Đánh giá tính khả thi của dự án xây dựng nhà máy điện mặt trời tại huyện tịnh biên Đánh giá tính khả thi của dự án xây dựng nhà máy điện mặt trời tại huyện tịnh biên Đánh giá tính khả thi của dự án xây dựng nhà máy điện mặt trời tại huyện tịnh biên
GIỚI THIỆU
Đặt vấn đề
Mặt trời là nguồn năng lượng vô tận, sạch và đáng tin cậy, cung cấp năng lượng cho mọi hình thức sống trên trái đất từ khi sự sống bắt đầu Hiện nay, nhân loại cần quay trở lại và dựa vào mặt trời như nguồn năng lượng chính để phát triển bền vững.
Với sự gia tăng giá năng lượng và lo ngại về ô nhiễm, suy giảm tài nguyên và suy thoái môi trường, nhận thức về nguồn lực hạn chế đã tăng lên Việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch không chỉ gây ra phát thải nhà kính mà còn làm ô nhiễm không khí, tạo ra mưa axit, điều này cần được giải quyết trong quy hoạch hệ thống điện hiện nay Chính phủ đã nhận ra rằng việc sản xuất điện từ nguồn năng lượng không tái tạo là không bền vững, do đó, tương lai cần hướng đến các giải pháp năng lượng thân thiện với môi trường.
Quang điện là phương pháp sử dụng năng lượng mặt trời để phát điện một cách trực tiếp và không gây ô nhiễm môi trường Phương pháp này không có các phần không đồng vị hay chuyển động, đồng thời không làm suy giảm vật chất Quang điện có khả năng đa chức năng, từ việc cung cấp ánh sáng, bơm nước cho đến vận hành các thiết bị điện và đồ dùng gia đình Nó được ứng dụng rộng rãi trong việc điện khí hóa các ngôi làng ở các nước đang phát triển, cũng như trong việc cung cấp điện cho các tòa nhà, khu thương mại và khu công nghiệp tại các thành phố.
Xây dựng các nhà máy điện mặt trời tập trung là phương pháp hiệu quả nhất để sản xuất điện năng với chi phí thấp và hiệu suất cao Trong những năm gần đây, nhiều nhà máy điện mặt trời có công suất vượt quá 550MWp đã được triển khai trên toàn cầu Tuy nhiên, tại Việt Nam, việc phát triển điện mặt trời vẫn còn nhiều thách thức.
Dự án điện mặt trời Sao Mai - An Giang đang gặp khó khăn trong việc thu hút đầu tư do chi phí ban đầu cao, dẫn đến chỉ có các hệ thống phát điện nhỏ phục vụ hộ gia đình hoặc dự phòng Để giải quyết vấn đề này, việc đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của dự án là điều kiện tiên quyết nhằm thu hút nhà đầu tư Các nhà đầu tư chỉ sẵn sàng rót vốn khi có chứng minh rõ ràng về lợi ích kinh tế của dự án Việc này không chỉ giúp tăng cường nguồn điện cho An Giang mà còn góp phần giảm thiểu tình trạng thiếu hụt điện năng trên toàn quốc.
Tính toán các chỉ tiêu kinh tế cho dự án điện năng lượng mặt trời cho thấy hiệu quả rõ rệt, khả năng thu hồi vốn cao và lãi suất lớn.
Mục tiêu luận văn
Mục tiêu chính của bài viết là đánh giá hiệu quả kinh tế của nhà máy điện mặt trời Sao Mai, dựa trên các dữ liệu đầu vào về chi phí được cung cấp bởi chủ đầu tư Việc phân tích này nhằm xác định tính khả thi và lợi ích kinh tế từ dự án năng lượng tái tạo này.
Mục tiêu cụ thể: Để có thể đánh giá hiệu quả của dự án được cung cấp, luận văn phải đạt được những mục tiêu cụ thể sau:
Lựa chọn công nghệ pin mặt trời thích hợp cho nhà máy năng lượng mặt trời
Bố trí và số lượng các tấm pin năng lượng mặt trời trên không gian nhà máy điện được lựa chọn
Cấu hình lắp đặt các bộ góp cho các tấm pin năng lượng mặt trời và các bộ nghịch lưu hòa lưới điện
Tìm hiểu các yêu cầu đầu vào trong đánh giá khả thi dự án nhà máy năng lượng mặt trời
Tìm hiểu các công thức, ý nghĩa của các chỉ số kinh tế trong đánh giá khả thi dự án nhà máy năng lượng mặt trời
Phạm vi nghiên cứu
Luận văn nghiên cứu các vấn đề kinh tế - kỹ thuật của nhà điện mặt trời Sao Mai
Dựa trên các kết quả đạt được, chúng tôi kiến nghị các cơ quan có thẩm quyền xem xét điều chỉnh dự án nhằm nâng cao tính hợp lý và hiệu quả.
Phương pháp nghiên cứu
Thu thập tài liệu liên quan đến đề tài nghiên cứu
Nghiên cứu về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và mô hình toán của pin năng lượng mặt trời
Nghiên cứu các tiêu chuẩn trong xây dựng, lắp đặt và vận hành nhà máy điện năng lượng mặt trời
Nghiên cứu các chỉ tiêu kinh tế trong việc lập và đánh giá hiệu quả kinh tế của một dự án điện mặt trời.
Điểm mới của luận văn
Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng siêu sạch đang được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất điện năng, nhằm giải quyết tình trạng thiếu điện hiện nay và đa dạng hóa nguồn cung Việc nâng cao hiệu quả sử dụng thiết bị năng lượng mặt trời không chỉ giúp cải thiện sản xuất điện mà còn góp phần bảo vệ môi trường và nhân loại trước những biến đổi khí hậu.
Việc phát triển các nhà máy điện mặt trời là một phần trong chiến lược của chính phủ nhằm đa dạng hóa nguồn năng lượng bền vững Để thu hút đầu tư vào lĩnh vực này, cần có những luận cứ khoa học vững chắc, chứng minh tiềm năng lợi nhuận cho các nhà đầu tư trong ngành năng lượng mới.
Bố cục luận văn
Luận văn được bố trí thành các chương như sau:
Chương 1: Giới thiệu chung về luận văn Giới thiệu lý do lựa chọn đề tài và các vấn đề liên quan
Chương 2: Tổng quan về pin năng lượng mặt trời Trình bày đầy đủ và chi tiết các vấn đề liên quan đến pin mặt trời và nhà máy pin năng lượng mặt trời nói riêng Trong
Chương này bao gồm cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các phương trình mô phỏng toán học của pin năng lượng mặt trời Bên cạnh đó, nó cũng trình bày cấu trúc cơ bản của một nhà máy pin mặt trời.
Chương 3: Tổng quan về nhà máy điện mặt trời Sao Mai Trình bày chi tiết các vấn đề liên quan đên nhà máy pin mặt trời Sao Mai bao gồm vị trí địa lý, mức năng lượng mặt trời tại địa điểm lắp đặt, công suất lắp đặt và khả năng cung cấp công suất từ mặt trời đến các tấm pin
Chương 4: Đánh giá hiệu quả kinh tế và tác động môi trường của dự án Các chỉ tiêu kinh tế trong việc đánh giá hiệu quả kinh tế của dự án được tính toán và đánh giá Qua kết quả thu được có thể đánh giá xem có nên đầu tư vào dự án hay không Ngoài ra, nhằm kiểm tra tác động của nhà máy đến môi trường sống xung quanh nhà máy điện mặt trời, các tác động môi trường của nhà máy cũng được phân tích và đề xuất các biện pháp cải thiện
Chương 5: Kết luận và hướng phát triển
TỔNG QUAN PIN MẶT TRỜI
Tình hình khai thác và sử dụng năng lượng trên thế giới
2.1.1 Tình hình khai thác và sử dụng năng lượng
Theo báo cáo của BP vào tháng 6 năm 2016, tốc độ tăng trưởng tiêu thụ năng lượng sơ cấp toàn cầu đạt +1% so với năm 2014, với mức tăng trưởng trung bình 10 năm là +1,9% Trung Quốc dẫn đầu với tốc độ tăng trưởng tiêu thụ năng lượng cao nhất (+1,5%) Tổng tiêu thụ năng lượng toàn cầu năm 2014 đạt khoảng 13.100 triệu tấn dầu, trong đó năng lượng hóa thạch chiếm khoảng 86% Tuy nhiên, đến năm 2015, tỷ lệ năng lượng hóa thạch giảm xuống còn khoảng 78,4% do sự phát triển nhanh chóng của các nguồn năng lượng tái tạo.
