CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG BỨC XẠ MẶT TRỜI VÀ CÁC ỨNG DỤNG
1.4. Tổng quan nhà máy điện mặt trời Mộ Đức, Quảng Ngãi [4]
1.4.1. Giới thiệu chung
Toàn bộ công trình Nhà máy điện Mặt trời Thiên Tân đi qua địa phận các xã Đức Phong, Đức Lân, Đức Minh và thị trấn Mộ Đức huyện Mộ Đức, tỉnh Quảng Ngãi.
Huyện Mộ Đức giáp ranh huyện Tư Nghĩa và thành phố Quảng Ngãi ở phía Bắc, huyện Đức Phổ ở phía Nam, huyện Nghĩa Hành ở phía Tây và biển Đông ở phía Đông, với bờ biển dài 23 km. Huyện Mộ Đức có diện tích 212,23 km2 và dân số khoảng 144.230 người (theo số liệu năm 2014).
Công suất nhà máy: 19,2 MW.
Địa điểm xây dựng: Thôn Đạm Thủy Nam, xã Đức Minh, huyện Mộ Đức, tỉnh Quảng Ngãi.
1.4.2. Điều kiện khí hậu
Có khí hậu nhiệt đới gió mùa. Mùa mưa và mùa bão kéo dài từ tháng 9 đến tháng 12. Thời tiết lạnh từ tháng 1 đến tháng 3 và nóng từ tháng 4 đến tháng 8.
Nhiệt độ thường cao, với nhiệt độ trung bình năm khoảng 260C. Nhiệt độ cao nhất được ghi nhận là 41,40C và thấp nhật kỷ lục là 110C. Độ ẩm tương đối hàng năm là 85,6% với ghi nhận thấp nhất là 25%.
Lượng mưa thường cao vào giữa tháng 9 và tháng 11, thấp nhất vào tháng 1 đến tháng 6.
Số giờ nắng nóng trung bình là 2.097 giờ/năm. Số giờ nắng thay đổi theo từng tháng, cao nhất khoảng 301 giờ vào tháng 5, thấp nhất là 32 giờ vào tháng 12.
Hướng gió thịnh hành là Đông và Đông Bắc (Gió mùa mùa hè) xuất hiện từ tháng 3 đến tháng 8, gió Bắc và Tây Bắc (Gió mùa mùa đông) từ tháng 9 đến tháng 2. Vận tốc gió trung bình năm tại Mộ Đức là 3,4 m/s. Mùa bão kéo dài từ tháng 9 đến tháng 11 với trung bình 1-2 cơn bão/năm.
1.4.3. Điều kiện địa hình
Huyện Mộ Đức là đồng bằng ven biển với núi Lớn (Đại Sơn) và núi Giang ở phía Tây và Sông Vệ ở phía Bắc. Ngoài ra, còn có nhiều đồi rải rác khắp huyện như Long Phụng, Diệp, Vòm, Văn Bản, Ông Đồ, Thu và Long Hội. Từ Tây sang Đông, huyện Mộ Đức có 4 loại địa hình: vùng núi, vùng trung du, vùng đồng bằng và bãi cát ven biển.
Nhà máy quang điện mặt trời đề xuất sẽ được xây dựng ở một khu đất trống khoảng 24 hecta tại thôn Đạm Thủy Nam, xã Đức Minh, huyện Mộ Đức, tỉnh Quảng Ngãi. Tọa độ nằm ở khoảng 14057’33’’ vĩ độ Bắc và 108055’51’’ kinh độ Đông.
1.4.4. Đặc điểm khí tượng a) Gió:
- Chế độ gió đổi theo mùa.
- Từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau gió theo hướng Tây Bắc – Đông Bắc.
- Từ tháng 4 đến tháng 9 hàng năm gió theo hướng Đông – Đông Nam.
- Tốc độ gió trung bình: 2,3m/s.
- Tốc độ gió mạnh nhất trung bình hàng năm: 20m/s.
b) Nhiệt độ không khí:
- Nhiệt độ trung bình hàng năm : 260C
- Nhiệt độ thấp nhất trong mùa đông : 110C.
- Nhiệt độ cao nhất trong tháng mùa nóng : 41,40C.
c) Mưa:
- Lượng mưa trung bình trong năm : > 2.000 mm/năm.
- Số ngày mưa trung bình trong năm : 126 ngày/năm.
- Lượng mưa lớn nhất trong ngày : 290 mm.
- Độ ẩm trung bình : 85%.
d) Dông sét:
- Ngày dông trung bình : 50 ngày.
- Tháng dông cực đại : Tháng 5 ÷ 8
e) Độ nhiễm bẩn không khí:
- Độ ẩm lớn nhất : > 85%.
- Độ ẩm trung bình : (80 – 85)%.
- Độ ẩm nhỏ nhất : 70%.
- Độ nhiễm bẩn không khí cấp II.
1.4.5. Nguồn quang năng
Tổng bức xạ theo phương nằm ngang trung bình năm (GHI) là thông số cơ bản nhất cần xem xét khi phát triển một nhà máy điện mặt trời. Bức xạ mặt trời tại khu vực dự án được thu thập từ các nguồn dữ liệu, như sau:
Đơn vị tính: kWh.m-2ngày-1 Nguồn dữ
liệu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 TB
năm PVGIS 3,44 4,93 5,37 6,06 5,94 5,69 5,61 5,45 4,97 4,08 3,25 2,84 4,8 Meteonorm 4,29 4,79 5,52 5,67 5,61 5,83 5,61 5,52 4,80 4,58 4,17 3,61 5,0
Bảng I-1: Tổng bức xạ GHI trung bình tại khu vực dự án
Như vậy, trong tính toán sản lượng điện năng và các chỉ tiêu khác cho dự án, bức xạ trung bình tại nhà máy dự kiến là: 5,0 kWh/m2.ngày.
