CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG .............................................................. 7 1.1 Tổng quan về năng lượng mặt trời (NLMT). ................................................. 7 1.2 Tiềm năng năng lượng mặt trời ở Việt Nam. ................................................14 1.3 Thực trạng sử dụng năng lượng mặt trời tại Việt Nam. ...............................17 1.4 Các công nghệ phát triển Pin mặt trời hiện nay. ..........................................20 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU ĐỐI TƯỢNG VÀ CÔNG CỤ THIẾT KẾ. ..... 23 2.1 Đối tượng thiết kế. ..........................................................................................24 2.1.1 Vị trí của đối tượng thiết kế. ....................................................................24 2.1.2 Mục tiêu hướng tới của đối tượng thiết kế. .............................................24 2.1.3 Điều kiện tự nhiên. ...................................................................................25 2.1.4 Khảo sắt mặt bằng lắp đặt. ......................................................................27 2.2 Công cụ thiết kế. .............................................................................................27 2.2.1 Phần mềm thiết kế AutoCAD. .................................................................27 2.2.2 Phần mềm mô phỏng PVsyst. ..................................................................28 CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG CÔNG CỤ THIẾT KẾ, LẬP PHƯƠNG ÁN HỆ THỐNG MẶT TRỜI TÒA G. ....................................................................... 29 3.1 Tính toán hệ thống. .........................................................................................30 3.2 Lập phương án thiết kế hệ thống NLMT ......................................................31 3.2.1 Nhập Site và Meteo. .................................................................................32 3.2.2 Nhập góc nghiêng và hướng lắp đặt của hệ thống. .................................33 3.2.3 Nhập thông số kỹ thuật của hệ thống. .....................................................36 3.2.4 Chọn hệ thống dây dẫn và tổn thất trên dây dẫn. ..................................42 ii 3.3 Kết quả mô phỏng sản lượng điện. ................................................................ 47 CHƯƠNG 4: CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI NỐI LƯỚI TÒA NHÀ G. .................................................... 52 4.1 Nguyên lýhoạt động và sợ đồ nguyên lýcủa hệ thống. ................................ 53 4.2 Các phương án thiết kế. ................................................................................. 55 4.2.1 Thiết kế tính toán hệ thống mặt trời áp mái nối lưới với công nghệ pin đơn tinh thể Monocrystalline JA Solar (Nhập khẩu). .................................. 55 4.3 Lựa chọn hệ thống. ......................................................................................... 64 4.3.1 Thời gian thu hồi vốn và sinh lời của hệ thống pin mặt trời JA Solar. . 64 4.3.2 Thời gian thu hồi vốn và sinh lời của hệ thống pin mặt trời IREX. ...... 66 4.3.3 Lựa chọn. ................................................................................................. 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 72
GIỚI THIỆU CHUNG
Tổng quan về năng lượng mặt trời (NLMT)
Thế kỷ 21 chứng kiến cuộc cách mạng công nghiệp tiêu tốn năng lượng hóa thạch, dẫn đến cạn kiệt tài nguyên và ô nhiễm môi trường, gây ra biến đổi khí hậu và thiên tai Nhận thức được sự cần thiết phải bảo vệ trái đất, nhân loại đang hướng tới một cuộc cách mạng trong tư duy phát triển bền vững, tập trung vào năng lượng tái tạo và nhiên liệu mới Thời đại hiện nay được xem là thời đại của năng lượng sạch, với sự phát triển vượt bậc của năng lượng tái tạo, góp phần vào tăng trưởng bền vững và bảo vệ môi trường, mang lại thịnh vượng và hạnh phúc cho nhân loại trong thế kỷ 21.
Năng lượng tái tạo đang trở thành lựa chọn kinh tế hàng đầu cho các quốc gia, mang lại tiềm năng phát triển kinh tế và bền vững môi trường Ngành năng lượng sạch, đặc biệt là năng lượng mặt trời, đang trở thành xu hướng tất yếu trong kỷ nguyên công nghệ 4.0 Khi kinh tế phát triển, nhu cầu năng lượng tăng cao, và dự báo nhu cầu năng lượng toàn cầu sẽ tăng hơn 1/3 trong tương lai gần.
Theo báo cáo toàn cầu về năng lượng tái tạo 2019, năng lượng tái tạo tiếp tục mở rộng trong ngành điện với 181 GW mới được lắp đặt trong năm 2018 Tuy nhiên, tỷ lệ bổ sung công suất mới đã chững lại sau nhiều năm tăng trưởng mạnh mẽ Tổng công suất điện tái tạo toàn cầu đạt khoảng 2.378 GW vào năm 2018, đánh dấu năm thứ tư liên tiếp mà việc bổ sung công suất tái tạo vượt trội so với lắp đặt.
Theo báo cáo của REN21, năng lượng tái tạo đã chiếm hơn 33% tổng công suất lắp đặt toàn cầu, với khoảng 100 GW năng lượng mặt trời quang điện (PV) được cài đặt, chiếm 55% công suất bổ sung Năng lượng gió theo sau với 28%, trong khi thủy điện đóng góp 11% Sự kết hợp giữa năng lượng mặt trời, gió và thủy điện đang dần thay thế năng lượng hóa thạch và hạt nhân.
Hình 1.1: Biểu đồ công suất điện từ năng lượng tái tạo bổ sung hàng năm(2012- 2018)
Biểu đồ dưới đây thể hiện công suất năng lượng PV của thế giới và 5 quốc gia hàng đầu lĩnh vực:
Hình 1.2:Biểu đồ công suất NLTT của thế giới và 5 quốc gia hàng đầu lĩnh vực.
Công nghệ PV mặt trời đang phát triển nhanh chóng, với sự gia tăng các thị trường quy mô gigawatt ở nhiều quốc gia Nhu cầu về pin mặt trời ngày càng gia tăng, trở thành lựa chọn cạnh tranh hàng đầu cho sản xuất điện trong các thị trường đang phát triển, phục vụ cho ứng dụng dân dụng, thương mại và các dự án tiện ích, ngay cả khi không tính đến chi phí bên ngoài của nhiên liệu hóa thạch.
Trong năm qua, mười một quốc gia đã tăng cường công suất năng lượng mặt trời với hơn 1 GW, cho thấy sự phát triển vượt bậc so với 9 quốc gia năm 2017 và 7 quốc gia năm 2016 Đến cuối năm 2018, ít nhất 32 quốc gia đã đạt công suất tích lũy từ 1 GW trở lên, tăng từ 29 quốc gia so với năm trước Mặc dù năng lượng mặt trời đang ngày càng đóng góp quan trọng vào sản xuất điện toàn cầu, vẫn còn nhiều thách thức cần giải quyết, bao gồm sự bất ổn về chính sách, khó khăn tài chính và nhu cầu tích hợp PV vào hệ thống điện một cách bền vững.
Thị trường quang điện mặt trời toàn cầu đã đạt mốc 100 GW công suất tích lũy lần đầu tiên vào năm 2018, với mức tăng khoảng 25% lên ít nhất 505 GW, so với chỉ 15 GW một thập kỷ trước Sự tăng trưởng này chủ yếu đến từ nhu cầu mạnh mẽ ở các thị trường mới nổi và Châu Âu, nhờ vào sự giảm giá liên tục, bù đắp cho sự sụt giảm đáng kể ở Trung Quốc, ảnh hưởng đến toàn cầu.
Hình 1.3:Top 10 quốc gia bổ sung năng lượng mặt trời vào năm 2018.
