Dữ liệu của Meteonorm được dùng để tính tốn sản lượng điện cho dự án vì độ tin cậy và chất lượng cao hơn, thông số thống kê là mới nhất (năm 2010).
Bức xạ trung bình của tháng của dự án là 4.84 kWh/m2/ngày.
Nhiệt độ môi trường
- Nhiệt độ trung bình của hệ thống ở mức trung bình ( 27.5 °C).
- Đây là nhiệt độ tương đối thích hợp cho hệ thống. Hiệu suất của hệ thống sẽ tỉ lệ nghịch với sự gia tăng nhiệt độ.
- Dựa theo điều kiện khảo sát về vị trí lắp đặt hệ thống thì chúng tơi nhận thấy hệ thống sẽ đạt được hiệu suất cao với hiện trạng vị trí lắp đặt các thiết bị.
- Do đó hiệu suất làm việc của thiết bị sẽ đạt ngưỡng cao và tăng tuổi thọ của các thiết bị trong dự án này.
5.2.2 Vị trí lắp đặt các tấm pin mặt trời:
Chúng tôi đề xuất lắp đặt các tấm pin mặt trời tại các vị trí tầng mái tịa nhà, cụ thể:
Bảng 5.3: Vị trí lắp đặt các tấm pin mặt trời Vị Vị
trí Khu vực lắp đặt Công suất
(kWp)
01 Khu vực tầng mái tòa nhà – hướng Tây Nam 20 Tổng công suất thiết kế: 20
Hình 5.6 : Các khu vực bố trí các tấm pin mặt trời tại tịa nhà 5.2.3 Lựa chọn cơng nghệ tấm pin
Khái niệm pin quang điện
Hệ thống quang điện mặt trời (photovoltaic solar system – PV) là các ứng dụng công nghệ khai thác quang năng mặt trời và chuyển hóa thành điện năng sử dụng các thiết bị bán dẫn quang (còn gọi là các tế bào quang điện (solar cell).
Pin quang điện mặt trời (PV) làm nhiệm vụ chuyển hóa trực tiếp ánh sáng mặt trời thành điện năng theo hiệu ứng quang điện. Hiệu ứng quang điện được các nhà khoa học tại Tập đồn Điện thoại Bell tìm ra năm 1954, trên cơ sở nghiên cứu và phát triển ứng dụng cho hiệu ứng này, các công nghệ pin quang điện dần phát triển cho đến ngày nay. Hiện nay có nhiều cách phân loại pin quang điện mặt trời, tuy nhiên cách phân loại phổ biến và cụ thể nhất hiện nay là phân loại theo vật liệu chế tạo.
Theo đó, các công nghệ pin mặt trời hiện nay bao gồm:
- Dạng đơn tinh thể (monocrystalline) : hiệu suất cao nhất 16% - 18% - Đa tinh thể (polycrystalline) : hiệu suất trung bình 15% - 17% - Màng mỏng (thin film) : hiệu suất thấp nhất 11% - 12%
Hình 5.7: Pin năng lượng dạng Monocrystalline (bên trái) và Polycrystalline (bên
phải)
Các tấm pin năng lượng mặt trời được hình thành bằng cách mắc nối tiếp nhiều thành phần nhỏ gọi là solar cell thành một tấm lớn như trong hình , gọi là solar module. Chuẩn cơng nghiệp ngày nay có hai dịng sản phẩm chính được cấu tạo từ 60 solar cells hoặc 72 solar cells.
Dịng 60 solar cells dải cơng suất từ 245 Wp đến 275 Wp trong khi đó dòng 72 solar cells có dải công suất từ 295Wp đến 330 Wp đối với loại Poly trong khi đó với dịng Mono thì cùng kích thước cho cơng suất hơn khoảng 20Wp. Việc chọn lựa loại pin năng lượng mặt trời Poly/Mono với công suất đỉnh nào chủ yếu phụ thuộc vào bài tốn tài chính. Về mặt kỹ thuật đối với các hệ pin năng lượng mặt trời có cơng suất trung bình cỡ vài trăm kWp thì chủ yếu chọn lựa loại pin năng lượng mặt trời 72 cells, cho ưu thế chủ yếu về mặt diện tích lắp đặt địi hỏi ít hơn loại 60 cells.
