TIỀM NĂNG ỨNG DỤNG ĐIỆN MẶT TRỜI TẠI TP .HCM
5.3 Chọn thiết bị và khí cụ điện
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 Thơng 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 ln 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
Tỉ lệ gia tăng giá điện 3.5 %/năm
Chi phí thay thế thiết bị điện tử (Inverter sau 10 năm)
26 Triệu/1 lần Tỷ lệ suy hao bình qn hằng năm
0.7 %/năm
Chi phí bảo trì bảo dưỡng
1.7 Triệu/năm Tỉ lệ % tăng chi phí vận hành,bảo dưỡng hệ thống 2% %/năm Vòng đời dự án (thời gian vận hành)
5.4.2 Hiệu quả đầu tư
Kết quả đầu tư ( Không vay ) Giá trị Đơn vị
Tổng đầu tư 340.000.000 VND
Tổng hiệu quả đầu tư dự án (thu được sau 20 năm) 1.824.605.529 VND
NPV 713.756.488 VND
IRR 23.83% %/năm
Thời gian hồn vốn khơng chiết khấu 4.3 năm
Thời gian hoàn vốn có chiết khấu 5.03 năm
Phân tích hiệu quả đầu tư
Thông tin/thông số Đơn vị Giá trị Ký hiệu
Thông số hệ thống điện mặt trời:
Công suất lắp đặt hệ thống điện mặt trời kWp 20 (1) Hiệu suất năng lượng trong ngày kWh/1kWp 4.0 (2) Sản lượng điện mặt trời tạo ra trung bình trong
ngày kWh/ngày 80.0 (3)
Tổng điện năng tạo ra từ hệ thống ĐMT trong
năm đầu tiên kWh/năm 29.175 (4)
Sản lượng điện năng tạo ra từ hệ thống ĐMT vào
các ngày nghỉ trong năm kWh 8.800 (5)
Tỉ lệ % điện năng tạo ra từ hệ thống ĐMT phát
lên lưới vào ngày nghỉ trong năm % 90% (6)
Sản lượng điện mặt trời phát lên lưới vào các
Thông tin/thông số Đơn vị Giá trị Ký hiệu
Sản lượng điện mặt trời tự tiêu thụ vào các ngày
nghỉ trong năm kWh 880 (8)
Sản lượng điện năng tạo ra từ hệ thống ĐMT vào
các ngày làm việc trong năm kWh 20.375 (9)
Tỉ lệ % điện năng tạo ra từ hệ thống ĐMT phát
lên lưới vào các ngày làm việc trong năm % 40 % (10) Sản lượng điện mặt trời phát lên lưới vào các
ngày làm việc trong năm kWh 8.150 (11)
Sản lượng điện mặt trời tự tiêu thụ vào các ngày
làm việc trong năm (60%) kWh 12.225 (12)
Tổng lượng ĐMT phát lên lưới điện quốc gia trong 1 năm ( (7) SL ĐMT phát lên lưới vào các ngày nghỉ trong năm + (11) SL ĐMT phát lên lưới vào các ngày làm việc trong năm)
kWh/năm 16.070 (13)
Tổng lượng ĐMT tự tiêu thụ trong 1 năm ((8) SL ĐMT tự tiêu thụ vào các ngày nghỉ trong năm + ( ( 12) SL ĐMT tự tiêu thụ vào các ngày làm việc trong năm)
kWh/năm 13.105 (14)
Phân tích hiệu quả đầu tư hệ thống ĐMT (tính toán giản đơn):
Tổng mức đầu tư của dự án Triệu VND 340 (15)
Giá bán điện mặt trời phát lên lưới điện EVN
(chưa có VAT) VNĐ/kWh 1.943 (16)
Giá mua điện kinh doanh trung bình từ lưới điện EVN trong khoảng thời gian hệ thống điện mặt trời hoạt động (đã có VAT)
Thông tin/thông số Đơn vị Giá trị Ký hiệu
Số tiền thu được từ hệ thống ĐMT phát lên lưới
trong năm Triệu VND 31 (18)
Số tiền tiết kiệm được từ hệ thống ĐMT (tự tiêu
thụ) trong năm Triệu VND 42 (19)