Năm 2014, tỷ lệ tiêu thụ năng lượng toàn cầu cho thấy rằng chỉ có dầu mỏ và năng lượng hạt nhân có tốc độ tăng trưởng trung bình, trong khi năng lượng tái tạo ghi nhận mức tăng trưởng vượt bậc lên tới 3% Đặc biệt, tiêu thụ than đá đã giảm mạnh vào năm 2015 do áp lực từ các yếu tố môi trường và nhu cầu chuyển đổi sang nguồn năng lượng sạch hơn.
6 về khí thải và giá cả trên thị trường carbon Trữ lượng các nguồn nhiên liệu được trình bày trong Bảng 2.1, Bảng 2.2 và Bảng 2.3
Bảng 2.1 Trữ lượng, sản lượng và tình hình tiêu thụ dầu mỏ toàn cầu năm 2015
Trữ lượng Sản lượng Tiêu thụ
Trong năm 2015 và nửa đầu năm 2016, giá cả các nguồn nhiên liệu hóa thạch đã giảm mạnh, với dầu mỏ là nguồn bị trượt giá cao nhất Đặc biệt, năm 2015 ghi nhận tỷ lệ trượt giá của dầu mỏ lớn nhất kể từ năm.
Năm 1986, giá dầu biến động mạnh, phản ánh sự mất cân đối giữa sản lượng và mức tiêu thụ toàn cầu Sản lượng dầu mỏ toàn cầu tăng vượt bậc so với nhu cầu, trong đó Mỹ tiếp tục giữ vị trí là quốc gia sản xuất dầu lớn nhất thế giới với tốc độ tăng trưởng sản xuất hàng năm cao nhất.
Tính đến năm 2014, dầu mỏ vẫn là nguồn nhiên liệu chủ yếu trên thế giới, chiếm 32,9% tổng nhu cầu năng lượng toàn cầu Trong đó, Trung Quốc và Ấn Độ là hai quốc gia có mức tăng trưởng tiêu thụ dầu mỏ cao nhất.
Trong bối cảnh toàn cầu, tiêu thụ dầu mỏ đang có sự phân hóa rõ rệt giữa các khu vực, với Châu Âu và Nhật Bản ghi nhận mức giảm đáng kể lần lượt là -0,9% và -1,2% Tình hình này được thể hiện chi tiết trong Bảng 2.1 về tiêu thụ dầu mỏ toàn cầu.
Bảng 2.2 Trữ lượng, sản lượng và tình hình tiêu thụ khí thiên nhiên toàn cầu 2015
Trữ lượng Sản lượng Tiêu thụ
Tỷ tỷ ft3 Tỷ m3 Tr tấn dầu, tđ Tỷ m3 Tr tấn dầu, tđ
Tiêu thụ khí thiên nhiên toàn cầu đã tăng 1,7% so với năm 2014, với Trung Quốc và Iran dẫn đầu về tỷ lệ tăng trưởng lần lượt là 4,7% và 6,2% Ngược lại, Nga ghi nhận tỷ lệ giảm cao nhất (-5%), theo sau là Ucraina với mức giảm 21,8% Khí thiên nhiên hiện chiếm khoảng 23,8% tổng tiêu thụ năng lượng sơ cấp toàn cầu Sản lượng khí thiên nhiên toàn cầu cũng tăng 2,2%, trong đó Mỹ có tỷ lệ tăng trưởng cao nhất (+5,4%), trong khi các quốc gia Châu Âu và Nga lại chứng kiến sự giảm mạnh trong sản lượng.
Trong năm 2015, tổng nhu cầu tiêu thụ than đá toàn cầu giảm 1,8%, với Mỹ và Trung Quốc ghi nhận tỷ lệ giảm cao nhất lần lượt là -12,7% và -1,5% Ngược lại, Indonesia và Ấn Độ có mức tăng trưởng tiêu thụ than đá lớn nhất thế giới, đạt +15% và +4,8% Sản lượng than đá toàn cầu cũng giảm mạnh 4%, trong đó Mỹ giảm 10,4%, Indonesia giảm 14,4% và Trung Quốc giảm 2% Tiêu thụ than đá hiện chiếm khoảng 29,2% tổng tiêu thụ năng lượng sơ cấp toàn cầu.
Bảng 2.3 Trữ lượng, sản lượng và tình hình tiêu thụ than đá toàn cầu năm 2015
STT Khu vực Trữ lượng Sản lượng Tiêu thụ
Triệu tấn Triệu tấn Triệu tấn
Xu hướng tiêu thụ năng lượng trong tương lai cho thấy rằng các nguồn năng lượng hóa thạch sẽ dần được thay thế bởi năng lượng thay thế như thủy năng, hạt nhân và năng lượng tái tạo như mặt trời, gió, địa nhiệt Điều này được thể hiện qua sự gia tăng tỷ lệ sản lượng của các nguồn năng lượng này trong tổng sản lượng toàn cầu, cũng như tỷ lệ giảm tăng trưởng của các nguồn nhiên liệu hóa thạch, đặc biệt ở các quốc gia phát triển Ngoài ra, xu hướng này còn phản ánh nỗ lực chung toàn cầu trong việc ứng phó với biến đổi khí hậu.
2.1.2 Tiềm năng và khai thác nguồn năng lượng tái tạo
Năng lượng tái tạo đang trở thành xu hướng chủ đạo và là mục tiêu lâu dài nhằm đảm bảo sự ổn định, bền vững và an ninh năng lượng Trong bối cảnh cắt giảm phát thải khí nhà kính toàn cầu và ứng phó với biến đổi khí hậu, nhiều quốc gia đã khẳng định vị thế tiên phong của mình trong phát triển năng lượng tái tạo trong hai thập kỷ qua Cơ cấu nguồn năng lượng tái tạo ngày càng đa dạng và đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng một tương lai bền vững.
Đến cuối năm 2015, năng lượng tái tạo chiếm khoảng 19,3% tổng tiêu thụ năng lượng toàn cầu, trong đó năng lượng sinh khối truyền thống, chủ yếu dùng cho nấu nướng và sưởi ấm ở khu vực nông thôn các quốc gia đang phát triển, chiếm 9,1% Các nguồn năng lượng tái tạo khác đóng góp khoảng 10,2%, như thể hiện trong Hình 2.2.
Năng lượng nhiệt từ sinh khối, địa nhiệt, nhiệt mặt trời;
Năng lượng điện từ gió, mặt trời, sinh khối, địa nhiệt;
Năng lượng cơ từ nước như thủy điện, thủy triều, sóng biển;
Năng lượng nhiệt từ nhiên liệu sinh học ứng dụng cho phương tiện giao thông
Năm 2015, năng lượng tái tạo đã ghi nhận sự tăng trưởng mạnh mẽ, chủ yếu nhờ vào các ứng dụng quang năng mặt trời và điện gió Thủy điện vẫn giữ vị trí hàng đầu về công suất lắp đặt và sản lượng điện từ năng lượng tái tạo, trong khi năng lượng sinh khối, bao gồm cả nguồn năng lượng sinh khối truyền thống, tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong cơ cấu năng lượng toàn cầu.
10 đạo ở các khu vực nông thôn và vùng xa, hẻo lánh dưới dạng ứng dụng nhiệt (trong công trình và công nghiệp) và ứng dụng cho giao thông
2.1.2.2 Công suất phát điện từ năng lượng tái tạo
Năm 2016, công suất phát điện từ năng lượng tái tạo đạt kỷ lục với 161 GW, nâng tổng công suất lắp đặt toàn cầu lên 2017 GW, tăng 9% so với năm 2015 Trong đó, năng lượng từ pin quang năng mặt trời chiếm 47% tổng công suất lắp đặt mới, gió và thủy điện lần lượt chiếm 34% và 15.5% Năng lượng tái tạo chiếm 62% tổng công suất lắp đặt mới, vượt xa so với nguồn năng lượng hóa thạch Đến cuối năm 2016, năng lượng tái tạo đã chiếm 30% tổng công suất phát điện toàn cầu, với khoảng 24,5% nhu cầu điện năng toàn cầu được đáp ứng từ nguồn này, trong đó thủy điện đóng góp khoảng 16,6%.
