Thiết kế và đánh giá hiệu quả kinh tế hệ thống điện mặt trời áp mái tại trạm biến áp 500kv pleiku – gıa lai

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ THANH XUÂN C C THIẾT KẾ VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI TẠI TRẠM BIẾN ÁP 500KV PLEIKU - GIA LAI R L T DU LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Đà Nẵng - Năm 2020 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ THANH XUÂN THIẾT KẾ VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP C C MÁI TẠI TRẠM BIẾN ÁP 500KV PLEIKU - GIA LAI R L T DU Chuyên ngành Mã số : Kỹ thuật điện : 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ Ngườı hướng dẫn khoa học: TS LƯU NGỌC AN Đà Nẵng, Năm 2020 i 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 thiết kế hệ thống lượng mặt trời áp mái, sử dụng phần mềm PVsyst chuyên dụng cho thiết kế, tính tốn, mơ hệ thống lượng mặt trời Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn C C DU R L T Hà Thanh Xuân ii THIẾT KẾ VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI TẠI TRẠM BIẾN ÁP 500KV PLEIKU – GIA LAI Học viên: Hà Thanh Xuân Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 85202001- Khóa: K37.KTĐ.KT; Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng – ĐHĐN Tóm tắt: - Theo dự báo tình hình lượng điện Việt Nam viện Năng lượng quốc gia, nhu cầu điện dùng Việt Nam tăng 10%/năm năm 2020 Trong nguồn lượng dự trữ than đá, dầu mỏ, khí thiên nhiên … có hạn, khiến cho nhân loại đứng trước nguy thiếu hụt Việc tìm kiếm khai thác nguồn lượng lượng gió, lượng mặt trời, lượng địa nhiệt … hướng quan trọng để phát triển nguồn lượng - Nguồn lượng điện mặt trời nguồn thay thế, nguồn lượng coi vô tận, không gây ô nhiễm môi trường Tuy nhiên, việc thiết kế hệ thống điện mặt trời phức tạp, thơng số tính tốn thiết kế thực tế có hệ số sai số lớn làm ảnh hưởng đến chất lượng tuổi thọ hệ thống, hiệu suất chuyển đổi tăng chi phí đầu tư … Vì vậy, việc sử dụng phần mềm PVsyts để thiết kế đánh giá hiệu kinh tế giải pháp nhằm giải vấn đề Từ khóa: Nguồn lượng mới, hệ thống điện mặt trời, thiết kế đánh giá hiệu kinh tế C C R L T DU DESIGN AND EVALUATION OF ECONOMIC EFFICIENCY OF THE SOLAR SYSTEM IN ABC NON-SCHOOL - DA NANG CITY Summary - According to the forecast of electric energy situation in Vietnam of the National Energy Institute, Vietnam's electricity demand increases by more than 10% / year by 2020 Meanwhile, energy reserves such as coal and oil mines, natural gas are limited, making humanity at risk of shortages Finding and exploiting new energy sources such as wind, solar, geothermal energy is an important way to develop energy sources Solar energy sources are one of the alternative sources, because this is an energy source that is considered endless, does not pollute the environment However, the design of solar power system is quite complicated, the parameters between design calculations and in fact have a large