Thiết kế và đánh giá hiệu quả kinh tế hệ thống điện mặt trời tại trường mầm non ABC – TP đà nẵng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ QUANG HIẾU THIẾT KẾ VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI TẠI TRƯỜNG MẦM NON ABC – TP ĐÀ NẴNG Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Ngườı hướng dẫn khoa học: TS LƯU NGỌC AN Đà Nẵng - Năm 2019 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 nổi, sử dụng phần mềm PVsyst chun 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 Lê Quang Hiếu TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT & TIẾNG ANH THIẾT KẾ VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI TẠI TRƯỜNG MẦM NON ABC – TP ĐÀ NẴNG Học viên: Lê Quang Hiếu Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8520201 Khóa: K34.KTĐ Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN Tóm tắt - Theo dự báo tình hình lượng điện Việt Nam viện lượng quốc gia, nhu cầu điện tiêu 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 m t nguồn thay thế, i đ y nguồn lượng coi tận, kh ng g y nhi m m i trường Tuy nhiên, iệc thiết kế hệ thống điện mặt trời hức tạ , th ng ố tính tốn thiết kế thực tế có hệ ố ố lớn làm nh hư ng đến ch t lượng tu i thọ hệ thống, hiệu u t chuyển đ i tăng chi hí đầu tư ì ậy, iệc dụng hần mềm - y t để thiết kế đánh giá hiệu qu kinh tế m t gi i há nh m gi i uyết n đề Từ khóa: Nguồn lượng mới, hệ thống điện mặt trời, thiết kế đánh giá hiệu qu kinh tế 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 MỤC LỤC TRANG BÌA LỜI CAM ĐOAN TRANG TĨM TẮT TIẾNG VIỆT & TIẾNG ANH MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Tính c p thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu hương há nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực ti n đề tài C u trúc luận ăn CH NG T NG AN N NG NG MẶT TRỜI VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN N NG NG MẶT TRỜI 1.1 T ng uan lượng tái tạo 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Các dạng lượng tái tạo 1.2 Năng lượng mặt trời 1.2.1 Nguồn lượng mặt trời 1.2.2 n u t điện t lượng mặt trời 10 1.2.3 Tiềm năng lượng mặt trời iệt Nam .11 1.3 Hệ thống in mặt trời 11 1.3.1 in mặt trời olar C ll 11 1.3.2 Hệ thống in uang điện 17 CH NG 2: C Ở TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN N NG NG MẶT TRỜI .21 2.1 M hình hệ thống điện mặt trời nối lưới 21 2.1.1 đồ hệ thống điện mặt trời nối lưới có dự trữ 21 2.1.2 đồ hệ thống điện mặt trời nối lưới kh ng có hệ thống dự trữ 22 2.2 ý thuyết thiết kế hệ thống điện lượng mặt trời 24 2.3 ố liệu tính tốn hệ thống điện lượng mặt trời nối lưới trường mầm non ABC - T Đà Nẵng .26 2.3.1 Địa điểm thiết kế 26 2.3.2 Th ng ố hụ t i trường mầm non ABC 28 2.3.3 Th ng ố trạm biến trường mầm non ABC 28 2.3.4 ựa chọn hương án c ng u t hệ thống điện mặt trời .29 CH NG 3: NG ỤNG HẦN M M CH N ỤNG y t THIẾT KẾ TỐI HỆ THỐNG ĐIỆN N NG NG MẶT TRỜI 31 3.1 Giới thiệu ề hần mềm PVsyst 31 3.2 Nghiên cứu cài đặt th ng ố hần mềm PVsyst 32 3.2.1 Định vị địa điểm thiết kế để l y số liệu khí tượng 32 