Sau khi khảo sát và đánh giá các công nghệ pin hiện nay thì ta chọn cơng nghệ pin Mono.
Ở đây, ta khảo sát cụ thể chọn : Tấm Pin năng lượng mặt trời AE 370M6 – 72
(1000) của hãng AE SOLAR
Bảng 5.4: Thông số tấm Pin AE 370M6 – 72 (1000 ) Thông số kỹ thuật Giá trị
Mã tấm pin AE 370M6 – 72 (1000)
Loại cell 158.75 x 158.75 mm, 72 cell/tấm
Công suất đỉnh 370Wp
Sai số công suất 0 ~ 1.4 %
Hiệu suất 20.95 %
Dịng điện tại cơng suất đỉnh (Imp) 9.28 A
Điện áp tại cơng suất đỉnh (Vmp) 39.9 V
Dịng ngắn mạch (Isc) 9.61 A
Điện áp hở mạch (Voc) 48.51 V
Trọng lượng 21 kg
Tiêu chuẩn IP 67 rated
Bảo hành tấm pin 15 năm
Bảo hành hiệu suất trong 10 năm đầu ≥ 90% Bảo hành hiệu suất tấm pin đến năm 25 ≥ 80%
5.2.4 Lựa chọn công nghê Inverter
Hiện nay trên thị trường có khá nhiều chủng loại Inverter và nhà sản xuất như: Out Back, Solectria, PV Powered, Satcon, SMA, Xantrex, Hyundai... Khi lựa chọn 1 Inverter có các thông số quan trọng mà chúng ta cần quan tâm như: công suất, điện áp, tần số, nhiệt độ làm việc.
Tuy nhiên xét đến các khả năng đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật, các tiêu chuẩn đáp ứng và thương hiệu của nhà sản xuất nên ta sẽ lựa chọn thiết bị của hãng SMA (Đức) do có các ưu điểm sau:
- An toàn khi lắp đặt và vận hành: Sử dụng các đầu đấu nối chuyên dụng cho hệ thống nên đảm bảo độ an toàn cho lắp đặt và vận hành
- Vận hành đơn giản
- Khả năng giám sát và điều khiển từ xa có thể tích hợp với hệ thống giám sát từ xa SSOC
Sau khi khảo sát và đánh giá ta chọn Inverter hòa lưới Sunny Tripower 20000TLEE của hãng SMA có cơng suất 20kW
Bảng 5.5: Thơng số Inverter Sunny Tripower 20000TLEE Thông số kỹ thuật Giá trị Thông số kỹ thuật Giá trị
Mã sản phẩm Sunny Tripower 20000TLEE
Công suất ngõ vào DC max 20440 W Điện áp ngõ vào DC max 1000 V
Dải diện áp MPP 320V – 800V
Dòng điện ngõ vào DC max 33 A Công suất ngõ ra AC max 20000 VA
Dải tần số ngõ ra 50Hz /44Hz – 55Hz
Dòng điện AC max 29 A
THD ≤ 3%
Hiệu suất max 98,4 – 98 %
IP 65
Kích thước (mm) 661 x 682 x 264
Khối lượng 61 Kg
Đáp ứng các tiêu chuẩn
ANRE 30, AS 4777, BDEW 2008, C10/11:2012, CE, CEI 0-16, CEI 0-21, EN 50438:2013*, G59/3, IEC 60068-2-x, IEC 61727, IEC 62109-1/2, IEC 62116, MEA 2013, NBR 16149, NEN EN 50438, NRS 097-2-1, PEA 2013, PPC, RD 1699/413, RD 661/2007, Res. n°7:2013, SI4777, TOR D4, TR 3.2.2, UTE C15-712-1, VDE 0126-1-1
5.2.5 Ứng dụng mô phỏng phần mềm PVsyst cho dự án
Mở ứng dụng phần mềm Pvsyst và nhập các dữ liệu cho dự án - Chọn Gird – Connected để tạo một dự án mới
