Bình Dương nằm trong khu vực miền Đông Nam bộ, diện tích tự nhiên 2.694,64 km2, chiếm khoảng 0,83% diện tích cả nước, có tọa độ địa lý từ 10o 52' 00'' đến 11o 30' 00'' vĩ độ Bắc và từ 106o 20' 00" đến 106o 57' 00" kinh độ Đông. Phía Bắc giáp tỉnh Bình Phước, phía Đông giáp tỉnh Đồng Nai, phía Nam giáp thành phố Hồ Chí Minh và phía Tây giáp tỉnh Tây Ninh, là một trong những tỉnh có cường độ bức xạ mặt trời cao thuộc miền Đông Nam bộ.
Là một vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, với thành phần công nghiệp – xây dựng chiếm đến 76,48% (và dự kiến năm 2020 toàn tỉnh Bình Dương sẽ sử dụng điện thương phẩm là 14,870 tỷ kWh)
Hình 2.1 Bảng thành phần sử dụng điện trên địa bàn Bình Dương đến 5/2020
Do đó, nhu cầu sử dụng điện rất lớn từ các nhà máy, xí nghiệp phục vụ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Đặc biệt, sau khi Quyết định số 11/2017/QĐ-TTg về việc cơ chế khuyến khích phát triển các dự án điện mặt trời tại Việt Nam ngày 11 tháng
04 năm 2017 có hiệu lực thì tình hình phát triển điện mặt trời trên mái nối lưới trên địa bàn Bình Dương phát triển mạnh mẽ.
Mặt khác, trên toàn tỉnh Bình Dương nhu cầu và tiềm năng để phát triển vào các năm tiếp theo là rất lớn, điều này thể hiện qua tổng số liệu đường dây truyền tải và phân phối tính đến tháng 5/2020, cụ thể bảng 2.1:
Bảng 2.1 Số liệu đường dây và trạm biến áp tỉnh Bình Dương đến 5/2020
STT 1. 1.1 1.2 1.3 2. 2.1 2.2 2.3 Hạng mục Cấp điện áp 110kV Đường dây 110kV Trạm 110kV Dung lượng Cấp điện áp 22kV Đường dây 22kV Trạm 22/0.4kV Dung lượng Đơn vị tính Km Trạm kVA Km Trạm kVA Khối lượng 373,9818 33 3.644.000 4.289,290 20.421 8.980.200,8
Nguồn: Công ty Điện lực Bình Dương 5/2020
Tính đến 5/2020, trên toàn địa bàn tỉnh Bình Dương có tổng công suất là 39,410 MWp được đầu tư áp mái nối lưới tại bảng 2.2, cụ thể như sau:
Bảng 2.2 Tổng hợp công suất mặt trời áp mái nối lưới tỉnh Bình Dương đến 5/2020
Nguồn: Công ty Điện lực Bình Dương 5/2020
Bên cạnh những công tác đã đạt được đó, cụ thể tại Bình Dương còn thực hiện các giải pháp khác, tuyên truyền vận động, nhằm khuyến khích khách hàng đẩy mạnh công tác phát triển năng lượng mặt trời áp mái nối lưới, cụ thể:
- Phối hợp với Sở Công Thương, các nhà cung cấp và lắp đặt hệ thống Năng lượng mặt trời trên mái nhà để tổ chức Hội thảo “Điện mặt trời lắp mái nhà – giải pháp sử dụng điện tiết kiệm và hiệu quả” vào ngày 20/3/2019 tại Trung tâm Hội nghị
STT Đơn vị hành chính Công suất (kWp) Tỉ lệ (%)
3. Thành phố Thủ Dầu Một 2.632,28 6,68
4. Thành phố Dĩ An 3.027,75 7,68
5. Thành phố Thuận An 3.582,13 9,09
6. Thị xã Bến Cát 13.138,15 33,34
7. Huyện Dầu Tiếng 1.341,84 3,40
8. Thị xã Tân Uyên 7.435,25 18,87
9. Huyện Phú Giáo 543,27 1,38
10. Khu vực Trung Tâm 6.410,23 16,27
11. Huyện Bàu Bàng 1.185,17 3,01
12. Huyện Bắc Tân Uyên 114,57 0,29
triển lãm tỉnh Bình Dương, ngày 11/7/2019 tại thị xã Tân Uyên, ngày 18/7/2019 tại thị xã Thuận An, ngày 25/7/2019 tại thị xã Bến Cát cho các đối tượng khách hàng: các Sở ban ngành, các tổ chức đoàn thể - chính trị xã hội, các bệnh viện, trường Đại học và Ngân hàng lớn trên địa bàn tỉnh, các khách hàng trọng điểm, khách hàng lớn trên địa bàn toàn tỉnh. Qua đó giới thiệu, quảng bá lợi ích, hiệu quả của nguồn năng lượng này, khuyến khích khách hàng hướng tới đầu tư, sử dụng nguồn năng lượng xanh, sạch qua đó góp phần bảo vệ môi trường, giảm áp lực cung cấp điện do thiếu nguồn điện cho ngành điện.