error factor affecting the quality and life of the system, conversion efficiency and increasing investment costs Therefore, using PV Syst software to design and evaluate economic efficiency is a solution to solve these problems Keywords: New energy source, solar power system, design evaluation of economic efficiency iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i TÓM TẮT ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIÊT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC HÌNH viii MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Phạm vi phương pháp nghiên cứu Nội dung đề tài CHƯ NG T NG QUAN VỀ NĂNG LƯ NG MẶT TRỜI VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯ NG MẶT TRỜI 1.1 Tổng quan lượng tái tạo C C R L T 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Các dạng lượng tái tạo DU 1.2 Năng lượng mặt trời 1.2.1 Nguồn lượng mặt trời 1.2.2 Sản xuất điện từ lượng mặt trời 12 1.2.3 Tiềm năng lượng mặt trời Việt Nam 13 1.3 Hệ thống pin mặt trời 15 1.3.1 Pin mặt trời Solar Cell 15 1.3.2 Hệ thống pin quang điện 19 1.4 Kết luận Chương 24 CHƯ NG C SỞ TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯ NG MẶT TRỜI 25 2.1 Mơ hình hệ thống điện mặt trời nối lưới 25 2.1.1 Sơ đồ hệ thống điện mặt trời nối lưới có dự trữ 25 2.1.2 Sơ đồ hệ thống điện mặt trời nối lưới khơng có hệ thống dự trữ 26 2.2 Tính tốn thiết kế hệ thống điện lượng mặt trời 28 2.3 Số liệu tính tốn hệ thống điện lượng mặt trời nối lưới trạm biến áp 500kV Pleiku – Gia Lai 30 2.3.1 Địa điểm thiết kế 30 2.3.2 Thông số phụ tải trạm biến áp 500kV Pleiku – Gia Lai 33 2.3.3 Thông số trạm biến áp tự dùng trạm biến áp 500kV Pleiku 35 iv 2.3.4 Lựa chọn phương án công suất hệ thống điện mặt trời 35 2.4 Kết luận Chương 37 CHƯ NG NG DỤNG PHẦN MỀM CHU N DỤNG PVsyst THIẾT KẾ TỐI ƯU HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯ NG MẶT TRỜI 38 3.1 Giới thiệu phần mềm PVsyst 38 3.2 Nghiên cứu cài đặt thông số phần mềm PVsyst 39 3.2.1 Định vị địa điểm thiết kế để lấy số liệu khí tượng 39 3.2.2 Lựa chọn mơ hình 40 3.2.3 Cài đặt định hướng hệ thống pin quang điện 40 3.2.4 Cài đặt công suất lắp đặt hệ thống pin quang điện phần mềm 41 3.2.5 Chọn module pin quang điện 42 3.2.6 Chọn biến tần cho hệ thống điện lượng mặt trời 46 3.2.7 Định cỡ hệ thống điện lượng mặt trời phần mềm PVsyst 52 C C 3.2.8 Các thiết bị phụ trợ khác 54 3.2.9 Thiết bị bảo vệ 55 R L T 3.2.10 Công tơ chiều 58 3.2.11 Hệ thống chống sét nối đất, cứu hỏa 59 DU 3.3 Mô phân tích kết 61 3.3.1 Mô 61 3.3.2 Phân tích kết mơ 64 3.4 Kết luận Chương 71 CHƯ NG TÍNH TỐN HIỆU QUẢ KHI XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI TẠI TRẠM BIẾN ÁP 500KV PLEIKU 72 4.1 Cơ sở lập mức đầu tư dự án (Phụ lục kèm theo) 72 4.2 Tính tốn kinh tế 72 4.2.1 Chi phí đầu tư vay vốn 72 4.2.2 Thơng số phân tích lợi nhuận 72 4.3 Phân tích hiệu đầu tư 74 4.3.1 Phương pháp chung 74 4.3.2 Cơ sở cách tính tốn hiệu kinh tế sau 75 4.4 Phân