Sự cần thiết của việc phát triển điện mặt trời lắp mái tại các tỉnh miền Trung và Tây Nguyên

Sản xuất điện năng từ nguồn NLMT là một ngành công nghiệp đã và đang phát triển rất mạnh mẽ, đáp ứng nhu cầu năng lượng của con người ngày càng tăng đáng kể, tạo ra hàng triệu việc làm mới từ chuỗi sản xuất, cung ứng và vận hành các hệ thống NLMT.

264 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017 SỰ CẦN THIẾT CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN ĐIỆN MẶT TRỜI LẮP MÁI TẠI CÁC TỈNH MIỀN TRUNG VÀ TÂY NGUYÊN Tóm tắt: Sản xuất điện từ nguồn NLMT ngành công nghiệp phát triển mạnh mẽ, đáp ứng nhu cầu lượng người ngày tăng đáng kể, tạo hàng triệu việc làm từ chuỗi sản xuất, cung ứng vận hành hệ thống NLMT Là nguồn lượng bền vững lâu dài, NLMT giải pháp thay tiềm Tính sẵn có nguồn lượng lớn nhiều so với nhu cầu lượng tương lai dự báo Nằm xu hướng chung giới, đồng thời, theo Lộ trình phát triển Lưới điện thơng minh, Tập đồn Điện lực Việt Nam (EVN) Tổng công ty Điện lực miền Trung (EVNCPC) có nhiều sách dự án để phát triển nguồn lượng mặt trời Từ Quyết định số 11/2017/QĐ-TTg quy định sách ưu đãi phát triển điện mặt trời giá bán điện Dự án Điện mặt trời Điện mặt trời áp mái có hiệu lực, nhiều dự án Điện mặt trời lập triển khai CPC EMEC TCT giao xây dựng hệ thống Tòa nhà điều hành TCT Công ty Điện lực Điện lực trực thuộc, TBA 110 kV hướng đến thị trường nước, qua đó, góp phần tích cực vào việc thực chủ trương Nhà nước EVN, tạo lĩnh vực kinh doanh đồng thời góp phần nâng cao hình ảnh ngành điện việc sử dụng nguồn lượng không gây ô nhiễm trình sản xuất điện hành động thiết thực góp phần bảo vệ mơi trường I NHU CẦU SỬ DỤNG ĐIỆN VÀ CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG HIỆN NAY Cùng với phát triển ngày cao xã hội loài người, nhu cầu sử dụng điện đời sống sản xuất kinh doanh ngày cao Hầu tất thiết bị phục vụ nhu cầu người hàng ngày sử dụng điện Điện gần phần thiếu sống ngày Để sinh điện năng, nguồn lượng chủ lực thủy điện nhiệt điệt Ngoài có số nguồn khác điện hạt nhân, diesel Tuy nhiên, nguồn tài nguyên dần cạn kiệt, đồng thời chúng có tác động xấu đến mơi trường, nguồn điện hạt nhân chưa đảm bảo an toàn tuyệt đối đến sức khỏe người Đây vấn đề gây nhức nhối nhà khoa học việc tìm nguồn lượng thay với giá thành phù hợp, an toàn với mơi trường Đó cách mạng lượng mà theo đuổi Để đáp ứng nhu cầu đó, nguồn lượng tái tạo tìm hiểu phát triển, chủ yếu nguồn lượng gió mặt trời Đây nguồn lượng PHÂN BAN NGUỒN ĐIỆN | 265 sẵn có, không ảnh hưởng đến môi trường sức khỏe người Do đó, lượng tái tạo thực thay đầy tiềm cho nguồn lượng II SỰ PHÁT TRIỂN CỦA ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI (NLMT), TIỀM NĂNG TẠI VIỆT NAM VÀ KHU VỰC MIỀN TRUNG – TÂY NGUYÊN Sự phát triển điện NLMT Sản xuất điện từ NLMT ngành công nghiệp phát triển mạnh mẽ với biến khoa học công nghệ, đặc biệt công nghệ chế tạo thành phần hệ thống NLMT (chủ yếu pin mặt trời PV thiết bị chuyển đổi Inverter), làm cho chi phí sản xuất thành phần ngày giảm, tạo điều kiện cho điện NLMT chiếm ưu lớn cách mạng lượng Trong năm gần đây, điện NLMT có tốc độ tăng trưởng cao liên tục Lý xu hướng là:  Cơng nghệ ngày hồn