Dữ liệu bức xạ mặt trời tại thành phố Hồ Chí Minh:

Chương 10 : KHẢO SÁT SÔ LIỆU BỨC XẠ MẶT TRỜI

10.1 Dữ liệu bức xạ mặt trời tại thành phố Hồ Chí Minh:

Cơng trình chung cư An Dân nằm ở quận Thủ Đức, TPHCM nên ta cần khảo sát dữ liệu bức xạ tại đây để thực hiện tính tốn, thiết kế hệ thống PV.

Sử dụng công cụ Geographic Size trên phần mềm PVsyst ta tìm được tọa độ địa lý của vị trí chung cư.

Hình 10.1 Bản đồ tọa đồ thành phố Hồ Chí Minh trên PVsyst

Thực hiện Import tọa độ thành phố Hồ Chí Minh vào phần mềm PVsyst ta được thơng số địa lý của thành phố như hình dưới đây:

Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Tất Trang-1513570

Chương 11: TÍNH TỐN THIẾT KỂ HỆ THƠNG ĐIỆN MẶT TRỜI HÒA LƯỚI

11.1 Chọn dàn pin quang điện:Cấu hình lắp đặt các tấm pin. Cấu hình lắp đặt các tấm pin.

Các tấm pin được lắp đặt theo thiết kế như sau:

Góc nghiêng: 12o, hướng chính Nam nên Azimuth:0o

11.1.1 Pin quang điện:Giới thiệu về pin quang điện Giới thiệu về pin quang điện

Pin quang điện là hệ thống các tấm vật liệu đặc biệt có khả năng chuyển đổi quang năng của ánh sáng mặt trời thành điện năng. Pin quang điện được cấu tạo bằng các tế bào quang điện (cells) đon tinh thể (monocrystalline) và đa tinh thể (polycrystalline) có hiệu suất cao (15% - 20%), có tuổi thọ trung bình 30 năm

Qrientation, Variant "New simulation variant"

Field type IPixed Tilted Plans

Fĩeld parameters Plane Tilt

Aaimuth

Yearly meteo yield □ ptimisation bụ respect to

Yearly irradiation yield Summer (Apr-Sep) Winter (Ũct-Mar)

Transposition Factor FT Lũỉỉ Bụ Respect To Op Global on collector plan

Hình 11.2: Tấm pin monocrystalline và polycrystalline Bảng 11.1: So sánh pin Mono và pin Poly

So sánh Pin monocrystalline Pin polycrystalline

Cấu tạo Silic đơn tinh thể được cắt từ các thỏi silic hình ống, tinh khiết. Một tinh thể hay tinh thể đơn (module)

sản xuất dựa trên quá trình Czochralski. Các module được ghép lại với nhau tạo thành các tấm pin năng lượng mặt trời có diện tích lớn

Silic đa tinh thể ở dạng các thỏi đúc (module) đúc từ silic nung chảy cẩn thận được làm nguội và làm rắn. Các module này được ghép với nhau để tạo thành tấm pin năng lượng mặt trời có diện tích lớn.

Hiệu suất -Hiệu quả hơn trong điều kiện ánh sáng yếu và trung bình -Từ 15% - 20%

-Hoạt động kém hiệu quả hơn Poly trong nhiệt độ tăng cao

-Kém hiệu quả hơn trong điều kiện ánh sáng yếu và trung bình

-Từ 13%-16%

-Do có nhiều tinh thể trong tế bào nên các khoảng trống ít hơn làm cho các phân tử điện electron di chuyển cũng khó khăn hơn