tích kinh tế dự án 76 4.4.1 Phân tích hiệu kinh tế phần mềm PVsyst, kết sau: 76 4.4.2 Phân tích hiệu kinh tế phần mềm file excel, kết sau: 80 4.4.3 Phân tích hiệu kinh tế dự án 84 4.4.4 Về kết kinh doanh dự án 86 4.4.5 Kết phân tích thời gian thu hồi vốn 93 v 4.5 Kết luận Chương 93 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao) C C DU R L T vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT Ký hiệu Nội dung AC Điện áp xoay chiều DC Điện áp chiều GHI Tổng xạ theo phương ngang Inverter Bộ biến tần IFC Tổ chức tài giới Module PV ONAN Mảng pin Làm mát dầu gió tự nhiên PV Pin lượng mặt trời STC Điều kiện tiêu chuẩn C C DU R L T vii DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng 1.1 1.2 Tên bảng Trang Số liệu xạ khu vực nước ta 14 Bảng số liệu tiềm năng lượng mặt trời TBA 500kV Pleiku 14 1.3 Kế hoạch phát triển điện mặt trời Việt Nam đến 2030 14 2.1 Dữ liệu thời tiết trạm biến áp 500kV 30 2.2 Năng lượng xạ mặt trời trạm biến áp 500kV Pleiku 31 2.3 Thiết bị tiêu thụ công suất trạm biến áp 500kV Pleiku 33 2.4 Sản lượng sử dụng điện trạm biến áp 500kV Pleiku 34 3.1 Bảng so sánh loại Biến tần 48 3.2 Thông số kỹ thuật Inverter 49 3.3 Một số thông số hệ thống 3.4 Thông số kỹ thuật Aptomat cấp nguồn từ inverter tới tủ AC trạng 3.5 C C R L T U Thông số kỹ thuật Aptomat cấp nguồn từ pin tới tủ inverter D 54 57 58 3.6 Điện sử dụng trạm biến áp 500kV Pleiku 62 3.7 Thơng số hệ thống 64 3.8 Tổn thất xạ mặt trời bề mặt pin quang điện năm 69 3.9 Tổn thất bên hệ thống pin quang điện hệ thống điện NLMT 70 4.1 Tổng hợp mức tăng giá điện giai đoạn 2009 - 2019 73 4.2 Kết đánh giá kinh tế hệ thống điện mặt trời 76 4.3 Kết phân tích tài phần mềm PVsyst 77 4.4 Kết phân tích lượng CO2 phần mềm PVsyst 79 4.5 Tổng hợp dự tốn cơng trình phần mềm file excel 80 4.6 Tổng hợp thành phần dự tốn cơng trình phần mềm file excel 81 4.7 Kết doanh thu điện mặt trời trạm biến áp 500kV Pleiku 85 4.8 Dự toán kết sản xuất kinh doanh dự án phần mềm file excel 87 4.9 Kết dòng tích lũy tài phần mềm file excel 90 4.10 Kết tính tốn thu hồi vốn dự án 93 viii DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu hình 1.1 1.2 1.3 Tên hình Trang Góc nhìn mặt trời Quá trình truyền lượng xạ mặt trời qua lớp khí trái đất Quan hệ góc hình học tia xạ mặt trời mặt phẳng nghiêng 1.4 Các thành phần xạ lên bề mặt nghiêng 11 1.5 Biểu đồ thể phát triển điện giới 12 1.6 Bản đồ xạ mặt trời vùng Việt Nam 13 1.7 Cấu tạo pin mặt trời 15 1.8 Các vùng lượng 16 1.9 Nguyên l hoạt động pin mặt trời 1.10 Cấu tạo pin mặt trời 1.11 Sơ đồ mạch điện tương đương pin mặt trời 1.12 C C R L T DU Đường cong đặc tính V-I hệ thống lượng mặt trời Pmp-Vmp thiết bị MPPT 17 17 18 19 1.13 Các Modules giống mắc nối tiếp 20 1.14 Các Modules giống mắc song song 20 1.15 Các Modules nối thành mảng 21 1.16 Sơ đồ nguyên l chuyển đổi DC-DC nạp ac-quy 21 1.17 Sơ đồ nguyên l biến tần pha hệ thống mặt trời nối lưới 22 2.1 Sơ đồ mơ hình