- Phối hợp với các cơ quan truyền thông, báo đài trên địa bàn tỉnh Bình Dương để triển khai nhiều công tác tuyên truyền, quảng bá cơ chế khuyến khích phát triển nguồn năng lượng xanh, nguồn năng lượng sạch của Chính phủ đến từng khách hàng sử dụng điện trên địa bàn, phối hợp làm phóng sự và ghi hình phát triển nguồn điện năng lượng mặt trời áp mái tại Công ty Cổ phần Tân Cảng ICD Sóng Thần, các cơ chế chính sách hỗ trợ khách hàng trong quá trình thực hiện thủ tục đấu nối, hòa lưới vào lưới điện quốc gia, thủ tục ký hợp đồng mua điện cũng như các thủ tục thanh toán tiền cho lượng điện thừa phát lên lưới điện quốc gia cho khách hàng. - Phối hợp Sở Công Thương, tham mưu cho UBND tỉnh văn bản chỉ đạo các Sở ban,
ngành trên địa bàn tỉnh xây dựng triển khai chương trình Quản lý nhu cầu điện (DSM), kế hoạch đầu tư lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời tại trụ sở cơ quan làm việc. Hỗ trợ truyền thông hoạt động hợp tác, thỏa thuận giữa Điện lực
huyện/thị/thành phố với các khách hàng sử dụng điện ngoài sinh hoạt tham gia thực hiện chương trình điều chỉnh phụ tải điện (DR).
- Phát động chỉ thị thi đua về tổ chức phong trào thực hiện đạt kế hoạch phát triển năng lượng mặt trời áp mái trong toàn Công ty Điện lực Bình Dương năm 2019 nhằm phấn đấu đạt kế hoạch Tổng công ty giao.
- Công ty đã xây dựng, thiết kế mẫu brochure và phân bổ đến các Điện lực phân phát đến khách hàng để tuyên truyền cơ chế chính sách khuyến khích phát triển năng
lượng mặt trời trên mái nhà, chính sách giá mua lại phần năng lượng thừa phát lên lưới do chính phủ quy định và giới thiệu nhiều nhà cung cấp giải pháp điện mặt trời để khách hàng có cơ hội lựa chọn nhà cung cấp phù hợp.
- Tổ chức đào tạo, nâng cao kiến thức, kỹ năng cho đội ngũ CBCNV nhằm tư vấn, hướng dẫn cho khách hàng trong công tác lựa chọn Đơn vị thi công lắp đặt, hỗ trợ khách hàng thực hiện các thủ tục đấu nối, hòa lưới, thủ tục ký hợp đồng bán điện, ghi nhận sản lượng phát lên lưới và thanh toán tiền điện cho khách hàng theo chỉ đạo của Tổng công ty Điện lực miền Nam tại văn bản số 3807/EVN SPC-TT ngày 13/5/2019.
- Gửi văn bản làm việc đến các Chủ đầu tư Ban Quản lý các khu công nghiệp tỉnh, các hiệp hội ngành hàng bàn kế hoạch tuyên truyền vận động doanh nghiệp đầu tư lắp đặt ĐMTMN, ….
