Thiết kế và đánh giá hiệu quả kinh tế hệ thống điện mặt trời áp mái tại nhà máy sản xuất phân bón hữu cơ bảo nguyên kon tum

PHẠM THANH TÁNH ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHẠM THANH TÁNH CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN THIẾT KẾ VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI C C TẠI NHÀ MÁY SẢN XUẤT PHÂN BÓN HỮU CƠ R L BẢO NGUYÊN KON TUM T DU LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN KHÓA: K36 Đà Nẵng - Năm 2020 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHẠM THANH TÁNH THIẾT KẾ VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI C C TẠI NHÀ MÁY SẢN XUẤT PHÂN BÓN HỮU CƠ BẢO NGUYÊN KON TUM R L T DU Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS LƯU NGỌC AN Đà Nẵng - Năm 2020 i LỜI CAM ĐOAN Tơi 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 nối lưới, sử dụng phần mềm PV*sol 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 Phạm Thanh Tánh C C DU R L T ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC ii TÓM TẮT LUẬN VĂN iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC HÌNH viii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu .2 Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Cấu trúc luận văn C n : T NG QUAN VỀ NĂNG LƯ NG MẶT TRỜI VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯ NG MẶT TRỜI .4 1.1 Tổng quan lượng tái tạo 1.1.1 hái ni m 1.1.2 Các nguồn lượng tái tạo 1.2 Năng lượng m t tr i 1.2.1 Nguồn lượng m t tr i 1.2.2 S n uất n t lượng m t tr i 11 1.2.3 Tiềm năng lượng m t tr i Vi t Nam .11 1.3 Tổng quan h thống pin quang n 12 1.3.1 Lý thuyết Pin quang n 12 1.3.2 Mạch n tương đương 13 1.3.3 Đi n áp hở mạch dòng ngắn mạch 14 1.3.4 Đư ng I - V P - V 14 1.3.5 Công ngh Pin quang n 15 1.3.6 Module m ng PV 17 1.3.7 Tính tốn chuỗi Modules 17 1.3.8 Đ c t nh l m vi c pin m t tr i 19 1.3.9 Các dạng h thống n m t tr i 22 1.4 Kết luận chương 25 C n 2: CƠ SỞ TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯ NG MẶT TRỜI 26 2.1 H thống pin m t tr i nối lưới 26 2.2 Thiết kế lắp đ t h thống pin m t tr i 27 2.2.1 Modun pin m t tr i: 27 C C DU R L T iii 2.2.2 Ghép nối tiếp modun pin m t tr i với 27 2.2.3 Ghép song song modun pin m t tr i với 28 2.2.4 Sơ đồ khối h thống n m t tr i nối lưới 29 2.3 Số li u t nh toán h thống n lượng m t tr i nối lưới Nh má s n xuất phân bón hữu B o Nguyên Kon Tum .29 2.3.1 Đ a m thiết kế 29 2.3.2 Tiềm lượng m t tr i nhà máy s n xuất phân bón hữu B o Nguyên Kon Tum 30 2.3.3 ựa chọn phương án v c ng suất h thống n m t tr i 31 2.4 Kết luận chương 32 C n 3: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PV*SOL THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯ NG MẶT TRỜI NỐI LƯỚI TẠI NHÀ MÁY SẢN XUẤT PHÂN BÓN HỮU CƠ BẢO NGUYÊN KON .33 3.1 Giới thi u ph n mềm PV*SOL 33 3.2 T nh toán c i đ t th ng số ph n mềm PV*sol .34 3.2.1 Khai báo tên dự án v đ nh v đ a m thiết kế 34 3.2.2 Thiết kế mô h thống pin m t tr i áp mái chương trình PVsol 35 3.2.3 C i đ t đ nh hướng h thống pin quang n 35 3.2.4 Chọn module pin quang n .36 3.3 Tính tốn cơng suất lắp đ t h thống pin quang n ph n mềm 42 3.3.1 Tính chọn công suất lắp đ t 42 3.3.2 Chọn biến t n cho h thống n lượng m t tr i 43 3.3.3 Đ nh cỡ h thống n lượng m t tr i ph n mềm PV*sol 47 3.4 Các thiết b phụ trợ khác .48 3.4.1 Cáp nối t pin đến Inverter 48 3.4.2 Cáp nguồn AC .49 3.4.3 H thống chống sét nối đất .50 3.5 C i đ t t nh toán lượng CO2 tiết ki m 53 3.6 Kết qu mô 54 3.7 Kết luận chương 58 C n ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ .59 4.1 Tổng hợp thông số dự án 59 4.1.1 Chi ph đ u tư v va vốn 59 4.1.2 C i đ t thông số phân tích lợi nhuận 61 4.2 Các lợi ích kinh tế v m i trư ng dự án 61 4.3 Phân t ch đánh giá hi u qu kinh tế dự án .62 4.3.1 Phân tích hi u qu chương trình PV*Sol 62 4.3.2 Phân tích hi u qu b ng excel 63 4.4 Kết luận chương 67 C C DU R L T iv KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .68 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC C C DU R L T v THIẾT KẾ VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI TẠI NHÀ MÁY SẢN XUẤT PHÂN BÓN HỮU CƠ BẢO NGUYÊN KON TUM Học viên: Phạm Thanh Tánh Chuyên ngành: Kỹ thuật n Mã số: 8520201 hóa: 36 TĐ Trư ng Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt – Năng lượng tái tạo nói chung v lượng m t tr i nói riêng Thế giới Vi t Nam quan tâm đ u tư khai thác, sử dụng đ thay nguồn lượng hóa thạch than đá, d u mỏ, kh thiên nhiên … Trong luận văn n , t nh toán thiết kế v đánh giá hi u qu kinh tế h thống n m t tr i áp mái nh ưởng, dự kiến lắp đ t Nhà máy s n xuất phân bón hữu B o Nguyên Kon Tum nối trực tiếp v o lưới n có sẵn ngành Đi n, sở sử dụng ph n mềm PV*Sol đ thiết kế đánh giá hi u qu kinh tế dự án Từ khóa: Đi n m t tr i nối lưới, h thống n m t tr i, thiết kế đánh giá hi u qu kinh tế C C R L T DESIGN AND EVALUATION OF ECONOMIC EFFICIENCY OF THE SOLAR SYSTEM IN BAO NGUYEN KON TUM ORGANIC FERTILIZER FACTORY DU Summary - Renewable energy in general and solar energy in particular are being invested and exploited by the World and Vietnam to replace fossil energy sources such as coal, oil, natural gas In this essay, the design and evaluation of the economic efficiency of the rooftop solar PV system on the workshop expected to be installed at Bao Nguyen Kon Tum Organic Fertilizer Plant are directly connected to the thesis available power grid, on the basis use of PV*Sol software to design and evaluate the economic efficiency of the project Keywords: Grid-connected solar power, solar power system, design evaluation of economic efficiency vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU AC DC PV Module PV NLMT Inverter MPP Đi n áp oa chiều Đi n áp chiều Pin lượng m t tr i M ng pin Năng lượng m t tr i Bộ biến t n Số cổng vào DC Inverter C C DU R L T vii DANH MỤC CÁC BẢNG B ng 1 Số li u khu vực nước ta 12 B ng Các giá tr Eg, a, b,của Si v GaAs 21 B ng Dữ li u th i tiết Cụm c ng nghi p ã Hòa Bình th nh phố on tum tỉnh Kon Tum 30 B ng B ng so sánh chủng loại Inverter: 44 B ng Một số th ng số ch nh h thống 56 B ng Chi ph tr gốc v lãi va h ng năm 61 B ng Chi ph mua thiết b h thống n m t tr i 65 B ng Chi ph thiết kế, giám sát, gia c ng, lắp đ t d n pin m t tr i 65 B ng 4 B ng kết qu thu hồi vốn 66 C C DU R L T viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1: Góc nhìn m t tr i Hình 2: Quá trình tru ền lượng m t tr i qua lớp kh qu n trái đất Hình 3: Quan h góc hình học tia m t tr i m t phẳng nghiêng Hình 4: Các th nh ph n lên bề m t nghiêng 10 Hình 5: Bi u đồ tình hình lắp đ t h thống quang n giới 11 Hình 6: Ngu ên lý hoạt động Pin m t tr i PV 13 Hình 7: Mạch n tương đương 13 Hình 8: Đ c t nh dòng v n áp Module PV ánh sáng m t tr i v bóng tối 14 Hình 9: Đ c t nh c ng suất v n áp (P-V) module PV ánh sáng m t tr i 15 Hình 10: C ng ngh s n uất PV hi n na 16 Hình 11: Sơ đồ dạng câ m t c ng ngh s n uất PV 16 C C Hình 12: Cấu trúc modul v m ng Hình 13: Các Modules giống mắc nối tiếp R L Hình 14: Các Modules khác mắc nối tiếp T U 17 17 18 Hình 15: Các Modules giống mắc song song 18 Hình 16: Các Modules khác nối song song 18 Hình 17: Các Modules nối th nh m ng 19 D Hình 18: Đ c t nh V-I theo cư ng độ (hình trái) v theo nhi t độ (hình ph i) pin 20 Hình 19: Sơ đồ minh họa h thống lượng m t tr i độc lập 23 Hình 20: Sơ đồ minh họa h thống n m t tr i có kết lưới 24 Hình 21: Sơ đồ minh họa h thống PV tập trung có kết lưới 25 Hình 1: Cấu tạo pin m t tr i 26 Hình 2: Sơ đồ ngu ên lý chu n đổi DC-DC nạp ac-quy 27 Hình 3: Modun pin m t tr i ghép nối tiếp 28 Hình 4: Modun m t tr i ghép song song 28 Hình 5: Sơ đồ khối h thống pin m t tr i nối lưới 29 Hình 6: M t nh má s n uất phân bón hữu b o Ngu ên on Tum 30 Hình 1: Giao di n ch nh ph n mềm PV*Sol premium 2019 (R11) 33 Hình 2: Chọn đ a m thiết kế ph n mềm PVsol 34 Hình 3: Th ng số trung bình h ng năm đ a m thiết kế 34 Hình 4: Mơ hình 3D m dã nh 35 ưởng chương trình PVsol Hình 5: C i đ t th ng số đ nh hướng lắp đ t pin quang n 36 C C DU R L T C C DU R L T PHỤ LỤC PV System Energy Balance: C C DU R L T Production Forecast per Inverter PV Energy during observation period C C R L T DU Temperature per modul area PHỤ LỤC Cashflow table (Bảng kê tiền mặt t u đ ợc àn năm C C DU R L T C C U D 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 ... PHẠM THANH TÁNH THIẾT KẾ VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI C C TẠI NHÀ MÁY SẢN XUẤT PHÂN BÓN HỮU CƠ BẢO NGUYÊN KON TUM R L T DU Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8520201... LỤC C C DU R L T v THIẾT KẾ VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI TẠI NHÀ MÁY SẢN XUẤT PHÂN BÓN HỮU CƠ BẢO NGUYÊN KON TUM Học viên: Phạm Thanh Tánh Chuyên... n uất phân bón hữu b o Ngu ên on Tum 2.3.2 Ti ng m t tr i t i nhà máy s n xu t phân bón hữ B o Nguyên Kon Tum Nhà máy s n xuất phân bón hữu b o Nguyên Kon Tum bao gồm dãy nhà ưởng mái nhà cao