Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điện mặt trời nổi trên hồ thủy điện đồng nai 4

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHAN MINH TÚ NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI NỔI TRÊN HỒ THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Mã số: 60.52.02.02 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS LƯU NGỌC AN Đà Nẵng - Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Phan Minh Tú TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH, TIẾNG VIỆT NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI NỔI TRÊN HỒ THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI Học viên: Phan Minh Tú Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60.52.50 Khóa: K31.KTĐ Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt - Năng lượng tái tạo có lượng mặt trời nghiên cứu ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực Tại Việt Nam tiềm lượng mặt trời lớn nhiên chưa phát triển với tiềm năng, năm gần phủ có sách ưu tiên để phát triển nguồn điện tái tạo có số cơng trình đưa vào vận hành, điện mặt trời mặt hồ thủy điện tiềm lớn diện tích bỏ khơng lớn, khu vực dân cư giao thơng thuận tiện gần trạm phân phối điện Hồ thủy điện Đồng Nai nằm vị trí có xạ mặt trời tốt, độ giao động mức nước nhỏ thích hợp để thiết kế hệ thống điện mặt trời nối với lưới điện Quốc gia Sử dụng phần mềm PVsyst để thiết kế, tính tốn mô hoạt động máy phát PV nối lên lưới điện Vị trí địa lý, lưới điện khu vực, biến đổi theo mùa ngày đêm xạ mặt trời phân tích để xác định công suất phương án nối lưới cho hệ thống Nghiên cứu áp dụng đề xuất thiết kế, đánh giá mặt kỹ thuật tính khả thi cho việc lắp đặt hệ thống điện mặt trời nối lưới đặt mặt hồ Đồng Nai Từ khóa– Hệ thống lượng mặt trời nối lưới; Năng lượng tái tạo; Điện mặt trời STUDY, DESIGNING POWER GENERATION FLOATING PV SYSTEM ON DONG NAI HYDRO POWER RESEVOIR Abtract - Renewable energy in which solar energy is being studied and used extensively in a wide range of areas In Vietnam, the potential for solar energy is huge, but we have not developed to the potential In recent years, the government has given priority to the development of renewable energy sources Some project had put into operation, in which the solar power on the surface of hydropower resevoir is a great potential because the area is not large, the area is less populated but the traffic is convenient and near the power distribution station Dong Nai hydropower reservoir is located in a place with good solar radiation, differen water level is small It’s suitable for designing a solar power system connected to the national grid Using PVsyst software to design, calculate and simulate the operation of the PV generator connected to the grid Geographic location, area network, seasonal and diurnal variation of solar radiation were analyzed to determine the capacity and grid connection for solar power system on Dong Nai hydropower reservoir This study applied the proposed design, technical evaluation and feasibility for the installation of a solar grid connected system Keywords - Grid connected solar system; Recycled energy; Solar cell floating MỤC LỤC TRANG BÌA LỜI CAM ĐOAN TRANG TĨM TẮT TIẾNG ANH, TIẾNG VIỆT MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu .1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Bố cục đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN MẶT TRỜI 1.1 TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI .4 1.1.1 Bức xạ mặt trời 1.1.2 Nguồn gốc lượng mặt trời 1.1.3 Quá trình phát triển triển khai ứng dụng lượng mặt trời 1.2 TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG ĐIỆN MẶT TRỜI TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM .7 1.2.1 Tình hình phát triển điện mặt trời giới 1.2.2 Tình hình phát triển điện mặt trời Việt Nam 10 1.2.2.1 Tiềm điện mặt trời Việt Nam 10 1.2.2.2 Những dự án điện mặt trời Việt Nam 11 1.3 MỘT SỐ CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI 11 1.3.1 Pin mặt trời 11 1.3.1.1 Cấu tạo pin mặt trời 11 1.3.1.2 Nguyên lý hoạt động pin mặt trời 13 1.3.2 Bộ nghịch lưu 20 1.4 CÁC MƠ HÌNH CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI 20 1.4.1 Vận hành độc lập với lưới (Off Grid) 20 1.4.2 Vận hành kiểu lai (Hybrid) 21 1.4.3 Vận hành kết nối với lưới điện (grid tie) 21 1.5 KẾT LUẬN .22 CHƯƠNG KHẢO SÁT THỰC TRẠNG HỒ THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 23 2.1 TỔNG QUAN VỀ HỒ THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI .23 2.1.1 Vị trí địa lý: [6] .23 2.1.2 Tình trạng mặt thoáng: 24 2.1.3 Vị trí lắp đặt thiết bị: .24 2.1.3.1 Vị trí lắp đặt PV 24 2.1.3.2 Vị trí đặt trạm phân phối 230kV 25 2.1.4 Giao thông .25 2.2 TIỀM NĂNG ĐIỆN MẶT TRỜI LÝ THUYẾT TẠI KHU VỰC [7] 26 2.2.1 Số nắng trung bình tháng năm khu vực .27 2.2.2 Nhiệt độ trung bình tháng năm khu vực 27 2.2.3 Tổng xạ theo phương ngang (GHI) khu vực 28 2.3 THỰC TRẠNG LƯỚI ĐIỆN TẠI HỒ THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 29 2.3.1 Lưới điện hạ thông tin liên lac: 29 2.3.2 Hệ thống lưới điện 22kV: 29 2.3.3 Lưới điện 230kV: 30 2.4 KẾT LUẬN 31 CHƯƠNG TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI NỔI TRÊN HỒ ĐỒNG NAI 33 3.1 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ PHẦN MỀM PVSYST [8] 33 3.2 ĐỊNH VỊ ĐỊA ĐIỂM LẤY SỐ DỮ LIỆU KHÍ TƯỢNG 34 3.2.1 Nhập số liệu đầu vào .34 3.2.2 Kết số liệu chương trình 34 3.3 LỰA CHỌN, BỐ TRÍ CÁC TẤM PV 35 3.3.1 Chọn góc nghiêng Pin 36 3.3.2 Chọn khoảng cách hàng 37 3.3.3 Tính tốn, lựa chọn số lượng pin .38 3.3.4 Thiết kế, lựa chọn hệ thống giá đỡ phao 41 3.3.4.1 Giá đỡ PV cạn 41 3.3.4.2 Phao giá đỡ mặt hồ 41 3.3.4.3 Lựa chọn PV 43 3.4 LỰA CHỌN INVERTER .44 3.5 LỰA CHỌN, ĐẤU NỐI CÁP DC: 46 3.6 NHẬP CÁC THÔNG SỐ HỆ THỐNG CHO PHẦN MỀM 47 3.6.1 Nhập thơng số đầu vào 47 3.6.2 Nhập liệu tổn thất 48 3.7 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG TRONG PHẦN MỀM PVSYST 49 3.7.1 Các tham số mô 49 3.7.2 Các kết 51 3.7.3 Biểu đồ tổn thất năm 52 3.8 BỐ TRÍ VÀ ĐẤU NỐI THIẾT BỊ 54 3.8.1 Đấu nối chuỗi PV .55 3.8.2 Đấu nối PV tới inverter .56 3.8.3 Đấu nối trạm inverter vào máy biến áp 22kV 56 3.8.4 Đấu nối máy biến áp 22kV lên trạm phân phối nối với lưới 220kV 57 3.9 KẾT LUẬN 58 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .59 TÀI LIỆU THAM KHẢO .61 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO) BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Danh mục kí hiệu Ký hiệu q Thứ nguyên Mô tả Mật độ dịng xạ trực xạ ngồi lớp khí Cường độ xạ cực đại ngày W/m En W/m VOC V Điện áp hở mạch đầu pin quang điện Isc A Dòng điện ngắn mạch mạch pin quang điện Vm V Điện áp điểm cơng suất cực đại Im A Dịng điện điểm công suất cực đại Pm W Công suất cực đại ηm % Hiệu suất pin quang điện nhiệt độ T To o Nhiệt độ pin quang điện điều kiện tiêu chuẩn Tamb o Nhiệt độ khơng khí C C Hệ số nhiệt pin quang điện U