7. Tổng quan về tài liệu nghiên cứu
1.7 Mô hình hệ thống NLMT kết nối lưới
Hình 1.27. Sơ đồ minh họa hệ thống NLMT kết nối lưới không dự trữ [1]
Hệ thống bao gồm:
1: Hệ thống pin NLMT (Solar Panels) 2: Bộ nghịch lưu (Inverter/Charger) 3: Bảng điện phân phối chính (Main Distribution Panel)
4: Công tơ đếm từ lưới điện (Utility Meter) 5: Lưới điện (Utility Grid)
6: Bộ giám sát (Monitoring of your system and data logging)
7: Bộ phân bố công suất – điều phối điện năng (Critical Load Distribution Panel) 8: Trạm sạc xe điện (EV Charging Station)
Nguyên lý hoạt động:
Khi không có mặt trời, HTPMT không sản sinh ra điện [1]. Do đó, điện năng cấp cho các phụ tải sẽ được lấy từ lưới một cách bình thường.
Khi trời có nắng, các tấm PMT sẽ sản sinh ra nguồn điện một chiều DC và qua bộ biến đổi DC-AC biến thành nguồn điện xoay chiều AC có tần số, pha và điện áp trùng với lưới để hòa với lưới điện cung cấp cho phụ tải.
Khi mất điện lưới, hệ thống ngưng hoạt động đảm bảo sự an toàn cho lưới điện. - Ưu điểm:
Không sử dụng bình acquy: giảm được đáng kể chi phí đầu tư và bảo dưỡng cho hệ thống acquy.
Khai thác điện năng hiệu quả nhất từ nguồn NLMT do có cơ cấu nổi bật là thu nhận, biến đổi và bổ xung trực tiếp ngay vào lưới điện và không bị tổn hao trên ắc quy dự trữ.
Do máy luôn được vận hành song song với lưới điện nên mọi đột biến của tải hay điện áp trên đường dây và nguồn điện đều không thể tác động trực tiếp vào máy. Vì thế, tuổi thọ của hệ thống sẽ nâng cao, có thể lên tới 25 năm.
Ứng dụng rộng rãi cho mọi nơi như: các hộ dân, cơ quan, đơn vị đang có điện lưới quốc gia.
Việc lắp đặt và sử dụng đơn giản, chi phí bảo trì bảo dưỡng thấp, gần như bằng không, nên thời gian thu hồi vốn được rút ngắn tối đa và chắc chắn theo dự tính đầu tư ban đầu.
Hệ thống này đặc biệt thích hợp để đầu tư cho các đơn vị là văn phòng, khách sạn, siêu thị hoặc các trạm sạc xe điện công cộng … có nhu cầu sử dụng điện cao vào các giờ cao điểm từ 7 giờ sáng đến 5 giờ chiều.
- Nhược điểm:
Hiện nay do hệ thống quản lý điện lực của nước ta là chưa chấp nhận mua điện từ các nhà máy điện mặt trời, điện gió (Đồng hồ điện không thể quay ngược để giảm chỉ số) nên khi hệ thống điện mặt trời nối lưới của chúng ta cung cấp nhiều hơn tải sử dụng thì điện năng thừa trên khi phải gửi lên lưới sẽ tạm thời bị coi là phí uổng.
Tuy nhiên, vẫn có lựa chọn hợp pháp và khôn khéo trong lúc này là chỉ lắp đặt công suất của hệ nối lưới là nhỏ hơn hoặc bằng công suất của tải sử dụng nhằm giảm chỉ số điện năng tiêu thụ từ lưới. Thực chất là ta vẫn phải mua điện từ lưới nhưng sẽ mua ít đi.
