Việc nghiên cứu sử dụng pin năng lượng mặt trời ngày càng được quan tâm nhất là trong tình trạng thiếu hụt năng lượng và vấn đề cấp bách về môi trường hiện nay Năng lượng mặt trời được xem như là dạng năng lượng ưu việt trong tương lai đó là nguồn năng lượng sạch sẵn có trong thiên nhiên Do vậy năng lượng mặt trời ngày càng được sử dụng rộng rãi ở các nước trên thế giới Việt nam được xem là một quốc gia có tiềm năng rất lớn về NLMT đặc biệt ở miền Trung và miền Nam với cường độ bức xạ mặt trời trung bình khoảng 4 22 kWh m2 Với ưu thế về vị trí địa lý này Việt Nam hoàn toàn có thể sử dụng nguồn năng lượng mặt trời đầy tiềm năng này Tỉnh Quảng Bình là khu vực miền Trung của Việt Nam nơi có tổng số giờ nắng và cường độ bức xạ nhiệt cao trung bình xấp xỉ 4 22 kWh m2 ngày được đánh giá là khu vực có tiềm năng rất lớn về năng lượng mặt trời Đề tài đặt ra vấn đề thiết kế lắp đặt vận hành hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới áp mái quy mô hộ gia đình đáp ứng nhu cầu sử dụng điện nhưng không phụ thuộc hoàn toàn vào nguồn điện lưới đồng thời góp phần vào việc nghiên cứu và nhân rộng mô hình sử dụng năng lượng sạch trên địa bàn tỉnh Quảng Bình Từ đó đưa ra các kết quả dữ liệu sử dụng thực tế để đánh giá hệ thống đã thiết kế lắp đặt
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 trời PV nối lưới PV nối lưới áp mái nhà PV độc lập cấp điện cho xã Thượng Hóa huyện Bố Trạch Hai mơ hình sử dụng hệ thống PV độc lập Mơ hình biến đổi độc lập Hệ thống PV độc lập có nguồn lưu trữ Hệ thống PV có nguồn cấp dự phịng Mơ hình hệ thống PV độc lập kết hợp với điện lưới Mơ hình hệ thống PV liên kết với điện lưới Góc nghiêng β hệ thống Sơ đồ khối hệ thống điện mặt trời Bộ chuyển đổi DC-AC Mô hình hệ thống cung cấp điện từ lượng mặt trời Mặt vị trí khảo sát lắp đặt pin Cách thức đặt pin Hình ảnh thực tế lắp đặt gồm 02 dãy pin nối tiếp (mỗi dãy tấm) Các chi tiết lắp đặt hệ thống pin Sơ đồ đấu chi tiết Sơ đồ nguyên lý Công tơ điện tử pha DT01M80 Mơ hình hệ thống RF Spider Website RF-Spider Giải pháp truyền thông giám sát cho hệ thống điện lượng mặt trời hòa lưới Địa điểm lắp đặt pin 4 9 10 viii 11 12 13 15 16 17 21 21 22 22 25 25 26 26 27 27 29 29 32 34 35 38 38 39 42 43 43 44 44 45 47 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 4.13 4.14 4.15 4.16 4.17 4.18 4.19 4.20 4.21 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10 5.11 5.12 Dữ liệu xạ nhiệt độ vị trí lắp đặt Mơ góc nghiên lắp đặt hệ thống pin Hệ số tổn thất nhiệt Tổn thất điện trở dây điện Tổn thất chất lượng module pin quang điện Tổn thất vết bẩn hệ thống pin Tổn thất phản xạ điều chỉnh góc tới Tổn thất điện phụ Tổn thất lão hóa chất lượng pin quang điện Thơng số cấu hình hệ thống Biểu đồ phân bố lượng lượng xạ năm theo giá trị ngày Biều đồ phân bố công suất đầu hệ thống pin quang điện hệ thống biến tần năm Phân bố điện áp đầu mảng pin quang điện Sản lượng điện cung cấp cho tải ngày năm Sản lương điện trung bình ngày (trên 1kWp lắp đặt) qua tháng Hiệu suất chuyển đổi hệ thống qua tháng Tỷ lệ tổn thất hệ thống Biểu đồ tổn thất Tỷ trọng đầu tư Đồ thị dòng lũy kế Các module pin quang điện ray Hệ thống đo đếm, bảo vệ, tủ điện Pin quang điện sau hoàn tất lắp đặt Tần số ngày 08/08/2018 Điện ngày 08/08/2018 Điện áp PV điện áp lưới Dòng điện chiều pin Dòng điện xoay chiều Inverter Công suất Inverter Sản lượng điện mặt trời tháng 255,3kWh Webside tra cứu thông tin điện Biểu đồ sản lượng điện thu mô thực tế ix 48 48 49 49 50 50 51 51 52 52 53 54 55 55 56 56 57 58 61 62 63 64 65 65 66 66 67 67 68 68 70 71 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt NLMT ĐMT EVN DC AC SPV CSP STE TBA PV OPF C-O CPC EMEC RF-Mesh THD IAM Tên Tiếng Việt Năng lượng mặt trời Điện mặt trời Tập đoàn điện lực Việt Nam Dịng điện chiều Dịng điện xoay chiều Cơng nghệ quang điện Công nghệ hội tụ lượng mặt trời Công nghệ nhiệt mặt trời Trạm biến áp Điện mặt trời Hệ thống điều khiển tối ưu trào lưu cơng suất Hệ thống đóng - cắt Trung tâm sản xuất thiết bị đo điện tử Điện lực miền Trung Công nghệ không dây theo kiểu mắt lưới Hệ số sóng hài Độ nghiêng lắp đặt x ... có tiềm lớn lượng mặt trời Do việc chọn đề tài ? ?Thiết kế, lắp đặt đánh giá hiệu sử dụng hệ thống điện lượng mặt trời hòa lưới áp mái quy mơ hộ gia đình? ?? vừa ? ?áp ứng nhu cầu sử dụng điện khơng... Độ nghiêng lắp đặt x THIẾT KẾ, LẮP ĐẶT VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI HÒA LƯỚI ÁP MÁI QUY MƠ HỘ GIA ĐÌNH Học viên: LÊ ĐỨC DŨNG Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số:... lớn lượng mặt trời Đề tài đặt vấn đề thiết kế, lắp đặt, vận hành hệ thống điện lượng mặt trời hòa lưới áp mái quy mơ hộ gia đình ? ?áp ứng nhu cầu sử dụng điện khơng phụ thuộc hồn tồn vào nguồn điện