7.2.1. Công nghệ Grid-tie.
7.2.1.1. Nguyên lý hoạt động
Đây là công nghệ điện mặt trời nối lưới áp dụng chủ yếu cho các hộ gia đình có nhu cầu sử dụng điện tương đối thấp.
Hình 7.1 : Mô hình căn hộ sử dụng công nghệ Grid-tie.
Trong công nghệ Grid-tie, nguồn điện từ lưới vẫn được cấp cho hộ sử dụng như bình thường. Tuy nhiên Việc quản lý và điều khiển quá trình kết hợp giữa điện lưới và điện năng từ hệ pin mặt trời sẽ gồm các trường hợp sau:
Trường hợp 1: Năng lượng mặt trời đáp ứng được nhu cầu của hộ sử dụng. Khi đó năng lượng mặt trời sẽ được sử dụng cho nhu cầu của người dùng mà không
SVTH: Lê Quốc Đạt MSSV: 0951030005 Trang 111 cần phải lấy nguồn từ lưới do đó người sử dụng có thể chủ động hoàn toàn trong việc sử dụng điện mà không phải quan tâm nhiều đến việc mất điện xảy ra ở lưới.
Trường hợp 2: Năng lượng mặt trời chỉ đáp ứng một phần nhu cầu của người sử dụng. Khi đó bộ inverter sẽ tự động chuyển nguồn từ lưới điện bù vào phần công suất bị thiếu hụt ở nơi tiêu thụ, đảm bảo cung cấp điện đầy đủ cho nhu cầu sử dụng.
Trường hợp 3: Nguồn năng lượng mặt trời cung cấp vượt so với nhu cầu tải. Khi đó bộ inverter sẽ tự động chuyển hoá nguồn năng lượng dư từ hệ thống điện mặt trời để trả về lưới từ đó giúp hộ sử dụng có thể hoá đơn tiền điện.[8]
Hình 7.2 : Nguyên lý hoạt động của hệ thống Grid-tie
7.2.1.2. Ưu – nhược điểm và các ứng dụng của hệ thống Grid-tie
ƯU ĐIỂM NHƯỢC ĐIỂM
- Là một hệ thống thông minh và hiện đại, có khả năng ứng dụng rộng rãi trong các hộ dân dụng.
- Cung cấp điện linh hoạt từ nhiều nguồn do đó hệ thống điện phía tiêu thụ cũng được nâng cao độ tin cậy cấp điện. - Công nghệ tiên tiến giúp người dùng tiết
kiệm nhiều hơn và chủ động hơn trong việc sử dụng điện.
- Kích thước gọn nhẹ và không gây ảnh hưởng đến thẩm mỹ của công trình.
- Chi phí đầu tư ban đầu tuy đã giảm nhưng nhìn chung còn cao so với thu nhập của đại đa số người dân. Do đó hệ thống Grid-tie phần lớn được áp dụng tại những quốc gia phát triển trên thế giới. - Công suất thấp nên sẽ giới hạn đối tượng
sử dụng và thường chỉ được áp dụng cho các hộ dân dụng.
- Không có bộ lưu điện do đó chỉ có thể sử dụng khi có ánh nắng mặt trời
Ứng dụng
- Các hộ dân trong Thành phố,
SVTH: Lê Quốc Đạt MSSV: 0951030005 Trang 112
Hình 7.3 : Một căn hộ được lắp đặt hệ thống Grid tie.
7.2.2. Công nghệ Grid Interactive.
Công nghệ Grid Interactive được xem như là một bước cải tiến của công nghệ Grid-tie. Công nghệ này khắc phục được một ưu điểm khá lớn của công nghệ Grid-tie khi tích hợp thêm trong hệ thống bộ nguồn acquy nhằm mục đích lưu trữ năng lượng thừa ra so với nhu cầu của người dùng. Bên cạnh đó hệ thống còn có thể kết hợp với các nguồn năng lượng tái sinh khác như điện gió… nhờ vào những chiếc accquy có trong hệ thống.[8]
SVTH: Lê Quốc Đạt MSSV: 0951030005 Trang 113 Điện DC từ các panel sẽ được chuyển đến bộ inverter để biến thành dòng AC hoặc đưa vào các accquy để lưu trữ và sử dụng khi cần thiết. Khi đã đáp ứng được nhu cầu ở phía tải, phần công suất dư thừa ra sẽ tiếp tục đưa về dự trữ ở accquy hoặc trả về lưới điện từ đó giúp hộ sử dụng có thể giảm thiểu được chi phí phải trả cho sử dụng điện.
Hình 7.5 : Mô hình căn hộ sử dụng công nghệ Grid-interactive.
Giải pháp này sẽ ưu tiên sử dụng nguồn năng lượng sạch thu nhận được cung cấp điện cho các phụ tải. Nếu nguồn năng lượng sạch không đủ cung cấp, thì hệ thống mới sử dụng đến điện lưới.
ƯU ĐIỂM NHƯỢC ĐIỂM
- Là một hệ thống thông minh và hiện đại, có khả năng ứng dụng rộng rãi trong sản xuất nhỏ và sinh hoạt.
- Cung cấp điện linh hoạt từ nhiều nguồn do đó hệ thống điện phía tiêu thụ cũng được nâng cao độ tin cậy cấp điện. - Công nghệ tiên tiến giúp người dùng tiết (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
kiệm nhiều hơn và chủ động hơn trong việc sử dụng điện.
- Kích thước gọn nhẹ và không gây ảnh hưởng đến thẩm mỹ của công trình. - Có bộ lưu điện nên có thể lưu trữ điện
năng và sử dụng khi không có ánh sáng mặt trời.
- Chi phí đầu tư ban đầu khá cao.
- Cống suất chưa cao nên phạm vi sử dụng không rộng.
7.2.3. Công nghệ BIPV ( Building integrated photovoltaic). 7.2.3.1. Đặc điểm công nghệ 7.2.3.1. Đặc điểm công nghệ
Công nghệ BIPV được xem như một bước tiến tiếp theo của công nghệ điện mặt trời nối lưới. Hệ thống BIPV được áp dụng rộng rãi tại nhiều quốc gia trên thế giới bởi nó hầu như đã khắc phục hoàn toàn những nhược điểm của các công nghệ trước đó.
SVTH: Lê Quốc Đạt MSSV: 0951030005 Trang 114
Hình 7.6 : Nguyên lý hoạt động của hệ thống BIPV
Công nghệ BIPV tận dụng những bề mặt của các công trình như mái hiên, giếng trời, bề mặt của toà nhà…để biến chúng thành tổ hợp những panel năng lượng mặt trời khổng lồ.
Công nghệ BIPV cho phép sử dụng năng lượng DC từ hệ thống panel qua bộ inverter để chuyển thành nguồn AC phục vụ cho sản xuất và sinh hoạt
Từ ý tưởng kết nối những tấm panel năng lượng mặt trời thành hệ thống nhỏ, đến nay công nghệ BIPV đã xuất hiện ở các thành phố, đô thị lớn trên thế giới với những ứng dụng rộng rãi
SVTH: Lê Quốc Đạt MSSV: 0951030005 Trang 115
7.2.4. Công nghệ SIPV
Công nghệ SIPV cũng tương tự BIPV nhưng nó phù hợp hơn so với điều kiện hiện tại của Việt Nam, nó là một sự kết hợp giữa công nghệ BIPV và công nghệ Grid tie. Công nghệ SIPV giúp chúng ta có thể mua điện ở những giờ thấp điểm để sử dụng vào những thời gian khác trong ngày thông qua hệ thống PV Madicub.
Bình thường hệ thống lưới điện sẽ được nối qua hệ thống cầu dao đảo; hệ thống này luôn được đóng cung cấp nguồn điện lưới vào hệ thống PV-Madicub (hệ thống inverter và lưu điện); khi hệ thống PV-Madicub bị sự cố thì hệ thống cầu dao này mới được chuyển về vị trí cung cấp điện trực tiếp cho hệ thống tải. Điện áp ra ở dạng DC được nối với PV-Madicub chuyển đổi thành 220VAC/50hz hòa vào mạng điện quốc gia.