thiện, dẫn đến giá điện NLMT ngày giảm sâu  Vấn đề an ninh lượng NLMT nguồn lượng sẵn có, mang tính địa phương, khơng phụ thuộc vào nguồn nhập khơng phụ thuộc vào biến đổi trị tác động khác  Các nguồn lượng hóa thạch dần cạn kiệt, lúc nhu cầu lượng không ngừng tăng  Tránh gây ô nhiễm môi trường khai thác sử dụng lượng hóa thạch đến mức báo động, dẫn đến tượng biến đổi khí hậu tồn cầu Việc cắt giảm phát thải, sử dụng nguồn lượng sạch, nguồn lượng tái tạo trở nên cấp bách ngày có tính nghĩa vụ quốc gia Hình 1: Biểu đồ cơng suất lắp đặt điện NLMT tồn giới tính đến năm 2016 266 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017 Tiềm NLMT Việt Nam khu vực miền Trung – Tây Nguyên Việt Nam xem quốc gia có tiềm lớn NLMT, đặc biệt khu vực miền Trung miền Nam đất nước, với cường độ xạ mặt trời trung bình khoảng kWh/m2/ngày (1825 kWh/m2/năm) Trong đó, cường độ xạ mặt trời lại thấp vùng phía Bắc, ước tính khoảng kWh/m2/ngày điều kiện thời tiết với nhiều mây mưa phùn vào mùa đông mùa xuân NLMT Việt Nam có sẵn quanh năm, ổn định phân bố rộng rãi vùng miền khác đất nước Đặc biệt, số ngày nắng trung bình tỉnh miền Trung miền Nam khoảng 300 ngày/năm NLMT khai thác sử dụng chủ yếu cho mục đích sản xuất điện cung cấp nhiệt Hình 2: Bản đồ xạ NLMT Việt Nam PHÂN BAN NGUỒN ĐIỆN | 267 Theo tài liệu khảo sát lượng xạ mặt trời:  Các tỉnh từ Thừa Thiên – Huế trở ra, bình quân năm có chừng 1800 - 2100 nắng  Các tỉnh từ Đà Nẵng trở vào, bình qn có khoảng 2000 - 2600 nắng, lượng xạ mặt trời tăng 20% so với tỉnh phía Bắc Do đó, địa phương Nam Trung Bộ Nam Bộ, nguồn xạ mặt trời tài nguyên to lớn để khai thác sử dụng  Từ Quảng Trị đến Tuy Hịa, thời gian có nắng nhiều vào tháng năm với khoảng - 10 h/ngày Trung bình từ tháng đến tháng 9, thời gian nắng từ – h/ngày với tổng xạ trung bình 3489 kWh/m2/ngày (có ngày đạt 5815 kWh/m2/ngày)  Ở tỉnh phía Nam, quanh năm dồi nắng Trong tháng một, tháng ba, tháng tư thường có nắng từ h đến 17 h Cường độ xạ trung bình lớn 3489 kWh/m2/ngày Đặc biệt khu vực Nha Trang, cường độ xạ lớn 5815 kWh/m2/ngày thời gian tháng/năm Giờ nắng năm (giờ) Cường độ BXMT (kWh/m2/ngày) Ứng dụng NLMT Đông Bắc Bộ 1600 - 1750 3,3 - 4,1 Trung bình Tây Bắc Bộ 1750 - 1800 4,1 – 4,9 Trung bình Bắc Trung Bộ 1700 - 2000 4,6 – 5,2 Tốt Tây Nguyên Nam Trung Bộ 2000 - 2600 4,9 – 5,7 Rất tốt Nam Bộ 2200 - 2700 5,3 – 5,9 Rất tốt Trung bình nước 1700 - 2500 4,6 Tốt Vùng Lượng xạ vùng miền Việt Nam Như nói khu vực miền Trung Tây Nguyên, nguồn NLMT tốt phân bố tương đối suốt năm Trừ ngày có mưa, nói 90% số ngày năm sử dụng NLMT Số nắng năm khoảng 2000 đến 2600 Đây khu vực ứng dụng NLMT hiệu III LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ NLMT LẮP MÁI Công nghệ chung cho hệ thống điện NLMT Hiện nay, công nghệ điện NLMT chia làm loại: công nghệ nhiệt điện mặt trời, công nghệ nhiệt mặt trời nhiệt độ thấp công nghệ quang điện Công nghệ nhiệt điện mặt trời (NLMT hội tụ): thu NLMT hội tụ (máng gương parabol, hội tụ Fresnel, tháp hội tụ sử dụng gương phẳng…) Quá 268 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TỒN QUỐC 2017 trình chuyển đổi lượng thực qua bước Đầu tiên, NLMT hội tụ để tạo nguồn lượng có mật độ nhiệt độ cao Sau đó, nguồn lượng làm hóa nước áp suất nhiệt độ cao để cấp cho tuốc bin máy phát điện để sản xuất điện Thực tế cho thấy cơng nghệ có hiệu suất chuyển đổi cao, khoảng 25% có hiệu khu vực có mật độ NLMT cao 5,5 kWh/m2/ngày công suất nhà máy không nhỏ MW Ngồi ra, cần có thêm thiết bị điều khiển, thu dõi theo chuyển động mặt trời Công nghệ nhiệt mặt trời nhiệt độ thấp: công nghệ thu NLMT chuyển đổi thành nguồn lượng nhiệt có nhiệt độ thấp (dưới 200 oC) dựa hiệu ứng nhà kính Cơng nghệ chủ yếu ứng dụng để sản xuất nước nóng cho sinh hoạt, dây chuyền sản xuất… Các thu chuyển đổi NLMT cơng nghệ thiết bị nước nóng NLMT Công nghệ quang điện: thiết bị thu chuyển đổi NLMT pin mặt trời (PV) Nó biến đổi trực tiếp NLMT thành điện (điện chiều DC) Nhờ biển đổi điện Inverter, dòng điện DC chuyển thành dòng xoay chiều AC Dàn pin NLMT gồm nhiều pin ghép nối lại, công suất từ vài chục oát (W) đến mega oát (MW) Hiệu suất chuyển đổi hệ thống pin NLMT thấp, khoảng từ 15% đến 35% Tuy nhiên, bù lại, loại có cấu trúc đơn giản, hoạt động tin cậy lâu dài, công việc vận hành bảo trì bảo dưỡng đơn giản, chi phí thấp Từ phân tích cơng nghệ điện NLMT trên, với cường độ xạ mặt trời Việt Nam, đặc biệt khu vực miền Trung – Tây Nguyên, việc áp dụng công nghệ quang điện phù hợp Mơ hình vận hành hệ thống điện NLMT Với cơng nghệ quang điện, có mơ hình hệ thống điện NLMT sau: a Hệ thống NLMT độc lập (Off Grid Solar System) Hệ thống NLMT chuyển hóa quang từ Mặt Trời thơng qua pin thành điện điện lưu trữ trực tiếp acquy, điện từ acquy chuyển đổi thành điện xoay chiều cung cấp cho phụ tải Hệ thống hoạt động độc lập không cần điện lưới quốc gia Hệ thống NLMT độc lập dùng trường hợp sau:  Nơi khơng có lưới điện quốc gia chi phí cho việc phát triển lưới điện cao  Có lưới điện muốn có hệ thống điện riêng  Cung cấp lượng cho phương tiện di chuyển liên tục  Cần hệ thống điện tuyệt đối an toàn, hoàn toàn sử dụng điện chiều PHÂN BAN NGUỒN ĐIỆN | 269 Ưu điểm hệ thống:  Tự chủ nguồn điện, không phụ thuộc vào lưới điện quốc gia  Rất linh hoạt, lắp đặt nơi  Không gây ô nhiễm mơi trường sử dụng nhiên liệu hóa thạch để chạy máy phát điện Nhược điểm hệ thống:  Chi phí đầu tư cho hệ thống lưu trữ điện chiều lớn muốn đáp ứng hoàn toàn nhu cầu sử dụng điện  Việc thay hệ thống acquy tạo nguồn xả thải độc hại khó xử lý cho mơi trường  Hiệu suất bị ảnh hưởng hiệu suất thiết bị lưu trữ (acquy) b Hệ thống NLMT nối lưới trực tiếp (On Grid System) Hệ thống NLMT chuyển hóa quang thành điện chiều thông qua Pin Nguồn chiều chuyển đổi thành nguồn xoay chiều pha tần số với lưới điện hòa vào lưới điện quốc gia Lượng điện cung cấp cho phụ tải, giảm lượng điện tiêu thụ từ lưới Trường hợp lượng điện sinh từ hệ thống NLMT lớn nhu cầu phụ tải lượng điện dư thừa phát ngược lên lưới Hệ thống NLMT dùng cho tải tiêu thụ nhiều điện vào ban ngày nhà xưởng, trường học, bệnh viện, quan… Ưu điểm hệ thống:  Cấu trúc đơn giản  Hiệu suất cao giảm phần tổn hao thiết bị lưu trữ  Chi phí cho đầu tư kiểm tra bảo dưỡng thấp  Độ bền cao, đến 20 năm mà không cần thay đổi thiết bị  Giảm lượng điện tiêu thụ từ lưới vào ban ngày  Có nguồn thu từ việc bán điện dư lên lưới  Giảm