hệ thống điện mặt trời nối lưới có dự trữ 25 2.2 Biểu đồ điện hệ thống điện mặt trời nối lưới có dự trữ 26 2.3 Sơ đồ mơ hình hệ thống điện mặt trời nối lưới khơng có dự trữ 27 2.4 Biểu đồ điện hệ thống điện mặt trời nối lưới khơng có dự trữ 27 2.5 Trạm biến áp 500kV Pleiku, huyện Chư Pah, tỉnh Gia Lai 30 2.6 Đồ thị sử dụng điện tự dùng trạm biến áp 500kV Pleiku 34 2.7 Mơ hình bố trí lắp đặt pin Module 37 3.1 Giao diện phần mềm PVsyst 6.68 38 3.2 Dữ liệu khí tượng theo tháng trạm biến áp 500kV Pleiku – Gia Lai 39 96 khai thực 16 trạm biến áp 220kV – 500kV, với tổng diện tích mái 8.407m2 Công ty Truyền tải điện quản l vận hành Kiến nghị Thực trạng nay, chi phí để đầu tư hệ thống lượng mặt trời lớn đạt hiệu kinh tế chưa cao Trong tương lai Chính phủ, sở ban ngành cần tiếp tục có chế khuyến khích đẩy mạnh sử dụng lượng mặt trời vào quan, trường học, bệnh viện, doanh nghiệp, khu nghĩ dưỡng … việc thực lượng mặt trời áp mái làm giảm chi phí đầu tư hệ thống điện đến phụ tải, đáp ứng phụ tải chỗ, giảm chi phí đầu tư đường dây truyền tải, giảm nhân lực vận hành; đáp ứng nguồn điện chỗ cho vùng sâu, vùng xa, biên giới hải đảo… C C DU R L T TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] A Guide For developers And investorsInternational Finance Corporation 2015, All rights reserved 2121 Pennsylvania Avenue, N.W Washington, D.C 20433 https://www.enfsolar.com [2] Lưu Ngọc n 2017 , ăng lượng tái tạo & công nghệ - ĐHBK Đà Nẵng [3] Lưu Ngọc An, Trần Huy (2017), Ứng dụng ph n mềm pvsyst thiết kế hệ thống điện lượng mặt trời áp mái premier village danang resort – http://tapchikhcn.udn.vn [4] Anita Marangoly George, 2012 - Utility Scale Solar Power Plants - IFC [5] Hoàng Dương Hùng, “Năng lượng mặt trời l thuyết ứng dụng”, Phần [6] Hướng dẫn sử dụng phần mềm PVsyst “http://www.pvsyst.com/” [7] 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 C C R L T xét đến năm 2030 [8] Quyết định số 2068/QĐ-TTg ngày 25/11/2015 Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Chiến lược phát triển lượng tái tạo Việt Nam đến năm 2030, DU tầm nhìn đến năm 2050 [9] Quyết định số 11/2017/QĐ-TTg chế khuyến khích phát triển dự án điện mặt trời Việt Nam [10] Tài liệu hãng sản xuất PV, INVERTER : SOLAR WORD, SMA Danh mụ sở lập dự toán [11] Căn Định mức dự toán Khảo sát cơng trình số 1354/2016/QĐ-BXD ngày 28/12/2016 Bộ trưởng Bộ Xây Dựng; [12] Căn Định mức dự toán Xây dựng cơng trình số 1776/2007/BXD-VP ngày 16/08/2007 Bộ trưởng Bộ Xây Dựng; [13] Căn Định mức dự toán Lắp đặt cơng trình số 1777/2007/BXD-VP ngày 16/08/2007 Bộ trưởng Bộ Xây Dựng; [14] Căn Quyết định số 1134/QĐ-BXD ngày 08/10/2015 Bộ Xây dựng việc công bố định mức hao phí xác định giá ca máy thiết bị thi công xây dựng; [15] Căn Thông tư số 05/2016/TT-BXD ngày 10/03/2016 Bộ Xây dựng hướng dẫn xác định đơn giá nhân công quản l chi phí đầu tư xây dựng; [16] Căn Thông tư số 06/2016/TT-BXD ngày 10/03/2016 Bộ Xây dựng hướng