PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ KINH tế của các HỆTHỐNG và QUYẾT ĐỊNH đầu tư hệ THỐNG PIN QUANG điện mặt TRỜI

MỤC LỤC CHƯƠNG 1.1 NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 1.1.1 Các ̣thố ng điêṇ mă ̣t trời tương lai ngành điện thế giới 1.1.2 Viêṭ Nam đươ ̣c đánh giá rấ t cao về tiề m khai thác điêṇ mă ̣t trời 1.1.3 TP HCM là khu vư ̣c rấ t phù hơ ̣p để phát triể n điêṇ mă ̣t trời 1.2 Mục tiêu 1.3 Nội dung CHƯƠNG XÁC ĐỊNH DIỆN TÍCH ĐẶT PANEL PV, LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ I Khảo sát đối tượng Chọn công nghệ công suất II PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA CÁC HỆ THỐNG VÀ QUYẾT ĐỊNH ĐẦU TƯ HỆ THỐNG PIN QUANG ĐIỆN MẶT TRỜI 2.1 Công nghê ̣1: 2.2 Công nghê ̣2 11 2.3 Công nghê ̣3 14 III THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN QUANG ĐIỆN MẶT TRỜI 19 Chọn diện tích đặt panel PV, cơng nghệ công suất 19 Chọn cấu trúc inverter 20 Tính chọn thơng số kỹ thuật Inverter 20 IV TÍNH CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN (CABLE) 21 4.1 Cáp kết nối qua panel 21 4.2 Cáp DC từ hệ thống chuối kết nối inverter 22 4.3 Cáp AC từ inverter hòa lưới 0.4KV kết hợp chọn CB 23 V TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG 24 PHỤ LỤC 25 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 1.1 NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 1.1.1 Các ̣ thố ng điêṇ mă ̣t trời tương lai ngành điện thế giới Xét về tiềm của các nguồ n NLTT thì có thể nói lươ ̣ng mă ̣t trời là nguồ n lươ ̣ng có tiềm lớn nhất Năng lượng mặt trời khai thác cách độc lập nơi có nắng, khơng phân biệt thành thị hay nông thôn nên sản xuất điện từ NLTT thì chỉ có điê ̣n mă ̣t trời là có thể khai thác quy mô hô ̣ gia điǹ h Chính vì thế , tiề m sản xuấ t điện mă ̣t trời là vô cùng to lớn Nhờ sự phát triể n của công nghê ̣ và việc ban hành các chế chính sách hỗ trơ ̣ của các quố c gia và quốc tế mà chi phí đầ u tư cho các ̣ thố ng quang điện mă ̣t trời ngày càng rẻ Hin ̀ h 1.1 cho thấ y chi phí đầu tư cho cho hệ thống PV điển hình Mỹ từ năm 2010 – 2018 là hộ gia đình, thương mại, nhà máy phát điện nối lưới; chi phí đầ u tư giảm nhanh năm qua Hình 1.1: Bảng chuẩn chi phí NREL 2018 cho hệ thống PV đã cài đặt Hình 1.1 cho thấy giảm chi phí liên tục cho hệ thống quy mô dân cư và thương mại, và tăng nhẹ chi phí cho hệ thớng mơ-đun tiện ích Hình 1.2: Biể u đờ thực của giá lượng mă ̣t trời và dự báo giá[5] Theo đó, giá thành phát điện của PV tiếp cận giá phát điện khí thiên nhiên đới với hệ thớng PV có chi phí đầu tư thấp nhất có vị trí nắ ng nhất; hệ thống khác với giá phát điện khí thiên nhiên vào năm 2018 Tới năm 2035, giá phát điện của hệ thống PV thấp 30% giá phát điện khí thiên nhiên Hình 1.2 cho thấ y giá điê ̣n mă ̣t trời chiế m 1% điê ̣n toàn thế giới Đế n chiế m 2% điê ̣n toàn thế giới thì