Số tiền thu lợi trong năm khi đầu tư hệ thống
ĐMT Triệu VND 73 (20)
Thời gian hoàn vốn giản đơn năm 4,3 (21)
Phân tích hiệu quả đầu tư hệ thống ĐMT theo vòng đời dự án (20 năm):
Tỉ lệ % suy giảm hiệu suất trung bình năm % 1% (22) Tuổi thọ của hệ thống điện mặt trời (vòng đời dự
án) năm 20 (23)
Tỉ lệ % vay vốn của chủ đầu tư % 0% (24)
Khoản vay của chủ đầu tư Triệu VND 0 (25)
Lãi suất vay vốn %/năm 9.8% (26)
Thời gian vay ( nếu có ) năm 5 (27)
Tỷ lệ chiết khấu %/năm 7.0% (28)
Tỉ lệ % tăng giá điện trung bình hàng năm %/năm 3.5% (29) Chi phí vận hành, bảo dưỡng hệ thống Triệu/năm 1.7 (30) Tỉ lệ % tăng chi phí vận hành,bảo dưỡng hệ
thống %/năm 2%
Chi phí thay thế inverter, thiết bị điện tử khác Triệu /10
năm 26 (31)
Tổng điện năng tạo ra từ hệ thống điện mặt trời
Thông tin/thông số Đơn vị Giá trị Ký hiệu
Tổng số tiền thu lợi trong 20 năm khi đầu tư dự
án ĐMT Triệu VND 1.824 (33)
NPV Triệu VND 713,756 (34)
IRR % 23,83 % (35)
5.5 THỰC HIỆN MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM
Thực hiện mơ hình
Hình 5.19: Hình ảnh mơ hình thí nghiệm.
Chạy thử mơ hình thí nghiệm
- Chạy thử nghiệm mơ hình với tải ra là đèn LED trang trí. - Kiểm tra hoạt động của Inverter.
Hình 5.20: Hình ảnh chạy thử mơ hình thí nghiệm.
5.6 CÁC VẤN ĐỀ KHÁC
Phát triển các nguồn năng lượng tái tạo, nhất là nguồn Điện Mặt Trời ở Việt Nam đang được Nhà nước khuyến khích mạnh bằng nhiều chính sách, cơ chế hỗ trợ. Đây là định hướng đúng đắn, phù hợp cho phát triển bền vững, giảm thiểu ô nhiễm môi trường từ việc đốt các nhiên liệu hóa thạch để sản xuất điện.
Song với những lợi ích khơng thể phủ nhận của nguồn Điện Mặt Trời, chúng lại có đặc điểm là phụ thuộc vào bức xạ mặt trời, ảnh hưởng của thời tiết, mây mù, giông bão... Thực tế cho thấy, các nguồn Điện Mặt Trời chỉ làm việc hiệu quả vài giờ trong ngày. Nếu không có thiết bị pin dự trữ để phát lại điện vào chiều tối và ban đêm thì coi như nguồn Điện Mặt Trời chỉ làm việc hiệu quả khoảng 8 giờ/ngày, và chỉ có công suất cực đại vào buổi trưa, khi mặt trời lên cao nhất. Còn những ngày mưa gió, mây mù thì cơng suất khơng đáng kể.
Có thể thấy, với đặc điểm thay đổi công suất nhanh, khơng kiểm sốt, điều khiển được khi thời tiết thay đổi, Điện Mặt Trời sẽ gây ra dao động lớn với hệ thống điện theo biến thiên của cường độ bức xạ của Mặt trời. Nếu các nguồn điện khác không để thay thế tại các thời điểm đó, hoặc các nguồn điện hiện có không được điều chỉnh tăng (hay giảm) công suất kịp thời để bù - trừ trong khi có Điện Mặt Trời tham gia, hệ thống điện sẽ mất cân bằng nguồn cấp và phụ tải tiêu thụ. Khi đó, điện áp và tần số hệ thống điện sẽ trượt ra ngoài chỉ số định mức cho phép và các hệ thống bảo vệ sẽ tác động, dẫn đến hậu quả rã lưới, mất điện trên diện rộng.
Như vậy, cần có nguồn điện dự phòng khác để huy động khi nguồn Điện Mặt Trời biến thiên nhanh, hoặc đột ngột dừng. Đồng thời, nhằm đảm bảo cho hệ thống điện vận hành an tồn, khơng sụt điện áp, tần số thì cần có lượng cơng suất sẵn sàng gần tương đương với tổng các nguồn Điện Mặt Trời tham gia.
Để có thể chủ động điều khiển các nguồn điện thay thế, hoặc điều khiển chính các nguồn Điện Mặt Trời khi có hiện tượng bất thường trên hệ thống điện, đơn vị vận hành hệ thống điện cần phải có biện pháp, cơng cụ, năng lực dự báo chính xác sự tăng giảm bức xạ mặt trời trong ngày, trong tuần... để ước lượng công suất phát của Điện Mặt Trời ngay cả khi đã có đủ nguồn dự phòng nhằm đảm bảo cho toàn bộ lưới điện hoạt động an toàn và ổn định.
5.6.1 Giải pháp hệ thống giám sát từ xa (SSOC)
Giải pháp hệ thống giám sát từ xa (SSOC)
Ưu điểm của giải pháp:
- Người dùng có thể dễ dàng truy cập mọi lúc, mọi nơi trên tất cả thiết bị có kết nối internet
- Thơng tin về tình trạng hệ thống được đo bởi các cảm biến và được đảm bảo cập nhật liên tục vì sử dụng cả 2 loại kết nối có dây (Ethernet) và không dây (GSM). Chức năng tự động sao lưu giúp cho SSOC™ có khả năng đồng bộ hệ thống dữ liệu, đưa ra dự báo và hướng khắc phục sự cố thông minh. Người vận hành có thể giám sát hoạt động của hệ thống mọi lúc, mọi nơi.
Hình 5.21: Sơ đồ khối hệ điều khiển và giám sát từ xa
Các chức năng chính của hệ thống
- Điện áp, dòng điện DC ngõ vào Inverter - Điện áp, dòng điện AC ngõ ra Inverter
Hình 5.22 : Các thơng số về điện áp và dịng điện
- Công suất phát tại ngõ ra Inverter và điểm đấu nối
Hình 5.23: Biểu đồ cơng suất hệ thống
Nguyên lý hoạt động của hệ thống
Hình 5.24: Sơ đồ khối hoạt động của hệ thống kết nối theo dõi thông số hoạt động
của hệ pin mặt trời
Toàn bộ các số liệu của Inverter được thu thập thông qua bộ thu thập data Belink bằng chuẩn Mod bus TCP, các thông tin điện áp từng string,công suất DC
ngõ vào từ hệ pin mặt trời,công suất ngõ ra, tổng điện năng tạo ra trong 1 ngày ( kWh), công suất tức thời (kW)….
Các số liệu thu thập được truyền về Server theo một hoặc nhiều phương tiện khác nhau: Ethernet, Wifi, GPRS hoặc 3G. Trong trường hợp, có nhiều module hỗ trợ truyền dữ liệu khác nhau cùng có trên Belink thì các module truyền thông sẽ được cài đặt mức độ ưu tiên, các module còn lại đóng vai trò dự phòng.
Belink được trang bị bộ nhớ nội cho phép cập nhật lại dữ liệu đã mất trong tình huống các đường truyền dẫn bị lỗi, đảm bảo dữ liệu thu thập từ hệ thống inverter không bị mất.
5.6.2 Vấn đề sử dụng hệ lưu trữ điện năng ( ắc quy ) cho hệ thống điện mặt trời
Ưu điểm: cung cấp liên tục tránh gây mất điện cho các phụ tải ưu tiên, cần
thiết như hệ thống thông tin liên lạc, hệ thống camera, chiếu sáng khu vực quan trọng.