Hiện nay, các chủ đầu tư trên địa bàn tiếp tục có chiều hướng đầu tư gia tăng nhiều, và nhận thấy được có tiềm năng đó. Do đó, học viên quyết định chọn tại 02 vị trí với 02 đặc thù khác nhau, cụ thể:
• 02 nhà máy mặt trời nối lưới với 02 mục đích sử dụng điện khác nhau:
o Hệ thống nhà máy điện mặt trời nối lưới khu du lịch Đại Nam: phục vụ khu vui chơi giải trí.
o Hệ thống nhà máy điện mặt trời nối lưới Điện lực Bến Cát: phục vụ văn phòng, công sở.
Với 02 mục đích phục vụ khác nhau, để thấy được tính chính chính xác của mô hình sẽ xây dựng.
• 02 nhà máy mặt trời nối lưới với 02 khoảng cách từ vị trí nhà máy đến các trạm trung gian 110/22kV khác nhau:
o Khoảng cách từ nhà máy điện mặt trời nối lưới khu du lịch Đại Nam đến trạm trung gian 110/22kV Bến Cát khoảng 5km.
o Khoảng cách từ hệ thống nhà máy điện mặt trời nối lưới Điện lực Bến Cát đến trạm trung gian Thới Hòa khoảng 2km.
2.2 Thông số kỹ thuật hệ thống điện mặt trời trên mái nối lưới
2.2.1 Hệ thống nhà máy điện mặt trời nối lưới khu du lịch Đại Nam 2.2.1.1 Vị trí địa lý
Nhà máy điện mặt trời Đại Nam tọa lạc tại 1765A Đại Lộ Bình Dương, Phường Hiệp An, Thành phố Thủ Dầu Một, Bình Dương.
Hình 2.2 Vị trí địa lý phường Hiệp An, Thành phố Thủ Dầu Một, Bình Dương.
2.2.1.2 Quy mô
Với lợi thế là các công trình xây dựng trong khu du lịch Đại Nam đã hoàn thiện khoảng 450ha, theo đó khu du lịch Đại Nam đã tận dụng mặt bằng trên mái này để thực hiện công trình Nhà máy điện mặt trời Đại Nam có tổng công suất lắp đặt là 986 kWp (Hình 2.3).
Hình 2.3. Hình ảnh thực tế tại Đại Nam
2.2.1.3 Các thông số kỹ thuật chính của công trình.
Nhà máy điện mặt trời Đại Nam có tổng công suất lắp đặt là 986 kWp các hạng mục sau:
- Hệ thống các tấm pin mặt trời với công suất lắp đặt 2988 tấm pin Canadian
330W được trải dài trên mái công trình xây dựng của khu du lịch, có các thông số kỹ thuật như Bảng 2.3
Bảng 2.3 Thông số kỹ thuật của pin quang điện Canadian 330W [8]
- Số lượng inverter là 17 bộ (công suất mỗi bộ là 60kW), để chuyển đổi từ DC
sang AC, có các thông số kỹ thuật như Bảng 2.4
Thông số kỹ thuật Giá trị
Pmax 330W
Vmp 37,2V
Imp 8,88A
Voc 45,6V
Bảng 2.4 Thông số kỹ thuật của Inverter VES Solar
- Sau đó, tất cả được nối đến các thanh cái và đấu nối tại trạm biến áp
22/0,4kV_III-1000kVA Khu Du lich Đại Nam để hòa lưới.
- Hệ thống tiếp địa: Dùng hình thức khoan giếng với độ sâu khoảng 40m. Dùng
cáp đồng trần C-25mm2 và cọc đất bằng sắt mạ đồng Φ16x2400 chôn dưới giếng để làm tiếp đất. Thực hiện nối đất cho Inverter, các hệ thống khung đỡ tấm pin, vỏ máy biến áp, tủ ACB, hàng rào, …. Dây tiếp đất phải được đấu nối bằng đầu cosse một cách chắc chắn và không được vặn xoắn, đảm bảo giá trị điện trở tiếp đất phải ≤ 4Ω.