Hình 1.28. Sơ đồ minh họa hệ thống NLMT kết nối lưới có dự trữ [1]
Hệ thống bao gồm:
1: Hệ thống pin NLMT (Solar Panels) 2: Bộ ngắt dòng DC (DC Disconnect) 3:Bộ quản lý sạc ( Solar Charge Controller) 4: Hệ thống Ắc –quy (Battery Bank)
5: Bộ nghịch lưu (Inverter/Charger)
6: Bộ giám sát (Monitoring of your system and data logging)
7: Bộ phân bố công suất – điều phối điện năng (Critical Load Distribution Panel)
8: Bảng điện phân phối chính (Main Distribution Panel)
9: Công tơ đếm từ lưới điện (Utility Meter) 10: Lưới điện (Utility Grid) 11: Trạm sạc xe điện (EV Charging Station)
- Nguyên lý hoạt động:
Đây là sự tích hợp của hai hệ thống thành một hệ thống liên hoàn bao gồm: Hệ thống on - grid (hệ thống nối lưới): Sản xuất điện năng từ các tấm pin mặt trời thành điện 220V AC /50Hz để hòa vào điện lưới [1].
Hệ thống off - grid (hệ thống độc lập): Lưu trữ điện năng từ các tấm pin mặt trời vào Acquy để sẵn sàng biến đổi thành điện 220VAC/50Hz để cung cấp cho tải khi không có điện lưới [1].
Khi khởi động hệ thống, Acquy luôn được ưu tiên nạp điện từ Mặt trời cho đến khi đầy. Lúc này hệ thống On Grid chưa làm việc.
Khi ac quy đầy, hệ thống sẽ tự động biến đổi điện DC từ PMT thành điện AC 220V để hòa với điện lưới. (Điện áp ra của hệ thống có tần số, pha trùng với điện lưới có thể là 1 pha hoặc 3 pha).Khi mất điện lưới, hệ thống sẽ tự động lấy điện DC từ Acquy và PMT để biến đổi thành điện AC- 220V cung cấp cho tải ưu tiên.
Ưu điểm: Độ tin cậy cao vì được cấp điện từ 2 nguồn.
Việc sử dụng NLMT trong những giờ mặt trời chiếu sáng cho phép giảm sự phụ thuộc vào lưới điện trong ngày.
Nhược điểm: Giá thành đầu tư và bảo dưỡng hệ thống ắc quy cao.
1.8Khảo sát, thống kê tiềm năng bức xạ tại Mega market Biên Hòa. 1.8.1 Giới thiệu về Mega market Biên Hòa
Mega market là thương hiệu được nhiều người biết đến tại Việt Nam như một trong những chuỗi siêu thị lớn đầu tiên trong thị trường bán lẻ. Cùng tìm hiểu một số thông tin về thương hiệu Mega market.
Công ty MM Mega Market Việt Nam, thành viên thuộc tập đoàn BJC/TCC Thái Lan, đã khánh thành Trung tâm Bán sỉ Hiện đại đầu tiên vào năm 2002 tại TP. Hồ Chí Minh.
Sau hơn 20 năm hoạt động và phát triển, MM Mega Market Việt Nam đã mở rộng thành 21 trung tâm Bán sỉ và Siêu Thị trên toàn quốc, cùng với 5 Trạm Cung ứng Hàng hóa, 2 Kho trung chuyển với hơn 4.000 Nhân viên và 2000 Đối tác Cung Ứng Sản Phẩm.
1.8.2 Tiềm năng bức xạ mặt trời tại khu vực Mega market Biên Hòa.
Cũng tương tự như việc tìm kiếm tiềm năng điện mặt trời ở các địa bàn khác. Tp Biên Hòa hội tụ đầy đủ các yếu tố để nâng tầm quy mô của điện mặt trời.
Thành phố Biên Hòa thuộc tỉnh Đồng Nai nên cũng sở hữu lượng bức xạ mặt trời trong năm khá cao. Vào khoảng 1.849 kWh/m2/1 năm. Tổng số giờ nắng tập trung trên địa bàn thành phố đạt mức trung bình là 2.445 giờ/ 1 năm.
