Thiết kế hệ thống pin mặt trời nối lưới cung cấp điện cho khách sạn thanh hải tp nha trang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRẦN TUẤN VĨNH THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI NỐI LƯỚI CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHÁCH SẠN THANH HẢI THÀNH PHỐ NHA TRANG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRẦN TUẤN VĨNH THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI NỐI LƯỚI CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHÁCH SẠN THANH HẢI THÀNH PHỐ NHA TRANG Chuyên ngành : Kỹ thuật điện Mã số : 60 52 02 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS TRỊNH TRUNG HIẾU Đà Nẵng - Năm 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu kết luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn TRẦN TUẤN VĨNH ii TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI NỐI LƯỚI CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHÁCH SẠN THANH HẢI – THÀNH PHỐ NHA TRANG Học viên: Trần Tuấn Vĩnh Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60520202 Khóa: K33.KTĐ.KH Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN Tóm tắt – Hiện nay, khách sạn vừa nhỏ nhận nguồn từ TBA công cộng lại bị khống chế công suất 20kW (khi đấu nối lưới hạ áp gần nhất) 40kW (khi đấu nối từ đầu nguồn TBA), công suất không đáp ứng nhu cầu phụ tải vào mùa cao điểm du lịch Việc đầu tư đường dây TBA tốn kinh tế gặp nhiều khó khăn giai đoạn (điểm đấu nối kín, chi phí lắp đặt đường dây cáp ngầm trung áp tốn khó khăn thi cơng vướng cảnh quan thị, mặt lắp đặt TBA chật hẹp không đảm bảo an tồn, …) Ngày 11/4/2017 Thủ tướng Chính phủ ban hành QĐ số 11/2017/QĐ-TTg “Về chế khuyến khích phát triển dự án mặt trời Việt Nam” áp dụng cho tổ chức, cá nhân tham gia phát triển dự án điện mặt trời Việt Nam Luận văn thiết kế hệ thống pin mặt trời nối lưới cung cấp điện cho khách sạn Thanh Hải – Tp Nha Trang cần thiết, ứng dụng thực tế điều kiện không riêng cho khách sạn Thanh Hải mà cịn áp dụng cho khách sạn có qui mơ vừa nhỏ địa bàn Tp Nha Trang Từ khóa – lượng mặt trời; pin mặt trời; mơ hình biến đổi lượng mặt trời thành điện năng; kết nối lưới điện DESCRIPTION OF ELECTRICCITY SUPPLY CONNECTOR SYSTEM FOR THANH HAI HOTEL – NHA TRANG CITY Abstract – Currently, small and medium hotels receiving power from public substations are subject to a capacity under 20kW (when connected at the nearest low voltage grid) and under 40kW (when connected from the source of the substation), this capacity will not be able to meet peak demand during tourist season Investing in power lines and substations is very costly and difficult for the current period (the connection point is almost closed, the cost of installing underground medium voltages cables is very expensive but difficult due to the urban landscape, the intallation of narrow substaion is not secure,…) On 11/4/2017, the Prime Minister issued Decision No 11/2017/QĐ-TTg “ Regarding mechanisms to encourage the development of solar projects in Viet Nam” applicable to organizations and individuals involved in the development of solar power projects in Viet Nam Thesis design grid connected solar power system to supply electricity to Thanh Hai hotel – Nha Trang city is very necessary, practical application in present conditions not only for Thanh Hai hotel but also applicable to small and medium hotels in Nha Trang city Key words - solar; solar battery; the model converts solar energy into electricity; grid connection iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CAC BẢNG .vi DANH MỤC CAC HINH vii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Dàn ý nội dung Tổng quan tài liệu nghiên cứu CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 1.1 NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 1.1.1 Khái niệm lượng mặt trời 1.1.2 Vai trị lợi ích lượng mặt trời 1.1.3 Bức xạ mặt trời 1.1.4 Phương pháp tính tốn lượng xạ mặt trời .10 1.2 PIN MẶT TRỜI CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ 18 1.2.1 Cấu tạo pin mặt trời 18 1.2.2 Nguyên lý hoạt động .19 1.2.3 Đặc tính làm việc pin mặt trời 22 1.2.4 Ứng dụng 26 1.2.5 Cách ghép nối lượng mặt trời 26 1.3 MƠ HÌNH BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI THÀNH ĐIỆN NĂNG .30 1.3.1 Mơ hình hệ thống lượng mặt trời cấp điện độc lập .30 1.3.2 Mơ hình hệ thống độc lập, kết hợp lượng mặt trời nguồn lượng khác 31 1.3.3 Mơ hình hệ thống lượng mặt trời kết nối lưới .32 iv 1.4 CÁC KHẢO SÁT, THỐNG KÊ TIỀM NĂNG BỨC XẠ MẶT TRỜI TẠI THÀNH PHỐ NHA TRANG, TỈNH KHÁNH HÒA 35 1.5 KẾT LUẬN 36 CHƯƠNG TÍNH TỐN - THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI NỐI LƯỚI CẤP ĐIỆN CHO KHÁCH SẠN THANH HẢI 37 2.1 GIỚI THIỆU VỀ KHÁCH SẠN THANH HẢI ………37 2.2 NHU CẦU XÂY DỰNG HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI NỐI LƯỚI CHO KHÁCH SẠN THANH HẢI 39 2.3 MƠ HÌNH HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI KẾT HỢP NỐI LƯỚI, VỊ TRÍ LẮP ĐẶT 39 2.3.1 Lựa chọn mô hình hệ thống 39 2.3.2 Vị trí xây dựng hệ thống pin lượng mặt trời nối lưới 42 2.4 TÍNH TỐN – THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI NỐI LƯỚI CẤP ĐIỆN CHO KHÁCH SẠN THANH HẢI 43 2.4.1 Xác định phụ tải khách sạn Thanh Hải 43 2.4.2 Tính tốn lựa chọn Pin lượng mặt trời 50 2.4.3 Lựa chọn biến đổi điện DC-AC (Inverter) 58 2.4.4 Hệ thống kho Ắcquy .61 2.4.5 Bộ điều khiển sạc Ắcquy 64 2.4.6 Bộ biến đổi điện DC-AC từ Ắcquy đến tải 65 2.5 ĐẤU NỐI HỆ THỐNG 67 2.5.1 Một số lưu ý đấu nối .67 2.5.2 Sơ đồ đấu nối 67 2.5.3 Giải pháp lắp đặt Pin mặt trời lên tầng thượng khách sạn .71 2.6 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PV*SOL MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI THIẾT KẾ 72 2.7 KẾT LUẬN 76 CHƯƠNG TÍNH TỐN HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI NỐI LƯỚI CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHÁCH SẠN THANH HẢI 77 3.1 TỔNG MỨC ĐẦU TƯ HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI NỐI LƯỚI CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHÁCH SẠN THANH HẢI 77 3.1.1 Chi phí xây dựng (CPXD) .78 3.1.2 Chi phí mua thiết bị (CPTB) 79 3.1.3 Chi phí tư vấn đầu tư xây dựng (CPTVĐTXD) chi phí khác (CPK)79 v 3.1.4 Chi phí vận hành bảo dưỡng hệ thống (CPVHBD) .80 3.1.5 Các chi phí khấu hao năm (CPKH) .81 3.2 PHÂN TÍCH TÍNH HIỆU QUẢ KHI XÂY DỰNG HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI CHO KHÁCH SẠN THANH HẢI 81 3.3 KẾT LUẬN 82 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .84 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .86 PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN vi DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 1.1 Lượng xạ mặt trời vùng miền nước ta 36 2.1 Phụ tải khách sạn Thanh Hải ngày mùa du lịch 47 2.2 Phụ tải khách sạn Thanh Hải ngày thường 48 2.3 Bảng thông số vật lý Pin mặt trời IREX 53 2.4 Thông số kỹ thuật Pin mặt trời IREX 54 2.5 Thông số kỹ thuật INVERTER Sunny Tripower 12000TL-10 59 2.6 Thông số kỹ thuật Ắc quy CL3000 62 2.7 Thông số kỹ thuật điều khiển sạc Ắc quy SYMC-48300 65 3.1 Chi phí xây dựng nhà điều hành 78 3.2 Chi phí gia cơng, lắp dựng giá đỡ ắc quy dàn pin mặt trời 78 3.3 Chi phí mua thiết bị hệ thống pin mặt trời 79 3.4 3.5 Chi phí tư vấn đầu tư xây dựng chi phí khác xây dựng hệ thống pin mặt trời Chi phí vận hành bảo dưỡng hệ thống hệ thống pin mặt trời 79 81 vii DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu hình Tên hình Trang 1.1 Dải xạ điện từ 1.2 Góc nhìn mặt trời 1.3 Quá trình truyền lượng xạ mặt trời qua lớp khí Trái đất 1.4 Vị trí Trái đất mặt trời thay đổi năm 10 1.5 Quan hệ góc hình học tia xạ mặt trời mặt phẳng nghiêng 12 1.6 Sơ đồ phân bố thành phần xạ khuyếch tán 15 1.7 Các thành phần xạ lên bề mặt nghiêng 16 1.8 Bức xạ trực xạ bề mặt nằm ngang nghiêng 17 1.9 Cấu tạo pin mặt trời 18 1.10 Tế bào PMT 18 1.11 Các loại cấu trúc pin mặt trời 19 1.12 Nguyên lý hoạt động pin mặt trời 20 1.13 Hệ thống mức lượng (E1