W/m2.K PR % Tỉ số hiệu suất SF % Hệ số sử dụng điện hệ thống Danh mục viết tắt Viết tắt NLTT NLMT Cụm từ Năng lượng tái tạo Năng lượng mặt trời EIA Energy Information Administration IFC International Finance Corporation International Electrotechnical Commission Incidence Angle Modifier Maximum power point Standard Test Conditions Photovoltaic Nominal Operating Cell Temperature Light Induced Degradation IEC IAM MPP STC PV NOCT LID Nghĩa Cơ quan quản lý thông tin lượng Hoa Kỳ Tổ chức tài quốc tế Ủy ban kỹ thuật điện quốc tế Sự điều chỉnh góc tới Điểm cơng suất cực đại Các điều kiện tiêu chuẩn Quang điện hay điện mặt trời Nhiệt độ pin vận hành danh nghĩa Ánh sáng bị suy giảm cảm ứng DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu 1.1 1.2 1.3 2.1 2.2 Tên bảng Các nước có nhà máy điện từ pin mặt trời cỡ lớn (công suất 1MWp) Các nhà máy điện mặt trời PV lớn giới (trên 50MW) Các nhà máy điện từ pin mặt trời lớn giới Số nắng trung bình khu vực (Giờ) Nhiệt độ trung bình tháng, năm khu vực (oC) 3.1 Thông số nhập vào mục Meteo database Bảng phân bố trào lưu công suất nối nhà máy điện mặt trời vào 3.2 đường dây hữu 3.3 Thông số kỹ thuật PV 3.4 Thơng số kỹ thuật Inverter 3.5 Tổng hợp thông số thiết kế nhà máy 3.6 Bảng tổng hợp số liệu để tính tốn mơ dự án 3.7 Giá trị tổn thất nhập vào phần mềm 3.8 Tổng hợp kết mô dự án 3.9 Tổn thất xạ mặt trời bề mặt PV quang điện năm Tổn thất bên hệ thống PV quang điện hệ thống điện 3.10 lượng mặt trời Trang 8 27 27 34 39 43 45 46 47 49 51 53 54 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 Tên hình Các vùng lượng Hệ mức lượng Đường đặc trưng theo độ chiếu sáng pin mặt trời Điểm làm việc điểm công suất cực đại Ghép nối tiếp hai module pin mặt trời (a)và đường đặc trưng VA module hệ (b) Ghép song song hai module pin mặt trời (a)và đường đặc trưng VA module hệ (b) Dàn pin lượng mặt trời Hồ thủy điện Đồng Nai từ phần mềm Google Earth Bản đồ tiềm kỹ thuật CSP Việt Nam Bãi đất trống dự định đặt PV cạn Bãi đất dự định đặt trạm phân phối 230kV Các khu vực dự định đặt thiết bị Biểu đồ số nắng năm khu vực dự án Biểu đồ nhiệt độ trung bình tháng, năm khu vực Bản đồ GHI trung bình ngày lý thuyết khu vực Sơ đồ lưới điện 22kV khu vực thủy điện Đồng Nai Sơ đồ lưới điện 230kV gần khu vực dự án Vị trí dự kiến đấu nối NMĐMT ĐN4 vào lưới 230kV Giao diện nhập số liệu kết chương trình Số liệu khí tượng lấy từ phần mềm PVsyst Mơ hình Bố trí lắp đặt PV Góc nghiêng tối ưu phân tích từ phần mềm PVsyst Khoảng cách lựa chọn hàng Pin Giá đỡ PV cạn Mặt tổ hợp PV cạn Phao dạng lắp ghép sau tổ hợp Hệ thống phao lắp đặt hồn thiện Mặt phao đỡ PV Mơ hình kết nối Inverter trung tâm Inverter chuỗi Giao diện phần mềm sau nhập liệu đầu vào Giao diện nhập giá trị tổn thất Trang 13 14 15 17 18 19 20 23 24 25 26 26 27 28 29 30 31 31 34 35 36 37 38 41 41 42 42 44 45 48 48 Số hiệu 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21 3.22 Tên hình Trang Các tham số hệ thống Tổng hợp kết mô dự án Kết mô sản lượng dự án Lược đồ tổn thất năm dự án Tổng mặt bố trí thiết bị nhà máy điện mặt trời hồ thủy điện Đồng Nai Đấu nối chuỗi PV hộp gom dây Đấu nối hộp gom dây inverter Đấu nối phía AC inverter máy biến áp 0.4/22kV Sơ đồ nối điện trạm 22/230kV nhà máy điện mặt trời hồ Đồng Nai 50 51 52 53 55 56 56 57 57 20 pin thường 18, 36, 72 nhiều Hiệu suất tiêu chuẩn pin lượng mặt trời thương mại vào khoảng 15-18% Hình 1.7 Dàn pin lượng mặt trời Các pin mặt trời