sẽ giảm thế nào Và dựa vào đó các chuyên gia dự đoán giá điê ̣n mă ̣t trời chiế m đế n tổ ng 32% điê ̣n thế giới Đó là mô ̣t chi phí cực kỳ đáng quan tâm Có thể nói rằng, các ̣ thố ng điê ̣n mă ̣t trời là tương lai của ngành điện nói riêng, hay ngành lượng giới nói chung Đây là lý thứ hai thúc đẩ y ho ̣c viên cho ̣n đề tài này 1.1.2 Viêṭ Nam đươ ̣c đánh giá rấ t cao về tiề m khai thác điêṇ mă ̣t trời Việt Nam đánh giá là nước có tiềm phát triển điện mặt trời vị trí địa lý nằm gần xích đạo, cường độ xạ mặt trời quanh năm đạt từ đến 5,2 kWh/m2/ngày hầu hết tỉnh thành [5] Tiềm về trữ lượng NLMT của Việt Nam ước tính tương đương khoảng 43,9 tỷ tấn dầu/năm Tiềm NLMT Việt Nam thay đổi theo vị trí địa lý (xem bảng 1.2) Nhằm đẩy mạnh khai thác sử dụng có hiệu quả nguồn lượng mặt trời, Chính phủ đặt mục tiêu phát triển điện mặt trời Quyết định số 428/QĐ-TTg ngày 18 tháng năm 2016 phê duyệt điều chỉnh Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011 – 2020 có xét đến 2030, cụ thể: Tăng cơng śt nguồ n điện mặt trời từ mức không đáng kể lên khoảng 850 MW vào năm 2020; khoảng 4.000 MW vào năm 2025 và khoảng 12.000 MW vào năm 2030 Điê ̣n sản xuấ t từ nguồ n điê ̣n mă ̣t trời chiế m tỷ tro ̣ng khoảng 0,5% năm 2020, khoảng 1,6% vào năm 2025 và khoảng 3,3% vào năm 2030 Bảng 1.2: Mật độ lượng trung bình năm và sớ nắng trung bình năm khu vực khác của Việt Nam [5] Mật độ lượng trung bình Số nắng trung bình hằng năm (kcal/cm2/năm) năm (hrs/year) Tây Bắc 100 – 125 1.500 – 1.700 Đông Bắc 125 – 150 1.750 – 1.900 Bắc Trung Bộ 140 – 160 1.700 – 2.000 150 – 175 2.000 – 2.600 Nam Bộ 130 – 150 2.200 – 2.500 Trung bình tồn q́c 130 – 152 1.830 – 2.450 Khu vực Nam Trung Bộ Tây Nguyên Để đạt mục tiêu này, ngày 11 tháng năm 2017, Thủ tướng Chính phủ ban hành Quyết định sớ 11/2017/QĐ-TTg về chế khuyến khích phát triển dự án điện mặt trời Việt Nam Theo đó, EVN mua điện từ hệ thống PV với giá 9,35 $cent/kWh thông qua hệ thống đo đếm Net Metering Với định này, chắn tạo “làn sóng” mới cho tồn xã hội đầu tư vào hệ thống PV với quy mô lớn quy mơ hộ gia đình Thực Quyết định sớ 11/2017/QĐ-TTg, ngày 12 tháng năm 2017, Bộ Công Thương ban hành Thông tư số 16/2017/TT-BCT quy định về phát triển dự án Hợp đồng mua bán điện mẫu áp dụng cho dự án điện mặt trời Việc ban hành Thơng tư giúp minh bạch hóa thủ tục đầu tư phát triển điện mặt trời Việt Nam, thúc đẩy đầu tư phát triển nguồn điện mặt trời, bổ sung công suất cho hệ thống điện, từng bước tăng tỷ trọng của lượng tái tạo hệ thống điện quốc gia, giảm phụ thuộc vào nguồn lượng hóa thạch dần cạn kiệt, đảm bảo an ninh lượng, giảm phát thải khí nhà kính, bảo vệ môi trường phát triển bền vững 1.1.3 TP HCM là khu vực rấ t phù hơ ̣p để phát triể n điêṇ mă ̣t trời TP HCM đánh giá là tỉnh thành có tiềm lớn để phát triển ngành lượng mặt trời và là nơi có hoạt động