2.2.2 Hệ thống nhà máy điện mặt trời nối lưới Điện lực Bến Cát. 2.2.2.1 Vị trí địa lý
Nhà máy điện mặt trời Điện lực Bến Cát tọa lạc tại số 68, Đường 30/4, Khu phố 2, phường Mỹ Phước, thị xã Bến Cát, Bình Dương.
Hình 2.4 Vị trí địa lý phường Mỹ Phước, Thị xã Bến Cát, Bình Dương.
Thông số kỹ thuật Đại Nam
Hiệu VES Solar
Số pha 3 pha
Điện áp đầu vào 250-900V
Tần số 50/60Hz
Kiểu VESSOl
Công suất 13x60kW+4x50kW
2.2.2.2 Quy mô
Điện lực Bến Cát là đơn vị trực thuộc công ty Điện lực Bình Dương, có được xây dựng hoàn thiện phần xây dựng ổn định lâu dài, có hơn 100 cán bộ công nhân viên đang làm việc tại Điện lực, nhận thấy tầm quan trọng trong năng lượng mặt trời áp mái nối lưới, sử dụng nguồn năng lượng sạch, Điện lực Bến Cát được Công ty Điện lực Bình Dương đầu tư hệ thống năng lượng mặt trời áp mái nối lưới với tổng công suất lắp đặt là 59 kWp.
Hình 2.5. Hình ảnh thực tế tại Điện lực Bến Cát
2.2.2.3 Các thông số kỹ thuật chính của công trình.
Hệ thống năng lượng mặt trời áp mái nối lưới với tổng công suất lắp đặt là 59 kWp các hạng mục sau:
- Hệ thống các tấm pin mặt trời với công suất lắp đặt 164 tấm pin IREX 360W
Bảng 2.5 Thông số kỹ thuật của pin quang điện IREX 360W [10]
- Số lượng inverter là 02 bộ (công suất mỗi bộ là 30kW), để chuyển đổi từ DC
sang AC, có các thông số kỹ thuật như Bảng 2.6
Bảng 2.6 Thông số kỹ thuật của Inverter SMA
- Sau đó, tất cả được nối đến các thanh cái và đấu nối tại trạm biến áp
22/0,4kV_III-400kVA Trần Quốc Tuấn để hòa lưới.
- Hệ thống tiếp địa: Dùng hình thức khoan giếng với độ sâu khoảng 40m. Dùng
cáp đồng trần C-25mm2 và cọc đất bằng sắt mạ đồng Φ16x2400 chôn dưới giếng để làm tiếp đất. Thực hiện nối đất cho Inverter, các hệ thống khung đỡ tấm pin, vỏ máy biến áp, tủ ACB, hàng rào, …. Dây tiếp đất phải được đấu nối bằng đầu cosse một cách chắc chắn và không được vặn xoắn, đảm bảo giá trị điện trở tiếp đất phải ≤ 4Ω.
Thông số kỹ thuật Điện lực
Hiệu SMA
Số pha 3 pha
Điện áp đầu vào 250-800V
Tần số 50/60Hz
Kiểu STP
Công suất 30kW
Hệ số công suất > 0,99
Thông số kỹ thuật Giá trị IREX 360W
Pmax 360W
Vmp 38,55V
Imp 9,34A
Voc 47,73V
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP
3.1 Lịch sử phát triển Pin Quang điện.
Hiệu ứng quang điện được phát hiện đầu tiên năm 1839 bởi nhà vật lý Pháp Alexandre Edmond Becquerel, năm 1883 một pin năng lượng mặt trời mới được tạo thành, bởi Charles Fritts, ông phủ lên mạch bán dẫn selen một lớp cực mỏng vàng để tạo nên mạch nối, thiết bị chỉ có hiệu suất 1%.
Năm 1888, nhà vật lý học người Nga Aleksandr Stoletov tạo ra tấm pin đầu tiên dựa vào hiệu ứng quang điện được phát hiện bởi Heinrich Hertz trước đó vào năm 1887.