Chính quyền thành phố cũng luôn nắm bắt được những chủ trương của chính phủ về điện mặt trời. Ngoài việc mang đến lợi ích tiết giảm chi phí tiền điện mỗi tháng cho người dân. Điện mặt trời Biên Hòa phát triển cũng sẽ góp phần nâng cao nhận thức trong việc dùng năng lượng sạch. Giải pháp hạn chế tình trạng biến đổi khí hậu trong nhịp sống hiện đại.
Tận dụng lợi thế phát triển điện mặt trời. Tp. Biên Hòa đã dần đầu tư và phát triển các hệ thống điện mặt trời áp mái với đa dạng công suất và quy mô khác nhau.
Hình 1.30. Bản đồ bức xạ Việt Nam
Bảng 1.8. Nhiệt độ không khí trung bình các tháng (ºC) tại Biên Hòa. [1] Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 1 1 2 Biên Hòa 2 6 2 7 2 9 3 0 2 9 2 8 2 7 2 8 2 7 27 2 7 2 6
Bảng 1.9. Bảng bức xạ tổng cộng trung bình trong ngày tại thành phố Biên Hòa (KWh/m2.ngày). [1] Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 Biên Hòa 5 .7 6 .3 6 .5 5 ,9 4 .7 4 .1 4 .1 4 .1 4 ,0 4 .4 5 .0 5 .2 1.9 Kết luận chương 1
Thông qua việc tìm hiểu và nghiên cứu xe điện, trạm sạc xe điện và các mô hình hệ thống NLMT cung cấp cho trạm sạc xe điện tại chương 1. Tác giả đã thu thập được các dữ liệu thông số của trạm sạc bao gồm: trạm sạc cấp 1, trạm sạc cấp 2 và trạm sạc nhanh DC, các mô hình hệ thống NLMT để phục vụ cho việc tính toán hệ thống trạm sạc xe điện kết hợp với hệ thống NLMT phù hợp cho quá trình khai thác phục vụ hành khách đi và đến tại MM Mega market Biên hòa.
CHƯƠNG 2:
TÍNH TOÁN, MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRẠM SẠC XE ĐIỆN SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TẠI MM MEGA
MARKET TP. BIÊN HÒA
2.1 Tính toán trạm sạc xe điện sử dụng năng lượng mặt trời tại MM Megamarket tp Biên Hòa market tp Biên Hòa
2.1.1 Khảo sát lượng xe ô tô tại MM Mega Market Tp.Biên Hòa.
Bảng 1.10 Bảng thống kê số lượng xe ô tô trong tuần ở Mega market Tp Biên Hòa.
Số lượng xe trong tuần (25/10/2021-31/10/2021) Thời gian Thứ 2 Thứ 3 Thứ
4 Thứ 5 Thứ 6 Thứ 7 Chủ nhật
9h-11h 10 12 10 15 20 28 35
11h-13h 12 18 15 27 35 32 45
13h-15h 12 15 15 20 25 40 40
Vì là khảo sát vào tất cả các ngày trong tuần nên lượng xe của mỗi ngày sẽ khác nhau.
2.2. Mô hình hệ thống pin mặt trời kết hợp nối lưới, vị trí lắp đặt2.2.1. Lựa chọn mô hình hệ thống 2.2.1. Lựa chọn mô hình hệ thống
Theo lý thuyết chung ở chương I, hệ thống năng lượng mặt trời nối lưới có 2 dạng mô hình hệ thống chính bao gồm hệ thống có dự trữ và hệ thống không dự trữ, mỗi mô hình đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng.
Đối với mô hình hệ thống pin mặt trời kết hợp nối lưới có dự trữ thì giá thành chi phí đầu tư cao hơn nhiều so với hệ thống pin mặt trời kết hợp nối lưới không dự trữ. Tuy nhiên, những ngày trong mưa mà lượng ánh nắng mặt trời không có hoặc
Đối với mô hình hệ thống pin mặt trời kết hợp nối lưới không dự trữ thì chi phí đầu tư thấp hơn nhiều (do không có ắc quy dự trữ cũng như các bộ điều khiển, bộ chuyển đổi điện) và không có chi phí bảo dưỡng cho hệ thống ắc quy. Tuy nhiên sẽ không đáp ứng được công suất phụ tải vào những ngày mưa hoặc sự cố khi mà lượng ánh nắng mặt trời không có hoặc rất ít, độ tin cậy cung cấp điện không cao.