nghiên cứu triển khai công nghệ ứng dụng thực tiễn nguồn lượng mặt trời quy mô lớn nhất nước Theo khảo sát của Tổng Công ty Điện lực TP HCM (EVNHCMC) tổng cơng śt lắp đặt hệ thớng lượng mặt trời TP HCM đến tháng 6/2017 khoảng 33MW Và công suất lắp đặt pin mặt trời địa bàn thành phố ước tính đạt 2MWp, 1.838,2 kWp nới lưới, phân bớ hai đới tượng gồm tịa nhà quan và doanh nghiệp 1.607,2 kWp (chiếm 87,5%) hộ gia đình 231 kWp (chiếm 12,5%) TP HCM có điều kiện khí hậu rất phù hợp để phát triển điện mặt trời, nắng quanh năm, dù mùa mưa ngày có nắng Theo đó, cường độ xạ mặt trời trung bình của TP HCM cao nên có tiềm phát triển ứng dụng lượng mặt trời tương đới lớn Ước tính tổng xạ theo phương ngang (GHI) trung bình năm khu vực phía Nam (trong có TP HCM) là 4,8-5,5 (kWh/m2/ngày) Bảng 1.3: Tổ ng số giờ nắ ng trung biǹ h tháng và năm của TP HCM (giờ) Tháng Tra ̣m Năm 10 11 12 TP 245 246 272 239 195 171 180 172 162 182 200 223 2487 HCM 1.2 Mục tiêu Đánh giá tính khả thi về mặt kinh tế, kỹ thuật và tác động môi trường của đề tài 1.3 Nội dung Để đáp ứng mục tiêu nêu đề tài báo cáo cần thực nội dung sau đây: - Tổng quan lượng tái tạo giới Việt Nam; - Đối tượng nghiên cứu, mục tiêu nội dung, giới hạn; - Khảo sát cơng nghệ; - Tính tốn kinh tế; - Tác động môi trường; - Kết luận, đánh giá đề tài CHƯƠNG KHẢO SÁT VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ CHO HỆ THỐNG PIN QUANG ĐIỆN MẶT TRỜI I XÁC ĐỊNH DIỆN TÍCH ĐẶT PANEL PV, LỰA CHỌN CƠNG NGHỆ Khảo sát đối tượng Hệ thống điện mặt trời nối lưới cho tổ hơ ̣p KTX D2 của trường Đa ̣i Ho ̣c Sư Pha ̣m Kỹ Thuâ ̣t TPHCM Thơng sớ cơng trình KTX D2: Diện tích lắp đặt ước tính: 350 m2 Chọn công nghệ cơng suất Chọn ̣ thớ ng PV có cơng śt 30 II PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA CÁC HỆ THỐNG VÀ QUYẾT ĐỊNH ĐẦU TƯ HỆ THỐNG PIN QUANG ĐIỆN MẶT TRỜI 2.1 Công nghê ̣ 1: + Pin quang điê ̣n: AE350M6-72 + Inverter: Fronius Symo 15.0-3-M Số lươ ̣ng module tối đa mô ̣t chuỗi: 𝑁𝑚𝑜𝑑.𝑚𝑎𝑥 = 𝑉𝐼𝑁𝑉.𝑚𝑎𝑥 𝑉𝑂𝐶(𝑚𝑜𝑑−𝑡 0𝑚𝑖𝑛) = 1000 = 21,2 ≈ 22 (𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒) 47.149 Các module pin quang điê ̣n mắ c nố i tiế p mô ̣t chuỗi nên dòng điê ̣n tố i đa mô ̣t chuỗi là: 𝐼𝑎𝑟𝑟𝑎𝑦.𝑚𝑎𝑥 = 𝐼𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒.𝑚𝑎𝑥 = 8,87 (𝐴) Số lươ ̣ng chuỗi tố i đa cho inverter: 𝑁𝑎𝑟𝑟𝑎𝑦.𝑚𝑎𝑥 = 𝐼𝐼𝑁𝑉.𝑚𝑎𝑥 𝐼𝑎𝑟𝑟𝑎𝑦.𝑚𝑎𝑥 = 33 = 3,72 ≈ (𝑐ℎ𝑢ỗ 𝑖) 8,87 Như vâ ̣y, để đáp ứng yêu cầ u của ̣ thố ng thì cấ u trúc ̣ thố ng cầ n có tra ̣m inverter, mỗi tra ̣m inverter kế t nố i với chuỗi module, mỗi chuỗi gồ m 22 module ghép nố i tiế p Khi đó, công suấ t của ̣ thố ng PV là: 𝑃𝑃𝑉 = 88 × 0.35 = 30,8 (𝑘𝑊) Sớ module pin quang điê ̣n cầ n thiết là: x x 22 = 88 (module) Diê ̣n tích lắ p đă ̣t cầ n thiế t của ̣ thố ng là: 𝑆𝑠𝑦𝑠 = 170,8 (𝑚2 ) Kiểm tra dòng vào inverter: Mỗi inverter nố i với chuỗi nên dịng vào tới đa của inverter là: 𝐼𝐼𝑁𝑉.