Màu sắc Các tấm năng lượng có màu đen, giữa các tế bào có khoảng trống màu trắng

Tấm năng lượng có màu xanh hoặc xanh đậm

Giá thành Cao hơn Thấp hơn

Tuổi thọ Trên 25 năm Trên 25 năm

Các nhà sản xuất Canadian SunPower LG Hyundai SolarW orld Hanwha Kyocero Hyundai SolarWorld Trina Poly sửdụngSilicon đơn, các nhả sán xưất đẵ làm tan thây nhiêu mãnh silicon với nhau đe tạo ra tấm pin mỏng Mono tạo thành từỗcchất tián dẫn sĩiÍLon dạng ớng,tinh khiết vá

Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Tất Trang-1513570

Lựa chọn pin quang điện

- Dựa vào bảng so sánh của 2 loại pin quang điện. Chúng ta xem xét, tầng mái tồn nhà có cường độ nắng cao khơng bị che khuất nên chọn tấm pin

polycrystalline để thiết kế hệ thống điện PV cho tòa nhà.

- Chọn pin Polycrystalline HANWHA Q CELLS model QLUS L G4 2 350W do HANWHA sản xuất.

Hình 11.4: Kích thước tấm pin QLUS L G4 2 350W Thơng số kĩ thuật tấm pin

ELECTRICAL CHARACTERISTICS

PŨWER CLASS 340 345 350 355

MINIMUM PERFORMANCE AI STANDARD TESĨ CŨNDIĨIŨNS, STC' (POWER TŨLERANCE +5W/ -DW)

PoweralMPP! P„FF [WJ 340 345 350

355

Short Circuit Current* ỉsc [AI 9.59 9.64 9.69

9.74

M

in

im

unOpen Circuit Voltage* VK [V] 47.07 47 46 47.71 47

97

Curretlt at MPP* l„ [AI 9.03 9.09 9.15 9.21

voltage at MPP’ V™, [V] 37.63 37.93 38.23 38.52

EHĨCiericy2 n [%] >17.1 >17.3 >1/6 >17.8

MINIML1M PEREŨRMANCEAT NORMAL ŨPERATINŨ CONDITỄONS, NDC3

M in im u m PoweratMPP3 P„FF [WJ 252.1 255.8 259.5 263.2

stiort Circuit Current* Isc [AI 7.73 7.77 7.81 7.85

□pen Circuit Voltage’ v„ [VI 43.92 44.29 44.53 44.77

Current at MPP* l„ [AJ 7.09 7.14 7.19 7.24

110ỮŨW/m21 25 'C, spactrum AM 1.5 G 2 Measurement tolerances SĨC±3%; NOC ±5% a.80ŨW/m2T NDCT. speclrum AM 1.5G *typical ualues, actuaỉ vuas may differ

Hình 11.5: Thơng số điện của tấm pin Ý nghĩa các thông số kỹ thuật của tấm pin:

- Pmax: Cịn gọi là điểm cơng suất cực đại (maximum Power Point) là điểm mà công suất của tấm pin sinh ra là lớn nhất, tại điểm cong nhất của đồ thị đặc tuyến I-V. Khi sử dụng điều khiển sạc hay kích điện có MPPT, đây chính là điểm MPPT, đây chính là điểm mà MPPT cố gắng giữ để có được cơng suất tối đa.

- Voc: Còn gọi là điện áp hở mạch (Open Circuit Voltage) là điện áp mà tấm pin sinh ra khi không tải. Đây là một thơng số quan trọng vì nó là điện áp tối đa mà tấm pin có thể tạo ra trong điều kiện tiêu chuẩn. Từ đó có thể chọn ra phương án kết nối các tấm pin trong một dãy để kết nối với Inverter.

Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Tất Trang-1513570

- Isc: Còn gọi là dòng điện ngăn mạch (Short Circuit Current) đây là dòng điện lớn nhất mà tấm pin sinh ra ở điều kiện tiêu chuẩn.

- Vmpp: Còn gọi là điện áp làm việc tại công suất cực đại (Maximum Power Point Voltage). Đây là điện áp mà tại đó cơng suất đầu ra là tốt nhất trong điều kiện tiêu chuẩn.