1.4.6. Số giờ nắng bình quân từ năm 2010 đến năm 2017
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Số giờ nắng 152 214 213 224 262 244 246 195 192 105 45 94 Bảng I-2: Số giờ nắng trung bình hàng tháng tại khu vực dự án
1.4.7. Phương án công nghệ của nhà máy điện mặt trời Thiên Tân a) Giải pháp kỹ thuật của nhà máy
Các tấm pin quang điện sẽ chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện một chiều DC nhờ vào hiệu ứng quang điện. Dòng DC sẽ được chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều AC có cùng tần số với tần số lưới điện nhờ vào các bộ chuyển đổi DC/AC (Inverter).
Lượng điện năng trên sẽ được hòa vào lưới nhờ các máy biến áp nâng áp vào hệ thống truyền tải.
b) Mô đun điện quang
Dự án Nhà máy điện mặt trời Thiên Tân, sử dụng mô đun quang điện, có các thông số như sau:
Thông số kỹ thuật Giá trị
Loại Đa tinh thể
Công suất danh định (Pmax) 320 Wp Điện áp ở công suất cực đại Pmax (Vmp) 38,4 Dòng ở công suất cực đại Pmax (Imp) 8,33
Điện áp mạch hở (Voc) 46,1
Dòng ngắn mạch (Isc) 8,95
Hiệu suất mô đun 16,5%
Nhiệt độ vận hành của Mô đun -400C đến +850C
Điện áp tối đa hệ thống 1.500VDC
Sai số công suất 0 tới 5%
Đặc tính nhiệt độ
NOCT 44 ± 20C
Hệ số nhiệt độ của Pmax - 0,41%/0C
Hệ số nhiệt độ của Voc + 0,052%/0C
Hệ số nhiệt độ của Isc - 0,31%/0C
Đặc tính cơ học
Pin mặt trời Đa tinh thể
Số lượng tế bào mỗi Mô đun 72 tế bào
Khích thước Mô đun 1.956 x 992 x 40 mm
Khối lượng 27 kg
Khung Nhôm
Hộp nối đầu dây Định mức IP67
Dây kết nối MC4, 1.000 mm
Bảng I-3: Thông số kỹ thuật module quang điện của nhà máy c) Bộ biến đổi điện DC/AC (Inverter)
Bộ chuyển đổi điện DC/AC là một phần quan trọng của nhà máy điện mặt trời. Nó chuyển đổi điện một chiều phát ra từ các mô đun quang điện thành điện xoay chiều, dự án Nhà máy điện mặt trời Thiên Tân, sử dụng bộ biến đổi điện áp, có các thông số như sau:
Thông số kỹ thuật Giá trị
Loại Máy đảo điện trung tâm
Công suất điện một chiều tối đa với cosφ = 1 1.122 kW
Điện áp đầu vào tối đa 1.000 V
Dải điện áp tại điểm công suất cực đại (MPP)
@250C/500C
688-850V/625-850V/596-850V
Điện áp đầu vào định mức 688 V
Dòng đầu vào tối đa (IDC max) 1.653 A Điện áp đầu vào tối thiểu với IMPP < IDC max 2.500 V
Số lượng MPP đầu vào độc lập 1
Số lượng đầu vào một chiều: thanh cái/cầu chì Thanh cái/9 Dòng xoay chiều đầu ra
Công suất định mức ở 250C/500C 1.100/1.000/900 kVA Điện áp định mức đầu ra/dải điện áp xoay chiều 405V/365V đến 465 V
Tần số định mức đầu ra 50Hz, 60 Hz
Dòng đầu ra tối đa 1.568 A
Tổng số sóng dài tối đa < 3%
Hệ số công suất (P.E) tại điện áp định mức (P.E có thể điều chỉnh được)
1 (0,9 vượt pha …0,9 chậm pha) Pha của điện áp bán/kết nối lưới 3/3
Hiệu suất tối đa/EU/CEC 98,7%/98,4%/98,5%
Bảng I-4: Thông số kỹ thuật bộ biến đổi điện DC/AC (inverter) của nhà máy 1.4.8. Mô hình kết lưới của nhà máy
Hệ thống nhà máy quang điện mặt trời (PhotoVoltaic: PV) được vận hành có liên kết với lưới điện. Khi được kết lưới hệ thống PV sẽ được vận hành một cách linh hoạt nhờ hệ thống điều khiển tối ưu trào lưu công suất (OPF: Optimal Power Flow) và hệ thống đóng - cắt (C-O: Close - Open). Hệ thống sẽ được vận hành ở hai chế độ:
- Chế độ mạng điện cung cấp nhận điện từ cả hai nguồn PV và lưới điện: Trong trường hợp này thiết bị điều khiển trào lưu công suất sẽ chỉ cho phép mạng điện
cung cấp nhận công suất điện từ lưới điện khi nguồn điện do hệ thống PV không đủ công suất cung cấp. Không cho phép luồng công suất của hệ thống PV truyền ngược vào lưới điện.
- Chế độ hệ thống PV cung cấp công suất cho lưới điện: Chế độ này thường là khi nguồn công suất PV khá lớn, lúc đó nguồn này sẽ được kết nối và hòa đồng bộ với lưới điện.