𝑚𝑎𝑥 = × 𝐼𝑎𝑟𝑟𝑎𝑦.𝑚𝑎𝑥 = 17,74 (𝐴) Nhâ ̣n xét: 𝐼𝐼𝑁𝑉.𝑚𝑎𝑥 < 33 (𝐴) nên inverter đã cho ̣n đa ̣t yêu cầ u Tổ ng chi phí lắ p đặt của ̣ thố ng điê ̣n mă ̣t trời công suấ t 30 kWp cho ̣n công nghê ̣ trình bày bảng 2.1.1 Các thông số của hệ thống PV 30 kWp theo công nghê ̣ trình bày phu ̣ lục 4.4 Bảng tính các số kinh tế của dự án lắ p đă ̣t pin quang điện mă ̣t trời quy mô 30 kWp theo công nghê ̣ triǹ h bày file excel “Bang tinh cac chi so kinh te kWp (1)” Bảng 2.1.1: Tổ ng chi phí lắ p đă ̣t của ̣ thố ng điê ̣n mă ̣t trời công suấ t 30 kWp cho ̣n công nghê ̣ STT Số Hạng mục lươ ̣ng Đơn Giá Thành tiề n (VND) Công suấ t hệ thố ng: 30,8 kWp Chi phí trực tiế p Pin mă ̣t trời AE Solar AE350M6-72 88 5.300.000 466.400.000 Inverter Fronius Symo 15.0-3-M 107.240.000 214.480.000 Tổ ng chi phí trực tiế p 680.880.000 Chi phí gián tiế p Tổ ng chi phí gián tiếp (≈ 20% tổng chi phí trực tiế p) 136.176.000 Tổ ng chi phí lắp đă ̣t 817.056.000 Suấ t đầ u tư (USD/Watt) 1,143 Kế t quả tiń h toán các chỉ số kinh tế của dự án lắ p đặt pin quang điê ̣n mă ̣t trời quy mô 30 kWp theo công nghê ̣ 1: Hiê ̣n giá thu hồ i NPV: Áp du ̣ng công thức 7.10(Năng lượng mặt trời - thiết kế lắp đặt): 𝑛 𝑛 𝑁𝑃𝑉 = ∑ 𝑅𝑡 × (1 + 𝑖)−𝑡 − ∑ 𝐶𝑡 × (1 + 𝑖)−𝑡 = 45.702,67 (USD) 𝑡=0 𝑡=0 Dự án có công suấ t ̣thố ng 30 kWp nên phải chiụ thuế thu nhâ ̣p doanh nghiê ̣p 25% và thuế VAT 10% Vâ ̣y nên: NPV = 29.706,74 (USD) Nhận xét: Nế u cho ̣n công nghệ thì dự án lắ p đă ̣t pin quang điê ̣n mă ̣t trời quy mô 30 kWp sinh lời 29.706,74 USD Suấ t thu hồ i nô ̣i bô ̣ IRR: Bảng 2.1.2 trình bày giá tri ̣NPV tương ứng với các mức laĩ suấ t i khác của dự án lắ p đă ̣t pin quang điê ̣n mă ̣t trời quy mô 30 kWp theo công nghê ̣ Bảng 2.1.2: Bảng tính IRR của ̣ thố ng PV quy mô 30 kWp theo công nghê ̣ Lãi suấ t i (%) NPV (USD) 10 11 20.487,10 14.315,87 9.053,33 4.536,71 634,63 -2.757,73 12 -5.724,78 Áp du ̣ng công thức 3.7: 𝐼𝑅𝑅 = 𝑖2 + (𝑖3 − 𝑖2) × = 10 + × 𝑁𝑃𝑉2 𝑁𝑃𝑉2+|𝑁𝑃𝑉3| 634,63 = 10,18% 634,63 + |−2.757,73| Mố i quan ̣ giữa NPV và i (%) thể hiê ̣n bằ ng đồ thi ̣ở hiǹ h 4.10 80000 70000 60000 50000 40000 Lãi suất i % 30000 NPV USD 20000 10000 -10000 10 11 12 13 14 -20000 Hin ̀ h 2.1: Đồ thị biểu diễn mố i quan ̣ giữa NPV và i (%) của ̣ thố ng PV quy mô 30 kWp theo công nghê ̣ Nhâ ̣n xét: IRR = 10,18% lớn laĩ suấ t ngân hàng là 3,1% nên dự án lắ p đă ̣t pin quang điện mă ̣t trời quy mô 30 kWp theo công nghệ có lời Nế u lãi suấ t ngân hàng cao 10,18% thì dự án bi thua lỗ ̣ Thời gian hoàn vố n T: từ file excel “Bang tinh cac chi so kinh te kWp (1)” cho thấ y tổ ng hiê ̣n giá doanh thu của dự án tính đế n cuố i năm thứ đa ̣t 37.844,5 USD gầ n bằ ng tổ ng hiê ̣n giá chi phí đầ u tư là 38.061,9 USD nên chưa thể hoàn vố n Đế n cuố i năm thứ 9, 10 Bảng 2.2.1: Tổ ng chi phí lắ p đă ̣t của ̣ thố ng điê ̣n mă ̣t trời công suấ t 30 kWp cho ̣n công nghê ̣ STT Số lươ ̣ng Hạng mục Đơn Giá Thành tiề n (VND) Công suấ t ̣ thố ng: 𝟐𝟗, 𝟔𝟎𝟎kWp Chi phí trực tiếp Tấ m pin mă ̣t trời 80 JA Solar 370W 4.500.000 Inverter SMA 15000TL 115.100.000 Tổ ng chi phí trực tiế p 295.260.000 230.200.000 525.460.000 Chi phí gián tiếp Tổ ng chi phí gián tiếp (≈ 20% tổng chi phí trực tiế p) 105.092.000 Tổ ng chi phí lắp đă ̣t 630.552.000 Suấ t đầ u tư (USD/Watt) Các thông số của hệ thống PV 30 kWp theo cơng nghệ đươ ̣c trình bày phu ̣ lục 4.4 Bảng tính chỉ số kinh tế của dự án lắ p đă ̣t pin quang điê ̣n mă ̣t trời quy mô 30 kWp theo công nghê ̣ đươ ̣c trình bày phụ lu ̣c “Bang tinh cac chi so kinh te kWp (2)” Kế t quả tính toán các chỉ số kinh tế của dự án lắ p đă ̣t pin quang điê ̣n mă ̣t trời quy mô 30 kWp theo công nghê ̣ 2: Hiê ̣n giá thu hồ i NPV: Áp du ̣ng công thức 7.10(Năng lượng mặt trời - thiết kế lắp đặt): 𝑛 𝑛 𝑁𝑃𝑉 = ∑ 𝑅𝑡 × (1 + 𝑖)−𝑡 − ∑ 𝐶𝑡 × (1 + 𝑖)−𝑡 = 50.822,76(USD) 𝑡=0 𝑡=0 12 Trong đó: 𝑛: thời hạn đầu tư (năm); 𝑅𝑡 : giá trị thu hồi năm thứ t (USD); 𝐶𝑡 : chi phí đầu tư tính đến năm thứ t (USD); 𝑖: lãi suất chiết khấu (%/năm) Dự án có công suấ t ̣ thố ng 30 kWp nên có thể phải chiụ thuế thu nhâ ̣p doanh nghiê ̣p 25% và thuế VAT 10% Vâ ̣y nên: NPV = 33.034,79 (USD) Nhận xét: Nế u cho ̣n công nghệ thì dự án lắ p đă ̣t pin quang điê ̣n mă ̣t trời quy mô 30 kWp sinh lời 33.034,79 USD Suấ t thu hồi nô ̣i bơ ̣ IRR: Bảng 2.2.2 trình bày giá trị NPV tương ứng với các mức lãi suấ t i khác của dự án lắ p đă ̣t pin quang điê ̣n mă ̣t trời quy mô 30 kWp theo công nghê ̣ Bảng 2.2.2: Bảng tính IRR của ̣ thố ng PV quy mô 30 kWp theo công nghê ̣ Lãi suấ t i (%) NPV (USD) 10 11 12 25.367,62 19.137,72 13.826,29 9.267,45 5.329,04 1.905,24 1.089,21 Áp du ̣ng công thức 3.7: 𝐼𝑅𝑅 = 𝑖2 + (𝑖3 − 𝑖2) × = 11 + × 𝑁𝑃𝑉2 𝑁𝑃𝑉2 + |𝑁𝑃𝑉3| 1.905,24 = 11,64% 1.905,24 + |−1.089,21| Mố i quan ̣ giữa NPV và i (%) đươ ̣c thể hiê ̣n bằ ng đồ thi ̣ở hiǹ h 2.2 13 90000 80000 70000 60000 50000 40000 Lãi suất i % 30000 NPV USD 20000 10000 -10000 10 11 12 13 14 -20000 Hin ̀ h 2.2: Đồ thị biểu diễn mố i quan ̣ giữa NPV và i (%) của ̣ thố ng PV quy mô 30 kWp theo công nghê ̣ Nhâ ̣n xét: IRR = 11,64% lớn lãi suấ t ngân hàng là 3,1% nên dự án lắp đă ̣t pin quang điện mặt trời quy mô 30 kWp theo công nghệ có lời Nế u lãi suấ t ngân hàng cao 11,64% thì dự án bi thua lỗ ̣ Thời gian hoàn vố n T: từ file excel cho thấy tổng hiê ̣n giá doanh thu của dự án tính đế n năm thứ đạt 33.711,9 USD đã lớn tổ ng hiê ̣n giá chi phí đầ u tư là 33.300,00 USD nên thời gian hoàn vốn của dự án là năm 2.3 Công nghê ̣ + Pin quang điê ̣n: JA Solar 370W + Inverter: FRONIUS ECO 25.0-3-S Số lươ ̣ng module tối đa mô ̣t chuỗi: 𝑁𝑚𝑜𝑑.𝑚𝑎𝑥 = 𝑉𝐼𝑁𝑉.𝑚𝑎𝑥 𝑉𝑂𝐶(𝑚𝑜𝑑−𝑡 0𝑚𝑖𝑛) = 1000 = 20,75 ≈ 21 (𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒) 48,18 Các module pin quang điê ̣n mắ c nố i tiế p mô ̣t chuỗi nên dòng điê ̣n tố i đa mô ̣t chuỗi là: 𝐼𝑎𝑟𝑟𝑎𝑦.