3.2.2 Lựa chọn mơ hình 33 3.2.3 Cài đặt định hướng hệ thống in uang điện 33 3.2.4 Cài đặt công su t lắ đặt hệ thống in uang điện phần mềm .35 3.2.5 Chọn modul in uang điện 35 3.2.6 Chọn biến tần cho hệ thống điện lượng mặt trời 39 3.2.7 Định cỡ hệ thống điện lượng mặt trời phần mềm PVsyst 41 3.2.8 Cài đặt phụ t i trường mầm non ABC T Đà Nẵng 44 3.2.9 Tính tốn cài đặt kinh tế 44 3.2.10 Cài đặt tính tốn lượng CO2 tiết kiệm 47 3.3 Mơ phân tích kết qu 48 3.3.1 Mô .48 3.3.2 Phân tích kết qu mô 48 3.4 Kết luận đồ thiết kế hệ thống lượng mặt trời nối lưới trường mần non ABC –T Đà Nẵng 51 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC ẾT ĐỊNH GIAO Đ TÀI ẬN N THẠC Ĩ BẢN AO BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN DANH MỤC CÁC BẢNG B B B B B ng1.1 ố liệu ức các khu ực nước ta .11 ng 2.1 Dữ liệu thời tiết Đà Nẵng 27 ng 2.2 Công su t tiêu thụ trường mầm non ABC 28 ng 3.1 M t số thông số n hệ thống 43 ng 3.2 Chi hí đầu tư hệ thống điện mặt trời nối lưới 45 B ng 3.3 T n th t xạ mặt trờ`i bề mặt in uang điện năm 49 B ng 3.4 T n th t bên hệ thống in uang điện hệ thống điện lượng mặt trời .49 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Góc nhìn mặt trời Hình 1.2 Quá trình truyền lượng xạ mặt trời qua lớp khí trái đ t Hình 1.3 Quan hệ góc hình học tia xạ mặt trời mặt phẳng nghiêng Hình 1.4 Các thành phần xạ lên bề mặt nghiêng Hình 1.5 Biểu đồ tình hình lắ đặt hệ thống uang điện giới .11 Hình C u tạo in mặt trời 12 Hình 1.7 Các ng lượng 13 Hình 1.8 Nguyên lý hoạt đ ng in mặt trời 14 Hình 1.9 C u tạo t m in mặt trời .14 Hình 1.10 đồ mạch điện tương đương in mặt trời 15 Hình 1.11 Đặc tính -I th o cường đ ức hình trái th o nhiệt đ hình h i m t t m in có c ng u t 300 16 Hình 1.12 Đường cong đặc tính -I hệ thống lượng mặt trời mp-Vmp thiết ị M T 17 Hình 1.13 đồ nguyên lý chuyển đ i C- C nạ ac-quy 18 Hình 1.14 đồ nguyên lý iến tần hệ thống mặt trời nối lưới 18 Hình 2.1 đồ mơ hình hệ thống điện mặt trời nối lưới có dự trữ 21 Hình 2.2 Biểu đồ điện hệ thống điện mặt trời nối lưới có dự trữ 22 Hình 2.3 đồ m hình hệ thống điện mặt trời nối lưới kh ng có dự trữ 23 Hình 2.4 Biểu đồ điện hệ thống điện mặt trời nối lưới khơng có dự trữ .23 Hình 2.5 Trường mầm non ABC 90 đường Ngô Quyền - T Đà Nẵng 26 Hình 3.1 Giao diện phần mềm PVsyst 6.43 31 Hình 3.2 Dữ liệu khí tượng theo tháng khu trường mầm non ABC 32 Hình 3.3 Mơ hình thiết kế hệ thống điện lượng mặt trời nối lưới PVsyst 33 Hình 3.4 Cài đặt thông số định hướng lắ đặt t m in uang điện 34 Hình 3.5 Cài đặt công su t cho hệ thống in uang điện 35 Hình 3.6 Lựa chọn modul in uang điện 36 Hình 3.7 Thơng số modul in uang điện .36 Hình 3.8 Mơ hình mạch điện tương đương in uang điện 37 Hình 3.9 Đặc tính V-A modul in uang điện SW 300W điều kiện nhiệt đ pin uang điện tiêu chuẩn 25oC 38 Hình 3.10 Đặc tính V-A modul in uang điện SW 300W điều kiện cường đ xạ tiêu chuẩn 1000W/m2 .39 Hình 3.11 Đặc tính hiệu su t làm việc biến tần SUNNY TRIPOWER 60 40 Hình 3.12 Chọn biến tần cho hệ thống lượng mặt trời phần mềm 41 Hình 3.13 Các