Theo phân tích của mạng lưới chính sách năng lượng tái tạo cho thế kỷ 21 (Ren21), năng lượng mặt trời đã tạo ra khoảng 4.450.000 việc làm trên toàn cầu Tại Châu Á, Trung Quốc, Nhật Bản và Ấn Độ dẫn đầu về tốc độ tăng trưởng đầu tư lắp đặt nhà máy điện mặt trời PV trong giai đoạn 2017 – 2018, góp phần gia tăng số lượng việc làm trong lĩnh vực năng lượng mặt trời.
Hình 1.4:Thống kê số lượng công việc được tạo ra từ nguồn năng lượng tái tạo.
Tăng trưởng đầu tư riêng vào năng lượng mặt trời (NLMT) ở các nước đang phát triển đạt mức 12%, một con số ấn tượng, tạo niềm tin cho các nhà đầu tư vào lĩnh vực này, đặc biệt tại những quốc gia đang bắt đầu phát triển điện mặt trời như Việt Nam.
Theo định luật Swanson 3, giá điện mặt trời sẽ giảm 20% mỗi khi sản lượng tăng gấp đôi, và cứ sau 10 năm, giá điện mặt trời sẽ giảm một nửa Sự giảm giá này đang khiến suất đầu tư điện mặt trời ngày càng hấp dẫn hơn đối với các nhà đầu tư hiện nay.
2 https://www.vox.com/energy-and-environment/2019/6/18/18681591/renewable-energy-china-solar-pv-jobs
3 https://en.wikipedia.org/wiki/Swanson%27s_law
Hình 1.5: Biểu đồ lịch sử của giá mô-đun đối với công suất tích lũy
Trong nửa đầu năm 2018, Bộ Công Thương (MOIT) đã ghi nhận 272 dự án nhà máy điện mặt trời với tổng công suất khoảng 17.500 MW, gấp 9 lần công suất của nhà máy thủy điện Hòa Bình và gấp 7 lần nhà máy thủy điện Sơn La.
Năm 2018, tổng công suất đăng ký đạt khoảng 10.000 MW, trong đó 8.100 MW được đưa vào kế hoạch phát triển Hơn 100 dự án đã ký Thỏa thuận mua điện, và 2 dự án đã chính thức đi vào hoạt động với tổng công suất khoảng 86 MW.
Đến ngày 30 tháng 6 năm 2019, Việt Nam đã có 82 nhà máy điện mặt trời với tổng công suất khoảng 4.464 MW được vận hành thành công, chiếm 8,28% công suất lắp đặt của hệ thống điện quốc gia Các dự án này được hưởng giá mua điện (FIT) 9,35 USents/kWh trong 20 năm theo Quyết định 11/2017/QĐ-TOT của Thủ tướng.
4 https://en.wikipedia.org/wiki/Renewable_energy_in_Vietnam
A0 dự kiến sẽ tiếp tục vận hành và đưa vào hoạt động thêm 13 nhà máy điện mặt trời với tổng công suất 630 MW, nâng tổng số nhà máy điện mặt trời trong hệ thống lên 95 nhà máy Để đẩy nhanh phát triển nguồn điện từ năng lượng mặt trời, bao gồm cả nguồn tập trung lắp đặt trên mặt đất và nguồn phân tán lắp đặt trên mái nhà, quy hoạch năng lượng mặt trời đã tăng từ 850 MW vào năm 2020 lên khoảng 4.000 MW.
2025 và khoảng 12.000 MW vào năm 2030 Sản xuất điện từ năng lượng mặt trời chiếm khoảng 0,5% vào năm 2020, khoảng 1,6% vào năm 2025 và khoảng 3,3% vào năm 2030.
Việt Nam được đánh giá là quốc gia có tiềm năng lớn về năng lượng mặt trời, nhờ vào các chính sách khuyến khích của Chính phủ Ngày 11-4-2017, Thủ tướng Chính phủ đã ký Quyết định số 11/2017/QĐ-TTg, thiết lập cơ chế "Net-metering" và giá mua điện mặt trời là 9,35 Uscent/kWh (chưa bao gồm thuế giá trị gia tăng) Tiếp theo, Bộ Công thương ban hành Thông tư 16 ngày 12/9/2017 hướng dẫn thực hiện Quyết định này, mở ra cơ hội phát triển mạnh mẽ cho năng lượng mặt trời tại Việt Nam Tuy nhiên, sau khi ban hành, một số vướng mắc đã phát sinh, dẫn đến việc Thủ tướng Chính phủ ký Quyết định số 02/2019/QĐ-TTg vào ngày 08/01/2019 để sửa đổi và bổ sung các vấn đề còn tồn đọng.
Tiềm năng năng lượng mặt trời ở Việt Nam
Việt Nam, một quốc gia hình chữ S nằm trên bán đảo Đông Dương thuộc khu vực Đông Nam Á, trải dài 1.650 km từ vĩ độ 23°23’ Bắc đến 8°27’ Bắc bên bờ biển Thái Bình Dương Nhiệt độ trung bình ở Việt Nam dao động từ 21°C đến 27°C, với mức nhiệt tăng dần từ Bắc vào Nam.
Hình 1.7:Vị trí địa lý Việt Nam 5
5 https://bandovietnam.maytinhhtl.com/ban-do-hanh-chinh-dia-li-viet-nam-chi-tiet-moi-nhat-hien-nay.html
Bức xạ mặt trời là nguồn tài nguyên quan trọng tại Việt Nam, với tổng bức xạ năng lượng trung bình khoảng 5kW/h/m2/ngày ở miền Trung và miền Nam, và 4kW/h/m2/ngày ở miền Bắc Từ vĩ tuyến 17 trở vào, bức xạ mặt trời không chỉ dồi dào mà còn ổn định, giảm khoảng 20% từ mùa khô sang mùa mưa Số giờ nắng hàng năm ở miền Bắc dao động từ 1500-1700 giờ, trong khi miền Trung và miền Nam có số giờ nắng từ 2000-2600 giờ.
Dưới đây là số liệu bức xạ, theo tintucnangluong.vn:
Hình 1.8:Biểu đồ cường độ bức xạ mặt trời tại Việt Nam 6
6 https://mysolar.vn/cuong-do-buc-xa-mat-troi-tai-viet-nam
Việt Nam có tiềm năng lớn về năng lượng mặt trời (NLMT) nhờ vào vị trí địa lý từ 8° Bắc đến 23° Bắc, nơi có cường độ bức xạ mặt trời cao với tổng xạ từ 100 – 175 kcal/cm2.năm Việc khai thác NLMT không chỉ mang lại hiệu quả kinh tế mà còn là giải pháp tối ưu cho nguồn năng lượng sạch, không gây ô nhiễm môi trường và có khả năng tái tạo cao Phát triển ngành công nghiệp sản xuất pin mặt trời sẽ giúp thay thế nguồn năng lượng hóa thạch, giảm phát thải khí nhà kính và bảo vệ môi trường Do đó, NLMT được coi là nguồn năng lượng quý giá, có khả năng thay thế các nguồn năng lượng truyền thống đang dần cạn kiệt, điều mà nhiều quốc gia trên thế giới đã áp dụng từ lâu.
B ả ng 1.1: Bảng thống kê cường độ bức xạ và số giờ nắng tại các vùng miền 7
Vùng Giờ nắng trong năm
Cường độ Bức xạ mặt trời (kWh/m 2 , ngày) Ứng dụng Đông Bắc 1600-1750 3,3-4,1 Trung bình
Tây Nguyên và Nam Trung Bộ 2000-2600 4,9-5,7 Rất tốt
Trung bình cả nước 1700-2500 4,6 Tốt
Vùng Tây Bắc gồm các tỉnh Lai Châu, Sơn La, Lào Cai, và các vùng Bắc Trung
Bộ gồm các tỉnh Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh,… có tiềm năng NLMT khá lớn:
7 https://solarpower.vn/cuong-do-buc-xa-nang-luong-mat-troi-tai-cac-khu-vuc-viet-nam/
• Tổng sản lượng bức xạ nhiệt mặt trời trung bình khỏang 4 kWh/m 2 /ngày
Số giờ nắng trung bình hàng năm dao động từ 1800 đến 2100 giờ, đặc biệt ở miền Nam, từ Đà Nẵng trở vào, tiềm năng năng lượng mặt trời rất cao và phân bố đồng đều suốt cả năm Trừ những ngày mưa rào, hơn 90% số ngày trong năm đều có thể tận dụng năng lượng mặt trời để sản xuất điện.
• Số giờ nắng trung bình cả năm trong khoảng 2000 – 2600 giờ
• Tổng sản lượng bức xạ nhiệt trung bình khoảng > 5 kWh/m 2 /ngày.
Thực trạng sử dụng năng lượng mặt trời tại Việt Nam
Tiềm năng sử dụng năng lượng mặt trời tại Việt Nam ước tính đạt khoảng 6,78 triệu kWh/năm (43,9 tỷ TOE/năm), nhưng việc khai thác nguồn năng lượng này vẫn còn hạn chế Hiện nay, các nghiên cứu và ứng dụng năng lượng mặt trời chủ yếu tập trung vào một số lĩnh vực như cung cấp nước nóng cho sinh hoạt và phát điện quy mô nhỏ, bao gồm sấy, nấu ăn và chưng cất nước, nhưng vẫn chỉ ở mức thử nghiệm và chưa có sự phát triển đáng kể.
Việt Nam sở hữu tiềm năng phát triển năng lượng điện mặt trời rất lớn, nhưng việc khai thác và sử dụng nguồn năng lượng này vẫn còn hạn chế Đến năm 2014, dự án điện mặt trời lớn đầu tiên, nhà máy quang năng Hội An tại Côn Đảo, đã được triển khai với tổng đầu tư 140.000 Euro Dự án này đã hoàn thành và kết nối vào lưới điện Côn Đảo vào tháng 12/2014.
Theo thống kê, hiện cả nước chỉ có khoảng 60 hệ thống đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời (NLMT) tập thể, phục vụ cho khoảng 5.000 gia đình Trong số đó, khoảng 95% được lắp đặt tại khu vực thành thị và 5% ở nông thôn Đối tượng sử dụng chủ yếu là các hộ gia đình, chiếm tới 99%, trong khi 1% còn lại phục vụ cho các cơ sở như nhà trẻ, trường mẫu giáo, trạm y tế, khách sạn, trường học và nhà hàng.
Năng lượng mặt trời đang trở thành nguồn điện chính để sản xuất điện ở Việt Nam, đặc biệt là thông qua pin mặt trời Nguồn năng lượng này được áp dụng rộng rãi tại các khu vực nông thôn miền núi, vùng sâu, vùng xa và hải đảo, giúp cải thiện chất lượng cuộc sống và cung cấp điện cho những nơi khó tiếp cận.
Theo Nguyễn Quốc Trung, Trưởng phòng Điều hành Thị trường điện 8 (A0), tính đến giữa tháng 4/2019, toàn hệ thống điện Việt Nam chỉ có 4 nhà máy điện mặt trời với tổng công suất dưới 150 MW Tuy nhiên, đến thời điểm hiện tại, nguồn điện mặt trời đã chiếm 8,28% công suất đặt của hệ thống Dự kiến, A0 sẽ tiếp tục đưa vào vận hành thêm 13 nhà máy điện mặt trời với tổng công suất 630 MW, nâng tổng số nhà máy điện mặt trời lên 95 nhà máy trong toàn hệ thống đến cuối năm 2019.
Hình 1.9: Nhà máy điện mặt trời nổi trên hồ Dầu Tiếng.
Phần lớn dự án điện mặt trời tập trung ở phía nam, nổi bật nhất là Ninh Thuận và Bình Thuận Tính đến thời điểm cuối tháng 12/2019:
• Đã vận hành 87 nhà máy với tổng công suất 4500 MW, trong đó có 22 nhà máy có công suất trên 100MW
• 126 dự án đang quy hoạch với tổng công suất 8960 MW
• 260 dự án đang chờ xét duyệt với tổng công suất 28300 MW
8 https://evn.com.vn/d6/news/Den-3062019-Tren-4460-MW-dien-mat-troi-da-hoa-luoi-141-17-23925.aspx
Hình 1.10:Phân bổ dự án điện mặt trời tại Việt Nam 9
9 https://vnexpress.net/infographics/hang-tram-du-an-dien-mat-troi-tap-trung-o-dau-4025121.html
Các công nghệ phát triển Pin mặt trời hiện nay
Vật liệu chính để chế tạo nên các loại pin mặt trời là từ Silic dạng tinh thể và được chia thành khoảng 3 loại khác nhau, cụ thể như:
Pin mặt trời đơn tinh thể (monocrystalline) được sản xuất từ các thỏi silic hình ống, với các tấm có mặt trống ở góc nối Module Nhờ cấu trúc tế bào tinh thể duy nhất, các phân tử electron có nhiều không gian di chuyển, tạo ra dòng điện hiệu quả hơn Quá trình sản xuất tinh thể đơn này được gọi là Czochralski, đóng vai trò quan trọng trong việc chế tạo vi mạch bán dẫn.
Hình 1.11:Tấm pin NLMT đơn tinh thể Monocrystalline.
Pin mặt trời đa tinh thể được sản xuất từ các thỏi silic đã được nung chảy và làm rắn Với cấu trúc chứa nhiều tinh thể, pin này gặp khó khăn trong việc di chuyển của các electron, dẫn đến hiệu suất thấp hơn so với pin mặt trời đơn tinh thể Mặc dù có giá thành rẻ hơn, pin đa tinh thể hấp thụ ánh sáng mặt trời chậm và cần một mức độ ánh sáng nhất định để hoạt động hiệu quả Đặc biệt, pin sẽ ngừng hoạt động hoàn toàn trong điều kiện thời tiết nhiều mây và âm u.
Hình 1.12:Tấm pin NLMT đa tinh thể Polycrystalline.
Pin mặt trời dạng phim mỏng:
Pin mặt trời dạng phim mỏng được chế tạo từ các miếng phim siêu mỏng làm từ silic nóng chảy, có cấu trúc đa tinh thể và hiệu suất thấp nhất so với pin Mono và Poly Do không cần cắt thỏi silic, loại pin này có giá thành rẻ hơn hai loại pin kia Bên cạnh đó, còn có những loại pin kết hợp giữa các dạng trên, mang lại hiệu suất cao hơn, nhưng giá thành cao và thường được sử dụng trong các lĩnh vực không gian và quốc phòng.
Silic, một nguyên tố tự nhiên phổ biến và bền, được sử dụng trong sản xuất tấm pin mặt trời, mặc dù nó hiếm khi tồn tại ở trạng thái tinh khiết trong tự nhiên Mỗi loại pin mặt trời đều có hiệu quả và ưu điểm riêng, nhưng pin mặt trời Mono và Poly lại nổi bật hơn về mặt thương mại Việc lựa chọn loại pin phù hợp phụ thuộc vào mục đích sử dụng, lượng ánh sáng thực tế và điều kiện thời tiết, nhằm tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của chúng.
Hình 1.13:Tấm pin NLMT dạng phim mỏng.
Hiệu suất pin mặt trời:
Hiệu suất pin mặt trời đơn tinh thể (Mono-Crystalline) cao hơn so với pin poly tinh thể (Poly-Crystalline) và màng mỏng, với hiệu suất tế bào năng lượng mặt trời phổ biến khoảng 16% đến 17% Mặc dù có sự khác biệt về hiệu suất, các đặc điểm và khả năng sản xuất điện của các mô-đun năng lượng mặt trời đơn tinh thể và đa tinh thể tương đối giống nhau, với lượng điện sản sinh ra gần như tương đương khi công suất tấm giống nhau, chỉ chênh lệch vài phần trăm.
Trong chương 1, em đã trình bày hai nội dung chính liên quan đến năng lượng mặt trời Đầu tiên, em giới thiệu tổng quan về nguồn năng lượng này, bao gồm xu hướng và hiện trạng phát triển điện năng lượng mặt trời trên toàn cầu, tốc độ tăng trưởng của ngành điện mặt trời, cùng với các chính sách ưu đãi của Chính phủ Nội dung thứ hai tập trung vào tiềm năng phát triển năng lượng mặt trời, nêu rõ thực trạng sử dụng năng lượng mặt trời và các công nghệ pin mặt trời như pin màng mỏng vô định hình, pin silic đa tinh thể và pin silic đơn tinh thể.
GIỚI THIỆU ĐỐI TƯỢNG VÀ CÔNG CỤ THIẾT KẾ
Đối tượng thiết kế
2.1.1 Vị trí của đối tượng thiết kế Đối tượng thiết kế là tòa nhà G, tòa nhà 4 tầng của Trường Đại học Điện Lực ở vị trí số 235 đường Hoàng Quốc Việt, quận Bắc Từ Liêm, thành phố Hà Nội
Hình 2.1:Vị trí đối tượng thiết kế 10
2.1.2 Mục tiêu hướng tới của đối tượng thiết kế
• Đáp ứng nhu cầu điện năng một phần cho hệ thống tải tiêu thụ của nhà xưởng hoạt động với hệ thống pin mặt trời
• Giảm trừ và đối trừ điện năng tiêu thụ từ lưới điện xuống
• Làm tiền đề để thúc đẩy sử dụng năng lượng tái tạo & tiết kiệm năng lượng trong khu vực
• Nâng cao hình ảnh của trường học hiện đại với tinh thần hướng tới tương lai, đi đầu công nghệ
• Giảm phát thải khí nhà kính, góp phần bảo vệ môi trường
• Là mô hình thực tế cho sinh viên học tập và nghiên cứu về năng lượng mặt trời
Hệ thống sẽ được lắp đặt trên mái Tòa nhà G của Trường Đại học Điện lực, vị trí này được xác định từ hình ảnh vệ tinh trên Google Map cho thấy không có trở ngại nào về mặt bằng triển khai và thi công Khu vực lắp đặt không bị che khuất bởi bóng râm từ các tòa nhà hay cây cối xung quanh, đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu cho hệ thống.
Hình 2.2:Hình ảnh vệ tinh của vị trí lắp đặt
Dưới đây là hình ảnh thực tế của vị trí lắp đặt hệ thống
Hình 2.3:Mặt bằng lắp đặt hệ thống điện mặt trời.
Theo phần mềm PVsyst, tại khu vực lắp đặt hệ thống có dữ liệu về cường độ bức xạ từ Meteonorm được cho dưới bảng sau:
B ả ng 2.1: Cường độ bức xạ mặt trời tại khu vực lắp đặt từ Meteonorm
Theo dữ liệu từ Meteonorm, cường độ bức xạ trung bình theo tháng đạt 3,78 kWh/m²/ngày, với mức thấp nhất vào tháng 12 là 2,45 kWh/m²/ngày và cao nhất vào tháng 5 đạt 5,16 kWh/m²/ngày.
2.1.4 Khảo sắt mặt bằng lắp đặt.
• Loại mái: Mái hình tứ giác với vật liệu làm bằng tôn
• Hướng mái: chính bắc và chính nam
Công cụ thiết kế
2.2.1 Phần mềm thiết kế AutoCAD
AutoCAD là phần mềm thiết kế hỗ trợ máy tính (CAD) phổ biến, được sử dụng rộng rãi trên hệ điều hành Windows, phục vụ cho kỹ sư, kiến trúc sư và chuyên gia thiết kế Phần mềm cho phép tạo ra các mô hình 2D và 3D, với phiên bản đầu tiên được Autodesk phát hành vào năm 1982 Dù mô hình 3D ngày càng được ưa chuộng, AutoCAD vẫn giữ vai trò quan trọng trong việc nâng cao độ chính xác cho các thiết kế 3D.
AutoCAD mang đến cho người dùng giao diện trực quan cùng với các công cụ và layout phong phú, cho phép tạo ra nhiều đối tượng khác nhau theo từng lĩnh vực Các phiên bản của AutoCAD cung cấp cho kiến trúc sư những công cụ phân tích cần thiết để xem xét thành phần, tính toán kết cấu và trọng tải của tòa nhà Ngoài ra, AutoCAD cũng hỗ trợ thiết kế hệ thống pin mặt trời một cách chi tiết và cụ thể.
AutoCAD là phần mềm thiết kế 2D chuyên dụng cho việc triển khai bản vẽ kỹ thuật xây dựng Phần mềm này giúp người dùng dễ dàng và nhanh chóng thể hiện hình dạng, kích thước và đặc điểm cấu tạo của công trình Đối với ngành xây dựng, AutoCAD hoàn toàn thay thế phương pháp vẽ tay truyền thống của các kỹ sư thiết kế.
Trong thiết kế này thì em dung AutoCAD phiên bản 2010 để thực hiện
2.2.2 Phần mềm mô phỏng PVsyst
PVsyst là phần mềm nghiên cứu và phân tích hệ thống điện mặt trời, phục vụ cho kiến trúc sư, kỹ sư và nhà nghiên cứu Nó cung cấp nhiều công cụ hữu ích cho giảng dạy và tích hợp cơ sở dữ liệu về pin mặt trời, ắc quy, bộ biến đổi điện và bức xạ mặt trời Đặc biệt, phần mềm có công cụ thiết kế giao diện 3D, giúp phân tích các tình huống kiến trúc khác nhau của tòa nhà PVsyst hỗ trợ thiết kế cả hệ thống điện mặt trời độc lập và nối lưới.
Trong thiết kế này em sử dụng PVsyst phiên bản 6.8.5 để thực hiện
Trong chương 2, em đã trình bày hai nội dung chính liên quan đến thiết kế Nhà G thuộc Trường Đại học Điện lực Nội dung đầu tiên giới thiệu về đối tượng thiết kế, bao gồm vị trí, mục tiêu, điều kiện tự nhiên và khảo sát mặt bằng của Nhà thư viện điện tử Nội dung thứ hai đề cập đến các công cụ thiết kế, cụ thể là phần mềm thiết kế 2D AutoCAD và phần mềm mô phỏng công suất PVsyst.
ÁP DỤNG CÔNG CỤ THIẾT KẾ, LẬP PHƯƠNG ÁN HỆ THỐNG MẶT TRỜI TÒA G
Tính toán hệ thống
Theo Global Solar Atlas, khu vực lắp đặt có số giờ nắng trung bình mỗi ngày là 3,584 giờ, như thể hiện trong hình ảnh dưới đây.
Hình 3.1:hình ảnh số giờ nắng trung bình một ngày tại khu vực lắp đặt hệ thống
Với tổng diện tích mái nhà tòa G là 322 m 2 và 2 hướng mái là hướng chính bắc và chính nam
Bảng lựa chọn hướng lắp đặt hệ thống:
B ả ng 3.1: Lựa chọn hướng lắp đặt hệ thống.
STT Hướng mái Diện tích Góc nghiêng mái
Lựa chọn hướng lắp đặt chính nam, diện tích 161 m 2 vớigóc nghiêng mái 15°
Chúng tôi đã quyết định lắp đặt hệ thống pin mặt trời Monocrystalline 380W với tổng công suất 18,24 kWp, hướng mái chính về phía nam để tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của hệ thống.
Diện tích mỗi tấm pin khoảng 2 m 2
Tổng diện tích lắp đặt hệ thống là 161 m², trong đó diện tích sử dụng cho việc lắp đặt tấm pin mặt trời là 96 m² Diện tích còn lại được sử dụng để tạo khoảng cách giữa các tấm pin và lối đi.
• Tính toán lắp đặt hệ thống điện mặt trời áp mái nối lưới công suất 18,24 kWp sử dụng tấm pin mặt trời Mono công suất 380 Wp
B ả ng 3.2: Bảng tính toán công suất và lượng điện tạo ra của hệ thống
Công suất của hệ thống trong một giờ nắng ở điều kiện tiêu chuẩn
Công suất tấm pin × số lượng tấm pin
Lượng điện tạo ra với hệ số giờ nắng 3,584 giờ trong một ngày
Công suất hệ thống trong một giờ × Số giờ nắng
Lượng điện tạo ra trong một tháng
Lượng điện tạo ra trong một ngày × 30 ngày
Lượng điện tạo ra trong một năm
Lượng điện tạo ra trong một ngày x 365 ngày
Lập phương án thiết kế hệ thống NLMT
Qua quá trình khảo sát mặt bằng mái và thông số được cho ở mục 2.1.4 thì em có đưa ra được phương án thiết kế:
Dưới đây là màn hình làm việc phần mềm mô phỏng Pvsyst
Hình 3.2:Màn hình làm việc phần mềm PVsyst
Hình 3.3:Hình ảnh nhập thông số tòa G.
3.2.2 Nhập góc nghiêng và hướng lắp đặt của hệ thống
Tiếp theo chọn phần Orientation để nhập góc nghiêng và hướng lắp đặt hệ thống:
Hình 3.4:Màn hình hiển thị với góc nghiêng tấm pin là 8 0
Hình 3.5:Màn hình hiển thị với góc nghiêng tấm pin là 20 0
Theo phần mềm mô phỏng PVsys, khi tấm pin được đặt nghiêng từ 8° đến 20° theo hướng Chính Nam, hiệu suất tối ưu không bị giảm, đạt 0% (Hình 3.3 và Hình 3.4)
Để tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm chi phí cho hệ thống điện mặt trời, tôi quyết định chọn hướng mái lắp đặt là hướng Chính Nam.
Theo khảo sát tại mục 2.1.4, hướng Chính Nam với mái nghiêng 15 độ đạt hiệu suất tối ưu 0% Do đó, trong đồ án này, tôi quyết định lắp đặt áp mái với góc nghiêng 15 độ, sử dụng dữ liệu trung bình năm để đảm bảo tính kỹ thuật, kinh tế và thực tế cho hệ thống.
Dưới đây là mặt bằng bố trí tấm pin ứng với góc nghiêng 15 0 theo hướng Chính Nam với 48 tấm pin Mono 380W (1956x990x40 mm):
Mặt bằng mái được thể hiện trên phầm mềm AutoCAD
Hình 3.6:Hình ảnh mặt bằng mái được thể hiện bằng phần mềm AutoCAD
Bố trí tấm pin được thể hiện trên phần mềm AutoCAD
Hình 3.7:Hình ảnh bố trí tấm pin trên mái được thể hiện bằng phần mềm AutoCAD
Mặt cắt ngang lắp pin mái được thể hiện bằng phần mềm AutoCAD
Hình 3.8:Hình ảnh mặt cắt ngang lắp pin mái được thể hiện bằng phần mềm AutoCAD.
Sơ đồ đấu nối tấm pin được thể hiện bằng phần mềm AutoCAD
Hình 3.9:Sơ đồ đấu nối tấm pin được thể hiện bằng phần mềm AutoCAD.
Trên mái nhà, tôi đã lắp đặt 48 tấm pin năng lượng mặt trời, được chia thành 3 chuỗi mắc song song Mỗi chuỗi gồm 16 tấm pin nối tiếp, mang lại tổng công suất 18,24 kWp.
3.2.3 Nhập thông số kỹ thuật của hệ thống
Tiếp tục đến phần System để nhập thông số kỹ thuật của hệ thống
Hình 3.10:Màn hình nhập thông số trong System
1 Nhập số lượng hệ thống
Hình 3.11:Màn hình nhập số lượng hệ thống.
Tòa nhà A được thiết kế với mái hướng Chính Nam và độ nghiêng 15 độ Do đó, trong phần "Number of kinds of sub-arrays", chỉ cần nhập giá trị 1.
2 Chọn tấm pin mặt trời và inverter:
Dựa trên dữ liệu về tấm pin có sẵn trong PVsyst và sự phổ biến trên thị trường, tôi xin đề xuất hai loại pin kèm theo Inverter phù hợp cho mỗi loại.
Tấm pin Silic – Mono 380W/72 cells của Công ty IREX-Việt Nam, sử dụng Inverter SMA Sunny Tripower 20kWp(Đức)
Tấm pin Silic – Mono 380W/72 cell của công ty JA Solar, sử dụng Inverter GOODWE liên hệ nhập khẩu từ nhà phân phối Trung Quốc
Hình 3.12:Hình ảnh nhập tấm pin IREX và inverter SMA.
Hình 3.13:Hình ảnh nhập tấm pin JA Solar và inverter Goodwe.
Hình 3.14:Thông số kỹ thuật của tấm pin JA Solar.
Dựa trên kết quả thí nghiệm ở điều kiện bức xạ 1000 W/m² và nhiệt độ 25°C, công suất cực đại của pin Mono JA Solar đạt 380 Wp với mức giảm hiệu suất 3% trong năm đầu tiên.
• Dòng ngắn mạch Isc ,130 A với hệ số nhiệt độ là 5,0 mA/ 0 C
• Điện áp hở mạch Voc = 48,27V
• Điện áp cực đại Vmpp = 39,54 V
• Điện áp hở mạch tại -10 0 C = 52,3 V
Hình 3.15:Thông số kỹ thuật của tấm pin IREX
Dựa trên kết quả thí nghiệm ở điều kiện bức xạ 1000 W/m² và nhiệt độ 25°C, công suất cực đại của pin Mono IREX đạt 380 Wp, với mức giảm hiệu suất 3% trong năm đầu tiên.
• Dòng ngắn mạch Isc = 9,830 A với hệ số nhiệt độ là 3,9 mA/ 0 C
• Điện áp hở mạch Voc = 48,84 V
• Điện áp cực đại Vmpp = 40,82 V
• Điện áp hở mạch tại -10 0 C = 52,3 V
Thống số của Inverter SMA Sunny Tripower 20000TL:
Hình 3.16:Hình ảnh thông số của Inverter SMA. ỉ Thụng số đầu vào:
• Điện áp tối thiểu để khởi động inverter: 320V
• Dải điện áp đầu vào tối đa: 800V
• Điện áp đầu vào tối đa: 1000V
• Công suất tiêu thụ: 84W ỉ Thụng số đầu ra:
• Công suất định mức 20kW
• Công suất tối đa 20kW
• Dòng điện đầu lớn nhất: 29A
Thông số của Inverter GOODWE GW20K – DT:
Hình 3.17:Hình ảnh thông số của Inverter Goodwe. ỉ Thụng số đầu vào:
• Điện áp tối thiểu để khởi động inverter: 260V
• Dải điện áp đầu vào tối đa: 850V
• Điện áp đầu vào tối đa: 1000V
• Công suất tiêu thụ: 19W ỉ Thụng số đầu ra
• Công suất định mức 20kW
• Công suất tối đa 20kW
• Dòng điện đầu lớn nhất: 30A
3.2.4 Chọn hệ thống dây dẫn và tổn thất trên dây dẫn ỉ Chọn dõy dẫn 1 chiều DC
Trong phần Detailed losses chọn mục Ohmic Losses để chọn dây dẫn:
Hình 3.18:Tổng điện trở của dây dẫn DC.
Dựa vào bảng quy chuẩn về dây dẫn điện 1 chiều DC EN 50618 – 2014:
Em đã chọn dây dẫn có tiết diện 2,5 mm² cho hệ thống của mình Sau khi khảo sát, khoảng cách dây dẫn DC cần thiết để kết nối với inverter là 12m Dưới đây là bảng quy chuẩn liên quan.
B ả ng 3.3:Bảng lựa chọn dây dẫn DC.
Thông số được nhập như hình sau:
Hình 3.19:Chiều dài và tiết diện dây dẫn DC. ỉ Chọn dõy dẫn xoay chiều AC
Cường độ dòng điện phía AC được tính như sau:
√𝟑 × 𝑼 × 𝒄𝒐𝒔 𝝋 Với công suất P = 18,24 kW, U = 380V,cos φ = 0,95 thay vào công thức thì ta có I = 29,17A Dựa vào IEC 60439 em chọn dây dẫn theo bảng sau:
B ả ng 3.4:Bảng lựa chọn dây dẫn AC
Dựa vào công thức và bảng 3.2, tôi chọn tiết diện dây dẫn AC là 6 mm² Khoảng cách từ Inverter đến tủ điện và tủ tổng của tòa nhà là 7m Các thông số đã được nhập vào phần mềm như sau:
Hình 3.20:Nhập chiều dài và tiết diện dây dẫn AC
Từ các dữ liệu trên ta có bảng khai báo các tổn thất như sau:
Hình 3.21:Biểu đồ tổn thất của hệ thống.
Kết quả mô phỏng sản lượng điện
Dưới đây là bảng kết quả mô phỏng của hai hệ thống
Hình 3.22:Kết quả Mô phỏng sản lượng điện của hệ thống pin JA Solar.
Hình 3.23:Biểu đồ tổn thất trong một năm của hệ thống pin JA Solar.
Hình 3.24:Kết quả mô phỏng sản lượng điện của hệ thống pin IREX
Hình 3.25:Biểu đồ tổn thất trong một năm của hệ thống IREX.
Kết quả mô phỏng từ PVsyst (Hình 3.21 và Hình 3.23), ta có tổng năng lượng điện tạo ra từ hệ thống được thể hiện dưới bảng sau:
B ả ng 3.5: Bảng kết quả mô phỏng sản lượng điện.
Công nghệ Pin Mặt trời và
Pin Mono-JA Solar và Inverter
Pin Mono-IREX và inverter
Từ bảng kết quả mô phỏng trên ta thấy tổng lượng điện được tạo ra của 2 hệ thống trong một năm gần như tương đương nhau
Trong chương 3, tôi đã trình bày ba nội dung chính liên quan đến hệ thống điện mặt trời tại Nhà G trường Đại học Điện lực Đầu tiên, tôi thực hiện tính toán thiết kế hệ thống, bao gồm công suất hệ thống và lượng điện tạo ra hàng ngày cũng như hàng năm Tiếp theo, tôi so sánh hai hệ thống pin mặt trời dựa trên hiệu quả và chi phí kinh tế, với việc nhập thông số cho tấm pin, Inverter và chọn dây dẫn trên phần mềm PVsyst Cuối cùng, tôi đã trình bày kết quả mô phỏng thu được khi chạy PVsyst.
CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI NỐI LƯỚI TÒA NHÀ G
Nguyên lý hoạt động và sợ đồ nguyên lý của hệ thống
Hình 4.1:Sơ đồ nguyên lý của hệ thống nối lưới
Khi không có ánh sáng mặt trời, như vào buổi tối hoặc khi có mây che, các tấm pin năng lượng mặt trời sẽ không tạo ra điện năng Do đó, các thiết bị sẽ sử dụng điện từ lưới điện như thường lệ Lúc này, chỉ số W0 sẽ phản ánh chính xác mức tiêu thụ điện năng của các thiết bị, với công thức W2 = W0.
Khi trời nắng, các tấm pin mặt trời sản sinh ra điện năng, và Inverter sẽ chuyển đổi điện năng DC từ các tấm pin thành AC có tần số, pha và điện áp phù hợp với lưới điện Điện năng từ mặt trời sẽ được hòa vào điện lưới thông qua chỉ số đồng hồ W1 Do đó, chỉ số mua điện từ lưới W0 sẽ bằng hiệu của mức tiêu thụ của phụ tải W2 và điện năng do hệ thống điện mặt trời tạo ra, được thể hiện qua công thức: W0 = W2 - W1.
Khi công suất của phụ tải nhỏ hơn công suất điện mặt trời (W2 < W1), điện năng sẽ được trả ngược lại lưới điện, dẫn đến chỉ số W0 có giá trị âm.
Khi xảy ra mất điện lưới, hệ thống điện mặt trời sẽ tự động ngừng hoạt động để bảo đảm an toàn cho lưới điện Khi nhà nước chấp thuận việc mua điện từ các hộ gia đình có hệ thống điện mặt trời nối lưới, chúng ta sẽ lắp đặt công tơ 2 chiều thay cho đồng hồ W0 Điều này mang lại nhiều ưu điểm cho người sử dụng.
Hệ thống điện mặt trời cho phép sử dụng năng lượng vào ban ngày, trong khi lượng điện dư thừa có thể được bán lại cho công ty điện lực Vào buổi chiều và tối, người dùng sẽ sử dụng điện từ lưới điện Nhờ đó, hệ thống này giảm thiểu sự phụ thuộc vào công ty điện lực và giảm thiểu ô nhiễm môi trường do các phương thức sản xuất điện truyền thống.
• Không sử dụng bình acquy: giảm đáng kể chi phí đầu tư và bảo dưỡng cho hệ thống acquy
Khai thác điện năng hiệu quả nhất từ nguồn năng lượng mặt trời nhờ vào khả năng thu nhận và biến đổi năng lượng trực tiếp vào lưới điện, giúp giảm thiểu tổn hao năng lượng trên acquy dự trữ.
Máy vận hành song song với lưới điện giúp bảo vệ hệ thống khỏi những đột biến tải và điện áp, đảm bảo tính bền vững lâu dài Tuổi thọ của hệ thống phụ thuộc vào các linh kiện điện tử cao cấp, có thể kéo dài tới 25 năm Sản phẩm này phù hợp cho nhiều đối tượng sử dụng, bao gồm hộ dân, cơ quan và các đơn vị kết nối với điện lưới quốc gia.
Lắp đặt và sử dụng thiết bị rất đơn giản, với chi phí bảo trì gần như bằng không, giúp rút ngắn thời gian thu hồi vốn tối đa và đảm bảo theo dự tính đầu tư ban đầu.
Hệ thống năng lượng mặt trời sẽ ngừng hoạt động khi điện lưới bị cắt, nhằm đảm bảo an toàn cho lưới điện Khi kết nối nguồn năng lượng từ các tấm pin mặt trời với lưới điện quốc gia, hệ thống này hoạt động như một máy phát điện nối lưới Để đưa công suất điện lên lưới, cần phải điều chỉnh điện áp và tần số để phù hợp với lưới điện hiện tại.
• Hệ thống này có thể áp dụng tại Việt Nam, nhưng vẫn chưa được phổ biến ở Việt Nam.
Các phương án thiết kế
4.2.1 Thiết kế tính toán hệ thống mặt trời áp mái nối lưới với công nghệ pin đơn tinh thể - Monocrystalline JA Solar (Nhập khẩu)
Hiện nay, pin mặt trời phổ biến nhất là pin tinh thể silic, với pin đơn tinh thể được làm từ silicon tinh khiết cao, mang lại hiệu suất sử dụng vượt trội Tỉ lệ hiệu suất của các tấm pin mono thường dao động từ 15-20%, cho thấy khả năng chuyển đổi quang năng lớn hơn nhiều so với pin màng mỏng và pin tinh thể.
Chính vì vậy, 94% lượng pin trên thế giới được sản xuất theo công nghệ này, trong đó 75% ứng dụng công nghệ đa tinh thể
Bảng dưới đây là Top 10 nhà cung cấp pin mặt trời tốt trên thị trường thế giới:
B ả ng 4.1:Top 10 nhà cung cấp pin mặt trời tốt trên thị trường thế giới 12
TT Thương hiệu Quốc gia Năm thành lập Hiệu suất
12 http://kingteksolar.com.vn/tin-tuc/top-10-nha-cung-cap-tam-pin-nang-luong-mat-troi-hang-dau-the-gioi.html
Bảng dưới đây là một số nhà sản xuất Inverter tốt trên thị trường thế giới:
B ả ng 4.2:Một số nhà sản xuất Inverter nổi tiếng trên thế giới 13
TT Thương hiệu Quốc gia
Dựa trên những đánh giá khách quan và kiểm định chặt chẽ từ thị trường, tôi đã chọn thiết kế hệ thống điện mặt trời áp mái nối lưới sử dụng công nghệ pin đơn tinh thể Monocrystalline JA Solar, một trong 10 nhà cung cấp pin mặt trời hàng đầu thế giới Hệ thống này sẽ kết hợp với Inverter Goodwe, được nhập khẩu nguyên chiếc từ Trung Quốc, quốc gia hàng đầu trong sản xuất pin mặt trời và máy biến tần.
13 http://sicom.com.vn/Top_10_inverter_for_solar_2019
1 Tấm pin đơn tinh thể - Monocrystalline JA Solar 380W
Hình 4.2:Tấm pin đơn tinh thể-Monocrystalline JA Solar 380W.
2 Giá Vật tư ỉ Bỏo giỏ tấm pin Để tiết kiệm tối đa chi phí đầu tư cho hệ thống và dựa vào kinh nghiệm đã làm việc rất nhiều từ các đơn vị cung cấp hàng hóa Trung Quốc Việc trực tiếp mua pin mặt trời và Inverter từ nhà cung cấp hoặc đại lý cấp 1 của hãng sẽ tiết kiệm nhiều chi phí mà vẫn đảm bảo được hàng hóa chất lượng Chi phí đã được em trực tiếp liên hệ và được tính toán dưới đây:
Trao đổi với nhà cung cấp từ Trung Quốc JA Solar 14 , giá của 1Wp = 0.21 USD
Tỷ giá đồng Đô La Mỹ ngày 30/12/2019 là: 1 USD = 23,250 VNĐ
Như vậy 1Wp = 4,883 VNĐ ỉ Bỏo giỏ Inverter
Liên hệ mua Inverter từ nhà cung cấp từ Trung Quốc Inverter Goodwe 15 , giá Inverter 20KW = 1400USD
B ả ng 4.3:Bảng giá tấm Pin mặt trời JA Solar và Inverter Goodwe.
STT Chi tiết sản phẩm
Nhập khẩu Số tiền Tổng tiền(VNĐ)
Tấm pin mặt trời JA Solar, công suất
Nhà cung cấp chính hãng Trung Quốc
14 https://www.alibaba.com/product-detail/Chinese-High-Efficiency-Photovoltaic-JA-
15 https://www.alibaba.com/product-detail/GOODWE-hot-sale-high-quality-
Nhà cung cấp chính hãng Trung Quốc
Phí vận chuyển chính ngạch Trung
Quốc – Việt Nam(bao gồm phí bảo hiểm hàng hóa)
Thuế xuất nhập khẩu Pin mặt trời
Trung Quốc-Việt Nam là 0%
Tổng thanh toán 159,255,456VNĐ ỉ Bỏo giỏ linh kiện được cụng ty SolarBK bỏo giỏ:
B ả ng 4.4: Bảng báo giá linh kiện
STT Chi tiết sản phẩm Xuất xứ Số lượng Đơn vị Tổng tiền
Hệ thống khung đỡ pin năng lượng mặt trời 18.24kWp trên mái Tôn
2 Vật tư và phụ kiện đi kèm Việt Nam 1 Hệ 21,600,000VNĐ
Lắp đặt vận hành Việt Nam 1 gói 10,250,000VNĐ
Tổng thanh toán 62,755,000VNĐ ỉ Tổng chi phớ dự kiến:
Từ những dữ liệu ở bảng 4.2 và bảng 4.3 ta có tổng chi phí lắp đặt dự kiến là khoảng
4.2.2 Thiết kế tính toán hệ thống điện mặt trời áp mái nối lưới với công nghệ pin đơn tinh thể - Monocrytalline IREX (Việt Nam)
Với việc đạt nhiều chứng chỉ chứng nhận quốc tế và trong nước 16 : TUV, UL
Tấm pin năng lượng mặt trời của IREX, đạt tiêu chuẩn IEC 61730, IEC 61215, CSA và ISO 9001:2008, đã được xuất khẩu sang nhiều quốc gia trên thế giới, đặc biệt là các thị trường khó tính như Châu Âu và Mỹ Sản phẩm cam kết hiệu suất trên 80% trong vòng 25 năm.
IREX tự chủ trong sản xuất mà không cần qua trung gian, với công suất nhà máy lớn và dây chuyền sản xuất tự động hóa, điều này giúp giảm thiểu chi phí nhân công Nhờ đó, IREX duy trì được mức giá ổn định và cạnh tranh trên thị trường cả trong nước và quốc tế.
16 https://irex.vn/loai-san-pham/tam-pin-mat-troi/
Hình 4.4:Tấm pin đơn tinh thể-Monocrystalline IREX 380W.
Dưới đây là bảng báo giá cho hệ thống Pin mặt trời áp mái nối lưới công suất 18,24kWp do công ty IREX Việt Nam sản xuất.
B ả ng 4.5:Bảng báo giá hệ thống Pin mặt trời áp mái nối lưới công suất 18kWp công ty
STT Tên thiết bị Xuất xứ Đơn vị tính
Số lượng Đơn giá Thành tiền
Tấm pin mặt trời mono IREX, công suất 380Wp
Sunny Tripower Đức Bộ 1 công suất 20 kW 3 pha 380V
Hệ thống khung đỡ pin năng lượng mặt trời 18.24kWp trên mái Tôn
4 Vật tư và phụ kiện đi kèm
5 Vận chuyển và thiết bị trọn gói
6 Đào tạo chuyển giao công nghệ
Bảng báo giá trên của IREX đã bao gồm tất cả các chi phí lắp đặt, bảo trì, bảo hành hệ thống
Số vốn phải bỏ ra cho hệ thống này là 356,400,000 VNĐ.