𝑚𝑎𝑥 = 𝐼𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒.𝑚𝑎𝑥 = 9,38 (𝐴) 14 Số lươ ̣ng chuỗi tố i đa cho inverter: 𝑁𝑎𝑟𝑟𝑎𝑦.𝑚𝑎𝑥 = 𝐼𝐼𝑁𝑉.𝑚𝑎𝑥 𝐼𝑎𝑟𝑟𝑎𝑦.𝑚𝑎𝑥 = 44,2 = 4,71 ≈ (𝑐ℎ𝑢ỗ 𝑖) 9,38 Như vâ ̣y, để đáp ứng yêu cầ u của ̣ thố ng thì cấ u trúc ̣ thố ng cầ n có tra ̣m inverter, mỗi tra ̣m inverter kế t nố i với chuỗi module, mỗi chuỗi gồ m 20 module ghép nố i tiế p Khi đó, công suấ t của ̣ thố ng PV là: 𝑃𝑃𝑉 = 29,600 (𝑘𝑊) Số module pin quang điê ̣n cầ n thiế t là: 80 (module) Diê ̣n tić h lắ p đă ̣t cầ n thiế t của ̣ thố ng là: 𝑆𝑠𝑦𝑠 = 155,4 (𝑚2 ) Kiểm tra dòng vào mô ̣t inverter: Inverter nố i với chuỗi nên dịng vào tới đa của inverter là: 𝐼𝐼𝑁𝑉.𝑚𝑎𝑥 = × 𝐼𝑎𝑟𝑟𝑎𝑦.𝑚𝑎𝑥 = 37,52(𝐴) Nhâ ̣n xét: 𝐼𝐼𝑁𝑉.𝑚𝑎𝑥 < 44,2 (𝐴) nên inverter đã cho ̣n đa ̣t yêu cầ u Tổng chi phí lắ p đặt của ̣ thố ng điê ̣n mă ̣t trời công suấ t 30 kWp cho ̣n công nghê ̣ đươ ̣c triǹ h bày bảng 2.3.1 Bảng 2.3.1: Tổ ng chi phí lắ p đă ̣t của ̣ thố ng điê ̣n mă ̣t trời công suất 30 kWp cho ̣n công nghê ̣ STT Hạng mục Số lươ ̣ng Đơn Giá Thành tiề n (VND) Công suấ t ̣ thố ng: 𝟐𝟗, 𝟔𝟎𝟎kWp Chi phí trực tiếp Tấ m pin mă ̣t trời 80 JA Solar 370W Inverter FRONIUS ECO 25.0-3-S Tổ ng chi phí trực tiế p 4.500.000 120.530.000 295.260.000 120.530.000 415.790.000 15 Chi phí gián tiếp Tổ ng chi phí gián tiếp (≈ 20% tổng chi phí trực tiế p) Tở ng chi phí lắ p đă ̣t 83.158.000 498.948.000 Suấ t đầ u tư (USD/Watt) 0,8 Các thông số của ̣ thố ng PV 30 kWp theo công nghê ̣ trình bày phụ lục 4.4 Bảng tính chỉ số kinh tế của dự án lắ p đă ̣t pin quang điê ̣n mă ̣t trời quy mô 30 kWp theo công nghê ̣ đươ ̣c trình bày phụ lu ̣c “Bang tinh cac chi so kinh te 30 kWp (3)” Kế t quả tính toán các chỉ số kinh tế của dự án lắ p đă ̣t pin quang điê ̣n mă ̣t trời quy mô 30 kWp theo công nghê ̣ 3: Hiê ̣n giá thu hồ i NPV: Áp du ̣ng công thức 7.10(Năng lượng mặt trời - thiết kế lắp đặt): 𝑛 𝑁𝑃𝑉 = ∑ 𝑅𝑡 × (1 + 𝑖 𝑛 )−𝑡 𝑡=0 − ∑ 𝐶𝑡 × (1 + 𝑖)−𝑡 = 57.983,73(USD) 𝑡=0 Trong đó: 𝑛: thời hạn đầu tư (năm); 𝑅𝑡 : giá trị thu hồi năm thứ t (USD); 𝐶𝑡 : chi phí đầu tư tính đến năm thứ t (USD); 𝑖: lãi suất chiết khấu (%/năm) Dự án có công suấ t ̣ thố ng 30 kWp nên có thể phải chiụ thuế thu nhâ ̣p doanh nghiê ̣p 25% và thuế VAT 10% Vâ ̣y nên: NPV = 37.689,42 (USD) Nhận xét: Nế u cho ̣n công nghê ̣ thì dự án lắ p đă ̣t pin quang điê ̣n mă ̣t trời quy mô 30 kWp sinh lời 37.689,42 USD 16 Suấ t thu hồi nô ̣i bô ̣ IRR: Bảng 2.3.2 trình bày giá tri ̣ NPV tương ứng với các mức laĩ suấ t i khác của dự án lắ p đă ̣t pin quang điê ̣n mă ̣t trời quy mô 30 kWp theo công nghê ̣ Bảng 2.3.2: Bảng tiń h IRR của ̣ thố ng PV quy mô 30 kWp theo công nghê ̣ Lãi suấ t i (%) NPV (USD) 10 11 12 13 14 15 16 11.894,66 8.426,86 5.394,10 2.726,43 366,92 -1.731,00 3.605,68 Áp du ̣ng công thức 3.7: 𝐼𝑅𝑅 = 𝑖2 + (𝑖3 − 𝑖2) × = 14 + × 𝑁𝑃𝑉2 𝑁𝑃𝑉2 + |𝑁𝑃𝑉3| 