Hình 2.3 Tỷ lệ sản lượng điện năng thế giới tính đến cuối năm 2016
Năm 2016, nhiều quốc gia đã đạt được tỷ lệ thâm nhập cao vào nhu cầu sử dụng điện từ các nguồn năng lượng tái tạo, đặc biệt là năng lượng gió Cụ thể, Đan Mạch đạt 37,6%, Ai-len 27%, Bồ Đào Nha 24%, Đảo Síp 19,7% và Costa Rica 10,5% Ngoài ra, công suất đặt của năng lượng mặt trời (PV) cũng ghi nhận sự tăng trưởng đáng kể trong năm này.
Honduras có khả năng đáp ứng 9,8% tổng nhu cầu điện của mình, trong khi Ý đạt 7,3%, Hi Lạp 7,2% và Đức 6,4% Đặc biệt, tại một số quốc gia như Đan Mạch, tổng công suất phát điện từ năng lượng tái tạo có thể đáp ứng tới 140% nhu cầu ngắn hạn, và Scotland cũng đạt 106% trong những thời điểm nhất định.
Tổng quan về pin năng lượng mặt trời
Hiệu ứng quang điện, được phát hiện bởi Heinrich Hertz, là một hiện tượng điện - lượng tử, trong đó các electron được giải phóng khỏi nguyên tử hoặc vật chất sau khi hấp thụ năng lượng từ photon trong ánh sáng Khi nguyên tử chuyển sang trạng thái kích thích, electron sẽ bị bắn ra ngoài, dẫn đến sự hình thành hiệu ứng quang điện.
Nghiên cứu hiệu ứng quang điện đã đóng góp quan trọng vào việc hiểu biết về lượng tử ánh sáng và electron, đồng thời ảnh hưởng đến sự hình thành khái niệm lưỡng tính sóng hạt.
Hiện tượng quang điện xảy ra khi bề mặt của một tấm kim loại được chiếu bởi bức xạ điện từ có tần số lớn hơn tần số ngưỡng, dẫn đến việc các điện tử hấp thụ năng lượng từ photon và sinh ra dòng điện gọi là dòng quang điện Khi các điện tử được bật ra khỏi bề mặt, ta quan sát hiệu ứng quang điện ngoài Tuy nhiên, nếu tần số bức xạ nhỏ hơn tần số ngưỡng, các điện tử không thể phát ra do không đủ năng lượng để vượt qua rào thế Các điện tử phát xạ dưới tác động của bức xạ điện từ được gọi là quang điện tử, và ở một số chất khác, khi chiếu sáng với tần số vượt ngưỡng, điện tử có thể thoát ra khỏi liên kết với nguyên tử mà không bật ra khỏi bề mặt.
Hiệu ứng quang dẫn xảy ra khi 16 tử tự do (điện tử dẫn) chuyển động trong lòng khối vật dẫn, dẫn đến sự thay đổi về tính chất dẫn điện của vật dẫn Hiệu ứng này còn được biết đến với tên gọi hiệu ứng quang điện trong (internal photoelectric effect) Trong phần tiếp theo, chúng ta sẽ tìm hiểu về cấu tạo và hoạt động của pin mặt trời.
Để đáp ứng nhu cầu sản xuất điện từ năng lượng mặt trời, các tấm pin năng lượng mặt trời được chế tạo dựa trên hiệu ứng quang điện Nguyên liệu chính để sản xuất pin năng lượng mặt trời là silic, một loại bán dẫn tinh khiết Trong trạng thái tinh khiết, silic có số hạt tải điện (electron) và số lỗ trống (hole) bằng nhau Để tạo ra pin năng lượng mặt trời, cần chế tạo bán dẫn loại N và loại P, sau đó ghép chúng lại để hình thành tiếp xúc P-N.
Hình 2.8 Cấu tạo một tế bào pin mặt trời cơ bản
Để tạo ra một phiến bán dẫn P-N từ silicon tinh khiết, cần phải thêm một lượng nhỏ nguyên tử khác, gọi là pha tạp Nguyên tử silicon (Si) có bốn electron ở lớp ngoài cùng, liên kết với bốn nguyên tử Si lân cận theo cấu trúc giống kim cương Khi pha tạp silicon bằng nguyên tử phot-pho (P), có năm electron ở lớp ngoài, electron thừa không tham gia liên kết sẽ dễ dàng di chuyển, tạo ra tính chất dẫn điện cho vật liệu.
Bán dẫn pha tạp có thể được chia thành hai loại chính: bán dẫn loại N và bán dẫn loại P Khi pha tạp silicon (Si) với nguyên tử phosphor (P) có 5 electron ở lớp ngoài, bán dẫn sẽ trở thành loại N, tức là có tính dẫn điện electron Ngược lại, nếu pha tạp với nguyên tử boron (B) có 3 electron, sẽ tạo ra lỗ trống (hole) và bán dẫn sẽ trở thành loại P, tức là có tính dẫn điện lỗ trống Giữa hai loại này, lớp tiếp giáp P-N hình thành, nơi electron từ bán dẫn loại N di chuyển sang lấp đầy lỗ trống ở bán dẫn loại P, tạo ra vùng nghèo Vùng nghèo này tạo ra hiệu thế tại tiếp xúc P-N, thường dao động từ 0,6V đến 0,7V, nhưng không tạo ra dòng điện.
Nguyên lý hoạt động của tế bào quang điện silic dựa trên việc tiếp xúc giữa lớp bán dẫn P-N với ánh sáng mặt trời Khi photon từ ánh sáng mặt trời chiếu vào, chúng kích thích các electron liên kết với nguyên tử, khiến chúng bị bật ra và tạo ra cặp electron - lỗ trống Hiện tượng này xảy ra khi electron bị mất đi, tạo ra chỗ trống tại nguyên tử.
Lỗ trống xuất hiện gần khu vực tiếp xúc giữa bán dẫn P và N, nơi hiệu thế tiếp xúc đẩy electron về phía bán dẫn N và lỗ trống về phía bán dẫn P Quá trình này cho thấy electron đã nhảy từ miền hóa trị, nơi chúng tham gia liên kết, lên miền dẫn với mức năng lượng cao hơn, cho phép chúng chuyển động tự do Sự gia tăng số lượng photon chiếu vào sẽ tạo ra nhiều cơ hội hơn cho electron nhảy lên miền dẫn.
Khi sử dụng dây dẫn nối giữa bán dẫn loại N và bán dẫn loại P qua một phụ tải như LED, electron từ miền dẫn của bán dẫn loại N sẽ di chuyển qua mạch ngoài đến bán dẫn loại P để lấp đầy các lỗ trống, tạo ra dòng điện từ pin năng lượng mặt trời silic khi được chiếu sáng Việc sử dụng bán dẫn silic để tạo tiếp xúc P-N là một bước tiến quan trọng trong việc chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng Tuy nhiên, pin năng lượng mặt trời silic vẫn gặp một số hạn chế về mặt kinh tế và kỹ thuật.
2.2.3 Phân loại pin mặt trời
Hiện nay, vật liệu chính được sử dụng cho pin năng lượng mặt trời và các thiết bị bán dẫn là silic tinh thể Pin năng lượng mặt trời từ silic tinh thể được phân thành ba loại khác nhau.
Hình 2.10 Một số tinh thể Silic
Một tinh thể đơn tinh thể được sản xuất qua quá trình Czochralski, với hiệu suất lên tới 16% Tuy nhiên, loại tinh thể này thường có giá thành cao do quy trình sản xuất phức tạp.
19 cắt từ các thỏi hình ống, các tấm đơn thể này có các mặt trống ở góc nối các Module
Đa tinh thể được sản xuất từ các thỏi silic nung chảy và được làm nguội để tạo thành Mặc dù các tấm pin năng lượng mặt trời đa tinh thể thường có giá thành thấp hơn so với đơn tinh thể, nhưng hiệu suất của chúng cũng kém hơn Tuy nhiên, ưu điểm của đa tinh thể là khả năng tạo thành các tấm vuông, giúp che phủ bề mặt nhiều hơn, từ đó bù đắp cho hiệu suất thấp.