Nhược điểm: tăng chi phí đầu tư, chi phí bảo trì, bảo dưỡng cao, gây ảnh
hưởng tới mơi trường vì sẽ tái đầu tư, thải bỏ ắc-quy sau 3 – 5 năm sử dụng.
Hiện nay, tòa nhà được cung cấp bởi 01 nguồn điện từ 02 trạm biến áp, khu vực thành phố khơng xảy ra tình trạng mất điện thường xuyên và liên tục.
Do vậy, việc thiết kế cấu hình hệ thống điện mặt trời có hệ tồn trữ ắc-quy là khơng cần thiết, làm tăng chi phí đầu tư và khơng có hiệu quả kinh tế.
5.6.3 Vấn đề mỹ quan, phản xạ của hệ thống năng lượng mặt trời
Khi lắp đặt các tấm pin mặt trời ở khu vực sàn bê tông hoặc mái tole, các tấm pin mặt trời sẽ không gây ra hiện tượng phản chiếu vì tính chất vật lý của các tấm pin mặt trời là hấp thụ ánh sáng (photon) để tạo ra năng lượng điện theo nguyên lý hiệu ứng quang điện, đồng thời, các tế bào quang điện (cell) có phủ các lớp chống phản xạ để tăng hiệu suất của tấm pin mặt trời. Do vậy, cảm nhận về việc nhìn vào các tấm pin mặt trời sẽ gây hiện tượng chói mắt là không đúng.
Việc lắp đặt các tấm pin mặt trời trên mái tole hoặc mái bằng sẽ đảm bảo tính mỹ quan, khơng phá vỡ mỹ quan của tổng thể cơng trình, đồng thời làm gia tăng hình ảnh xanh cho cơng trình hiện hữu.
5.6.4 Vấn đề ảnh hưởng tới mơi trường
Nhà máy nhiệt điện chạy than công suất 1.000 MW hàng năm thải ra môi trường 5 triệu tấn CO2, 18.000 tấn N0X, 11.000 - 680.000 tấn phế thải rắn. Trong thành phần chất thải rắn, bụi, nước thải thường chứa kim loại nặng và chất phóng xạ độc hại.
Thuỷ điện được gọi là năng lượng tái tạo. Tuy nhiên, việc xây dựng các hồ chứa nước lớn tạo ra các tác động môi trường như động đất, thay đổi khí hậu thời tiết khu vực, mất đất canh tác, tạo ra lượng CH4 do phân huỷ chất hữu cơ lòng hồ, tạo ra các biến đổi thuỷ văn hạ lưu, tăng độ mặn nước sông, ảnh hưởng đến sự phát triển của các quần thể cá trên sông, tiềm ẩn nguy hại môi trường.
Lắp đặt hệ thống điện năng lượng mặt trời là góp phần vào việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, ứng dụng năng lượng xanh, sạch trong cơng trình xây dựng, góp phần bảo vệ mơi trường, giảm phát thải khí nhà kính khoảng 25,23 tấn CO2/ năm (tính tốn với hệ thống điện mặt trời công suất 20 kWp, hệ số phát thải 0.8649 kg CO2/kWh).
Năng lượng mặt trời là một trong những năng lượng sạch và gần như vô tận, tác động đến môi trường rất thấp, là một trong những giải pháp cần được ưu tiên phát triển để giảm các vấn đề về môi trường trên Thế Giới nói chung và Việt Nam nói riêng.
5.6.5 Ảnh hưởng đến kết cấu tòa nhà
Các tấm pin mặt trời được lắp đặt trên mái mái bằng có tính chất dàn trải, theo hàng, khối lượng của tấm pin mặt trời cơng suất 370Wp là 21 kg, với diện tích là 2m2, cộng thêm phần kết cấu khung giá đỡ liên kết giữa tấm pin mặt trời và mặt bằng mái khoảng 10kg. Như vậy, tổng khối lượng của 1 tấm pin mặt trời và khung