- Hiệu suất quang năng (Module efficiency): là khả năng chuyển đổi từ bức xạ mặt trời thành điện năng.

11.1.2 Tính tốn số tấm pin cần thiết kếTính tốn số tấm pin cần sử dụng: Tính tốn số tấm pin cần sử dụng:

- Diện tích dự kiến lăm đặt 1500 m2. Ta có kích thước tấm pin là: 1.994x1.000 m

- Số tấm pin cần thiết ước tính:

. 1500

n 1.994*1.000 ó L

Chọn 600 tấm pin với 30 dãy song song, mỗi dãy gồm 20 tấm nối tiếp

Tính thơng số thực của tấm pin ở điều kiện môi trường:

- Ở điều kiện môi trường: Tamb= 35oC, G=1000(W/m2) - Nhiệt độ thực của tấm pin:

Tcell = Tamb + (w78 20 )S = 35 + (430-20) x 1=63.75oC

..

- Công suất cực đại của tấm pin:

P35 = PSC[1 + kp(Tcell - 25)] = 350 x [1 - 0.004(63.75 - 25)] = 295.75 (W) - Dòng điện ngăn mạch của tấm pin:

I35 = ISC[1 + ki(Tcell - 25)] = 9.64 x [1+0.0004(63.75 - 25)] = 9.8 (A) - Hiệu suất tấm pin:

p5_ = 295 - 75_______= ,A9W.

kK Show Optimisation 1^ Cũpy to table Ế Print X Cancel y ŨK

Hình 11.6: Thơng số thực của tấm pin ở điều kiện 35oC trên PVsyst Nhận xét: Trên phần mềm PVsyst, ở điều kiện nhiệt độ 35oC, G=1000W/m2. Công suât thực t=của tâm pin phát ra là 336.1W. Dòng điện ngăn mạch ISC = 9.73A. Kết quả trên phần mềm có chênh lệch so với tính tốn lý thuyết nên khi tính tốn lây số liệu tính tốn lý thuyết làm cơ sở. Phần mềm chạy mô phỏng để đối chiếu, so sánh kết quả.

Điện năng phát ra trung bình của 1 tấm pin trong 1 ngày tháng 1 là:

Epv = npv x es x SPV = 14.83% x 4.9 x (1.994 x 1) =1.449 (kWH/day) Trong đó:

- npv: Hiệu suât tâm pin.

- es(kWh/m2/ngày): Cường độ bức xạ mặt trời trung bình trong tháng 1. - Tính tương tự với các tháng cịn lại trong năm, ta có bảng số liệu dưới đây:

Definition of a PV module

Basic data Size$ and Technology I Model parameters I Additional Data I Commercial I Graphs I

Mũdel |Q.PLUS L-G4.2 350

File name |Hanwha_Qcells_QPLUS_L_G4_

Manuíacturer |Hanwha ũ Cells Datasource |Manufacturer 2017 □ riginal PVsyst database Prod. írom 2016

Nom. Power |350.0 wp

(atSTC)

Tol.-/+ [ũPịŨ T echnology ỊHHĨM

Manuíacturer specĩíĩcatĩons or other Measurements

Reíerence conditions: GReí 1000 TReí ■

c

Short-circuit current IỈC 9.690 A ũpen Circuit Voc 47.71

Model summary Main parameters R shunt Rsh(G=Ũ) 350 ohm 1400 ohm

Max Power Point: Impp 9.150 Vmpp 38.23

T emperature coeííicient mulsc 3.9 n-A/:C

Nb cells 72 in seiies R serie model R serie max. R serie apparent 0.38 ohm 0.45 ohm 0.59 ohm or mulsc 0.040

Internal model result tool

ũperating conditions Gũper Tũper 35

Ma:-: Power Point: Pmpp

Current Impp Short-circuit current Isc

Eííiciency / Cells area

9.11 9.73 19.18

T emper. coeíí. Voltage Vmpp ũpen Circuit Voc / Mũdule area -0.42 36.9 V 46.2 V 16.85 % Model parameters Gamma lũReí muVoc muPMax fi:-:ed 1.041 0.17 nA -151 mV/*C -0.40 /*c

Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Tất Trang-1513570

Bảng 11.2: Điện năng 1 tấm pin thu được trong một ngày của các tháng trong năm

Tháng Cường độ bức xạ TB ngày (kWh/m2/ngày)

Điện năng 1 tấm pin thu được trong một ngày (kWh/ngày)

1 4.9 1.45 2 4.8 1.43 3 5.4 1.60 4 4.9 1.46 5 5.3 1.57 6 5.4 1.59 7 5.4 1.58 8 5.4 1.59 9 4.5 1.34 10 4.7 1.39 11 4.5 1.32 12 4.5 1.34 11.2 Chọn Inverter 11.2.1 Lựa chọn Inverter

Bộ Inverter hòa lưới điện năng lượng mặt trời được lập trình thơng minh có chức năng để chuyển hóa dịng điện 1 chiều của tấm pin năng lượng mặt trời thành điện xoay chiều tần số và pha giống như điện lưới và hòa trực tiếp vào lưới điện để sử dụng.

Chọn Inverter

Chọn Inverter của hãng ABB 100kW

Hình 11.7: Inverter 100kW Thơng số inverter:

Technícal data and typea

Type code UNO-OM-1.2-TL-

PLUS UNO-DM-2.0-TL- PLUS UNO-DM-3.0- TL-PLUS Input 5Ĩde

Absolute maximum DC input voltage (V™jbs) 600 V Start-up DC input voltage (Vtì.rt) 120 V (adj. 100.. .150

V)

150V (adj. 100...250V)

150V (adj. 100.. . 250 V)

Operatíng DC input voltage range

( Vdunkn, ..Vdcmas) 0.7 X v.taru.,580 V (min 90 V)

Rated DC input voltage (Vder) 185 V 300 V 300 V

Rated DC input power 1500 w 2500 w 3300 w

Number of ìndependent MPPT 1 1 1

Maximum DC input power for each MPPT (pMHPĩnui) 1500 w 2500 w 3300 w

DC input voltage range with parallel coníiguratíon of

MPPTat Pacr 100.-530 V 210...530V 320...530 V

DC power limitation with parallel coníiguratíon of MPPT

N/A N/A N/A

DC power lĩmitation for each MPPT with independent conííguration of MPPT at PMT,

max Ltnbaíance example N/A N/A N/A

Maximum DC input current (laci™) /

for each MPPT (lupprnu*) 10.0 A 10.0 A 10.0 A

Maximum ìnput short Circuit current for each MPPT 12.5 A 12.5A 12. 5 A

Number of DC ínput pairs for each M PPT 1

DC connection type ° Quick Fit PV Connector

Hình 11.8: Thơng số Inverter Kết quả trên phần mềm PVsyst.

Hình 11.9: Kết quả chọn Pin và Inverters trên phần mềm PVsyst

Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Tất Trang-1513570

Trang 100

11.3 Lựa chọn dây dẫn cho hệ thống PV

Chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép áp dụng cho các tiêu chuẩn của Hội đồng Kỹ thuật điện Quốc tế (IEC- International Electrotechical Commission).

Icp > Ihc =

Khc

Trong đó: Icp: dịng cho phép của dây dẫn (A)

Ilvmax: dòng làm việc lớn nhất của phụ tải tính tốn (A) K: hệ số hiệu chỉnh theo điều kiện lắp đặt

Chọn dây từ Inverter đến tủ phân phối chính:

Cơng suất của Inverter Pinv(kW)= 100(kW) Dịng điện làm việc max ra khỏi inverter 77A Chọn IđmCB= 80(A)

- Dòng điện hiệu chỉnh:

1 dmCB 80

Ihc= Khc ~ 0.71 = 126.76(A)

Với: Hệ số dây đi trên máng cáp: K1= 1

Hệ số dây dẫn đi kèm K2= 0.82 (3 dây) Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ tại 0oC K3=0.87

Tra catalogue của hãng CADIVI ta chọn dây CVV 3x35mm2 có Icp= 128(A) ro= 0.596(mQ/m), Xo= 0.083(mQ/m), chiều dài dây 50m.