Dải Silic được tạo ra từ các miếng phim mỏng từ Silic nóng chảy với cấu trúc đa tinh thể Mặc dù loại này có hiệu suất thấp nhất, nhưng nó cũng là lựa chọn rẻ nhất vì không cần cắt từ thỏi Silicon Các công nghệ sản xuất tấm này cho phép tạo ra các loại có độ dày 300μm, sau đó được xếp lại để hình thành Module.
2.2.4 Cấu tạo và hoạt động của các loại pin mặt trời kiểu mới
2.2.4.1 Pin Mặt trời nhạy cảm chất màu DSC (Dye - sensitized solar cell)
Pin DSC, hay còn gọi là pin Gratzel, là một loại pin mặt trời mới, giá rẻ và dễ sản xuất, được phát minh bởi Michael Gratzel tại trường Bách khoa Lausane, Thụy Sĩ vào năm 1991.
Tổng quan một hệ thống điện năng lượng mặt trời
Pin năng lượng mặt trời hoạt động như một máy phát điện, chuyển đổi năng lượng mặt trời thành dòng điện DC Để sử dụng nguồn điện này, cần có thiết bị chuyển đổi phù hợp để cung cấp điện cho các thiết bị tiêu thụ Tùy thuộc vào loại tải AC hay DC, sẽ có các bộ chuyển đổi điện tương ứng Hệ thống điện năng lượng mặt trời bao gồm tấm pin năng lượng mặt trời, thiết bị chuyển đổi và phụ tải tiêu thụ, như được mô tả trong Hình 2.15.
Hình 2.15 Tổng quan một hệ thống năng lượng mặt trời
Hệ thống năng lượng mặt trời có khả năng thích ứng cao với môi trường làm việc, dẫn đến nhiều cấu hình hoạt động khác nhau Các yếu tố ảnh hưởng đến cấu hình của hệ thống pin năng lượng mặt trời bao gồm chế độ vận hành nối lưới hay độc lập, nhu cầu dự trữ năng lượng, và khả năng cấp nguồn cho các thiết bị.
DC hay không…Một số các thành phần cơ bản của một hệ thống năng lượng mặt trời như được trình bày dưới đây
2.3.1 Bộ pin năng lượng mặt trời
Các tấm pin năng lượng mặt trời có điện áp thấp tương tự như điện áp phân cực thuận của một diode, khoảng 0.6-0.8 Vdc, do đó không thể sử dụng độc lập Để có thể sử dụng hiệu quả, các tấm pin này thường được kết nối với nhau theo kiểu nối tiếp, song song hoặc kết hợp cả hai Khi được ghép lại, các tấm pin này tạo thành một panel năng lượng mặt trời hoàn chỉnh.
Các nhà sản xuất pin năng lượng mặt trời cung cấp các tấm panel với công suất khác nhau cho khách hàng Tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng, khách hàng có thể mua một hoặc nhiều tấm panel để lắp ghép thành bộ pin năng lượng mặt trời hoàn chỉnh Hình 2.16 minh họa bộ pin năng lượng mặt trời sau khi được lắp đặt.
Hình 2.16 Hình ảnh một bộ pin năng lượng mặt trời
2.3.2 Hệ thống lưu trữ năng lượng Đối với các hệ thống điện nhỏ, sự thay đổi liên tục của nguồn bức xạ mặt trời làm công suất điện ngõ ra các tấm PV cũng thay đổi theo liên tục Để ổn định công suất ngõ ra, một hệ thống lưu trữ điện được sử dụng Thường các bình ác quy được sử dụng cho chức năng này bởi giá thành rẻ hơn các phương pháp khác Hệ thống bình ác quy thường được đấu nối theo đề xuất trong Hình 2.15
Hệ thống lưu trữ năng lượng mặt trời có thể làm tăng chi phí hệ thống điện Để giảm thiểu chi phí này, các hệ thống pin năng lượng mặt trời thường được kết nối trực tiếp với lưới điện hoặc sử dụng các phương pháp lưu trữ không điện, chẳng hạn như năng lượng tiềm tàng của nước.
2.3.3 Bộ chuyển đổi năng lượng điện Điện áp hoạt động của thiết bị và điện áp hoạt động của bộ pin năng lượng mặt trời là khác nhau nên để có thể phối hợp hoạt động thì chúng phải có các bộ chuyển đổi năng lượng phù hợp Nếu tải AC thì bộ chuyển đổi là bộ DC/AC, còn ngược lại, nếu tải là tải
DC thì bộ chuyển đổi sẽ là bộ chuyển đổi DC/DC
Bộ chuyển đổi năng lượng mặt trời hiện đại ngày nay được thiết kế với chất lượng cao và tích hợp nhiều tính năng mới, như khả năng xác định điểm công suất cực đại và nhận biết lỗi pin năng lượng mặt trời Những tính năng này không chỉ giúp người dùng dễ dàng sử dụng mà còn nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng mặt trời.
Tình hình sử dụng pin năng lượng mặt trời hiện nay
Pin năng lượng mặt trời ngày càng được ưa chuộng nhờ tính thân thiện với môi trường, dễ dàng lắp đặt và vận hành, cũng như khả năng hoạt động linh hoạt trong nhiều chế độ khác nhau Nhu cầu ngày càng cao của thị trường toàn cầu đã thúc đẩy nhiều nhà sản xuất pin năng lượng mặt trời ra đời Ngoài các nhà máy sản xuất, nhiều dự án điện mặt trời cũng được triển khai và hoạt động tại cả trong và ngoài nước.
2.4.1 Tình hình sử dụng pin năng lượng mặt trời ngoài nước
Trên toàn cầu, nhiều nhà máy năng lượng mặt trời với công suất lớn đã được xây dựng, trong đó có một số dự án tiêu biểu nổi bật.
2.4.1.1 Dự án Solar Star 579MW, California
Dự án Solar Star 579MW, tọa lạc tại Kern và Los Angeles, California, hiện là nhà máy năng lượng mặt trời lớn nhất thế giới Với công suất 579MW, nhà máy có khả năng cung cấp điện cho 255.000 hộ dân xung quanh Công trình bắt đầu xây dựng vào năm 2013 và hoàn thành vào tháng 6 năm 2015, chiếm diện tích 13 km vuông gần Rosamond Để đạt được công suất lớn, Solar Star đã sử dụng 1.7 triệu module pin năng lượng mặt trời làm từ bán dẫn đơn tinh thể.
Solar Star, với công nghệ pin mặt trời tiên tiến, đã giảm thiểu 570,000 tấn khí thải CO2 mỗi năm, tương đương với việc loại bỏ 108.000 xe hơi khỏi đường phố Nhà máy áp dụng công nghệ Oasis Power Plant do Sun Power phát triển, cho phép các tấm pin năng lượng mặt trời theo dõi ánh sáng mặt trời suốt cả ngày, nâng cao hiệu suất thu năng lượng lên đến 25% Công ty BHE sở hữu nhà máy này và cung cấp điện cho Southern California Edison thông qua một hợp đồng dài hạn.
2.4.1.2 Desert Sunlight Solar Farm 550MW, California
Trang trại năng lượng mặt trời Desert Sunlight, nằm ở hạt Riverside và Carrizo Plain, California, là kết quả hợp tác giữa tập đoàn GE và Sumitomo Với công suất 550 MW, nhà máy có khả năng cung cấp năng lượng cho 160.000 hộ gia đình trong khu vực Việc xây dựng nhà máy đã giúp giảm thiểu gần 300.000 tấn khí CO2 thải ra môi trường mỗi năm, tương đương với lượng khí thải từ 60.000 xe hơi.
Dự án do First Solar xây dựng và vận hành, cung cấp 8 triệu module pin năng lượng mặt trời sử dụng công nghệ cadmium telluride Nhà máy này hứa hẹn sẽ đóng góp vào việc phát triển năng lượng tái tạo.
Topaz Solar Farms là một dự án năng lượng mặt trời tại California, trải rộng trên diện tích 15.4 km vuông Giai đoạn 1 của dự án được khởi công vào tháng 9 năm 2011 với công suất 300 MW, trong khi giai đoạn 2 hoàn thành vào năm 2015 với công suất 250 MW, nâng tổng công suất lên 550 MW.