Với mục tiêu quan trọng là giảm chi phí đầu tư, nâng cao hiệu quả kinh tế, lợi nhuận cho Công ty. Khai thác điện năng hiệu quả nhất từ nguồn NLMT do có cơ cấu nổi bật là thu nhận, biến đổi và bổ xung trực tiếp ngay vào lưới điện và không bị tổn hao trên ắc quy dự trữ, máy luôn được vận hành song song với lưới điện nên mọi đột biến của tải hay điện áp trên đường dây và nguồn điện đều không thể tác động trực tiếp vào máy. Vì thế, tuổi thọ của hệ thống sẽ nâng cao, có thể lên tới 25 năm. Do đó tác giả đề xuất lựa chọn Mô hình hệ thống Pin mặt trời kết hợp nối lưới không dự trữ.
Hình 2.2. Sơ đồ minh họa hệ thống NLMT kết nối lưới không có dự trữ
Hệ thống bao gồm:
1: Hệ thống pin NLMT (Solar Panels) 2: Bộ nghịch lưu (Inverter/Charger) 3: Bảng điện phân phối chính (Main Distribution Panel) 4: Công tơ đếm từ lưới điện (Utility Meter)
5: Lưới điện (Utility Grid)
7: Bộ phân bố công suất – điều phối điện năng (Critical Load Distribution Panel) 8: Trạm sạc xe điện (EV Charging Station)
Hệ thống pin năng lượng mặt trời sẽ nhận bức xạ mặt trời và chuyển hóa thành nguồn điện một chiều (DC). Nguồn điện DC này sẽ được chuyển đổi thành nguồn điện xoay chiều (AC) thông qua bộ chuyển đổi điện nối lưới. Với bộ chuyển đổi này sẽ đảm bảo nguồn năng lượng được tạo ra từ hệ pin mặt trời sẽ được chuyển đổi ở chế độ tốt nhất nhằm tối ưu hóa nguồn năng lượng từ hệ pin mặt trời và cung cấp điện năng cho tải. Đồng thời hệ thống kết hợp giữa hệ thống hòa lưới với hệ thống độc lập để luôn có một lượng điện dự trữ cho tải.
Bên cạnh đó việc bộ chuyển đổi điện có chế độ thông minh, tự dò tìm và đồng bộ pha nhằm kết nối giữa điện năng tạo ra từ hệ pin mặt trời và điện lưới.
Chế độ làm việc thông minh của bộ chuyển đổi điện với việc ưu tiên sử dụng lượng điện năng từ hệ pin mặt trời để cung cấp trực tiếp cho tải sử dụng sẽ giúp tối ưu hóa năng lượng từ hệ pin mặt trời.
2.2.2. Vị trí xây dựng hệ thống pin năng lượng mặt trời nối lưới
Hiện nay tại vị trí bãi đồ xe của trung tâm siêu thị Mega market có phần diện tích mát che phù hợp cho việc lắp đặt dàn tấm pin năng lượng mặt trời và đảm bảo không ảnh hưởng tới hoạt động của doanh nghiệp siêu thị.
Hệ thống Pin năng lượng mặt trời nối lưới cung cấp điện cho trạm sạc xe điện được dự kiến xây dựng trên mái của Nhà giữ đảm bảo cung ứng đủ diều kiện năng lượng cho trạm sạc.
Hình 2.3. Hình ảnh thực tế nhà giữ xe Metro Biên Hòa
Các tấm pin NLMT sẽ được lắp đặt trên các hệ khung bát đỡ lắp đặt hệ thống điện mặt trời trên mái nhà giữ xe.