thơng số biến tần SUNNY TRIPOWER 60 phần mềm PVsyst 41 Hình 3.14 Nhập số lượng biến tần phần mềm PVsyst .42 Hình 3.15.Chọn số lượng t m in uang điện nối tiếp song song phần mềm 42 Hình 3.16 Kết qu giá trị uá trình định cỡ hệ thống phần mềm PVsyst 42 Hình 3.17 Biểu đồ vùng làm việc danh nghĩa hệ thống in uang điện biến tần au định cỡ 43 Hình 3.18 Mức tăng giá điện bán lẻ bình quân t năm 2007 đến 2015 46 Hình 3.19 Thơng số kinh tế đầu tư 47 Hình 3.20 Gi n đồ t n th t điện hệ thống điện lượng mặt trời nối lưới 49 Hình 3.21 đồ thiết kế hệ thống lượng mặt trời nối lưới Trường mầm non ABC –T Đà Nẵng 51 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hiện việc nghiên cứu s dụng lượng mặt trời ngày quan tâm, nh t tình trạng thiếu hụt lượng v n đề c p bách m i trường Năng lượng mặt trời xem dạng lượng ưu iệt tương lai, dạng lượng sẵn có, siêu mi n phí Do lượng mặt trời ngày s dụng r ng rãi nước giới Việt Nam m t số r t nhiều quốc gia có tiềm để phát triển lượng tái tạo nói chung, lượng điện mặt trời nói riêng, đ y ẽ nguồn lượng lớn khai thác b sung cho nguồn điện lưới quốc gia, thay nguồn lượng truyền thống Trường mần non ch t lượng cao ABC Ngô Quyền - Thành Phố Đà Nẵng trường mầm non lớn nh t khu vực miền Trung n m trung tâm thành phố Đà Nẵng có quy mơ tầng, diện tích 5.000m2 Trường mầm non có tầng thượng cao, b ng phẳng diện tích lớn, khơng bị che chắn b i cao trình cối, thích hợp cho việc lắ đặc t m pin mặt trời phục vụ cho trình s dụng lượng điện tái tạo vào thời gian ban ngày trình dạy học, thay cho hệ thống điện lưới góp ích m t phần làm gi m kh thiếu hụt điện thời gian sắ đến Với lí cho th y việc nghiên cứu đề tài “Thiết kế đánh giá hiệu kinh tế hệ thống điện mặt trời trường mầm non ABC – TP Đà Nẵng” m t yêu cầu mang tính c p thiết bối c nh nguồn lượng truyền thống dần cạn kiệt lượng tái tạo u hướng Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu đề tài thiết kế, tính tốn hệ thống điện lượng mặt trời nối lưới để hỗ trợ nhu cầu s dụng điện trường mầm non ABC – T Đà Nẵng Xác định lựa chọn thiết bị, số lượng vị trí lắ đặt thiết bị (T m pin mặt trời, in t r, … , lựa chọn thiết bị S dụng phần mềm y t để mô đồ chạy kết qu cần thiết Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đề tài thiết kế hệ thống điện mặt trời nối lưới s dụng trường mầm non ABC Phạm vi nghiên cứu luận ăn này, tác gi dụng hần mềm y t để thiết kế m hỏng hệ thống điện lượng mặt trời có kết nối lưới điện Phương pháp nghiên cứu Để gi i mục tiêu nêu trên, luận ăn đưa hương há nghiên cứu au: - Nghiên cứu lý thuyết: Các lý thuyết lượng mặt trời, c u tạo, nguyên lý làm làm việc hệ thống pin mặt trời -Xây dựng thiết kế hệ thống in lượng mặt trời n i nối lưới s dụng trường mầm non ABC - Mô hệ thống in lượng mặt trời nối lưới b ng phần mềm PVsyst, tính tốn hiệu qu kinh tế Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Kết qu đề tài giú đánh giá tiềm ề lượng mặt trời, thông số kỹ thuật hệ thống lượng mặt trời nối lưới, tính kh thi hệ thống T đó, kết luận tư n nhà trường xây dựng hệ thống