Hình 2.20 Topaz Solar Farms 550 MW, California
Topaz Solar Farms là một nhà máy điện năng lượng mặt trời có công suất 550 MW, tọa lạc tại San Luis Obispo County, California, với khả năng cung cấp năng lượng cho 160.000 hộ gia đình trong khu vực Dự án trị giá 2,5 tỷ USD, thuộc sở hữu của BHE Renewables, giúp giảm thiểu 377.000 tấn CO2 mỗi năm, tương đương với lượng khí thải của 73.000 xe hơi Để tối ưu hóa năng lượng mặt trời, dự án sử dụng 9 triệu tấm pin mặt trời được lắp đặt nghiêng 25 độ.
Nhà máy, được khởi công xây dựng vào năm 2011 và hoàn thành vào năm 2014, chiếm diện tích 24,6 km vuông Điện năng sản xuất tại đây được cung cấp cho công ty Pacific Gas and Electric thông qua một hợp đồng kéo dài 25 năm.
2.4.1.4 Longyangxia Dam Solar Park 530 MW, Qinghai
Longyangxia Dam Solar Park, với công suất 530 MW, nằm gần nhà máy thủy điện Longyangxia Dam trên lưu vực sông Hoàng Hà, Trung Quốc Được hoàn thành vào năm 1992, con đập này là một phần của dự án hỗn hợp thủy điện và năng lượng mặt trời lớn nhất thế giới Dự án pin năng lượng mặt trời trải rộng trên diện tích 9.6 km vuông và được Công ty China Power Investment khởi công vào tháng 3 năm 2013, hoàn thành sau 9 tháng với công suất thiết kế ban đầu là 320 MW.
Giai đoạn 2 của dự án khởi công vào tháng 8 năm 2015 và hoàn thành trong cùng năm, với công suất thiết kế đạt 530 MW Dự án này đã góp phần giảm 795.000 tấn khí CO2 phát thải ra môi trường hàng năm.
Qua khảo sát các dự án năng lượng mặt trời tiêu biểu trên thế giới, có thể rút ra một số nhận xét quan trọng Những dự án này không chỉ đóng góp vào việc giảm thiểu phát thải carbon mà còn thúc đẩy sự phát triển bền vững Sự đầu tư vào công nghệ năng lượng mặt trời đang gia tăng, tạo ra nhiều cơ hội việc làm và cải thiện chất lượng cuộc sống cho cộng đồng Hơn nữa, các dự án này thường được triển khai với sự hỗ trợ của chính phủ và các tổ chức quốc tế, cho thấy tầm quan trọng của năng lượng tái tạo trong chiến lược phát triển kinh tế toàn cầu.
− Đã có nhiều dự án năng lượng mặt trời công suất lớn được xây dựng và đưa vào vận hành đạt hiệu quả cao
Quy mô các nhà máy năng lượng mặt trời đang gia tăng đáng kể, đồng thời các phương pháp điều khiển tối ưu cũng đang được nghiên cứu và áp dụng một cách nhanh chóng.
Nhà máy năng lượng mặt trời đang dần thay thế một phần nguồn điện truyền thống, cho thấy tỉ lệ thâm nhập của năng lượng mặt trời tại Việt Nam ngày càng tăng Tình hình sử dụng pin năng lượng mặt trời trong nước cũng đang phát triển mạnh mẽ.
Sự phát triển nhanh chóng của năng lượng mặt trời trên toàn cầu cũng đang diễn ra mạnh mẽ tại Việt Nam, nhờ vào sự hỗ trợ về giá cả và các chính sách của nhà nước đối với năng lượng tái tạo Nhiều hệ thống năng lượng mặt trời đã được thi công và vận hành, cùng với sự phát triển rộng rãi của các hệ thống năng lượng mặt trời cho hộ dân trên khắp cả nước Dưới đây là một số công trình tiêu biểu trong lĩnh vực này.
2.4.2.1 Nhà máy điện mặt trời Thiên Tân
Hướng tiếp cận của luận văn về sử dụng pin mặt trời
Dựa trên phân tích tình hình phát triển năng lượng mặt trời trong và ngoài nước những năm gần đây, cùng với bối cảnh kinh tế xã hội hiện tại của Việt Nam, luận văn đề xuất phát triển các nhà máy điện năng lượng mặt trời có công suất vừa và nhỏ kết nối với lưới điện.
Các nhà máy điện mặt trời đóng vai trò quan trọng như máy phát phân tán, không chỉ cung cấp công suất trong giờ cao điểm mà còn giúp ổn định điện áp cho các phụ tải cuối nguồn và giảm tải cho các đường dây Việc nâng cao tỉ lệ thâm nhập của điện gió góp phần giảm thiểu phát thải khí nhà kính, bảo vệ môi trường và sức khỏe con người.
Để phát triển bền vững cho các nhà máy năng lượng tái tạo, đặc biệt là năng lượng mặt trời, cần thực hiện các đánh giá khách quan và chi tiết về tính khả thi kinh tế và kỹ thuật của dự án Việc này giúp đảm bảo rằng các dự án có thể tồn tại tự nhiên và phù hợp với kinh tế thị trường Đây là bước quan trọng nhất để nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng mặt trời trong cộng đồng, thay vì chỉ dừng lại ở các khẩu hiệu chung chung về lợi ích môi trường của pin mặt trời.
Trong luận văn, các vấn đề kỹ thuật được phân tích nhằm đánh giá tính khả thi của dự án Các chỉ số kinh tế cơ bản được sử dụng để đảm bảo khả năng sinh lời cho dự án nhà máy năng lượng mặt trời.
NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI SAO MAI
Đặc điểm tự nhiên, kinh tế xã hội khu vực dự án
Về vị trí địa lý:
An Giang là tỉnh thuộc vùng Đồng bằng sông Cửu Long, nằm ở phía Tây Nam của Việt Nam Tỉnh này giáp với Đồng Tháp ở phía đông và bắc, Kiên Giang ở phía nam và tây nam, và thành phố Cần Thơ ở phía đông nam Ngoài ra, An Giang còn có biên giới dài gần 100 km với Campuchia, bao gồm nhiều cửa khẩu quốc tế.
Huyện Tịnh Biên, tọa lạc ở phía tây nam tỉnh An Giang, giáp thành phố Châu Đốc ở phía Đông Bắc với khoảng cách 10,71 km, huyện Châu Phú ở phía Đông, huyện Tri Tôn ở phía Nam, và biên giới Campuchia ở phía Tây Nam Với tổng diện tích tự nhiên 35.489,09 ha, Tịnh Biên chiếm 10,03% tổng diện tích của toàn tỉnh An Giang và là một trong hai huyện thuộc vùng đồi núi thấp của tỉnh.
Huyện Tịnh Biên có khí hậu nhiệt đới gió mùa với hai mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa khô Nơi đây có nền nhiệt độ cao và ổn định, cùng với lượng mưa phong phú được phân bổ theo mùa.
Nhiệt độ trung bình hàng năm tại huyện dao động từ 25,50°C vào tháng 1 đến 28,30°C vào tháng 4, với mức ổn định khoảng 27,5°C Biên độ nhiệt giữa các tháng nóng nhất và lạnh nhất chỉ từ 2 - 3°C, cho thấy không có sự khác biệt lớn so với các khu vực khác trong tỉnh và đồng bằng sông Cửu Long Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển nông nghiệp trong huyện.
Trong năm, trung bình có khoảng 128 ngày mưa với tổng lượng mưa đạt 1.478 mm Tuy nhiên, lượng mưa này không phân bố đồng đều và được chia thành hai mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa khô.
Mùa mưa tại khu vực này diễn ra từ tháng 5 đến tháng 11, với tổng lượng mưa chiếm khoảng 90% trong năm Tháng có lượng mưa cao nhất rơi vào tháng 7 và tháng 8.
Mùa mưa ở huyện thường chiếm hơn 1/3 tổng lượng mưa hàng năm, trùng với mùa nước nổi, dẫn đến tình trạng ngập lụt ở khu vực đồng bằng.
Mùa khô diễn ra từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau, chiếm khoảng 10% tổng lượng mưa hàng năm Tháng có lượng mưa thấp nhất trong mùa này thường là tháng 1.