Albert Einstein đã giải thích được hiệu ứng quang điện vào năm 1905, công trình đã giúp ông giành giải Nobel vật lý năm 1921.
Vadim Lashkaryov phát hiện ra phân lớp p-n trong CuO và bạc sul-phát vào năm 1941 và Russell Ohl xem là người tạo ra pin năng lượng mặt trời đầu tiên năm 1946.
Hình 3.1 Nhà khoa học Russell Ohl
Pin mặt trời đầu tiên có khả năng ứng dụng được ra mắt vào 25 tháng 4 năm 1954 tại Bell Laboratories và bắt đầu được quan tâm đặc biệt khi kết hợp với vệ tinh Vanguard I năm 1958.
Ngày nay năng lượng mặt trời đã phát triển rộng rãi và hiệu suất biến đổi điện năng lượng từ bức xạ mặt trời thông qua hiệu ứng quang điện với khoa học vật liệu ngày càng phát triển đến nay hiệu suất lên đến 22%.
3.1.1 Vật liệu chế tạo tấm pin mặt trời
Cho tới nay thì vật liệu chủ yếu cho pin mặt trời là các silic tinh thể, hệ vật liệu CIS (Đồng - Indi - diselenide), CdTe (Cadimi Telua). Các công nghệ PV mới xuất hiện như các tế bào hữu cơ được làm từ polyme vẫn chưa được thương mại hoá.
Mỗi vật liệu có những đặc điểm riêng ảnh hưởng đến hiệu suất của tế bào, phương pháp sản xuất và chi phí.
Các tế bào PV có thể được sản xuất dựa trên các tấm silic (được sản xuất bằng cách cắt các tấm mỏng từ một khối silic) hoặc các công nghệ "màng mỏng" (trong đó một lớp mỏng vật liệu bán dẫn được lắng đọng trên nền vật liệu có chi phí thấp).
Các tế bào PV có thể được mô tả theo cấu trúc dải dài của vật liệu bán dẫn như “đơn tinh thể” (hay còn gọi là "monocrystalline"), "đa tinh thể" (hay còn gọi là
"polycrystalline") hoặc vật liệu vô định hình.
▪ Silicon tinh thể (c-Si): Các mô-đun được làm từ các tế bào (cell) của silic đơn tinh thể hoặc đa tinh thể. Các cell đơn tinh thể nói chung là hiệu quả nhất nhưng cũng tốn kém hơn nhiều so với đa tinh thể.
▪ Thin-fim: Các mô-đun PV được tạo ra dưới sự lắng đọng một lớp mỏng chất bán dẫn lên bề mặt của vật liệu có chi phí thấp. Các chất bán dẫn được làm từ: ▪ Silicon vô định hình (a-Si amorphous silicon).
▪ Cadmium Telluride (CdTe). ▪ Đồng - Inden - Selenide (CIS).
▪ Pin mặt trời dị thể có lớp bán dẫn thuần (Heterojunction with Intrinsic Thin- layer - HIT): là sự kết hợp của nhóm tinh thể silic (c-Si) và nhóm Thin film. Do chi phí sản xuất giảm và sự phát triển của công nghệ, Các mô-đun tinh thể dự kiến sẽ duy trì thị phần lên đến 80% cho đến ít nhất năm 2017. Các mô-đun màn mỏng chiếm khoảng 17% và hiệu quả cao chiếm khoảng 3%.
Hình 3.2 Mô tả các loại công nghệ vật liệu tấm PV
3.1.1.1 Module PV tinh thể silic:
Module PV đơn tinh thể được tạo thành bởi các tinh thể silic có độ tinh khiết cao. Ưu điểm chính của loại này là hiệu suất của các tế bào quang điện cao (17-20%) với độ bền cao và đảm bảo được đặc tính theo thời gian.
Module PV đa tinh thể silic: được tạo thành do các tinh thể silic kết hợp với nhau theo các dạng và hướng khác nhau. Hiệu suất của các tế báo quang điện loại này thấp hơn so với loại đơn tinh thể (15-17%). Mặc dù vậy, tế bào đa tinh thể vẫn có độ bền cao