- Nhập vị trí tọa độ dự án
- Chọn save để lưu lại dự án
- Chọn system để chọn tấm pin cho dự án
- Chọn Run Simulation để chạy mô phỏng
- Các kết quả của chương trình
Sản lượng điện năng tạo ra từ hệ thống điện mặt trời công suất 20 kWp được tính tốn bằng phần mềm PVsyst như sau :
- Điện năng tạo ra trung bình trong ngày: 80 kWh/ngày
- Điện năng tạo ra trung bình trong tháng: 2431.25 kWh/tháng - Tổng sản lượng điện năng tạo ra trong 01 năm: 29175 kWh/năm - Hiệu quả hoạt động của hệ thống: 1460 kWh/kWp/năm
Hình 5.10: Các kết quả tính tốn của phần mềm Pvsyst 5.2.6 Thơng số kỹ thuật và cấu hình hệ thống 5.2.6 Thơng số kỹ thuật và cấu hình hệ thống
Bảng 5.6: Thông số hệ thống điện mặt trời nối lưới công suất 20 kWp
STT Thông tin Giá trị
1 Công suất hệ thống 20 kWp 2 Inverter 3 + Công suất 20 kW 4 + Số lượng 1 cái 5 Pin 6 + Công suất 1 tấm 370 W 7 + Số lượng 54 tấm pin
8 + Gồm 3 String 1 String : 18 tấm pin
9 Góc nghiêng 12 độ về phía chính Nam
10 Hiệu suất 82,02 %
Hình 5.12: Sơ đồ khối đấu nối hệ thống điện mặt trời với lưới điện doanh nghiệp
Năng lượng hệ thống giảm dần trong 20 năm là do có tác động đến từ mơi trường và chính bản thân tuổi thọ của hệ thống vào khoảng 20%.
Kết luận: Theo thiết kế, sản lượng điện năng tạo ra của hệ thống điện mặt trời
với công suất 20 kWp là 29,175 kWh/năm, trong khi đó tổng điện năng tiêu thụ trong năm 2020 của công ty là 19,367 kWh/ năm. Như vậy, hệ thống điện mặt trời
đáp ứng gần 150 % điện năng tiêu thụ trong năm của doanh nghiệp.
5.3 CHỌN THIẾT BỊ VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN
5.3.1 Hệ thống cáp điện
Các yêu cầu cơ bản để lựa chọn cáp DC cho hệ thống PV gồm:
- Cáp điện DC nên có 2 lớp cách điện và được phân cực rõ ràng. - Nên sử dụng các đầu kết nối cáp điện chuyên dùng.
- Cáp điện DC nên đi theo đoạn đường ngắn nhất đến inverter để giảm tổn hao do truyền dẫn.
- Các cáp điện nên được bố trí song song nhau. Hạn chế các dây cáp điện đặt chồng, chéo lên nhau.
- Cáp điện không được đặt trong các khu vực nguy hiểm dễ cháy nổ. - Cáp điện DC không được đặt gần hệ thống cáp điện chống sét.
Bảng 5.7: Thông số kỹ thuật cáp điện lựa chọn: Dây cáp điện Cadivi CV 0,6/1 kV
Tiêu chuẩn áp dụng TCVN 5935-1 / IEC 60502-1 TCVN 6612 / IEC 60228
Cấp điện áp U0/U 0,6/1 kV
Nhiệt độ làm việc dài hạn cho phép của ruột dẫn
70°C Nhiệt độ cực đại cho phép của ruột dẫn
khi ngắn mạch trong thời gian không quá 5 giây là
140°C, với tiết diện lớn hơn 300mm². 160°C, với tiết diện nhỏ hơn hoặc bằng 300mm².