Vùng đồng bằng sông Cửu Long có đặc điểm khô hạn với lượng mưa chỉ chiếm khoảng 1%, gần như không có mưa Độ ẩm không khí hàng năm ở đây khá cao, khoảng 83%, và có sự thay đổi theo mùa, nhưng không có sự chênh lệch lớn giữa các tháng mùa khô và mùa mưa, tạo điều kiện thuận lợi cho sản xuất nông nghiệp.
Huyện có khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm quanh năm với lượng bốc hơi bình quân khoảng 1.017 mm Mùa khô, đặc biệt vào tháng 3 và tháng 4, chứng kiến lượng bốc hơi cao nhất, trong khi mùa mưa, đặc biệt là tháng 9, lượng bốc hơi giảm xuống chỉ khoảng 63 mm Mặc dù tổng lượng bốc hơi hàng năm thấp hơn tổng lượng mưa, nhưng sự tập trung bốc hơi vào mùa khô thường dẫn đến tình trạng hạn hán.
Chế độ năng và gió:
Tổng số giờ nắng trung bình hàng năm đạt 2.420 giờ, cho thấy mức độ ánh sáng mặt trời khá cao Tháng có số giờ nắng thấp nhất là tháng 9 với chỉ 153 giờ, trong khi tháng có số giờ nắng cao nhất lại không được đề cập cụ thể.
283 giờ (thường vào tháng 3) Mùa khô có số giờ nắng trung bình 8 giờ/ngày, mùa mưa có số giờ nắng trung bình 6 giờ/ngày
Chế độ gió ở khu vực này khá đồng nhất, với hai hướng gió chính trong năm Từ tháng 5 đến tháng 10, gió mùa Tây Nam chiếm ưu thế, trong khi từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, gió mùa Đông Bắc trở nên phổ biến Tốc độ gió thay đổi theo mùa, với tốc độ trung bình hàng năm đạt khoảng 10,64 m/s và tốc độ gió lớn nhất trong năm vào khoảng 15,20 m/s, theo số liệu từ trạm Châu Đốc.
3.1.2 Đặc điểm kinh tế xã hội
An Giang là một tỉnh thuộc miền Tây Nam Bộ, nằm trong vùng Đồng bằng sông Cửu Long và một phần của Tứ giác Long Xuyên Tỉnh này có vị trí biên giới và đa dạng về dân tộc cũng như tôn giáo.
An Giang có diện tích tự nhiên 3.536 km² và dân số ước tính đạt 2.158.320 người vào năm 2015, với mức tăng khoảng 20.000 người mỗi năm Tuy nhiên, vùng này đang đối mặt với nhiều thách thức như mất cân bằng giới tính khi sinh, dân số già hóa, tình trạng di dân tự do và chất lượng dân số chưa cao, cần được khắc phục để phát triển bền vững.
Các đơn vị hành chính trực thuộc gồm: Thành phố Long Xuyên, TP Châu Đốc và
9 huyện, có 140 đơn vị hành chính cơ sở (118 xã, 11 phường, 11 thị trấn ) Đến năm
2010, tỉnh An Giang có 156 đơn vị hành chính cấp xã gồm 20 phường, 16 thị trấn, 120 xã
Tỉnh An Giang có tốc độ tăng trưởng GDP bình quân đạt 12,5% trong giai đoạn 2011-2015 và dự kiến duy trì tỷ lệ này đến năm 2020 GDP bình quân đầu người ước đạt 2.200 USD vào năm 2015 và tăng lên 3.500 USD vào năm 2020 Giá trị kim ngạch xuất khẩu năm 2010 cũng ghi nhận sự tăng trưởng đáng kể.
Hiện trạng và nguồn điện tại khu vực
Tỉnh An Giang hiện nay chủ yếu được cung cấp điện từ nhà máy điện Ô Môn với tổng công suất 2x330 MW, kết nối với lưới truyền tải 220 kV đến các trạm Thốt Nốt, Rạch Giá 2 và Kiên Bình.
Nguồn điện diesel tại chỗ của ngành điện tỉnh có tổng công suất thiết kế 4.800 kW, nhưng công suất khả dụng chỉ còn 180 kW Hiện tại, chỉ còn một cụm máy di động với công suất 180 kW được đặt tại văn phòng Điện lực, dùng để dự phòng cho các phụ tải đặc biệt và lễ hội khi xảy ra sự cố mất điện lưới.
Tổng công suất thiết kế các máy phát điện của khách hàng tự trang bị dự phòng khi mất điện lưới là 26.450 kW
Lưới điện truyền tải trên địa bàn tỉnh An Giang có các cấp điện áp 220kV, và 110kV 3.2.2.1 Lưới điện 220kV:
Tỉnh An Giang được cung cấp điện từ hệ thống điện quốc gia thông qua ba trạm biến áp 220kV, trong đó trạm Châu Đốc đóng vai trò là nguồn điện chính cho tỉnh.
Trạm Châu Đốc: đặt tại thị xã Châu Đốc, tỉnh An Giang, trạm có 2 máy biến áp 220/110 kV - 2x250 MVA
Trạm Thốt Nốt: đặt tại huyện Thốt Nốt thuộc thành phố Cần Thơ, trạm gồm 2 máy biến áp 220/110 kV - 2x125 MVA
Trạm Rạch Giá 2: gồm 2 máy biến áp 220/110 kV - 2x250 MVA, đặt tại thành phố Rạch Giá thuộc tỉnh Kiên Giang
Các đường dây 220kV trên địa bàn tỉnh An Giang gồm có:
Đường dây 220 kV Châu Đốc - Thốt Nốt mạch kép dây dẫn ACSR- 450/58 - 2x69,6km
Đường dây 220kV Châu Đốc - Kiên Bình sử dụng mạch đơn dây dẫn ACSR-400 với tổng chiều dài 71,12 km Trong khi đó, đường dây Châu Đốc - Tà Keo có hai mạch, dài 76,94 km, với dây dẫn ACSR-795MCM, trong đó đoạn đi qua tỉnh An Giang dài 26,5 km.
Tỉnh An Giang được cấp điện từ hệ thống điện Miền Nam qua 10 trạm biến áp 110kV với tổng dung lượng là 635 MVA, bao gồm các trạm sau:
Trạm Long Xuyên: T1 - 110/(22)15 kV - 40 MVA; T2- 110/22 kV- 40 MVA Cấp điện cho khu vực thành phố Long Xuyên, một phần huyện Thoại Sơn thuộc tỉnh An Giang
Trạm Châu Đốc: T1 - 110/35/22 kV - 40 MVA; T2 - 110/35-22 kV-40 MVA Cấp điện khu vực TP Châu Đốc, huyện An Phú, TX Tân Châu, Tịnh Biên
Trạm Cái Dầu: T1 - 110/35/22 kV - 40 MVA; T2 -110/22 kV - 40 MVA cấp điện cho huyện Châu Phú và một phần huyện Châu Thành
Trạm Phú Tân: T1 - 110/22 kV - 40 MVA; 2-110/22 kV-40 MVA Cấp điện cho huyện Phú Tân và một phần huyện Chợ Mới và TX Tân Châu
Trạm Tri Tôn: T1 -110/22 kV - 40 MVA Cấp điện cho huyện Tri Tôn và một phần huyện Châu phú, Thoại Sơn và Tịnh Biên
Trạm An Châu: T1 - 110/22 kV - 40 MVA; T2 - 110/22 kV - 40 MVA Cấp điện cho huyện Châu Thành, và một phần huyện Châu Phú
Trạm An Phú: T1 - 110/22 kV - 40 MVA
Trạm Phú Châu: T1 - 110/22 kV - 40 MVA
Trạm Thoại Sơn: T1 - 110/22 kV - 40 MVA
Trạm Chợ Mới: T1 - 110/22 kV - 40 MVA; T2 - 110/22 kV-40 MVA
Trạm Tịnh Biên: T1 - 110/22 kV - 40 MVA
Bảng 3.1 Đặc điểm kỹ thuật các tuyến đường dây 220-110kV
STT Tên đường dây Loại dây Số mạch/ Chiều dài (km)
Thốt Nốt 2 - Châu Đốc 2 ACSR-795MCM 2x69,6 880
2 Châu Đốc 2 -Kiên Bình ACSR-400 1x71,12 880
1 Rạch Giá 2 - Thạnh Đông -Ngã
2 Lộ Tẻ - Long Xuyên ACSR240/32 1,76 510
3 Thốt Nốt 2 - Long Xuyên ACKP160 1x21 470
4 An Châu - Lộ Tẻ ACKP150/24 1x12,6 450
5 An Châu - Cái Dầu ACKP150/24 1x15,35 450
6 Cái Dầu - Phú Tân AC185/29 1x13,77 510
7 Châu Đốc 2 - Cái Dầu ACKP150/24 1x19,78 450
8 Châu Đốc 2 - Châu Đốc ACKP185/29 1x0,383 510
9 Châu Đốc 2 - Tri Tôn ACSR240/32 1x36,8 605
Từ trạm Châu Đốc đường dây 220kV 2 mạch cấp điện sang Campuchia và đường
1 mạch đi Kiên Bình - Rạch Giá nối vào nhà máy điện Cà Mau
Lưới điện 110kV tại tỉnh hiện đang gặp khó khăn về kết cấu, với một số khu vực chỉ được cấp điện từ một nguồn duy nhất hoặc thông qua các tuyến đường dây độc đạo Cụ thể, trạm 110kV Phú Tân nhận điện từ đường dây Cái Dầu - Phú Tân, trong khi trạm Tri Tôn được cấp điện từ đường dây Châu Đốc - Tri Tôn Tuyến 110kV Châu Đốc - Long Xuyên kết nối với tuyến 110kV từ tỉnh Cần Thơ qua Thốt Nốt 2 - Long Xuyên, nhận điện từ trạm 220kV Thốt Nốt 2 và liên kết với tuyến 110kV từ tỉnh Kiên Giang qua Rạch Giá.