- Kiểm tra điều kiện chọn dây:

Icp x Khc = 128 x 0.87 = 111.36(A) > IđmCB = 80 (A) (thỏa) - Kiểm tra độ sụt áp:

AU = ''31 (rcosọ + xsinọ ]*L

= 1.04% < 5%

11.4 Tính tốn ngắn mạch và chọn thiết bị bảo vệ cho hệ thống PV- Công suất của Inverter: - Công suất của Inverter:

Slnv = Pinv = 100(kVA)

- Trở kháng tương đương của Inverter:

Udm

V

3 * 77 *( 0.596 * 0.963 + 0.083 * 0.27 )* 50 * 10 -3

_ 1*4002 = 3 = 1.055 (Q) 100000 _ I „ 1.06 _________ X inv = = Trồ? = 1-055(fi) I X,„

- Điện trở tương đương của Inverter: Rinv = V Z2nv - X2nv = V 1.062-1.0552 = 0.13 (Q) Chọn CB đi ra từ Inverter vào tủ phân phối chính:

- Điện trở dây đi từ Inverter vào tủ PV có chiều dài L= 50m với: r1 = 0.2 (mfí /m); x1= 0.03 (mfí/m) r0ph-pe = 2.105 (mfí /m); x0ph-pe = 0.389 (mfí /m) - Dịng ngắn mạch 3 pha lớn nhất: Z3ph-mm = V( Rinv + r 1*L )2 + ( Xinv + x 1* L )2 = V( 0.136 + 0.2*50 )2+(1.326+0.03*50 )2 = 10.52 (mQ) 1.1* Udm Ik3max= *” = 22.94 (kA) V 3*Z3 ph-min - Dòng ngắn mạch 1 pha nhỏ nhất: Z

1ph-max = V( Rinv + r 0 ph-pe*L )2 + ( X LL inv + X0 ph-pe* L) L = 107.41 (mQ)

0.95* Ud Ik1min = z =3.36 (kA) z 1 ph- max ^ Chọn CB: Zjnv = ỈLR /IRM * U ' n s inv

Điện trở kháng tương đương của Inverter:

Zịnv

Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Tất Trang-1513570

Trang 102

LitelsOn Schnẹider ^Electric

TRANG CHỦ GIỚI THIỆU SẢN PHÃM ’

Home Sán phẩm MCCB Schneider, MCCB Easypact EZC1OO MCCBEASYPACTE2C1Ũ0 3P30KA8ŨA

Chương 12: TÍNH TỐN CHI PHÍ VÀ THỜI GIAN HỒN VƠN

12.1 Tính tốn chi phí:Tra trên Internet và catalogue Tra trên Internet và catalogue

Tra trên Internet và catalogue của các hãng theo mã thiết bị sinh viêc tham khảo được giá thành sản phẩm.

Tổng hợp các thiết bị và số lượng thiết bị cần thiết trong hệ thống PV. Ta thống kê được bảng tổng chi phí lặp đặt hệ thống:

Bảng 12.1 Thống kê chi phí lắp đặt hệ thống PV

Tên thiết bị Mã thiết bị Số lượng Đơn giá (VNĐ) Chi phí (VNĐ) Tổng chi phí (VNĐ) Pin QPLUS L G4 2 350W 600 4.500.000 2.700.000.000 3.673.288.850 Inverter ABB PVS-100-120- TL EN Rec-I 2 307.380.000 614.760.000 CB Inverter EASYPACT EZC 100 4 2.825.000 11.300.000

Dây dẫn CVV-3x35mm2 50 265.870 13.293.500

Chi phí lắp đặt (10%)

333.935.350

12.2 Tính tồn thời gian hồn vốn

Dựa vào kết quả tính tốn chương 9 ta được tổng lượng điện năng do hệ thống PV sinh ra trung bình trong một ngày của các tháng trong năm.

