Thiết kế lắp đặt và đánh giá hiệu quả sử dụng hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới áp mái quy mô hộ gia đình

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ ĐỨC DŨNG THIẾT KẾ, LẮP ĐẶT VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI HỊA LƯỚI ÁP MÁI QUY MƠ HỘ GIA ĐÌNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng, 03/2019 i ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ ĐỨC DŨNG THIẾT KẾ, LẮP ĐẶT VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI HỊA LƯỚI ÁP MÁI QUY MƠ HỘ GIA ĐÌNH Chun ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60520202 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS DƯƠNG MINH QUÂN Đà Nẵng, 03/2019 ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Trong luận văn có trích dẫn số tài liệu chuyên ngành điện Việt Nam, số tổ chức khoa học giới hệ thống lượng mặt trời số liệu, kết nghiên cứu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả luận văn Lê Đức Dũng iii MỤC LỤC MỤC LỤC .iv DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC HÌNH viii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT x MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề .1 Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu a) Đối tượng nghiên cứu b) Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa thực tiễn khoa học đề tài .2 Cấu trúc luận văn .2 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ CÁC CHÍNH SÁCH HỖ TRỢ .3 1.1 Tổng quan xu hướng phát triển điện mặt trời giới .3 Tổng quan lượng mặt trời: Xu hướng phát triển điện lượng mặt trời Chỉ số giá thị trường giới pin mặt trời: .5 1.2 Các quy định sách hỗ trợ phủ ngành điện lượng mặt trời Các quy định chung sách hỗ trợ chung: Các quy định chung sách hỗ trợ hệ thống điện mặt trời áp mái nhà .7 1.3 Cơ sở lý thuyết lượng mặt trời Giới thiệu lượng mặt trời Bức xạ mặt trời Tính tốn xạ lượng mặt trời 11 Các ứng dụng lượng mặt trời 17 1.4 Phân tích tiềm năng, thực trạng ứng dụng nguồn lượng mặt trời trạng sử dụng lượng hộ gia đình lắp đặt PV 17 Tiềm nguồn lượng mặt trời .17 Tình hình phát triển ứng dụng điện lượng mặt trời Việt Nam 19 Thực trạng ứng dụng điện lượng mặt trời tỉnh Quảng Bình 20 1.5 Hiện trạng sử dụng lượng hộ gia đình lắp đặt PV 22 Địa điểm thiết kế lắp đặt: 22 Thơng số phụ tải 22 Nguồn điện cung cấp: 23 1.6 Kết luận: 24 CHƯƠNG 25 CÁC MƠ HÌNH BIẾN ĐỞI NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI THÀNH ĐIỆN NĂNG .25 iv 2.1 Mơ hình biến đổi lượng mặt trời thành điện 25 Mơ hình biến đổi độc lập khơng kết lưới .25 Mơ hình biến đổi có kết lưới 27 2.2 Các bước tính tốn thiết kế hệ thống biến đổi lượng mặt trời thành điện 28 Các lưu ý 28 Các thông số cần thiết để thiết kế hệ thống điện mặt trời 28 Các bước thiết kế 29 2.3 Kết luận 33 CHƯƠNG 34 THIẾT KẾ HỆ THỐNG 34 PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ MÔ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀM PVSYST .34 3.1 Tính toán thiết kế hệ thống pin lượng mặt trời: 34 Lựa chọn mơ hình biến đổi lượng mặt trời thành điện .34 Xác định vị trí lắp đặt quy mơ công suất .34 3.2 Lựa chọn giải pháp công nghệ: 36 Hệ thống pin 36 a) Lựa chọn loại pin sử dụng 36 b) Bố trí hướng lắp hệ thống pin mặt trời: 37 c) Hệ thống khung giàn giá đỡ: 39 Bộ biến đổi điện mặt trời .40 