366,92 = 14,17% 366,92 + |−1.731,00| Mố i quan ̣ NPV và i (%) thể hiê ̣n bằ ng đồ thi ̣ở hiǹ h 2.3 90000 80000 70000 60000 50000 40000 Lãi suất i % 30000 NPV USD 20000 10000 -10000 10 11 12 13 14 -20000 Hin ̀ h 2.3: Đồ thị biểu diễn mố i quan ̣ giữa NPV và i (%) của ̣ thố ng PV quy mô 30 kWp theo công nghê ̣ 17 Nhâ ̣n xét: IRR = 14,17% lớn laĩ suấ t ngân hàng là 3,1% nên dự án lắ p đă ̣t pin quang điê ̣n mă ̣t trời quy mô 30 kWp theo công nghê ̣ có lời Nế u laĩ suấ t ngân hàng cao 14,17% thì dự án bi thua lỗ ̣ Thời gian hoàn vố n T: từ file excel cho thấy tổng giá doanh thu của dự án tin ́ h đế n cuố i năm thứ đa ̣t 24.966,21 USD gầ n bằ ng tổ ng hiê ̣n giá chi phí đầ u tư là 26.640,00 USD nên chưa thể hoàn vốn Đế n cuối năm thứ 6, tổng giá doanh thu của dự án đa ̣t 29.421,16 USD đã lớn tổ ng hiê ̣n giá chi phí đầu tư là 26.640,00 USD nên thời gian hoàn vốn của dự án là 5,5 năm So sánh chi phí lắ p đặt và hiê ̣u quả tài chiń h mang la ̣i của loa ̣i công nghê ̣ đố i với ̣ thống PV có cơng ś t 30 kWp đươ ̣c trình bày bảng Nhâ ̣n xét: Đối với ̣ thớ ng PV có cơng ś t 30 kWp cho ̣n công nghê ̣ sẽ có chi phí đầ u tư thấp nhấ t, đem la ̣i hiê ̣u quả kinh tế cao nhấ t và có thời gian hoàn vố n nhanh nhấ t Bảng 2: Chi phí đầ u tư và hiê ̣u quả tài chiń h của loa ̣i công nghê ̣ đố i với ̣ thố ng PV có công suấ t 30 kWp Hạng mục Công nghê ̣ Công nghê ̣ Công nghê ̣ Chi phí trực tiếp (VNĐ) 680.880.000 525.460.000 415.790.000 Chi phí gián tiếp (VNĐ) 136.176.000 105.092.000 83.158.000 Tổ ng chi phí đầ u tư (VNĐ) 817.056.000 630.552.000 498.948.000 1,143 0,8 29.706,74 33.034,79 37.689,42 Suấ t thu hồ i nô ̣i IRR (%) 10,18 11,64 14,17 Thời gian hoàn vố n T (năm) 8,5 5,5 Suấ t đầ u tư (USD/Watt) Hiê ̣n giá thu hồ i thuầ n NPV (USD) 18 III THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN QUANG ĐIỆN MẶT TRỜI Chọn diện tích đặt panel PV, cơng nghệ cơng suất Diện tích lắp đặt S=(5.4x32.4)x2=350 m2 Nam DC AC pha 19 công nghệ: Cho ̣n module pin quang điê ̣n của hañ g JA SOLAR, mã hiê ̣u JAM72S01 370/PR là loại đa tinh thể , công suấ t 370W, hiê ̣u suấ t 19,05%, có giá bán 4.500.000 VNĐ/tấ m Các thông số kỹ thuâ ̣t của module pin quang điê ̣n JAM72S01 -370/PR đươ ̣c triǹ h bày phu ̣ lu ̣c Công suất hệ thống: 𝑃𝑃𝑉.𝐷𝐶 = 30 kWp Chọn cấu trúc inverter - Hê ̣ thống PV có công suất 30 kWp: Cho ̣n bô ̣ Inverter FRONIUS ECO 25.0-3-S có công suấ t ngõ AC 25 kW, hiê ̣u suấ t đa ̣t 98,2% % Các thông số kỹ thuật của Inverter FRONIUS ECO 25.0-3-S đươ ̣c trin ̀ h bày phu ̣ lu ̣c Giá thành của thiế t bi ̣này là 120.530.000 VNĐ Tính chọn thơng số kỹ thuật Inverter Cơng ś t ngõ vào DC inverter: 0,8𝑃𝑃𝑉 < 𝑃𝐼𝑁𝑉.𝐷𝐶 < 1,2𝑃𝑃𝑉 𝑃𝐼𝑁𝑉.𝐷𝐶 = × 𝑃𝑃𝑉 = × 30 = 30 kWp hệ số công suất inverter: 0,83 < 𝐶𝐼𝑁𝑉 < 1,25 𝐶𝐼𝑁𝑉 = 𝑃𝑃𝑉 𝑃𝐼𝑁𝑉.𝐴𝐶 = 1.2 Công suất ngõ AC inverter: 𝑃𝐼𝑁𝑉.𝐴𝐶 = 𝑃𝑃𝑉 𝐶𝐼𝑁𝑉 = 30 1.2 = 25 [kW] Số lươ ̣ng module tố i đa mô ̣t chuỗi: 𝑁𝑚𝑜𝑑.