Bảng 11.2: Điện năng hệ thống PV sinh ra trung bình trong 1 ngày

Tháng Cường đọ bức xạ TB ngày

(kWh/m2/ngày)

Điện năng 1 tấm pin sinh ra trong một ngày

(kWh/ngày)

Tổng điện năng hệ thống PV sinh ra trong một ngày (kWh/ngày) 1 4.9 1.45 870 2 4.8 1.43 858 3 5.4 1.60 960 4 4.9 1.46 876 5 5.3 1.57 942 6 5.4 1.59 954 7 5.4 1.58 948 8 5.4 1.59 954 9 4.5 1.34 804 10 4.7 1.39 834 11 4.5 1.32 792 12 4.5 1.34 804

Tổng lượng điện năng tạo ra từ hệ pin mặt trời trung bình trong ngày là:

A= 883 (kWh)

EVN bán điện cho khu chung cư theo giá quy định tại mục 7. Phụ lục của Quyết đinh số 4495/QĐ-BCT ngày 1/12/2017 của Bộ Công Thương.

Giá bán buôn điện cho tổ hợp thương mại - dịch vụ - sinh hoạt:

Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Tất Trang-1513570

Trang 104

Nhóm đối tượng khách hàng Giá bán điện (đồng/kWh) Giá bán buôn điện sinh hoạt

Bậc 1: Cho kWh từ 0 - 50 1.518 Bậc 1: Cho kWh từ 51 - 100 1.568 Bậc 1: Cho kWh từ 101 - 200 1.821 Bậc 1: Cho kWh từ 201 - 300 2.293 Bậc 1: Cho kWh từ 301 - 400 2.563 Bậc 1: Cho kWh từ 401 trở lên 2.647

Hình 12.1: Giá bán bn điện sinh hoạt cho chung cư cao tầng

Dự kiến mức sử dụng điện ở bậc 6: Cho kWh từ 401 trở lên - Tổng tiền điện tạo ra trong một ngày:

T1 = 883 x 2.647 = 2.337.301 (VNĐ) - Tổng tiền điện tạo ra trong một năm: T2 = 2.337.301 x 365 = 853.114.865 (VNĐ)

Tính tốn thu hồi vốn:

- Tổng chi phí đầu tư: P= 3.673.288.850 (VNĐ)

- Tổng tiền điện do nguồn PV tạo ra trong một năm: 853.114.865 (VNĐ) Với mức lãi suất khi vay ngân hàng i= 5%/ năm

Ta có: P = A(P/A,i%,n) ■* 3.673.288.850 = 853.114.865 x J1 _+0;05)n~\n

v ’ 0.05*( 1 + 0.05 )n

^ n = 5

Vậy sau 5 năm sẽ thu hồi lại được vốn đầu tư ban đầu. Nếu lãi suất 0% thì thời gian thu hồi vốn là 4.3 năm.

Ta chỉ cần gần 5 năm là có thể hồn lại vốn, trong khi đó tuối thọ pin mặt trời lên đến khoảng 20 năm ( đối với bảo dưỡng và chất lượng pin tốt) "^ lợi ích kinh tế khả quan.

Chương 13: MÔ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀM PVSYST13.1 Nhập dữ liệu khí tượng cho phần mềm: 13.1 Nhập dữ liệu khí tượng cho phần mềm:

Hình 13.1: Các dữ liệu khí tượng cần xác định trong phần mềm PVsyst

- Ở mục Geographical sites nhập tìm kiếm vị trí của tịa chung cư An Dân.