Hệ thống Madicub dự phòng sẽ cung cấp cho hệ thống tải ưu tiên từ nguồn điện lưới và nguồn điện phát ra từ dàn PMT hòa với nhau thông qua hệ thống UPS offline, hệ thống này chỉ chuyển về chế độ làm việc dự phòng khi hệ thống tồn trữ đầy hoặc khi bị mất điện.
Nguyên tắc hoạt động của sơ đồ khối khi hệ thống thừa công suất PMT
Khi nhu cầu tiêu thụ điện năng của tòa nhà lắp đặt giảm đi so với nguồn điện phát ra từ dàn PMT, hệ thống sensor dò dòng điện tiêu thụ của toàn bộ hệ thống tải của tòa nhà sẽ nhận biết và đưa tín hiệu điều khiển nguồn điện dư thừa phát ra từ dàn PMT nạp vào hệ thống tồn trữ Accquy thông qua hệ thống sạc mặt trời.
Nguyên tắc hoạt động của sơ đồ khối khi hệ thống tồn trữ đầy
Khi nguồn năng lượng dư thừa từ dàn PMT nạp vào hệ thống tồn trữ accquy đầy, để đảm bảo tuổi thọ của hệ thống tồn trữ nguồn năng lượng tích trữ này phải được xả đi đến một mức nhất định thông qua hệ thống Battery full Control. Khi đó hệ thống điều khiển điện áp của hệ tồn trữ sẽ nhận được tín hiệu bình đã được nạp đầy, hệ thống này sẽ cung cấp tín hiệu điều khiển tắt nguồn điện lưới hòa với nguồn phát ra từ dàn PMT cung cấp cho hệ thống tải ưu tiên và chuyển hệ thống qua nguồn điện dự phòng cung cấp tức thì cho hệ thống tải ưu tiên mà vẫn đảm bảo nguồn điện cấp cho tải một cách liên tục thông qua hệ thống UPS offline.
Nguyên tắc hoạt động của sơ đồ khối khi hệ thống mất nguồn điện lưới
Khi hệ thống đang hoạt động hòa lưới bình thường mà đột ngột mất nguồn điện lưới thì toàn bộ nguồn năng lượng phát ra từ dàn PMT sẽ được nạp vào hệ tồn trữ và hệ thống Madicub dự phòng, cung cấp cho hệ thống tải ưu tiên một cách liên tục cho đến khi nguồn năng lượng phát ra từ dàn PMT và nguồn năng lượng tích trữ còn khoảng 50%.
Nguyên tắc hoạt động của sơ đồ khối khi mưa liên tục nhiều ngày
Trong trường mưa liên tục nhiều ngày mà hệ tồn trữ accquy chưa được nạp đầy, nhằm phục vụ cho việc cung cấp nguồn điện cho hệ thống tải ưu tiên. Khi đó ta phải khởi động hệ thống sạc điện lưới 2kW/48VDC/50Ah sạc vào hệ tồn trữ cho tới khi đầy hệ thống sạc này sẽ duy trì cho hệ thống tồn trữ luôn luôn trong trạng thái sẵn sàng cho việc dự phòng.[8]
SVTH: Lê Quốc Đạt MSSV: 0951030005 Trang 116
7.3. ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ ĐIỆN MẶT TRỜI NỐI LƯỚI TẠI VIỆT NAM. VIỆT NAM.