Lựa chọn hệ thống
4.3.1 Thời gian thu hồi vốn và sinh lời của hệ thống pin mặt trời JA Solar
Chính phủ Việt Nam đang khuyến khích người dân lắp đặt hệ thống điện mặt trời trên mái nhà, cho phép họ sử dụng và bán lại phần điện dư cho ngành điện Chính sách này được quy định trong Quyết định số 11/2017/QĐ-TTg ngày 11/4/2017 và Quyết định số 02/2019/QĐ-TTg ngày 8/1/2019.
Giá mua điện của EVN 18 từ ngày 30/06/2019 vẫn chưa có thay đổi về giá, tạm thời vẫn sử dụng mức giá cũ là 9,35 Uscents/kWh
Với tỷ giá đồng Đô La Mỹ hiện tại: 1 USD = 23,250 VNĐ Ta có giá điện 1 kWh
Giá điện được xác định là 2,173 VNĐ và sẽ là mức chung cho các năm tiếp theo Các hãng pin lớn trong Top 10 sản phẩm tốt nhất thế giới, như Hanwha Q Cells, LG, Sharp, Panasonic, AE Solar, Jinko Solar, JA Solar, và Canadian Solar, đều cam kết bảo hành hiệu suất trên 80% trong vòng 25 năm Điều này cho thấy mức suy hao hiệu suất trung bình hàng năm chỉ khoảng 0.8%, dẫn đến sản lượng điện hàng năm bị tổn thất không đáng kể.
Ta có bảng tính toán sản lượng điện trong vòng 20 năm, mỗi năm ước tính suy giảm tổn thất hệ thống 1% so với năm trước
B ả ng 4.6:Bảng phân tích sản lượng, thời gian hòa vốn và mức sinh lời cho hệ thống pin mặt trời JA Solar
Năm kWh/năm Giá điện/kWh Tiền bán điện năm
17 https://www.evn.com.vn/userfile/User/btv1/files/QD02_2019_TTCP.pdf
18 http://cskh.evnhanoi.com.vn/Newletter?cateId@4
Tổng số tiền thu được dự kiến trong 5 năm
(vốn đầu tư dự kiến 222,010,000 VNĐ)
Tổng số tiền sinh lời dự kiến 639,731,200 VNĐ
4.3.2 Thời gian thu hồi vốn và sinh lời của hệ thống pin mặt trời IREX
Ta có giá điện 1 kWh = 2,173 VNĐ (đã nêu ở mục 4.3.1) và lấy giá điện này làm mức chung cho các năm tiếp theo
B ả ng 4.7 : Bảng phân tích sản lượng, thời gian hòa vốn và mức sinh lời cho hệ thống pin mặt trời IREX.
Năm kWh/năm Giá điện/kWh Tiền bán điện năm
Tổng số tiền thu được dự kiến trong 8 năm
(vốn đầu tư 356,400,000 VNĐ) 372,300,090 VNĐ
Tổng số tiền sinh lời dự kiến 505,146,445 VNĐ
4.3.3 Lựa chọn Đánh giá hai loại hệ thống đã phân tích ở mục 4.2.1 và 4.2.2, được thể hiện ở bảng dưới đây:
B ả ng 4.8: So sánh hai hệ thống
Hệ thống pin mặt trời JA
Hệ thống pin mặt trời
Tổng năng lượng điện tạo ra mô phỏng từ
Tổng số vốn đầu tư dự kiến 222,010,000 VNĐ 356,400,000 VNĐ
Số năm thu hồi vốn 5 năm 8 năm
Dự kiến số tiền sinh lời trong 20 năm 639,731,200 VNĐ 505,146,445 VNĐ
- Bảo hành tấm pin 10 năm
- Bảo hành hiệu suất tấm pin đạt công suất trên 80%
- Bảo hành toàn hệ thống 5 năm
- Bảo hành tấm pin 12 năm
- Bảo hành hiệu suất tấm pin đạt công suất trên 80%
- Bảo hiểm sản lượng điện cam kết đạt trên 75% trong
- Chi phí đầu tư ban đầu thấp
- Thời gian hoàn vốn nhanh
- Sản phẩm sản xuất trong nước
- Quá trình bảo hành, bảo trì nhanh
- Bảo trì hệ thống được IREX bảo trì 6 tháng/1 lần trong 2 năm miễn phí
Nhược điểm -Tự bảo trì, bảo dưỡng hệ thống
- Chi phí đầu tư cao
- Thời gian hoàn vốn lâu
Tấm pin và Inverter được bảo hành chính hãng, tuy nhiên, trong trường hợp có lỗi do nhà sản xuất, khách hàng cần vận chuyển sản phẩm về để nhà cung cấp thực hiện bảo hành hoặc tự khắc phục lỗi.
- Sinh lợi nhuận chậm hơn
Từ bảng so sánh trên, em lựa chọn phương án hệ thống pin mặt trời JA Solar vì:
• Tiểm kiệm vốn đầu tư dự kiến khoảng 134,000,000 VNĐ so với hệ thống IREX
• Thời gian hoàn vốn ngắn (khoảng 5 năm)
• Thời gian sinh lời nhanh
Mặc dù có một số khó khăn trong việc bảo trì, nhưng quy trình bảo trì hệ thống điện mặt trời tương đối đơn giản, vì vậy sinh viên trường Đại học Điện Lực hoàn toàn có khả năng tự thực hiện công việc này.
Bảo hành tấm pin và Inverter có thể gặp khó khăn khi cần gửi trả lại nhà cung cấp do lỗi lớn Tuy nhiên, rủi ro khi bảo hành là rất thấp, vì sản phẩm đã được kiểm định chất lượng và nằm trong Top những sản phẩm tốt nhất thế giới.
Trong chương 4, bài viết tập trung vào ba nội dung chính: đầu tiên là nguyên lý hoạt động và sơ đồ nguyên lý của hệ thống; thứ hai là phân tích hai hệ thống pin mặt trời JA Solar và IREX, bao gồm tính toán vốn đầu tư, bảo hành và bảo trì; cuối cùng, nội dung thứ ba đề cập đến thời gian hoàn vốn, thời gian sinh lời của hệ thống, cùng với lượng điện tạo ra trong 20 năm để lựa chọn hệ thống tối ưu nhất.
Qua một học kỳ nghiên cứu tài liệu và thực hiện đồ án tốt nghiệp, tôi đã tích lũy được nhiều kiến thức quý giá về thiết kế và tính toán hệ thống điện mặt trời áp mái nối lưới cho tòa nhà Tôi đã hiểu rõ các vấn đề liên quan đến việc lắp đặt, hiệu suất và lợi ích của hệ thống năng lượng tái tạo này.
- Tiềm năng phát triển năng lượng mặt trời tại Việt Nam
- Tính toán, thiết kế một hệ thống năng lượng mặt trời
- Chọn giải pháp tối ưu cho dự án
- Ứng dụng PVSyst chạy mô phỏng sản lượng hệ thống NLMT
- Sử dụng phần mềm Autocad cho hệ thống
- Tính toán chi phí lắp đặt
- Tính toán thời gian hoàn vốn
- Tính toán tiền sinh lời của các năm tiếp theo
Trong quá trình thực hiện đồ án, tôi đã gặp một số khó khăn nhất định Tuy nhiên, nhờ vào sự nỗ lực của bản thân và sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo TS Phạm Mạnh Hải, tôi đã vượt qua và hoàn thành đồ án này Xin chân thành cảm ơn thầy!
Em đã nỗ lực hết mình để hoàn thành đồ án này, nhưng do thiếu kinh nghiệm nên không thể tránh khỏi một số sai sót Em rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ các thầy cô và bạn bè để có thể học hỏi và cải thiện trong tương lai Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày….tháng 01 năm 2020 Sinh viên thực hiện
