TIỀM NĂNG ỨNG DỤNG ĐIỆN MẶT TRỜI TẠI TP .HCM
5.2 Đề xuất giải pháp kỹ thuật và mô phỏng
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 cơng 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: Thơng 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: Thơng 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 ln 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 tồn 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 tốn 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