Bài Tập Lớn 1 Thiết Kế Trang Trại Điện Mặt Trời Áp Mái Xã Giai Xuân Thành Phố Cần Thơ.pdf

Tấm pin năng lượng mặt trời được nhóm em lựa chọn để sử dụng cho dự án điện mặt trời xã Giai Xuân với công suất 2MWp là loại pin quang điện Silic đa tinh thể của hãng Jinkosolar-Trung Qu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

-o0o -HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG XANH

BÀI TẬP LỚN 1

THIẾT KẾ TRANG TRẠI ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI

XÃ GIAI XUÂN THÀNH PHỐ CẦN THƠ

GVHD: TRẦN CÔNG BINH NHÓM 01:

- DIỆP GIA ĐĂNG

- NGUYỄN PHẠM ĐĂNG HUY

- VŨ VĂN HUY

- NGUYỄN THÀNH TÂM

- NGUYỄN HỮU QUỐC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DỰ ÁN 1.1 Vị trí địa lý

Trang trại điện mặt trời áp máy được xây dựng tại xã Giai Thuận, huyện Phong Điền, thành phố Cần Thơ có tọa độ 10°02'26.4"N 105°42'04.0"E

Trang trại điện có công suất thiết kế 2mWp, được quy hoạch trên một mái nhà hình chữ nhật có chiều dài theo hướng Đông – Tây

1.2 Thông tin thời tiết - khí hậu từ SOLARGIS

1.2.1 Tổng bức xạ trung bình tháng

GHI (kWh/m2 mỗi ngày)

DNI (kWh/m2 mỗi ngày)

DIF (kWh/m2 mỗi ngày) Tháng 1 4.578 3.191 2.480 Tháng 2 5.420 4.036 2.627 Tháng 3 5.766 3.936 2.877 Tháng 4 5.554 3.535 2.913 Tháng 5 4.887 3.185 2.534 Tháng 6 4.460 2.784 2.437 Tháng 7 4.383 2.597 2.454 Tháng 8 4.650 2.792 2.533 Tháng 9 4.331 2.452 2.491 Tháng 10 4.326 2.606 2.448 Tháng 11 4.273 2.909 2.380 Tháng 12 4.289 3.001 2.369 Hằng năm 4.739 3.079 2.545

- GHI: Tổng bức xạ phương ngang

- DNI: Bức xạ trực tiếp thông thường

- DIF: Bức xạ ngang khuếch tán

1.2.2 Dữ liệu khí tượng

Nhiệt độ (độ C)

Tốc độ gió (m/s)

CDD HDD Tháng 1 25.8 2.4 229 0 Tháng 2 26.7 2.8 219 0 Tháng 3 28.3 2.9 313 0 Tháng 4 29.1 2.4 305 0 Tháng 5 28.6 2.3 322 0 Tháng 6 27.7 2.8 307 0

Tháng 7 27.3 3.1 301 0 Tháng 8 27.3 3.2 305 0 Tháng 9 27.2 2.8 277 0 Tháng 10 27.1 1.9 286 0 Tháng 11 27.1 2.1 274 0 Tháng 12 26.2 2.3 261 0 Hằng năm 27.4 2.6 3422 0

- CDD: Nhiệt độ làm lạnh ngày

- HDD: Nhiệt độ gia nhiệt ngày

1.2.3 Các thông số khi tượng khác

ALB RH

(%) (kg/m2)PWAT PREC(mm)

Tháng 3 0.16 74 42 11 Tháng 4 0.16 76 48 47 Tháng 5 0.14 82 55 177 Tháng 6 0.13 85 56 195 Tháng 7 0.13 86 56 204 Tháng 8 0.12 86 56 221 Tháng 9 0.11 86 57 258 Tháng 10 0.10 86 55 287 Tháng 11 0.11 84 52 136 Tháng 12 0.13 81 47 36 Hằng năm 0.13 82 50 1583

- ALB: Hệ số phản xạ bề mặt

- RH: Độ ẩm tương đối

- PWAT: Nước ngưng tụ

- PREC: Lượng mưa

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ TRANG TRẠI ĐIỆN MẶT TRỜI

2.1 Mô tả chung

Dự án điện mặt trời xã Giai Xuân 2MWp sử dụng công nghệ pin quang điện, nối lưới trực tiếp không lưu trữ Nhà máy có công suất lắp đặt 2MWp

Các thành phần chính của nhà máy như sau:

- Hệ thống các tấm pin quang điện mắc nối tiếp thành các chuỗi và song song thành các mảng pin

- Hệ thống sử dụng giàn khung đỡ cố định nghiêng 10 độ về hướng chính Nam

2.2 Đặc tính kỹ thuật

2.2.1 Tấm pin quang điện

Tấm pin năng lượng mặt

trời được nhóm em lựa chọn để

sử dụng cho dự án điện mặt trời

xã Giai Xuân với công suất

2MWp là loại pin quang điện

Silic đa tinh thể của hãng

Jinkosolar-Trung Quốc với công

suất 570 Wp, có các thông số

như catalogue dưới đây:

2.2.2 Inverter

Dự án đề xuất sử dụng loại inverter có công suất định mức 1000kW, loại PV1000 của hãng Siemens (tại cos =1) để tính toán.ϕ

2.3 Thiết kế trên PVSyst

Các thao tác chọn địa điểm, các tấm pin, inverter,…tiến hành mô phỏng bằng phần mềm Pvsyst

Chọn tấm pin và inverter:

Thông số tấm pin Jinkosolar 570w:

Thông số này dựa trên những kết quả thí nghiệm trong điều kiện bức xạ 1000W/m2 và nhiệt độ là 25 oC thì khi đó, công suất cực đại 570Wp với độ giảm hiệu suất 3% đối với pin trong năm đầu tiên, trong đó:

- Dòng ngắn mạch Isc= 13,67 A với hệ số nhiệt độ là 6,6 mA/ oC

- Dòng điện cực đại Impp= 12,99 A

- Điện áp hở mạch Voc= 53,09V

- Điện áp cực đại Vmpp= 43,89V

Thông số của Inverter Sinacon PV1000:

Thông số đầu vào:

- Điện áp tối thiểu để khởi động inverter: 802V

- Dải điện áp đầu vào tối đa: 1500V

- Điện áp đầu vào tối đa: 1500V.

- Công suất tiêu thụ: 500W.

Thông số đầu ra:

- Điện áp đầu ra: 550V

- Công suất định mức: 1017kW

- Công suất tối đa: 2000kW

- Dòng điện đầu ra: 1050A

- Dòng điện đầu ra lớn nhất: 1050A

- Hiệu suất tối đa: 98,77%

2.4 Giải pháp thiết kế và lắp đặt tấm pin

2.4.1 Góc nghiêng tấm pin

Với hệ thống giá đỡ cố định, các tấm pin sẽ được đặt nghiêng một góc so với phương nằm ngang nhằm tối đa lượng bức xạ nhận được Về lý thuyết, để đón được lượng bức xạ mặt trời tối ưu thì các tấm pin cần nghiêng một góc bằng với vĩ

độ và xoay về hướng chính Nam Khi đó, tại 12h trưa các ngày Xuân phân và Thu phân, mặt trời sẽ chiếu vuông góc với bề mặt các tấm pin

Tuy nhiên, tùy vào từng vị trí và khu vực cụ thể, cộng thêm với các điều kiện khác sẽ có những thay đổi về góc nghiêng để có thể nhận được lượng bức xạ mặt trời lớn nhất Nếu góc nghiêng quá lớn thì khoảng cách gữa 2 hàng pin sẽ tăng lên, không tối ưu được diện tích lắp đặt và kết câu chịu lực của dàn khung trước gió, bão sẽ kém, còn nếu lắp góc nghiêng của dàn pin quá nhỏ thì sẽ làm giảm khả năng vệ sinh tấm pin bằng nước mưa Vậy nên, cần kết hợp giữa lí thuyết và thực

tế để có thể tìm ra góc lắp đặt vừa tối ưu được lượng bức xạ mặt trời, tối ưu được diện tích lắp đặt, chịu lực và có thể tận dụng nước mưa để vệ sinh

Vậy nên, cần kết hợp giữa lí thuyết và thực tế để có thể tìm ra góc lắp đặt vừa tối ưu được lượng bức xạ mặt trời, tối ưu được diện tích lắp đặt, chịu lực và có thể tận dụng nước mưa để vệ sinh Cần lưu ý các vấn đề sau để tùy chỉnh góc nghiêng:

- Tổn thất bụi bẩn: góc nghiêng càng lớn thì tổn thất bụi bẩn càng nhỏ, do hiệu quả của việc vệ sinh tấm pin bằng nước mưa tự nhiên

- Bóng che nội bộ: góc nghiêng càng lớn thì khoảng cách giữa các tấm pin càng tăng với cùng một tổn thất bóng che, từ đó tăng diện tích lắp đặt

- Sự phân bố bức xạ theo mùa: tùy vào khu vực, bức xạ mặt trời sẽ phân

bố tập trung cao vào một mùa trong năm, từ đó điều chỉnh góc nghiêng tối ưu theo mùa đó

Dự án điện mặt trời xã Giai Xuân nằm ở vĩ độ 10.04 độ Bắc, 105.701110 độ kinh Đông Qua tính toán từ phần mềm Pvsyst, để tối ưu hiệu suất và tối ưu về kinh tế thì nhóm em xin lựa chọn, góc nghiêng của tấm pin bằng với vĩ độ là 10.04 độ, góc phương vị hướng chính Nam (0 độ)

2.5 Cấu hình lắp đặt các tấm pin

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

- Góc nghiêng: 10.04o, hướng chính Nam

- Độ rộng 1 hàng giá đỡ: 1,2m

- Khoảng cách pitch (giữa 2 mép dưới của 2 hàng pin kề nhau): 2,2m

- Góc giới hạn bóng che: 12,6 độ

- Tỉ lệ chiếm đất - GCR: 54.5%

Khoảng cách giữa các hàng quyết định bởi góc nghiêng tấm pin, góc giới hạn bóng che và tối ưu diện tích sử dụng Hệ thống sẽ luôn luôn có tổn thất bóng che nội bộ, do các hàng pin sẽ che lẫn nhau vào lúc sáng sớm và chiều muộn và hệ thống có tổn thất bóng che nội bộ thấp hơn 1% Qua tính toán, ở ngày Đông chí (21/12), góc cao độ trong ngày sẽ nhỏ hơn các ngày còn lại trong năm, cụ thể vào 9h và 15h thì góc cao độ 34,708, vì vậy muốn không có bóng che nội bộ từ 9h đến 15h thì góc giới hạn bóng che các tấm pin phải nhỏ hơn góc cao độ (< 34,708 độ) Qua tính toán, để hệ thống không có bóng che nội bộ từ 9h sáng đến 15h chiều của ngày 21/12 thì khoảng cách lối đi giữa 2 hàng pin tối thiểu là 0,65m Tuy nhiên, để dự phòng cho các giải pháp xây dựng, bảo dưỡng thay thế và vệ sinh tấm

pin, đề án kiến nghị lựa chọn khoảng cách lối đi giữa các hàng pin là 1m Các thông số chính thiết kế như sau:

Với khoảng cách lựa chọn, hệ thống thỏa điều kiện không có bóng che nội

bộ từ 9h sáng đến 15h chiều ngày 21/12 và tổn thất do bóng che nội bộ là 0,3%

CHƯƠNG 3: BỐ TRÍ MẶT BẰNG 3.1 Bố trí mặt bằng mảng pin cho một tủ điện

Theo như thiết kế, mỗi chuỗi pin sẽ gồm 22 tấm pin nối tiếp.Mỗi hộp gom dây gồm 8 chuỗi pin song song Mặt bằng của một giàn khung đỡ pin đề xuất sử dụng như sau:

3.2 Bố trí mặt bằng mảng pin cho một Inverter.

Kết quả bố trí mặt bằng toàn trang trại điện như sau:

Sơ đồ đi dây trang trại điện mặt trời 2MWp với 2 Inveter 1000kW

CHƯƠNG 4: TỔNG KẾT 4.1 Thông số hệ thống trang trại điện

4.2 Chi phí xây dựng dự kiến

4.3 Kết luận