Giải pháp thu thập liệu từ xa: 43 3.3 Tổng hợp phương án tính tốn, thiết kế 45 3.4 Kết luận 46 CHƯƠNG 47 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI, PHÂN TÍCH KẾT QUẢ TÍNH TỐN CHI PHÍ 47 4.1 Mô hệ thống pin lắp đặt 47 Giới thiệu phần mềm Pvsyst 47 Mô hệ thống pin lượng mặt trời lắp đặt 47 a) Thông số trắc quang nhiệt độ xạ 47 b) Mô hệ thống pin lắp đặt 48 c) Thông số tổn thất cài đặt phần mềm 48 d) Cấu hình hệ thống phần mềm 52 4.2 Kết mô 53 Quá trình làm việc hệ thống 53 Sản lượng điện hiệu suất 55 a) Sản lượng điện thu hiệu suất 55 b) Tổn thất hệ thống 58 c) Sản lượng điện thu tổn hao toàn hệ thống: 60 4.3 Tổng mức đầu tư hệ thống pin mặt trời 60 Chi phí đầu tư xây dựng .60 Phân tích tính hiệu kinh tế hệ thống pin mặt trời 61 v 4.4 Kết luận 62 CHƯƠNG 5: LẮP ĐẶT, THU THẬP DỮ LIỆU VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 63 5.1 Lắp đặt hệ thống pin lượng mặt trời 63 5.2 Thu thập liệu hệ thống pin lượng mặt trời phụ tải tiêu thụ: 65 Các liệu thu thập hệ thống lượng mặt trời: 65 Các liệu thu thập phụ tải: 68 5.3 Đánh giá hệ thống pin lượng mặt trời 70 Đánh giá kết mô phần mềm PVsyst thực tế vận hành hệ thống lượng mặt trời lắp đặt: 70 Đánh giá thông số kỹ thuật: 71 Đánh giá hiệu tài chính: 72 Đánh giá hiệu kinh tế - xã hội: 75 5.4 Kết luận: 76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .77 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 PHỤ LỤC .80 vi DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 1.1 Chỉ số giá thị trường giới pin mặt trời 1.2 Chỉ số giá thị trường giới pin mặt trời 1.3 Lượng xạ tổng cộng tháng năm (kWh/m2) 17 1.6 Bức xạ tổng cộng tháng năm tính theo công thức thực nghiệm Berland (kWh/m2) Bức xạ tổng cộng trung bình ngày theo tháng năm(kWh/m2/ngày) Số nắng tháng năm trung bình nhiều năm (giờ) 1.7 Bảng số liệu thống kê phụ tải trung bình ngày 22 1.8 Bảng số liệu thống kê phụ tải thực tế 23 2.1 Bảng số liệu thống kê phụ tải 28 2.2 Tiết diện dây chọn lựa 33 3.1 Thông số pin 36 3.2 Thông số kỹ thuật biến đổi điện mặt trời MG2KTL 41 3.3 Các thơng số kỹ thuật hệ thống mặt trời 46 4.1 Một số thơng số hệ thống 53 4.2 Thông số cụ thể sản lượng điện phát nhóm pin 57 4.3 Thồng kê tổn thất nhóm pin 59 4.4 Sản lượng điện sản xuất tổn hao toàn hệ thống 60 4.5 Tổng chi phí đầu tư xây dựng 60 5.1 Bảng chốt số công tơ chiều 69 5.2 Sản lượng điện hệ thống điện mặt trời tạo 70 5.3 Cảnh báo trình vận hành hệ thống thực tế 72 5.4 Đánh giá tiêu đo đạc 72 5.5 Sản lượng điện lượng mặt trời 73 5.6 Thống kê chốt sản lượng điện hóa đơn tiền điện chi trả 73 5.7 Kinh phí thu từ sản lượng điện lượng mặt trời hòa lưới 74 1.4 1.5 vii 18 18 18 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu hình 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 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 4.1 Tên hình Trang Xu hướng lắp đặt điện mặt trời giới giai đoạn 2005-2015 Xu hướng lắp đặt điện mặt trời giới giai đoạn 2006-2016 Bên mặt trời Sự thay đổi nhiệt độ theo độ cao tầng khí Dải xạ điện từ Góc nhìn mặt trời Quá trình truyền lượng xạ mặt trời qua lớp khí Trái đất Vị trí Trái đất Mặt trời thay đổi năm Quan hệ góc hình học tia xạ mặt trời mặt phẳng nghiêng Sơ đồ phân bố thành phần xạ khuếch tán Các thành phần xạ lên bề mặt nghiêng Bức xạ trực