- Ngã ba Lộ tẻ nhận điện từ trạm 220kV Rạch Giá 2 tạo thành mạch vòng cấp điện cho các trạm 110kV Long Xuyên, An Châu và Cái Dầu
Lưới điện hiện tại và các dự án đầu tư tại An Giang có khả năng đáp ứng phần lớn nhu cầu điện năng trong thời gian tới Tuy nhiên, cần tăng tốc tiến độ cho các công trình như đường dây - TBA 110kV Tịnh Biên và TBA 220kV Long Xuyên 2 để nâng cao khả năng cung cấp điện cho tỉnh.
Tiềm năng năng lượng mặt trời tại khu vực
3.3.1 Tiềm năng bức xạ mặt trời của Việt Nam
Việt Nam sở hữu tiềm năng to lớn về năng lượng mặt trời, với ước tính sản lượng điện mặt trời có thể đạt 842 triệu MWh/năm, theo Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia của Hoa Kỳ (NREL) Điều này giúp Việt Nam đứng thứ 66 trong tổng số 248 quốc gia về tiềm năng năng lượng mặt trời.
Theo các tài liệu khảo sát, tổng bức xạ năng lượng mặt trời trung bình ở Việt Nam đạt khoảng 5,9 kWh/m²/ngày tại miền Trung và miền Nam, trong khi miền Bắc chỉ khoảng 3,69 kWh/m²/ngày Khu vực dưới vĩ tuyến 17 không chỉ có bức xạ mặt trời dồi dào mà còn ổn định suốt năm, chỉ giảm khoảng 20% từ mùa khô sang mùa mưa Số giờ nắng hàng năm ở miền Bắc dao động từ 1.500-1.700 giờ, trong khi miền Trung và miền Nam có từ 2.000-2.600 giờ nắng mỗi năm.
Bảng 3.2 Thống kê bức xạ mặt trời tại Việt Nam
Vùng Số giờ nắng trong năm
Cường độ BXMT (kWh/m 2 /ngày) Ứng dụng Đông Bắc 1.600- 1.750 3,3-4,1 Trung bình
Trung bình cả nước 1.700-2.500 4,6 Tốt
Việt Nam có lượng bức xạ mặt trời phong phú, đặc biệt là ở khu vực phía Nam, trong khi phía Bắc nhận được ít hơn Mức độ bức xạ mặt trời thay đổi giữa các vùng miền và cũng phụ thuộc vào từng tháng trong năm.
Dự án Hỗ trợ kỹ thuật "Thúc đẩy phát triển Năng lượng mặt trời tại Việt Nam" được Chính phủ Tây Ban Nha tài trợ không hoàn lại, nhằm nghiên cứu và phát triển năng lượng mặt trời tại Việt Nam, do Tổng cục Năng lượng và Cơ quan hợp tác phát triển Tây Ban Nha (AECID) thực hiện.
42 tổ chức trong nước đã hợp tác để thu thập dữ liệu đánh giá tiềm năng năng lượng mặt trời và xây dựng bản đồ tiềm năng mặt trời tại Việt Nam, như thể hiện trong Hình 3.1 Bản đồ này đóng vai trò là tài liệu cơ sở quan trọng cho việc phát triển các dự án điện mặt trời hiện nay tại Việt Nam.
Hình 3.1 Bản đồ tiềm năng năng lượng mặt trời và công suất dự kiến lắp đặt 3.3.2 Tiềm năng bức xạ mặt trời tại khu vực dự án
Theo Trung tâm dữ liệu khoa học khí quyển của NASA, số liệu bức xạ trung bình hàng ngày trong giai đoạn 1983-1993 cho khu vực dự án cho thấy mức bức xạ đạt khoảng 5,04 kWh/m2/ngày và nhiệt độ trung bình là 26,4°C Mặc dù số liệu này được lấy từ ảnh vệ tinh với độ phân giải cao (110km x 10km) nên có độ bất định lớn, nhưng nó vẫn cho thấy tiềm năng phát triển điện mặt trời trong khu vực.
Trong giai đoạn 1991-2010, dữ liệu từ các trạm đo khí tượng mặt đất cho thấy bức xạ trung bình hàng năm tại khu vực dự án đạt khoảng 4,91 kWh/m2/ngày Đặc biệt, từ tháng 2 đến tháng 8, bức xạ này có giá trị cao trên 5 kWh/m2/ngày, sau đó giảm dần vào các tháng cuối năm.
Bảng 3.3 Thống kê bức xạ năng lượng khu vực tỉnh An Giang
Tổng xạ ngang toàn cầu (GHI)
Nhiệt độ không khí ở độ cao
Tốc độ gió ở độ cao 10m (trung bình 10 năm) Đơn vị kWh/m 2 /ngày °C m/s
Qua 2 bảng số liệu dài hạn trên, có thể thấy được tiềm năng bức xạ mặt trời tại khu vực dự án là rất khả thi cho đầu tư phát triển điện mặt trời Trong báo cáo này, bộ số liệu
Sự cần thiết đầu tư xây dựng công trình
Năng lượng điện đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển kinh tế của đất nước, đặc biệt tại khu vực đồng bằng sông Cửu Long, bao gồm TP Cần Thơ, Cà Mau, An Giang và Kiên Giang, nơi nhu cầu điện năng luôn cao Theo quy hoạch phát triển điện lực tỉnh An Giang giai đoạn 2011-2015, đã được phê duyệt, đến năm 2020, nhu cầu điện năng sẽ tiếp tục tăng, đòi hỏi các giải pháp hiệu quả để đáp ứng và truyền tải điện đến các vùng lân cận.
Công suất cực đại của hệ thống sẽ vượt quá 700MW, vì vậy việc phát triển các nguồn điện tại chỗ, đặc biệt là năng lượng tái tạo, là rất cần thiết để giảm thiểu tổn thất trong quá trình truyền tải điện Dữ liệu khí tượng trung bình tại khu vực dự án được cung cấp từ phần mềm Meteonorm sẽ hỗ trợ cho việc này.
Viet Nam Xã An Hoa
Annual sum of global irradiation
Irradiance onto horizontal plane kwh/m 2 /day °C kWh/m 2
Huyện Tịnh Biên, tỉnh An Giang, có mức bức xạ trung bình hàng năm cao (4,91 kWh/m2/ngày), tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển điện mặt trời Khu vực này là vùng đất khô cằn với giá trị sản xuất nông nghiệp thấp, vì vậy, đầu tư vào năng lượng sạch không chỉ nâng cao hiệu quả kinh tế cho khu đất mà còn góp phần vào sự phát triển kinh tế chung của địa phương.