+ Bước đầu tiên trong quá trình lắp đặt là đánh dấu các điểm trên mái nhà. Thường là bằng phấn để sắp xếp nơi đặt các tấm.
+ Bước thứ hai là để tìm vị trí các xà nhà dưới mái lợp. Tiếp đó khoan các tia tụt xuyên qua mái nhà và vào xà nhà. Tại thời điểm này, bạn gắn các kẹp vào chốt tụt nơi đường ray sẽ đi.
+ Bước thứ ba, bạn đặt đường ray vào kẹp và xếp chúng lên. Cuối cùng, bạn đặt các mô-đun vào các giá đỡ. Sử dụng kẹp giữa và cuối, bạn đảm bảo an toàn các tấm pin tại vị trí cho thanh ray.
Mục đích chính của hệ thống khung bát đỡ lắp đặt hệ thống điện mặt trời là gắn các tấm pin mặt trời vào mái nhà. Quá trình gắn cần ngăn độ ẩm thấm vào quả sự xâm nhập máy tại các điểm nối. Và khung đỡ cũng phải đủ mạnh để có thể xử lý trọng lượng của các tấm pin mặt trời.
Điều này đặc biệt quan trọng khi cân nhắc đến ứng suất trọng lượng cộng hưởng vào các tấm pin khi có gió mà Mô hình hệ thống pin mặt trời kết hợp nối
lưới.
Phần chi tiết móng, chi tiết giằng cột, chi tiết kèo sẽ được gia cường thêm để chịu được phần tải trọng của hệ thống pin NLMT lắp đặt trên mái nhà giữ xe Mega market Biên Hòa.
* Tính toán diện tích phần mái của nhà giữ xe hai bánh để đặt Pin mặt trời Diện tích mái nhà giữ xe hai bánh:
Smái nhà giữ xe = 40m * 90m = 3600m2. Vậy, mặt bằng mái nhà giữ xe là 3600m2 .
2.3. Cơ sở tính toán các thông số của trạm sạc 2.3.1. Tính toán sản lượng điện mà phụ tải yêu cầu 2.3.1. Tính toán sản lượng điện mà phụ tải yêu cầu
+ Thông số kỹ thuật trạm sạc: Trụ sạc nhanh DC 60kw :
Trụ sạc DC 60kW được thiết kế dưới dạng tủ đứng chuyên cung cấp dòng điện một chiều để sạc trực tiếp và nhanh chóng cho các loại pin xe ô tô. Mỗi trụ sạc sẽ có 2 cổng sạc. Mỗi cổng sạc có công suất 60W. Thời gian sạc đầy pin trên 80% pin xe sẽ trong khoảng 30 phút - 90 phút tùy từng dòng xe khác nhau.
Phụ tải trụ Dc 60kw = 2*60kw = 120kw/h. Trụ sạc nhanh DC 30kw:
Trụ sạc nhanh DC 30kW ra đời với mục đích sạc pin cho ô tô điện tại các bãi đỗ xe công cộng hoặc trạm nghỉ chân trong khoảng thời gian ngắn. Để sạc pin đầy trên 80% sẽ cần khoảng 40 phút - 120 phút tùy dòng xe.
Phụ tải trụ Dc 30kw = 5*30 = 150kw/h. Trụ sạc xe máy điện AC 1,2kw:
Trạm sạc AC xe máy điện hay còn gọi là trạm sạc chậm chuyên sử dụng với mục đích sạc điện cho các loại xe máy điện khác nhau tại những nơi công cộng cho phép đỗ và gửi xe trong khoảng thời gian dài. Mỗi trạm sạc sẽ có rất nhiều cụm sạc. Mỗi cụm sạc sẽ bao gồm nhiều trụ sạc. Số lượng cụ thể như thế nào sẽ phụ thuộc vào diện tích khu đỗ xe lớn hay nhỏ. Thời gian sạc đầy pin theo tiêu chuẩn của xe máy điện là khoảng 4h.
Phụ tải trụ AC1,2kw = 8*1,2kw = 9.6kw/h.