gánh nặng cho lưới điện quốc gia vào mùa khô hạn cao điểm Nhược điểm hệ thống:  Khơng có điện cung cấp cho tải điện lưới  Điện NLMT tạo vào ban ngày, ban đêm phải sử dụng điện lưới điện quốc gia cung cấp  Không dùng cho khu vực nắng hay bị mưa bão ảnh hưởng 270 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TỒN QUỐC 2017 c Hệ thống kiểu kết hợp, vừa lưu trữ vừa hóa lưới (Hybrid System) Đây hệ thống kết hợp kiểu độc lập nối lưới trực tiếp Điện chiều sinh từ Pin ưu tiên nạp vào hệ thống lưu trữ (hệ thống acquy), sau biến đổi thành điện xoay chiều để cung cấp cho tải, dư phát ngược lên lưới điện quốc gia Hệ thống kiểu kết hợp dùng cho tải u cầu phải ln có điện bệnh viện, trung tâm liệu… Hệ thống NLMT tạo điện cung cấp cho tải hòa lên lưới điện (nếu dư) Trong trường hợp điện, chức hòa động Inverter ngưng hoạt động, điện từ hệ thống lưu trữ nghịch lưu cấp điện cho tải Chi phí cho việc đầu tư bảo dưỡng hệ thống lớn Lựa chọn công nghệ điện NLMT lắp mái Từ phân tích cho thấy, việc lựa chọn hệ thống NLMT hòa lưới trực tiếp phù hợp, với độ đảm bảo cung cấp điện nay, nhược điểm mơ hình bị loại bỏ Hình 3: Sơ đồ tổng thể hệ thống NLMT lắp mái Đối với hệ thống NLMT hòa lưới trực tiếp, thông thường chia làm loại:  Loại mặt trời lắp mái (Solar Rooftop): hệ thống pin NLMT lắp mái nhà hộ gia đình, tịa nhà làm việc, nhà máy… với cơng suất vừa nhỏ PHÂN BAN NGUỒN ĐIỆN | 271  Loại nhà máy điện mặt trời (Solar Farm): hệ thống pin NLMT lắp diện tích đất lớn, cơng suất lớn lớn, hàng mega-oát (MW) Với nhu cầu phát triển khu vực miền Trung – Tây Nguyên, việc áp dụng hệ thống NLMT lắp mái phù hợp với ưu điểm sau:  Kết cấu đơn giản, dễ vận hành  Chi phí đầu tư ban đầu thấp, thời gian thu hồi vốn nhanh  Phù hợp với hộ gia đình, nhà máy, cơng ty… với nhu cầu tiết kiệm lượng điện tiêu thụ từ lưới vào ban ngày Trường hợp thừa phát ngược lên lưới thu lại nguồn lợi từ sách mua lượng điện mà Chính phủ vừa ban hành IV HIỆU QUẢ KINH TẾ MANG LẠI TỪ NLMT LẮP MÁI Như phân tích trên, NLMT lắp mái mang lại lợi ích:  Giảm lượng điện tiêu thụ từ lưới, giúp tiết kiệm chi phí  Trường hợp điện hệ thống NLMT sinh lớn phụ tải tiêu thụ, lượng điện dư thừa phát ngược lên lưới, đem lại nguồn lợi Giả sử ta có biểu đồ phụ tải điện NLMT sinh tòa nhà làm việc khoảng thời gian từ h – 17 h (thời gian làm việc ban ngày) hình bên dưới: Hình 4: Biểu đồ phụ tải điện hệ thống NLMT sinh tịa nhà có lắp hệ thống NLMT lắp mái Trong đó: Vùng màu xanh biểu đồ lượng điện tiết kiệm hệ thống NLMT sinh ra; Vùng màu vàng biểu đồ lượng điện dư thừa phát ngược lưới Tùy vào công suất lắp đặt hệ thống NLMT lắp mái mà hiệu kinh tế mang lại khác Dưới bảng tính tốn hiệu kinh tế mang lại ứng với công suất đầu tư hệ thống NLMT khác nhau: 272 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TỒN QUỐC 2017 Hiệu kinh tế hệ thống NLMT lắp mái theo cơng suất Trong đó:  Tiền điện tiết giảm tính theo đơn giá tiền điện Quyết định 2256/QĐ-BCT ngày 12/3/2015, với mục đích sinh hoạt mục đích kinh doanh với cấp điện áp kV  Tiền điện bán ngược lưới theo Quyết định số 11/2017/QĐ-TTg quy định sách ưu đãi phát triển điện mặt trời giá bán điện Dự án Điện mặt trời Điện mặt trời áp mái V