7.3.1. Những triển vọng phát triển của công nghệ điện mặt trời nối lưới tại Việt Nam. Việt Nam.
Hình 7.8 : Biểu đồ phân bố bức xạ
Việt Nam là một quốc gia vùng nhiệt đới gió mùa, gần đường xích đạo nên lượng bức xạ mặt trời ở Việt Nam khá cao, trung bình từ 4-5 kWh/m2/ngày. Bên cạnh đó, hệ thống điện quốc gia chưa tiếp cận hết được các vùng cao, vùng sâu, biên giới, hải đảo nên tiềm năng về một nguồn năng lượng xanh tại Việt Nam là rất lớn. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Thêm vào đó, nền công nghiệp Việt Nam đang có xu hướng tăng nhanh và nhu cầu sử dụng điện trong xã hội cũng tăng lên. Tuy nhiên các dạng năng lượng truyền thống như thuỷ điện, nhiệt điện, dầu mỏ, khí đốt… không phải là vô tận. Chính điều đó đã làm cho hệ thống điện của Việt Nam trở nên lạc hậu và yếu kém. Sự mất điện trên diện rộng tại Việt Nam là một hậu quả tất yếu của những vấn đề trên. Do đó việc tìm ra nguồn năng lượng mới để thay thế những dạng năng lượng cũ là một nhu cầu cấp thiết nhất hiện nay và điện mặt trời nối lưới xem như là một giải pháp an toàn với một số ưu điểm nổi bậc:
- Khai thác được lợi thế về vị trí địa lý của Việt Nam.
- Năng lượng mặt trời là dạng năng lượng xanh, an toàn và không gây tác hại đến môi trường, dân cư…
Và rất nhiều lợi ích khác.
7.3.2. Thực tế việc ứng dụng của công nghệ điện mặt trời nối lưới tại Việt Nam. Nam.
Trên thực tế tại các quốc gia phát triển, việc các hộ dân dư điện sinh hoạt và trả điện về lưới là rất bình thường. Tuy nhiên tại Việt Nam do có một số vướng mắt về pháp lý nên hiện tại hệ thống năng lượng mặt trời chỉ ở dạng nhỏ lẻ, công suất chưa cao. Đặc biệt là công nghệ điện mặt trời nối lưới chưa thể phát huy được những ưu điểm của nó với điều kiện Việt Nam.
Tại Việt Nam, công nghệ điện mặt trời nối lưới chủ yếu thuộc dạng SIPV nhỏ. Tuy nhiên công nghệ SIPV ở Việt Nam chỉ ở dạng 1 chiều : nguồn điện từ lưới sẽ cấp vào nguồn dự trữ của hệ thống Mardicub vào những thời gian thấp điểm để hệ thống mang ra
SVTH: Lê Quốc Đạt MSSV: 0951030005 Trang 117 sử dụng cho các tải ưu tiên, còn chiều ngược lại từ hộ sử dụng trả về nguồn lưới thì không thể thực hiện được do những điều kiện pháp lý tại Việt Nam.
Năm 2005, công nghệ SIPV được nghiên cứu tại Việt Nam, đến năm 2008, chính thức đưa vào thử nghiệm thực tế. Đến năm 2010, có 3 công trình tại Việt Nam được áp dụng công nghệ Điện mặt trời nối lưới.
Một công trình nhà ở dân dụng tại TP.HCM công suất 2 kWp. Toà nhà một tập đoàn tại TPHCM công suất 12,6 kWp.
Hình 7.9 : Một toà nhà sử dụng công nghệ SIPV.
Trung tâm y tế TP Tam Kỳ - Quảng Nam công suất 3kWp.
SVTH: Lê Quốc Đạt MSSV: 0951030005 Trang 118 Điểm nổi bật của 3 công trình này là toàn bộ hệ thống điện mặt trời được sản xuất, thiết kế và lắp đặt tại Việt Nam. Ngoài ra còn có một số công trình đang thực hiện tại Bình Dương, Hà Nội với công suất lớn hơn nhưng thiết bị và công nghệ của Châu Âu.
7.4. KẾT LUẬN
Công nghệ điện mặt trời nối lưới hiện nay đang trở nên rất phổ biến trong cuộc sống bởi những tính năng ưu việt, nổi trội của mình. Việc lựa chọn công nghệ điện mặt trời nối lưới phù hợp với nhu cầu sử dụng cũng rất quan trọng.
Tại Việt Nam, dù công nghệ chỉ mới xuất hiện gần đây nhưng với những tiềm năng của mìnhthì việc có một chính sách mở hơn sẽ góp phần đưa ngành năng lượng xanh vươn lên mạnh mẽ, giải quyết được những vấn đề hiện tại của lưới điện quốc gia, góp phần đảm bảo an ninh năng lượng cho sự phát triển bền vững của nền kinh tế nước nhà.