xạ bề mặt nằm ngang nghiêng Sơ đồ nguyên lý nhà máy điện mặt trời PV nối lưới Lễ động thổ nhà máy điện mặt tr00 265,1900 264,2600 262,6500 260,6300 260,4800 259,4500 257,5100 255,1900 299,6000 299,6000 299,5900 296,5200 295,6900 295,6900 295,5300 291,7600 290,7300 290,7300 290,5000 286,9400 285,9200 285,9200 285,5600 279,6600 278,6700 278,6700 278,6400 272,4900 271,2900 271,2900 271,2900 268,0700 266,8600 266,8600 266,7500 260,6300 259,4700 259,4700 258,8600 252,7600 251,0500 251,0500 250,7700 245,1300 244,0300 244,0300 243,6800 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 01/05/2018 09:31:02 01/05/2018 03:29:46 30/04/2018 21:25:53 30/04/2018 15:37:23 30/04/2018 09:34:47 30/04/2018 03:42:05 29/04/2018 22:04:31 29/04/2018 15:32:22 29/04/2018 09:37:19 29/04/2018 03:30:41 28/04/2018 21:30:54 28/04/2018 15:34:06 28/04/2018 09:43:39 86 255,1900 254,5100 253,3900 252,1100 251,9200 251,3500 250,2900 247,8500 247,6900 247,1100 246,1100 244,5300 244,3900 Min: 244,39 Max: 570,02 237,9600 236,8600 236,8600 236,7900 231,9500 231,3300 231,3300 231,3300 227,3700 226,2400 226,2400 225,8300 221,5700 Min: 221,57 Max: 526,86 Phụ lục Trích xuất liệu từ công tơ hai chiều tháng 07-08/2018 Seri công tơ Ngày đọc 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 16886870 29/08/2018 03:56:38 28/08/2018 21:39:37 28/08/2018 15:39:42 28/08/2018 09:36:42 28/08/2018 03:29:31 27/08/2018 21:30:28 27/08/2018 15:33:42 27/08/2018 09:40:10 27/08/2018 03:37:38 26/08/2018 21:44:10 26/08/2018 15:35:52 26/08/2018 09:32:57 26/08/2018 03:28:38 25/08/2018 21:30:15 25/08/2018 15:32:28 25/08/2018 09:33:05 25/08/2018 03:34:07 24/08/2018 21:31:36 24/08/2018 15:45:01 24/08/2018 09:39:30 24/08/2018 03:30:29 23/08/2018 21:39:33 23/08/2018 15:28:46 23/08/2018 09:37:02 23/08/2018 03:27:07 22/08/2018 21:36:17 22/08/2018 15:34:06 22/08/2018 09:31:01 22/08/2018 03:26:46 21/08/2018 21:26:33 21/08/2018 15:37:13 21/08/2018 11:05:11 21/08/2018 04:30:56 20/08/2018 22:05:06 87 Kênh giao Kênh nhận Tổng(kWh) Tổng(kWh) 985,9700 772,8700 984,2900 772,8700 982,4400 772,8700 982,2100 770,7500 981,0400 770,2200 979,2400 770,2200 977,1400 770,1400 976,8700 766,0200 975,8900 764,4300 974,0000 764,4300 971,7600 764,4300 971,6000 763,0500 970,1900 763,0100 968,5600 763,0100 966,2600 762,9900 966,0200 761,0000 965,0200 760,7800 963,2500 760,7800 961,4200 760,7800 960,8100 759,1100 959,1200 758,8400 956,8900 758,8400 955,0000 758,6800 954,0700 756,8600 952,8800 755,8600 950,8500 755,8600 948,1700 755,6300 947,7600 750,3500 946,6800 749,9600 944,8200 749,9600 942,8100 749,6600 942,7100 744,8900 941,7500 742,7900 939,7600 742,7900 ... ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ ĐỨC DŨNG THIẾT KẾ, LẮP ĐẶT VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI HỊA LƯỚI ÁP MÁI QUY MƠ HỘ GIA ĐÌNH Chun ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60520202 LUẬN VĂN... CHƯƠNG 5: LẮP ĐẶT, THU THẬP DỮ LIỆU VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 63 5.1 Lắp đặt hệ thống pin lượng mặt trời 63 5.2 Thu thập liệu hệ thống pin lượng mặt trời. .. triển ứng dụng điện lượng mặt trời Việt Nam 19 Thực trạng ứng dụng điện lượng mặt trời tỉnh Quảng Bình 20 1.5 Hiện trạng sử dụng lượng hộ gia đình lắp đặt PV 22 Địa điểm thiết kế lắp đặt: