mi Mơ hình Bố trí lắp đặt PV 10 10 11... sát khu vực dự án Hình 2.10: Tổng thể khu vực mặt hồ thủy điện Đa Mi Nhà máy Thủy điện Đa Mi bậc thang nhà máy Hàm Thuận, hồ Đa Mi có chế độ điều tiết ngày Nhà máy gồm 02 tổ máy với công suất