HẠ TẦNG ĐO ĐẾM VÀ GIÁM SÁT Với ưu đơn vị sản xuất giải pháp đo đếm, thu thập liệu từ xa, CPCEMEC đưa thiết bị vào phục vụ công tác đo đếm giám sát hệ thống NLMT lắp mái Cụ thể thành phần hệ thống đo đếm, giám sát cho hệ thống điện NLMT lắp mái bao gồm:  Một công tơ đa chức năng, đo đếm chiều, phân tích sản lượng điện sinh từ hệ thống NLMT lắp mái (DT01M)  Một công tơ đa chức năng, đo đếm chiều, phân tích lượng điện tiêu thụ từ lưới lượng điện thừa từ hệ thống NLMT lắp mái phát ngược lên lưới (DT01M, DT03M)  Một thu thập liệu từ xa, truyền liệu server (RMR Turbojet)  Một website giám sát, vận hành, đánh giá hệ thống NLMT lắp mái Theo Điều 12 Quyết định số 11/2017/QĐ-TTg chế khuyến khích phát triển dự án điện NLMT, yêu cầu bên lắp đặt hệ thống điện NLMT lắp mái phải đầu tư công tơ đo đếm chiều để ghi nhận lượng điện tiêu thụ từ lưới lượng điện PHÂN BAN NGUỒN ĐIỆN | 273 dư thừa phát ngược lên lưới Hiện nay, hầu hết sản phẩm công tơ điện tử CPCEMEC sản xuất đảm bảo yêu cầu với tính ưu việt:  Đo đếm chiều giao nhận, lưu vào ghi riêng biệt  Đo đếm công suất tiêu thụ, công suất phản kháng theo góc phần tư, giúp đánh giá chất lượng điện  Có chức thời gian thực, ghi nhận sản lượng theo biểu giá hộ sử dụng điện theo biểu giá  Truyền thông qua RS232, RS485 qua sóng vơ tuyến RF, hỗ trợ việc giám sát, thu thập số liệu từ xa  Ghi nhận kiện xảy lưới điện: q dịng, q áp, nguồn, từ trường ngồi, gian lận điện… Từ đó, sản phẩm cơng tơ điện tử, hệ thống đo đếm giám sát từ xa CPCEMEC đồng hành phát triển dự án điện NLMT, mở tương lai đầy triển vọng cho điện NLMT lắp mái khu vực Miền Trung Tây Ngun Hình 5: Mơ hình đấu nối giám sát hệ thống NLMT lắp mái Hiện nay, CPCEMEC triển khai hệ thống điện NLMT lắp mái hệ thống đo đếm, giám sát từ xa cho khách hàng với tổng công suất lắp đặt 21 kWp trải dài từ Quảng Bình đến Quảng Ngãi, đưa vào theo dõi số liệu vận hành website NLMT CPCEMEC phát triển Dự kiến thời gian tới, CPCEMEC tiếp tục triển khai điện NLMT lắp mái phủ khắp khu vực miền Trung Tây Nguyên với tổng công suất lắp đặt 10 MWp 257 điểm lắp đặt 274 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TỒN QUỐC 2017 Hình 6: Website theo dõi giám sát hệ thống NLMT lắp mái TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Các tài liệu NLMT Website http://nangluongvietnam.vn [2] Các tài liệu NLMT Website http://www.ren21.net [3] Các tài liệu NLMT Website http://www.gso.gov.vn [4] Các tài liệu NLMT Website http://www.ievn.com.vn [5] Các tài liệu NLMT Website https://emec.cpc.vn [6] Các tài liệu NLMT Website https://vi.wikipedia.org ... cấp điện áp kV  Tiền điện bán ngược lưới theo Quyết định số 11/2017/QĐ-TTg quy định sách ưu đãi phát triển điện mặt trời giá bán điện Dự án Điện mặt trời Điện mặt trời áp mái V HẠ TẦNG ĐO ĐẾM VÀ... đồng hành phát triển dự án điện NLMT, mở tương lai đầy triển vọng cho điện NLMT lắp mái khu vực Miền Trung Tây Ngun Hình 5: Mơ hình đấu nối giám sát hệ thống NLMT lắp mái Hiện nay, CPCEMEC triển. .. LƯỢNG MẶT TRỜI (NLMT), TIỀM NĂNG TẠI VIỆT NAM VÀ KHU VỰC MIỀN TRUNG – TÂY NGUYÊN Sự phát triển điện NLMT Sản xuất điện từ NLMT ngành công nghiệp phát triển mạnh mẽ với biến khoa học công nghệ, đặc