𝑚𝑎𝑥 = 𝑉𝐼𝑁𝑉.𝑚𝑎𝑥 𝑉𝑂𝐶(𝑚𝑜𝑑−𝑡 0𝑚𝑖𝑛) = 1000 = 20,75 ≈ 21 (𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒) 48,18 Các module pin quang điê ̣n mắ c nố i tiế p mô ̣t chuỗi nên dòng điê ̣n tố i đa mô ̣t chuỗi là: 𝐼𝑎𝑟𝑟𝑎𝑦.𝑚𝑎𝑥 = 𝐼𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒.𝑚𝑎𝑥 = 9,38 (𝐴) 20 Số lươ ̣ng chuỗi tố i đa cho inverter: 𝑁𝑎𝑟𝑟𝑎𝑦.𝑚𝑎𝑥 = 𝐼𝐼𝑁𝑉.𝑚𝑎𝑥 𝐼𝑎𝑟𝑟𝑎𝑦.𝑚𝑎𝑥 = 44,2 = 4,71 ≈ (𝑐ℎ𝑢ỗ 𝑖) 9,38 Như vâ ̣y, để đáp ứng yêu cầ u của ̣ thố ng thì cấ u trúc ̣ thố ng cầ n có tra ̣m inverter, mỗi tra ̣m inverter kế t nố i với chuỗi module, mỗi chuỗi gồ m 20 module ghép nố i tiế p Khi đó, công suấ t của ̣ thố ng PV là: 𝑃𝑃𝑉 = 29,600 (𝑘𝑊) Số module pin quang điê ̣n cần thiế t là: 80 (module) Diê ̣n tích lắ p đă ̣t cần thiế t của ̣ thố ng là: 𝑆𝑠𝑦𝑠 = 80 × 1.96 × 0.991 = 155.4 (𝑚2 ) IV TÍNH CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN (CABLE) 4.1 Cáp kết nối qua panel Dòng qua mỗi tấm panel 9.38A , chuỗi ghép nối tiếp với 20 tấm panel, cho dịng qua là 9.38 A Từ ch̃i PV nối song song với chuỗi PV theo nguyên tắc ta phải chọn dây cáp DC Thiết kế dây không chôn dưới đất nên: K=𝐾1 𝐾2 𝐾3 Tra bảng 8.10; 8.11; 8.12 sách giáo trình cung cấp điện – PGS.TS.Quyền Huy Ánh [5] Chọn 𝐾1 = 0.95(cáp treo trần nhà); 𝐾2 = 0.95(hàng đơn trần, cáp); 𝐾3 = 0.82(50℃,cách điện XLPE) Nên K=𝐾1 𝐾2 𝐾3 = 0.74 𝐼𝑐𝑝𝑡𝑡 = 𝐼𝑙𝑣𝑚𝑎𝑥 9.38 = = 12.68 𝐴 𝐾 0.74 Chọn dây cáp XLPE cadivi 1.5 mm2 , lõi, với dòng định mức 28A Điện áp DC mỗi module panel 39.45V 21 Mỗi chuỗi gồm 20 module => VDC=789V Do dây nối song song chuỗi lại với ngắn, khơng đáng kể nên có bỏ qua điều kiện sụt áp DC MCB 2P DC 1000 V Solaire Mini Circuit Disjoncteur 16A 4.2 Cáp DC từ hệ thống chuối kết nối inverter Dịng qua mỡi tấm panel 9.38A , chuỗi ghép nối tiếp với 20 tấm panel, cho dòng qua là 9.38 A => chuỗi cung cấp 37.52A 𝐾1 = 0.95(cáp treo trần nhà); Chọn 𝐾2 = 0.81(hàng đơn trần, cáp); 𝐾3 = 0.82(50℃,cách điện XLPE) Nên K=𝐾1 𝐾2 𝐾3 = 0.631 𝐼𝑐𝑝𝑡𝑡 = 𝐼𝑙𝑣𝑚𝑎𝑥 37.52 = = 59.46 𝐴 𝐾 0.631 Chọn dây cáp XLPE cadivi mm2 , với dòng định mức 63 A Kiểm tra sụt áp , sụt áp đường dây từ hệ thống PV đến Inverter phải ≤ 3% Ta có: ∆𝑈 = × 𝐼𝑏 × 𝑟0 × 𝐿 = × 37.52 × ∆𝑈% = ∆𝑈 𝑈𝑛 × 100 = 11.256 789 22.5 × 0.04 = 11.256 (𝑉) × 100 = 1.43% < 3% ( thỏa ) 22 4.3 Cáp AC từ inverter hòa lưới 0.4KV kết hợp chọn CB 𝐼𝑎𝑐 𝑚𝑎𝑥 𝑖𝑛𝑣𝑒𝑟𝑡𝑒𝑟 = 36.1 Chọn MCCB EasyPact EZC100, 3P dòng định mức 50A Từ output inverter đến điểm hòa lưới ta chọn dây cáp Thiết kế dây không chôn dưới đất nên: K=𝐾1 𝐾2 𝐾3 Tra bảng 8.10; 8.11; 8.12 sách giáo trình cung cấp điện – PGS.TS.Quyền Huy Ánh [5] Chọn 𝐾1 = 0.95(cáp treo trần nhà); 𝐾2 = 0.72(hàng đơn trần, cáp); 𝐾3 = 0.82(50℃, cách điện XLPE) Nên K=𝐾1 𝐾2 𝐾3 = 0.56 𝐼𝑐𝑝𝑡𝑡 = 𝐼𝑙𝑣𝑚𝑎𝑥 50 = = 89.28 𝐴 𝐾 0.56 Chọn dây cáp XLPE cadivi 25 mm2 , với dòng định mức 127 A Sụt áp đường dây từ Inverter tới điểm kết nối cung cấp điện phải