lắp đặt ngồi trời hứng ánh sáng mặt trời tốt nên cần thiết kế tính chất liệu đặt biệt, chịu khắc nghiệt thời tiết, khí hậu nhiệt độ…Ngồi chất keo chất phải có tính dẫn nhiệt để giúp pin tỏa nhiệt tốt, nâng cao hiệu suất chuyển đổi pin 1.3.2 Bộ nghịch lưu DC-AC Inverter thiết bị nghịch lưu, chuyển đổi dòng điện chiều từ ắc quy (hoặc pin) thành dòng điện xoay chiều cho tải Tùy theo nhu cầu mà Inverter thiết kế với cấp cơng suất khác Có nhiều loại Inverter, thường phân biệt qua dạng sáng điện áp đầu ra: dạng sóng hình sin chuẩn (true line), giả Since, sóng vng, sóng bậc thang.Các Inverter giả sine, sóng vuông, bậc thang dùng cho tải tính cảm (đèn chiếu sáng, tivi, radio) Với tải động điện, quạt điện…tức thiết bị có cuộn cảm phải dùng biến đổi có sóng dạng sin chuẩn Các Inverter dùng hệ thống pin mặt trời lớn thường dạng sin chuẩn (có thể sử dụng cho nhiều loại tải khác nhau) Ngồi cịn thiết bị khác hệ thống rơ le bảo vệ, máy cắt, hệ thống điều khiển nhiên phạm vi đề tài xin nêu thiết bị mặt thứ dùng riêng cho hệt thống điện mặt trời nối lưới hồ thủy điện Đồng Nai 1.4 CÁC MƠ HÌNH CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI 1.4.1 Vận hành độc lập với lưới (Off Grid) Hệ thống pin mặt trời vận hành độc lập dựa vào lượng mặt trời để phát điện năng.Tùy nhu cầu mục đích sử dụng mà có khơng có ắc quy để dự trữ lượng Qui mô thiết kế hệ thống phù hợp cho tải điện chiều xoay chiều công suất nhỏ ứng dụng cho vùng khơng có điện lưới Dạng đơn giản hệ thống quang điện độc lập hệ thống liên kết tải trực tiếp, tức dòng điện chiều phát từ module quang điện dẫn trực tiếp 21 vào mà không thông qua hệ thống trung gian (như bình ắc quy) Đương nhiên hệ thống có tác dụng ban ngày (vào nắng), cung cấp điện cho tải nhỏ hệ thống quạt thơng khí, hệ thống bơm nước…Phần thiết kế quan trọng cho hệ thống trực tiếp tính tốn điện trở tải cho phù hợp với công suất tối đa hệ thống pin mặt trời Đối với số loại tải máy bơm nước, người ta gắn dạng biến thiên điện DC-AC điện từ, gọi hệ thống theo dõi công suất tối đa nguồn tải tận dụng tốt công suất tối đa nguồn 1.4.2 Vận hành kiểu lai (Hybrid) Hệ thống cục kết hợp với nguồn khác (điện gió, máy phát điện diesel…) nguồn phát thứ cấp, ta có hệ thống pin mặt trời liên kết hay hệ thống kiểu lai (hybrid system)…Về mặt vận hành, hệ thống liên kết tương tự hệ thống độc lập, nhiên khơng có ánh sáng mặt trời nguồn điện hệ trì nhờ nguồn thứ cấp Hệ thống liên kết đặc biệt thích hợp cho vùng có tiềm lượng gió lượng mặt trời Ban ngày, hệ thống pin mặt trời làm nhiệm vụ cung cấp điện chính, cịn ban đêm hệ thống điện gió làm nhiệm vụ cung cấp điện cho tải 1.4.3 Vận hành kết nối với lưới điện (grid tie) Hệ thống pin lượng mặt trời vận hành kết nối với lưới điện có vai trị phần mạng điện khu vực Có hai dạng hệ thống pin mặt trời nối lưới : trực tiếp trữ ắc quy Module pin mặt trời chuyển DC/AC hai thành phần thiết yếu hai dạng hệ thống nối lưới Module pin măt trời có vai trò chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành dòng điện chiều, chuyển DC/AC chuyển dòng điện chiều thành dòng điện xoay chiều Hệ thống điện pin mặt trời nối lưới trực tiếp tương đối đơn giản hiệu vài trường hợp Hệ thống chuyển đổi tức thời dòng điện chiều thành xoay chiều kết nối vào lưới điện Tại đây, hệ thống pin mặt trời chia tải với hệ thống điện lưới quay ngược đồng hồ điện thặng dư điện Đây dạng thiết kế có giá thành thấp.Tuy nhiên, hệ thống khơng có