Dây cáp điện Cadivi CXV 0,6/1 kV
Tiêu chuẩn áp dụng TCVN 5935-1 / IEC 60502-1
TCVN 6612 / IEC 60228
Cấp điện áp U0/U 0,6/1 kV
Điện áp thử 3,5 kV (5 phút)
Nhiệt độ cực đại cho phép của ruột dẫn khi ngắn mạch trong thời gian không quá 5 giây là
250°C
Để đảm bảo cho hệ thống hoạt động an toàn hiệu quả và cũng theo khuyến cáo của nhà sản xuất nên chọn cáp chuyên dụng Solar điện DC SunTree 1x 4 mm2
Cáp AC từ Inverter lên lưới:
Ta chọn cáp CXV 4x16 để đảm bảo an toàn cho hệ thống cũng như phát
triển phụ tải sau này trong tương lai
5.3.2 Chọn CB DC, CB AC cho hệ thống
CB DC cho chuỗi các tấm pin
Thông số kỹ thuật Giá trị
Dịng điện tại cơng suất đỉnh (Imp) 9,28 A
Dòng ngắn mạch (Isc) 9,61 A
Điện áp tại công suất đỉnh (Vmp) 39,9 V
Điện áp hở mạch (Voc) 48,51 V
1 String 18 tấm pin
Cách kết nối các tấm pin Mắc nối tiếp
Dịng điện tính tốn Itt (1 String) 9,28 A Điệp áp đầu vào Voc (1 String) 873,18 VDC
Ta chọn CB DC cho chuỗi các tấm pin như sau:
Thông số kỹ thuật Giá trị
Model FXBZ-10/2P
Dòng định mức 10 A
Số cực 2P
Cấp độ bảo vệ IP 20
Tuổi thọ ngắt >800 lần
Tuổi thọ cơ học >20.000 lần
Nhiệt độ môi trường làm việc -5 ~ + 40 độ C
Tiêu chuẩn IEC60898
Chọn CB AC cho Inverter lên lưới
Thông số kỹ thuật Giá trị
Công suất ngõ ra AC max 20000 VA
Dòng điện AC max 29 A
Dải tần số ngõ ra 50Hz /44Hz – 55Hz
Hiệu suất max 98,4 – 98 %
Ta chọn CB AC cho Inverter lên lưới như sau: Thông số kỹ thuật Giá trị
Model MCB Schneider A9F74363 63A
Thương hiệu Schneider
Xuất xứ Pháp Dòng điện định mức 63 A Dòng cắt 6kA Điện áp định mức 400 V Số cực 3P 5.3.3 Khung đỡ hệ tấm PV
- Vật liệu: Thép mạ kẽm chống ăn mòn
- Thiết kế theo dạng module dễ dàng thi công lắp đặt
- Thiết kế tối ưu, giải nhiệt hệ thống tự nhiên giúp tăng tối đa hiệu suất hệ thống
- Thiết kế hỗ trợ có lối đi phục vụ bảo dưỡng định kỳ
- Khối lượng của hệ khung đỡ tấm pin quang điện không quá nặng.
- Khả năng chịu lực và tải trọng của giàn khung đỡ tấm pin chịu được sức gió từ cấp 8 trở lên.
Hình 5.14: Mơ phỏng khả năng chịu lưc,tải trọng của khung đỡ hệ tấm PV
5.3.4 Hệ thống chống sét
5.3.4.1 Thiết bị cắt sét lan truyền AC
- Có chức năng bảo vệ quá áp và quá dòng cho dây dẫn và thiết bị trong hệ thống pin năng lượng mặt trời
- Cắt lọc các xung nhiễu gây nguy hại đến thiết bị. ( Nhiễu do sét đánh, xả tĩnh điện hay ảnh hưởng của nguồn tác động ngược từ bộ sạc, inverter về hệ PV).