Chính phủ Việt Nam đang ưu tiên phát triển năng lượng tái tạo và năng lượng sạch, khuyến khích đầu tư từ cả trong và ngoài nước nhằm đa dạng hóa nguồn cung điện và đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia Chiến lược phát triển năng lượng tái tạo đến năm 2030, tầm nhìn 2050 quy định các đơn vị phát điện phải đạt tỷ lệ năng lượng tái tạo tối thiểu 3% vào năm 2020 và 10% vào năm 2030 Bộ Công Thương đang xây dựng cơ chế hỗ trợ cho các dự án điện mặt trời, với giá bán điện hợp lý là yếu tố then chốt thu hút đầu tư Dự án nhà máy điện mặt trời Sao Mai tại An Giang có tiềm năng cao, không chỉ bổ sung nguồn điện mà còn mang lại hiệu quả kinh tế lớn và bảo vệ môi trường, giúp giảm thiểu hiệu ứng nhà kính Nếu tính toán đúng chi phí môi trường và sức khỏe, điện mặt trời có thể cạnh tranh với điện từ nhiên liệu hóa thạch.
Giải pháp kỹ thuật phần công nghệ nhà máy điện mặt trời
3.5.1 Tổng quan về công nghệ điện mặt trời
3.5.1.1 Phân loại công nghệ điện mặt trời
Hiện nay, có hai loại công nghệ điện mặt trời chính là nhiệt mặt trời tập trung (CSP) và pin quang điện (PV) Công nghệ CSP sử dụng năng lượng nhiệt từ mặt trời để đốt nóng hơi nước, từ đó làm quay tuabin giống như nguyên lý hoạt động của các nhà máy nhiệt điện Trong khi đó, công nghệ PV chuyển đổi năng lượng bức xạ mặt trời thành điện năng dựa trên hiệu ứng quang điện.
Nhà máy điện mặt trời CSP có công nghệ phức tạp và cần nhiều hệ thống phụ trợ, dẫn đến công suất lắp đặt hạn chế do chỉ sử dụng thành phần trực xạ của năng lượng mặt trời Đến cuối năm 2015, tổng công suất lắp đặt các nhà máy điện mặt trời CSP trên toàn cầu đạt khoảng 4.800 MWp, theo báo cáo toàn cầu năm 2016 của tổ chức REN21.
Hình 3.2 Tổng công suất lắp đặt nhà máy điện mặt trời CSP trên thế giới
Nhà máy điện mặt trời PV đang thu hút sự chú ý nhờ vào công nghệ đơn giản, dễ lắp đặt và khả năng thích ứng với nhiều địa điểm khác nhau, điều này thúc đẩy sự phát triển rộng rãi của nó.
47 rãi Tính đến cuối năm 2015, tổng công suất lắp đặt nhà máy điện mặt trời PV trên thế giới khoảng 227.000 MWp
Hình 3.3 Tổng công suất lắp đặt nhà máy điện mặt trời PV trên thế giới
Dự án Nhà máy điện mặt trời Sao Mai sẽ được xây dựng với công suất lớn lên tới 210MW, áp dụng công nghệ pin quang điện không lưu trữ và kết nối trực tiếp với lưới điện Quốc gia.
3.5.1.2 Tổng quan về nhà máy điện mặt trời quang điện nối lưới trực tiếp
Nhà máy điện mặt trời nối lưới trực tiếp gồm các thành phần được mô tả như trong Hình 3.4 dưới đây, bao gồm:
Tấm pin quang điện (PV module) là thiết bị chuyển đổi bức xạ mặt trời thành điện năng DC thông qua hiệu ứng quang điện, với quy trình hoàn toàn sạch và không cần các bộ phận chuyển động như máy điện quay thông thường Mỗi tấm pin gồm nhiều tế bào quang điện (PV cell) được kết nối, và các tấm này được mắc nối tiếp thành chuỗi (string) và song song thành mảng (array) để đạt được công suất điện đầu ra DC mong muốn.
Bộ nghịch lưu (Inverter) là thiết bị điện tử công suất có khả năng chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) thành dòng điện xoay chiều (AC), giúp kết nối hiệu quả với lưới điện.
Hình 3.4 Sơ đồ tổng quan về nhà máy điện mặt trời quang điện nối luới
Hệ thống giá đỡ là một phần quan trọng trong việc lắp đặt các tấm pin quang điện, giúp chúng được cố định chắc chắn trên mặt đất Hệ thống này có thể được thiết kế với góc nghiêng cố định hoặc sử dụng công nghệ theo dõi mặt trời (sun-tracking system) để tối ưu hóa hiệu suất thu năng lượng.
Máy biến áp nâng áp có chức năng nâng điện áp đầu ra từ inverter lên mức cao hơn, phù hợp để kết nối với hệ thống điện Mức điện áp này có thể thay đổi tùy thuộc vào quy mô công suất và điều kiện lưới điện khu vực, ví dụ như 22kV, 35kV, 110kV, hoặc 220kV Đối với các cấp điện áp cao, thường cần sử dụng hai cấp máy biến áp.
Cơ sở hạ tầng đấu nối lưới điện là yếu tố quan trọng để kết nối nhà máy với lưới điện quốc gia Trong đó, trạm biến áp đóng vai trò chủ chốt, bao gồm các thiết bị bảo vệ, đo đếm và điều khiển, giúp đảm bảo hoạt động hiệu quả và an toàn cho hệ thống điện.
3.5.2 Lựa chọn phương án công nghệ của nhà máy điện mặt trời
3.5.2.1 Lựa chọn pin quang điện
Việc phân loại tấm pin quang điện chủ yếu dựa vào thành phần và cấu tạo của vật liệu, trong đó silic là vật liệu bán dẫn chính, bên cạnh các loại khác như CdTe và CIGS/CIS Mỗi loại vật liệu có đặc tính kỹ thuật, quy trình sản xuất và giá thành khác nhau Tế bào quang điện có thể được tạo ra từ việc cắt nhỏ các khối silic (wafer) hoặc bằng công nghệ màng mỏng (thin-film) Ngoài ra, tế bào quang điện còn được phân loại theo cấu trúc liên kết của vật liệu bán dẫn, bao gồm đơn tinh thể, đa tinh thể và vô định hình Các công nghệ pin mặt trời chính được thể hiện trong hình 3.5.
Hình 3.5 Phân loại các công nghệ pin quang điện
Tinh thể Silic (c-Si) được chia thành hai loại: đơn tinh thể và đa tinh thể Tế bào đơn tinh thể có hiệu suất cao hơn nhờ vào độ tinh khiết của silic, nhưng chi phí sản xuất cũng cao hơn do quy trình chế tạo phức tạp.
Màng mỏng là một cấu trúc bao gồm một lớp màng mỏng được phủ bởi vật liệu bán dẫn Các loại vật liệu thường được sử dụng trong chế tạo pin màng mỏng bao gồm nhiều loại khác nhau, đảm bảo hiệu suất và độ bền của pin.
Silic vô định hình (a-Si)
Coper Indium (Gallium) Di-Selenide (CIGS/CIS)
Liên kết heterojunction với lớp màng mỏng nội tại (HIT) là công nghệ mà trong đó các mô-đun được cấu tạo từ khối silic đơn tinh thể mỏng, được bao bọc bởi lớp silic vô định hình siêu mỏng.
Do chi phí sản xuất thấp, hiệu suất cao và công nghệ sản xuất đã được phát triển trong nhiều năm, pin quang điện tinh thể silic vẫn đang chiếm ưu thế trên thị trường Dự báo đến năm 2017, pin quang điện tinh thể sẽ chiếm 80% thị phần, trong khi pin màng mỏng chiếm 17% và các loại module hiệu suất cao chỉ chiếm 3%.
Hình 3.6 Thống kê thị phần các loại công nghệ pin quang điện trên thế giới 2016
Mỗi loại công nghệ pin mặt trời có hiệu suất chuyển đổi quang điện khác nhau, với tấm pin có hiệu suất cao thường đi kèm với giá thành cao hơn Sử dụng tấm pin giá rẻ không nhất thiết làm giảm tổng chi phí đầu tư của hệ thống, do cần tính thêm chi phí cho khung đỡ, dây dẫn và thuê đất Việc lựa chọn tấm pin phù hợp cần dựa trên nhiều điều kiện khác nhau Bảng 3.5 trình bày hiệu suất trung bình của các công nghệ tấm pin quang điện hiện tại.
Bảng 3.5 Đặc tính hiệu suất của các loại pin quang điện