điện lượng mặt trời nối hệ thống lưới điện điạ điểm thiết kế Cấu trúc luận văn M đầu Chương 1: T ng quan lượng mặt trời hệ thống điện lượng mặt trời Chương 2: Cơ tính tốn thiết kế hệ thống điện lượng mặt trời Chương 3: ng dụng phần mềm PV- Syst thiết kế kế hệ thống điện lượng mặt trời nối lưới Kết luận kiến nghị CONG HOA xA HOI CHU NGHIA VIVI NAM DAI HOC DA NANG TRUING DA' HOC BACH KHOA Doc 14p - Tv - 1-1#nh phtic s6: a'6 /QD-DHBK Da Nang, 06 thang /1/1 nam 2018 QUYET DINH Ve vigc giao d tai va teach nhiem cua ngulYi huong dan luan van thac si HIVU TRU'ONG TRU'ONG DAI HOC BACH KHOA Can cir Nghl dinh s6 32/CP 04/4/1994 cna Chinh phu ve viec lap Dai hoc Da Nang; Can cir Thong to s6 08/2014/TT-BGDDT 20/3/2014 dm BO tnrong BO Gido due va Dao tax) ye viec ban hanh Quy che to chirc va hog dOng cua dai hoc \Tang va cac co so gido duc dai hoc vien; QuyOt dinh so 6950/QD-DHDN 01/12/2,014 cita Giam dOc Dai hoc Da Nang ve viec ban hanh Quy dinh nhiem vu, quyen han cua Dai hoc Da Nang, cac co sec' giao due dai hoc vien va cac don vi true thuOc; Can cir Thong to so 15/2014/TT-BGDDT 15/5/2014 cila BO truang BO Gido due, va Dao tao v6‘ viec ban hanh Quy chO Dao tao trinh dO thac si; Quyet dinh so 598/QD-DHBK 27/12/2016 dm Hieu truang Tnreng Dai hoc Bach khoa ve viec ban hanh Quy dinh dao tao trinh dO thac si; Can cir QuyOt dinh s6 456/DHBK-DT ngdy 03/03/2017 dm Hieu truang Tnreng Dal hoc Bach Khoa v6s viec tong nhan hoc vien cao hoc trimg tuyen; ,Can cir T6 trinh so 25/KD 25/10/2018 khoa Dien ye viec QuyOt dinh giao de tai va ngtrefi huong dan luan van thac si cho hoc vien cao hoc chuyen nganh Ky thuat dien, khoa 34; Xet d6' nghi cua Tru6ng Ph6ng Dao tao, QUYET DINH: Dieu Giao cho hoc vien cao hoc Le Quang Hieu, lop K34.KTD, chuyen nganh Ky thud,- dien, thgc hien de tai luan van "Thiet ke va clanh gia hieu qua kinh to he thong dien mat trdi tai Trtro.ng mam non ABC- TP Da Nang", dtrai su huong dan cila TS Liru ngpc An, Trtrang Dai hoc Bach Khoa - Doi hoc Da Nang Dieu HQC vien cao hoc va ngtrei huong clan co ten a Di'eu duoc huang cac quyen loi va flux hien nhiem vu theo dung quy che dao tao thac si hien hanh cua BO Giao duc va Dao tao, quy dinh dao tao thac si cua Trueng Dai hoc Bach khoa Dieu Cac Ong/Ba Truang Pheng Dao tao, Truong phong Ke hoach — Tai chinh, Twang khoa Dien, nguai huang dan luan van va hoc vien co ten a Dieu can cu Quyet dinh thi hanhi KT IMU TRVONG VU TRIMYNG Not nh - Mu di&I 3; - Luu: Phong DT TS Phan Minh Dtirc ... TIẾNG ANH THIẾT KẾ VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI TẠI TRƯỜNG MẦM NON ABC – TP ĐÀ NẴNG Học viên: Lê Quang Hiếu Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8520201 Khóa: K34.KTĐ Trường. .. 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 đ c lập, hệ thống ơm lượng mặt trời hệ thống điện lượng mặt trời lưới DC... việc nghiên cứu đề tài ? ?Thiết kế đánh giá hiệu kinh tế hệ thống điện mặt trời trường mầm non ABC – TP Đà Nẵng? ?? m t yêu cầu mang tính c p thiết bối c nh nguồn lượng truyền thống dần cạn kiệt lượng