biện pháp dự phịng nên nguồn điện trung tâm bị cắt, xảy tượng cúp điện đầu tải Hệ thống sử dụng bình ắc quy để trữ điện thi khắc phục trường hợp điện nguồn điện lưới bị cắt Hệ thống bao gồm ắc quy thiết bị điều khiển điện tử phức tạp Một nguồn điện lưới bị cắt, điện dự trữ từ ắc quy sử dụng thay cạn nguồn dự trữ.Nếu nguồn điện bị cắt vào ban ngày, hệ thống pin mặt trời liên tục nạp điện vào hệ thống ắc quy, từ kéo dài khả dự trữ điện cho buổi tối 22 1.5 KẾT LUẬN Năng lượng mặt trời truyền đến trái đất dạng xạ Trong ngày quang đãng (khơng có mây), phần lượng xạ mặt trời truyền tới bề mặt trái đất thời điểm cao khoảng 1000W/m2 Một hệ thống điện pin mặt trời gồm có ba thành phần là: - Dàn pin mặt trời (nguồn điện) - Dàn ắc quy (dự trữ điện năng) - Hệ thống điều phối điện Có ba mơ hình vận hành hệ thống pin lượng mặt trời - Mơ hình vận hành độc lập - Mơ hình vận hành kiểu lai - Mơ hình vận hành kết nối lưới điện Tùy theo yêu cầu điều kiện cụ thể nơi lắp đặt mà ta chọn mơ hình vận hành hệ thống điện pin mặt trời thích hợp, để từ tính tốn thiết kế hệ thống Hiện giới phát triển mạnh mẽ nguồn lượng mặt trời, có nhiều nhà máy điện xây dựng với công suất lớn Tại Việt Nam sản lượng điện mặt trời khiêm tốn, nhiên Chính Phủ đề mục tiêu sách nhằm phát triển nguồn lượng 23 CHƯƠNG KHẢO SÁT THỰC TRẠNG HỒ THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 2.1 TỔNG QUAN VỀ HỒ THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI Hồ thủy điện Đồng Nai hình thành dự án thủy điện Đồng Nai 3&4 cách ngăn dòng chảy sông Đồng Nai đoạn từ hạ lưu nhà máy thủy điện Đồng Nai đến đập đập tràn hồ thủy điện Đồng Nai Hồ tích nước từ đầu tháng 11 năm 2011 với mục đích hồ tích nước để chạy tổ máy nhà máy thủy điện Đồng Nai Hiện hồ vận hành ổn định thuộc quyền quản lý công ty thủy điện Đồng Nai, xã Quảng Khê huyện Đăk Glong, xã Lộc Bảo huyện Bảo Lâm Hình 2.1 Hồ thủy điện Đồng Nai từ phần mềm Google Earth 2.1.1 Vị trí địa lý: [6] Hồ thủy điện Đồng Nai nằm 110-12020 vĩ Bắc, 1070 – 108030 kinh đông, nơi giáp ranh xã Quảng Khê, huyện Đăk Glong, tỉnh Đăk Nông xã Lộc Bảo, huyện Bảo Lâm, tỉnh Lâm Đồng, cách thị trấn Quảng Khê khoảng 10km phía đơng nam Đây vị trí thuộc khu vực cao nguyên Nam trung Việt Nam khu vực có tiềm kỹ thuật để nghiên cứu, đầu tư phát triển điện mặt trời CSP 24 Hình 2.2 Bản đồ tiềm kỹ thuật CSP Việt Nam 2.1.2 Tình trạng mặt thoáng: Trong vận hành mực nước hồ giao động từ cao trình 474m đến cao trình 476m, trường hợp đặc biệt mực nước gia cường lớn tần suất P0.02% dâng đến cao trình 479.24m Diện tích mặt hồ cao trình 474m (mực nước chết) 8,03km2 diện tích cao trình 476m (mực nước dâng bình thường) 8.32km2, độ chênh mực nước thấp thích hợp với việc đặt phao mặt hồ để lắp đặt pin lượng mặt trời Trong lịng hồ có số hịn đảo nhỏ nhiên khơng có núi cao nên mặt hồ không bị che phủ vách núi cối, khu vực hồ dân cư thưa thớt an ninh tốt có số hộ dân ni cá bè đánh bắt cá với hình thức nhỏ lẻ, tự phát 2.1.3 Vị trí lắp đặt thiết bị: 2.1.3.1 Vị trí lắp đặt PV Do vị trí đập cửa nhận nước có sẵn đường dây 22kV nên dự định đặt PV gần vị trí Tại khu vực gần đường cửa nhận nước có khu đất trống có diện tích vào khoảng ha, nằm địa phận xã Lộc Bảo, huyện Bảo Lâm, tỉnh Lâm Đồng Khu đất trước dùng để đổ đất đá thải lúc thi công cửa nhận nước, bỏ trống đất đai cằn cỗi mặt tương đối phẳng, khơng có bóng che gần với mặt hồ sử dụng để đặt giá đỡ PV cạn, vị trí chọn để đặt trạm inverter C