dẫn xác định quản l chi phí đầu tư xây dựng; [17] Căn 209/2016/TT-BTC ngày 10/11/2016 Bộ Tài quy định mức thu, chế độ thu, nộp, quản lý sử dụng phí thẩm định dự án đầu tư xây dựng, phí thẩm định thiết kế sở; [18] Căn Thông tư số 09/2016/TT-BTC ngày 18/01/2016 Bộ Tài quy định tốn dự án hồn thành thuộc nguồn vốn nhà nước; [19] Căn Thông tư số 210/2016/TT-BTC ngày 10/11/2016 Bộ Tài quy định mức thu, chế độ thu, nộp, quản lý sử dụng phí thẩm định thiết kế kỹ thuật, phí thẩm định dự tốn xây dựng; [20] Căn Thông tư 17/2000/TT-BXD ngày 29/12/2000 Hướng dẫn phân loại VL để tính chi phí trực tiếp Dự tốn Xây lắp Cơng trình; [21] Luật xây dựng số 50/2014/QH13 Quốc hội khóa XIII, kỳ họp thứ thông qua ngày 18/6/2014; [22] Nghị định số 46/NĐ-CP ngày 12/05/2015 Chính phủ quản lý chất lượng C C bảo trì cơng trình xây dựng; [23] Nghị định số 59/2015/NĐ-CP ngày 18/06/2015 Chính phủ quản lý dự án R L T đầu tư xây dựng; Nghị định số 42/2017/NĐ-CP ngày 05/4/2017 Chính Phủ sửa, đổi, bổ sung số điều Nghị định số 59/2015/NĐ-CP ngày DU 18/9/2015 Chính Phủ Quản lý dự án đầu tư xây dựng; [24] Nghị định số 32/2015/NĐ-CP ngày 25/03/2015 Chính phủ quản lý chi phí đầu tư xây dựng cơng trình; [25] Quyết định số 4970/QĐ-BCT ngày 21/12/2016 Bộ Công thương việc cơng bố định mức dự tốn chun ngành công tác lắp đặt đường dây tải điện lắp đặt trạm biến áp; [26] Quyết định số 1172/QĐ-BXD ngày 26/12/2012 Bộ Xây dựng Công bố Định mức dự tốn xây dựng cơng trình Phần xây dựng (sửa đổi bổ sung); [27] Quyết định số 1173/QĐ-BXD ngày 26/12/2012 Bộ Xây dựng Cơng bố Định mức dự tốn xây dựng cơng trình Phần lắp đặt (sửa đổi bổ sung); [28] Quyết định số 79/2017/QĐ-BXD ngày 15 tháng 02 năm 2017 trưởng Bộ xây dựng định mức chi phí quản lý dự án tư vấn đầu tư xây dựng cơng trình; [29] Thơng tư 329/2016/TT-BTC ngày 26/12/2016 Bộ Tài Hướng dẫn thực số điều Nghị định số 119/2015/NĐ-CP ngày 13/11/2015 Chính phủ quy định bảo hiểm bắt buộc hoạt động đầu tư xây dựng; [30] Thông tư 03/2016/TT-BXD ngày 10/03/2016 Bộ xây dựng Quy định phân cấp cơng trình xây dựng hướng dẫn áp dụng quản lý hoạt động đầu tư xây dựng; [31] Văn số 5607/EVN-ĐT ngày 28/12/2016 Tập đoàn Điện Lực Việt Nam việc áp dụng định mức dự tốn chun ngành cơng tác lắp đặt đường dây tải điện trạm biến áp; C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T ... lượng mặt trời, cấu tạo, nguyên lý làm việc hệ thống pin mặt trời - Thiết kế hệ thống điện mặt trời áp mái nối lưới trạm biến áp 500kV Pleiku – Gia Lai - Mô hệ thống pin lượng mặt trời áp mái nối... T Hà Thanh Xuân ii THIẾT KẾ VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI TẠI TRẠM BIẾN ÁP 500KV PLEIKU – GIA LAI Học viên: Hà Thanh Xuân Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 85202001-... tính toán, thiết kế hệ thống lượng mặt trời, bao gồm hệ thống điện lượng mặt trời nối lưới, hệ thống điện lượng mặt trời độc lập, hệ thống bơm lượng mặt trời hệ thống điện lượng mặt trời lưới