SVTH: Lê Quốc Đạt MSSV: 0951030005 Trang 119
PHỤ LỤC
Phụ lục PL01: Thông số kỹ thuật các bộ đèn chính được sử dụng trong chung cư.
Bộ đèn/ Mã bộ đèn Quang thông (lm) Công suất (W) Cấp-hiệu suất PHILIPS FBS296 1xPL-C/2P18W FR 1200 25W/bộ (bao gồm tổn thất ballast 5%) 0,77C PHILIPS FBS296 1xPL-TT/2P26W FR 1800 33W/bộ (bao gồm tổn thất ballast 5%) 0,87C PHILIPS TBS412 1xTL5-24W HFP O 1750 28W/bộ (bao gồm tổn thất ballast 5%) 0,88C PHILIPS TBH424 2xTL5-28W HFP O 5250 62W/bộ (bao gồm tổn thất ballast 5%) 0,85C PHILIPS CR200B 4xTL5-14W HFP O 5000 63W/bộ (bao gồm tổn thất ballast 5%) 0,53D PHILIPS BBG463 1xLED-25-2700-GU10 270 6,8W/bộ 1,00A
SVTH: Lê Quốc Đạt MSSV: 0951030005 Trang 120
Phụ lục PL02: Bảng tổng hợp Phụ tải tính toán của chung cư.
STT KHU VỰC Ptt (kW) Qtt (kVar) Stt (kVA) Itt (A) ks PttΣ (kW) QttΣ (kVar) SttΣ (kVA) IttΣ (A) PHA A B C TẦNG HẦM 1 PHÒNG MÁY 1 45 33,67 56,20 85,39 0,7 72,04 52,48 89,13 135,42 18,8 18,7 18,7 2 PHÒNG MÁY 2 45 33,67 56,20 85,39 18,7 18,8 18,8 3 PHÒNG KỸ THUẬT 8,47 6,33 10,57 16,07 4,1 4,6 4,6 4 LINE CHIẾU SÁNG 1 1,51 0,44 1,57 7,15 1,57 5 LINE CHIẾU SÁNG 2 1,51 0,44 1,57 7,15 1,57 6 LINE CHIẾU SÁNG 3 1,43 0,42 1,49 6,77 1,5 TẦNG TRỆT 1 VĂN PHÒNG CHO THUÊ 1 10,33 7,28 12,64 19,20 0,7 68,40 48,97 84,12 127,81 4,21 4,21 4,21
2 VĂN PHÒNG CHO THUÊ 2 10,33 7,28 12,64 19,20 4,21 4,21 4,21
3 NHÀ HÀNG 1 11,83 8,52 14,58 22,15 4,95 4,82 4,95 4 NHÀ HÀNG 2 11,83 8,52 14,58 22,15 4,82 4,82 4,95 5 HỘ KINH DOANH 1 7,16 5,17 8,83 40,14 8,83 - - 6 HỘ KINH DOANH 2 7,16 5,17 8,83 40,14 - 8,83 - 7 HỘ KINH DOANH 3 7,16 5,17 8,83 40,14 - - 8,83 8 HỘ KINH DOANH 4 7,16 5,17 8,83 40,14 8,83 - - 9 HỘ KINH DOANH 5 7,16 5,17 8,83 40,14 - 8,83 - 10 HỘ KINH DOANH 6 7,16 5,17 8,83 40,14 - - 8,83 11 PHÒNG TRƯNG BÀY 8,95 6,26 10,92 16,59 3,6 3,7 3,7 TẦNG 1 1 CĂN HỘ A1/A2/A3/A4 9,66 6,97 11,91 54,15 0,53 82,74 61,37 103,0 468,3 103,0 - - 2 CĂN HỘ B1/B2/B3/B4 13,51 10,07 16,85 76,59 3 CĂN HỘ C1/C2/C3/C4 8,36 6,3 10,47 47,58 4 CĂN HỘ D1/D2/D3/D4 7,5 5,61 9,37 42,57