Hình 5.15: Thiết bị cắt sét AC
Bảng 5.8: Thông số kỹ thuật thiết bị cắt sét AC - Dehn
Đặc tính Thông số kỹ thuật Xuất xứ Dehn/Đức Mã hiệu sản phẩm DG M TNS 275 Cấp bảo vệ II Điện áp định mức (Un) 230/400V (50/60Hz) Dịng cắt định mức (8/20 µs) (In) 20kA Dịng cắt lớn nhất (8/20 µs) (Imax) 40kA Nhiệt độ hoạt động -40 °C...+80°C Độ kín IP 20
Tiêu chuẩn áp dụng EN 61643-11/IEC 61643-11
5.3.4.2 Thiết bị cắt sét lan truyền DC
- Là thiết bị rất cần thiết cho việc bảo vệ nguồn điện
- Bảo vệ chống quá áp, hay bị nhiễu do sét đánh hoặc do xả tĩnh điện tác động đến các modul PV.
- Bảo vệ các modul PV khỏi các tác động nhiễu điện ngược từ các bộ sạc/ inverter hay từ tủ đấu nối điện PV.
- Rất an toàn trong sử dụng. - Lắp đặt hay thế thế rất dễ dàng. - Chi phí bảo dưỡng hàng năm ít.
Hình 5.16: Thiết bị cắt sét DC
Bảng 5.9: Thông số kỹ thuật thiết bị cắt sét DC- SMA
Đặc tính Thơng số kỹ thuật Xuất xứ SMA/Đức Mã hiệu sản phẩm DCSPD KIT3-10 Điện áp PV lớn nhất (Ucpv) 1170V Dòng ngắn mạch định mức (Iscpv) 1000A Dịng cắt tổng (8/20 µs) (Itotal) 40kA Nhiệt độ hoạt động -40 °C...+80°C Độ kín IP 20 Tiêu chuẩn áp dụng EN 50539-11 5.3.5 Tủ điện MSB.PV
Về hệ thống tủ điện thì hiện nay trong nước có rất nhiều hãng sản xuất các loại tủ điện rất lớn. Mỗi hãng đều có các thế mạnh riêng về công nghệ sản xuất và các tiêu chuẩn đáp ứng.
a) Về thiết kế tủ điện:
- Được thiết kế tuân theo các yêu cầu nghiêm ngặt của các tiêu chuẩn quốc tế IEC 60947-2, IEC 616431, IEC 60269… và các tiêu chuẩn Việt Nam như: TCVN7447-5-52, TCXDVN 394:2007.
- Lựa chọn và thiết kế thiết bị chống sét tuân theo tiêu chuẩn IEC 61643-3
Hình 5.17: Hình ảnh tủ điện phân phối
- Lựa chọn khả năng bảo vệ của MCB tuân theo tiêu chuẩn IEC60947-2. Giúp đảm bảo hệ thống luôn luôn hoạt động hiệu quả và an tồn
Hình 5.18: Hình ảnh MCB
b) Chất lượng thiết bị:
- Lựa chọn các nhà cung câp uy tín hàng đầu thế giới với các tiêu chuẩn đáp ứng. Đây cũng là công đoạn quan trọng thể hiện khả năng thiết kế tối ưu của từng nhà sản xuất.
- Vỏ tủ được thiết tĩnh điện. Đảm bảo đạt độ an toàn và thẩm mỹ cao.
5.4 PHÂN TÍCH HIỆU QỦA KINH TẾ ,KỸ THUẬT, TÍNH KHẢ THI CỦA DỰ ÁN DỰ ÁN
5.4.1 Cơ sở tính tốn
Suất đầu tư hệ thống ~ 17 Triệu/kWp
Điện năng tiêu thụ năm 2020 của doanh nghiệp
19.367 kWh/năm Giá mua điện kinh doanh trung bình cấp điện áp
dưới 6KV (có VAT)
3.254 VNĐ/kWh Giá bán điện mặt trời mái nhà ( chưa bao gồm
VAT)
1.943 VNĐ/kWh