trạm biến áp 0,4/22kV 25 Hình 2.3 Bãi đất trống dự định đặt PV cạn Khu vực lịng hồ cửa nhận nước có diện tích vào khoảng 30,5 thuộc địa phận xã Lộc Bảo, huyện Bảo Lâm, tỉnh Lâm Đồng Đây khu vực nước tĩnh, vận tốc dòng chảy nhỏ, mực nươc hồ giao động ít, bị ảnh hưởng bóng che, không ảnh hưởng đến lưu thông thuyền bè, thuận lợi cho việc neo phao nên chọn để đặt phao pin PV mặt hồ Tương tự khu vực lịng hồ phía phải đập nhìn từ thượng lưu có diện tích vào khoảng 60,6 thuộc địa phận xã Quảng Khê, huyện Đăk Glong, tỉnh Đăk Nông chọn để đặt phao PV mặt hồ, gần có hịn đảo diện tích khoảng sử dụng để đặt trạm inverter A số trạm biến áp 0,4/22kV Tương tự trạm inverter B số trạm biến áp đặt khu đất trống bên bờ trái gần 2.1.3.2 Vị trí đặt trạm phân phối 230kV Cách vai trái đập dâng hồ thủy điện Đồng nai khoảng 300m có khoảng đất trống phẳng có diện tích vào khoảng trước khu phụ trợ để xây dựng đập bỏ hoang, nằm đỉnh đồi thuộc xã Quảng Khê, huyện Đăk Glong, tỉnh Đăk Nơng, phẳng sử dụng để đặt nhà điều hành, máy biến áp tăng áp 22/220kV thiết bị trạm phân phối 2.1.4 Giao thơng Bên cạnh hồ có quốc lộ 28 chạy qua phía bên vai phải đập dâng đập tràn, bên vai trái đập có sẵn đường giao thông nội từ đập tràn cửa nhận nước dự án thủy điện Đồng Nai Khu vực ven hồ vị trí đặt thiết bị cần xây dựng thêm đường để thi công vận hành 26 Hình 2.4 Bãi đất dự định đặt trạm phân phối 230kV Hình 2.5 Các khu vực dự định đặt thiết bị 2.2 TIỀM NĂNG ĐIỆN MẶT TRỜI LÝ THUYẾT TẠI KHU VỰC [7] Hồ thủy điện Đồng Nai nằm giáp ranh tỉnh Đăk Nông Lâm Đồng, theo thống kê lấy từ trạm khí tượng thủy văn trạm khí tượng Đăk Nông Đà Lạt số liệu lượng mặt trời lấy sau 27 2.2.1 Số nắng trung bình tháng năm khu vực Bảng 2.1 Số nắng trung bình khu vực (Giờ) Tháng Đăk Nông Đà Lạt 10 11 12 Năm 250 241 251 222 191 150 140 128 125 165 194 223 2.281 257 237 259 203 191 148 160 137 133 142 174 220 2.118 Hình 2.6 Biểu đồ số nắng năm khu vực dự án Số nắng trung bình năm khu vực dự án khoảng 2281 giờ, tương ứng khoảng 6.25 giờ/ngày cao so với số nắng trung bình năm nước 2.2.2 Nhiệt độ trung bình tháng năm khu vực Bảng 2.2 Nhiệt độ trung bình tháng, năm khu vực (oC) Tháng 10 11 12 Đăk 20,5 21,9 23,4 24,2 24,2 23,5 23,1 23,0 23,1 22,8 22,2 20,8 Nông Đà Lạt 15,8 16,7 17,9 18,9 19,4 19,0 18,8 18,5 18,5 18,0 17,4 16,1 Năm 22,7 17,9 28 Hình 2.7 Biểu đồ nhiệt độ trung bình tháng, năm khu vực 2.2.3 Tổng xạ theo phương ngang (GHI) khu vực Theo nguồn số liệu từ Solargis khu vực tỉnh Lâm Đồng có tổng xạ theo phương ngang từ 1500 – 2000 kWh/năm, khu vực tỉnh Đăk Nơng có tổng xạ theo phương ngang từ 1700 – 2000 kWh/năm Tổng xạ theo phương ngang hàng năm (GHI) thông số cần xem xét cần đánh giá tiềm mặt trời khu vực dự án, GHI cao suất phát điện tính 1kWp cơng suất lắp đặt lớn Dựa đồ GHI trung bình ngày lý thuyết khu vực huyện Đăk Glong, huyện Đăk Nông huyện Bảo Lâm, tỉnh Lâm Đồng vùng có nguồn xạ mặt trời tốt, từ 4,9 đến 5,3 kWh/m2.ngày (Hình 2.8Hình ngày lý thuyết khu vực 2.8 Bản đồ GHI trung bình 29 Hình 2.8 Bản đồ GHI trung bình ngày lý thuyết khu vực Nhận xét: Qua số liệu cho thấy nguồn lượng mặt trời khu vực dự án tốt, số nắng trung bình năm khu vực cao so với nước, tổng xạ theo phương ngang khu vực thuộc loại cao Ngoài điều kiện thời tiết khu vực thuận lợi ảnh hưởng mưa bão thích hợp cho việc xây dựng nhà máy điện mặt trời 2.3 THỰC TRẠNG LƯỚI ĐIỆN TẠI HỒ THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 2.3.1 