7. Tổng quan về tài liệu nghiên cứu
1.8 Khảo 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 1.7. Bảng số liệu về bức xạ mặt trời tại các tỉnh thành ở Việt Nam [1]
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 11 12
Biên Hòa 26 27 29 30 29 28 27 28 27 27 27 26
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 10 11 12
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 Mega market 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 rất ít, hệ thống pin mặt trời đáp ứng được công suất phụ tải bị thiếu nhờ vào nguồn dự trữ, độ tin cậy cung cấp điện cao hơn.
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)
6: Bộ giám sát (Monitoring of your system and data logging)
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.
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:
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.
Căn cứ theo thời gian hoạt động của siêu thị Metro là (7h00 ~ 21h00) ta cung cấp số giờ hoạt động của trạm sạc rơi vào khoảng (9h00 ~ 13h00),(16h ~ 19h) trung bình trong ngày thời gian trạm sạc hoạt động được 7h làm việc.
Bảng 1.11 Lượng điện năng tiêu thụ của trụ sạc xe điện tại siêu thị Metro Tp.Biên Hòa. Loại trụ sạc Số lượng cổng sạc Công suất trụ sạc Số giờ vận hành sạc/ngày (h/ngày)
Năng lượng tiêu thụ trong 1 ngày(kWh) Sạc nhanh Dc 60kw 2 120kw 7h 840kw Sạc nhanh Dc30kw 5 30kw 7h 1050kw Sạc xe máy điện Ac 1,2kw 8 4,8kw 7h 67,2kw
Như vậy, theo số liệu khảo sát thì lượng điện năng cần cung cấp cho phụ tải trụ sạc xe điện là: 1957,2 kWh/ ngày.
2.3.2. Tính toán lượng điện năng hàng ngày dàn pin năng lượng mặt trời cung cấp cho trạm sạc xe điện cấp cho trạm sạc xe điện
Năng lượng điện hàng ngày dàn pin năng lượng mặt trời cung cấp cho trạm sạc xe điện (Atr) được xác định theo công thức:
Atr=Ang/ (2.1)
Trong đó: là hiệu suất của hệ (µi là hệ suất của thành phần thứ i
trong hệ). Ở trong trường hợp này, để đơn giản hóa ta chỉ tính với hai thành phần chính là bộ điều phối điện năng.
2.3.3. Tính công suất dàn pin mặt trời
Công suất dàn pin mặt trời thường được tính ra công suất đỉnh hay cực đại (Wp), tức là công suất mà dàn pin phát ra ở điều kiện chuẩn:Ech=1000w/m2 và Tch=250C. Ta tính trường hợp dàn pin năng mặt trời phải đảm bảo đủ năng lượng cho tải trong cả năm. Sử dụng thông số cường độ bức xạ mặt trời dùng để tính có thể lấy cường độ bức xạ trung bình ngày. Công suất dàn pin mặt trời tính ra Wp sẽ là:
Pwp = Atr.Ech /Etbng (2.2)
Công suất dàn pin mặt trời Pwp tính theo công thức trên chỉ đủ cấp cho tải ở nhiệt độ chuẩn. Khi làm việc ngoài trời, do nhiệt độ của các pin năng lượng mặt trời cao
hơn nhiệt độ chuẩn, nên hiệu suất biến đổi quang điện của pin mặt trời sẽ bị giảm. Để hệ thống làm việc bình thường ta phải tăng dung lượng tấm pin lên .Khi đó dung lượng của dàn pin có kể đến hiệu ứng nhiệt độ Pwp,T được tính như sau:
Pwp,T=Pwp/[ 1+Pc(T-Tch)] (2.3)
Trong đó : T là nhiệt độ làm việc thường xuyên của pin Pc là hệ số nhiệt độ của pin
Với các tấm pin năng lượng mặt trời thông dụng, Pc có giá trị khoảng -0,005/0C Thông thường, nhiệt độ làm việc của pin năng lượng mặt trời cao hơn nhiệt độ của môi trường khoảng trừ 20-250C tùy thuộc vào tốc độ của gió. Ở thành phố Biên Hòa có thể chọn chênh lệch nhiệt độ là 250C.
Trong tính toán ở trên, ta có thể bỏ qua điện trở nối dây, sự hao phí năng lượng do bụi phủ bề mặt tấm pin...Để tính toán đến các hao phí đó, người ta thường đưa vào hệ số K, thường được chọn khoảng (1-1,2), gọi là hệ số an toàn.Đối với điều kiện thời tiết tại siêu thị Metro Biên Hòa ta chọn hệ số 1. Khi đó công suất cần thiết của dàn pin mặt trời sẽ là K.Pwp,T.
2.3.4. Tính số module mắc song song và nối tiếp
Số module cần phải dùng cho hệ thống được tính từ tỷ số N= K.Pwp,T/Pm (2.4) Trong đó : Pm là công suất đầu ra của một tấm pin NLMT
Số module mắc nối tiếp trong mỗi dãy được xác đinh từ điện áp yêu cầu của hệ V:
Nnt=V/Vm (2.5)
Trong đó : V là điện áp yêu cầu của hệ pin NLMT Vm là điện áp đầu ra một tấm pin NLMT
Số module mắc nối song song được xác định như sau: Nss=N/Nnt
2.3.5. Tính thông số của bộ điều phối điện năng
Công suất bộ biến đổi DC-AC và bộ điều khiển sạc được chọn theo công
suất Pmax của dàn pin, công suất bộ biến đổi DC-AC được chọn theo công suất
của tải max (khoảng từ 1,3-1,5 công suất tải Max).
trạng thái nạp của ắc quy nên các điên áp làm việc của bộ điều phối điện năng thiết kế phải làm việc trong một dải điện áp tương đối rộng.Thường điện áp làm việc nằm trong khoảng (0,8 đến 1,2 ) lần điện áp của hệ pin mặt trời.
2.4. Chọn loại pin mặt trời và lựa chọn các thông số cụ thể của hệ thống pin năng lượng mặt trời.
2.4.1. Chọn pin năng lượng mặt trời
Trên thế giới hiện nay có rất nhiều hãng chế tạo pin NLMT, trong đó nhiều hãng có tên tuổi như : Sharp Solar, Solar Word, JA solar, Jinko Solar, canadina solar….Tùy theo điều kiện môi trường tại nơi lắp đặt và tiêu chí kỹ thuật, giá thành mà lựa chọn thương hiệu phù hợp.Qua tham khảo thực tế thị trường pin NLMT tại Việt Nam, và so sánh với một số hãng khác, hãng Jinko solar được lựa chọn cho đề án lắp đặt ở siêu thị Mega marker Biên Hòa.