Lưới điện hạ thông tin liên lac: Tại đập tràn cửa nhận nước có nguồn điện pha 400V lựa chọn lấy từ đường dây 22kV nhà máy thủy điện Đồng Nai từ phía trạm 22kV Đăk Nơng đặt thị xã Gia Nghĩa để cấp cho công tác vận hành cửa tràn cửa nhận nước nguồn pha cấp cho điện sinh hoạt chiếu sáng đường, vai đập cảnh báo đập tràn cửa nhận nước Tại đập tràn có máy phát Diesel dự phịng cơng suất 100kVA Hệ thống thông tin liên lạc điều khiển giám sát kết nối từ đập tràn cửa nhận nước với phòng điều khiển trung tâm nhà máy thủy điện Đồng Nai thông qua đường cáp quang kết nối với internet 2.3.2 Hệ thống lưới điện 22kV: Hiện khu vực có lưới điện 22kV nối liền từ tỉnh Đăk Nông với nhà máy thủy điện Đồng Nai theo sơ đồ Hình 2.9 Sơ vực thủy điện Đồng Nai đồ lưới điện 22kV khu 30 Hình 2.9 Sơ đồ lưới điện 22kV khu vực thủy điện Đồng Nai Hiện đường dây 22kV khu vực lấy từ nhà máy thủy điện Đồng Nai qua máy biến áp BFT01 1600kVA, đầu hạ áp (0,4kV) BFT01(T381) nối với III tủ BHA02 qua máy cắt QFB4, đầu cao áp (22kV) BFT01 nối với đường dây 22kV qua LBFCO 400-8 dẫn đến đập tràn, cửa nhận nước, công ty cao su Bảo Lâm số khu dân cư qua trạm T248, T249, T460, T487 LBFCO-10 nối đến đường dây 22kV Đăk Nơng, vận hành bình thường nguồn cấp lựa chọn từ tự dùng nhà máy thủy điện Đồng Nai 4, phía đường dây 22kV Đăk Nơng dự phịng nguồn bị cố Như sử dụng hệ thống điện mặt trời mặt hồ kết nối với lưới điện 22kV để phát cho phụ tải địa phương, tự dùng nhà máy Đồng Nai phụ tải 22kV phía Đăk Nơng nhiên cơng suất khơng lớn phụ tải khu vực nhỏ đường dây mạch đơn dẫn trạm 22kV Đăk Nông sử dụng dây ACSR95 nên công suất truyền tải không lớn 2.3.3 Lưới điện 230kV: Tại gần khu vực dự định đặt trạm phân phối dự án có vị trí có đường dây 230kV gần cách trạm phân phối 500kV Đăk Nông khoảng 10 km 31 Tải FULL (file word 85 trang): bit.ly/2Ywib4t Dự phịng: fb.com/KhoTaiLieuAZ Hình 2.10 Sơ đồ lưới điện 230kV gần khu vực dự án Trạm 230kV Đồng Nai nằm cách vị trí dự án khoảng 7km hướng đông nhiên trạm sử dụng loại trạm tứ giác mở rộng ngăn lộ trạm này, đấu nối vào đường dây mạch kép sử dụng loại dây ACRS500 từ trạm Đồng Nai trạm 500kV Đăk Nông Cách vị trí đập tràn đập dâng khoảng 3km phía thị trấn Quảng Khê có mạch đường dây kép 230kV chạy qua, đường dây nối từ trạm 230kV Đồng Nai đến trạm 500kV Đăk Nông sử dụng dây loại ACRS400, đấu nối từ ngõ dự án vào đường dây Như để thực nối lưới hệ thống điện mặt trời hồ thủy điện Đồng Nai với hệ thống điện 230kV Quốc gia đạt hiệu cao ta chọn phương án đấu nối vào đường dây kép từ trạm 230kV Đồng Nai tới trạm 500kV Đăk Nông Hình 2.11 Vị trí dự kiến đấu nối NMĐMT ĐN4 vào lưới 230kV 2.4 KẾT LUẬN 32 Các điều kiện hồ thủy điện Đồng Nai có nhiều điểm thuận lợi cho việc thiết kế hệ thống điện mặt trời đặt mặt hồ - Độ chênh mực nước thấp - Các số liệu khảo sát khí tượng thủy văn khu vực phù hợp với điều kiện xây dựng phát triển điện mặt trời - Giao thơng thuận lợi, có đường quốc lộ chạy qua đường vận hành nội khu vực đập tràn cửa nhận nước - Điện sinh hoạt đường dây 22kV sẵn có thuận lợi cho công tác thi công - Khu vực dân cư sinh sống giải tỏa, đền bù - An ninh khu vực tương đối tốt - Cách vị trí đặt dự án khoảng km có đường dây mạch kép 230kV nối trạm 230kV Đồng Nai trạm 500kV Đăk Nông chạy qua kết nối hệ thống với lưới điện 230kV vị trí Như khu vực hồ thủy điện Đồng Nai phù hợp với việc xây dựng nhà máy điện mặt trời nối lưới với công suất lớn Tải FULL (file word 85 trang): bit.ly/2Ywib4t Dự phịng: fb.com/KhoTaiLieuAZ 33 CHƯƠNG TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI NỔI TRÊN HỒ ĐỒNG NAI Để hoàn thành dự án điện mặt trời nối lưới cần phải thực hạng mục cơng việc cụ thể sau: - Tính tốn lựa chọn thiết bị cho nhà máy điện mặt trời mặt hồ thủy điện Đồng Nai sử dụng công nghệ pin quang điện đặt phao, giá đỡ đồng thời máng cáp đường giao thông vận hành, bảo dưỡng - Tính tốn, lựa chọn thiết bị cho trạm Inverter nối với nhà máy điện mặt trời - Tính tốn, lựa chọn thiết bị cho trạm biến áp 0.4/22kV đặt trời để đấu nối từ trạm Inverter đến đường dây 22kV - Tính toán lựa chọn thiết bị cho trạm biến áp nâng áp 22/230kV ngồi với ngăn lộ bố trí theo sơ đồ tam giác (có khả mở rộng ngăn lộ tương lai) - Lựa chọn thiết bị cho đường dây 230kV mạch kép từ trạm 22/230kV nhà máy điện mặt trời đến đấu nối chuyển tiếp đồng vào đường dây 230kV Đồng Nai – Đăk Nơng hữu - Ngồi cịn phải thực tính tốn lựa chọn thiết bị cho hệ thống khác hệ thống điều khiển bảo vệ, đo lường, hệ thống thông tin viễn thông, điều độ vận hành Hệ thống điện tự dùng, hệ thống nối đất chống sét, hệ thống chiếu sáng… Tuy nhiên, phạm vi đề tài tập trung vào phần cơng nghệ mang tính đặc trưng dự án lượng mặt trời hệ thống phao nổi, Pin, Inverter số sơ đồ kết nối tổng quan 3.1 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ PHẦN MỀM PVSYST [8] Phần mềm PVsyst đời vào năm 1994, hai tác giả đồng sáng lập ông André Mermoud ông Michel Villoz Các chức phần mềm nghiên cứu, tính tốn, 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 DC Những tính phần mềm PVsyst việc thiết kế hệ thống điện lượng mặt trời: + Có thể chọn vị trí lắp đặt hệ thống lượng mặt trời vị trí toàn giới, với việc thống kê liệu khí tượng từ nguồn uy tín, để phục vụ cho việc đánh giá trữ lượng lượng mặt trời khu vực 34 + Chọn hệ thống pin quang điện, hệ thống biến tần, hệ thống dự trữ, hệ thống dây điện, hệ thống máy bơm…với số liệu cụ thể, đánh giá khả hệ thống thơng qua vùng đặc tính làm việc tối ưu + Tính tốn tổn thất hệ thống cách chi tiết + Đánh giá khả đáp ứng hệ thống lượng mặt trời phụ tải + Tính tốn kinh tế hệ thống lượng mặt trời từ kết luận có nên thực dự án hay khơng 3.2 ĐỊNH VỊ ĐỊA ĐIỂM LẤY SỐ DỮ LIỆU KHÍ TƯỢNG 3.2.1 Nhập số liệu đầu vào Nhập số liệu đầu vào cần thiết vào mục Meteo database Bảng 3.1 Thông số nhập vào mục Meteo database Thông số Giá trị Ghi Tên dự án Dong Nai 11o88’ vĩ bắc, Tọa độ vị trí điểm liệu 107o73’ kinh đơng Cao trình dự án 475 mét So mực nước biển Múi 7.0 Nguồn liệu khí tượng thủy văn Meteonorm 7.1 Dữ liệu khảo sát từ năm 1991 đến 2010 Hình 3.1 Giao diện nhập số liệu kết chương trình 3.2.2 Kết số liệu chương trình Sau nhập số liệu chương trình bảng số liệu Số liệu khí tượng lấy từ phần mềm PVsyst 6431189 ... nghệ pin mặt trời nghịch lưu ứng dụng cho việc thi công hệ thống điện mặt trời hồ thủy điện Đồng Nai - Nghiên cứu phương án kết nối hệ thống điện mặt trời đặt hồ thủy điện Đồng Nai với lưới điện. .. lượng mặt trời trời Chương 2: Khảo sát thực trạng hồ thủy điện Đồng Nai Chương 3: Tính toán , thiết kế hệ thống điện mặt trời hồ thủy điện Đồng Nai Kết luận kiến nghị 4 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN MẶT... hồ thủy điện Đồng Nai 4? ?? để cung cấp lượng cho lưới điện quốc gia cần thiết lý Tơi chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Thiết kế hệ thống nguồn điện từ pin mặt trời đặt mặt hồ thủy điện Đồng Nai 4,