BÁO CÁO BTL HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO Chủ đề Thiết kế hệ hòa lưới điện mặt trời áp mái cho hộ gia đình ở miền Tây đồng thời so sánh tiềm năng với các năng lượng khác

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA


BÁO CÁO BTL
HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
Chủ đề: Thiết kế hệ hòa lưới điện mặt trời áp mái cho hộ gia đình ở miền
Tây đồng thời so sánh tiềm năng với các năng lượng khác

Giáo viên hướng dẫn:

Trần Công Binh

Sinh viên thực hiện:

Lê Thành Phát
Nguyễn Thành Tâm
Lê Minh Tường             
Kiên Thái Miêng           
Nguyễn Đức Tuấn         
Phan Đình Trí               

1813477
1813923
1713877
1612001
1713790
1713652


Mục Lục

I. Tổng quan về năng lượng mặt trời tại các tỉnh miền Tây Việt Nam...................3
1. Tình hình chung.....................................................................................................3
2. Tiềm năng và ứng dụng của nguồn năng lượng mặt trời tại các tỉnh miền Tây.....4
3. Một số dự án ở tỉnh miền Tây................................................................................7
II. Khảo sát, thiết kế hệ điện mặt trời áp mái tại tỉnh Cần Thơ..............................9
1. Tiềm năng về năng lượng mặt trời tại Cần Thơ..................................................9
2. Thiết kế hệ thống áp mái cho 1 hộ gia đình tại Cần Thơ.....................................9
a) Nhu cầu sử dụng điện của tỉnh Cần thơ:..........................................................9
b) Tính tốn, chọn Pin và bộ Inverter.................................................................10


I. Tổng quan về năng lượng mặt trời tại các tỉnh miền Tây Việt
Nam
1. Tình hình chung
Trong nhiều năm trước, Việt Nam cũng như nhiều nước đang phát triển khác
phụ thuộc vào than như một lựa chọn rẻ nhất và dễ dàng nhất để đáp ứng nhu cầu
năng lượng. Tuy nhiên, tiến bộ công nghệ và mối quan tâm ngày càng tăng về môi
trường đã khiến năng lượng tái tạo trở nên hấp dẫn hơn. Kết thúc năm 2019, Việt Nam
đã vượt qua Malaysia và Thái Lan để đạt công suất lắp đặt tấm pin mặt trời lớn nhất
Đông Nam Á. Chúng ta đã có 5 GW các dự án quang điện, vượt xa mục tiêu 1 GW
vào năm 2020.
Từ tình hình thực tiễn, theo thống kê báo chí của Tập đoàn Điện lực Việt Nam
(EVN), lũy kế 9 tháng đầu năm 2020, sản lượng điện sản xuất và nhập khẩu toàn hệ
thống đạt 185,37 tỷ kWh, tăng 2,68% so với cùng kỳ năm 2019, trong đó:
 Thủy điện huy động 48,38 tỷ kWh, bằng 91,36% kế hoạch và giảm 6,93%
so với cùng kỳ năm 2019;
 Nhiệt điện khí huy động 27,42 tỷ kWh, giảm 16,56% so với cùng kỳ năm
2019;
 Nhiệt điện than huy động 97,29 tỷ kWh, tăng 10,5% so với cùng kỳ năm

2019;
 Nhiệt điện dầu huy động 1,04 tỷ kWh, tăng 33,02% so với cùng kỳ năm
2019;
 Năng lượng tái tạo huy động 8,16 tỷ kWh, trong đó điện mặt trời đạt 7,23
tỷ kWh, tăng gấp 2,6 lần so với cùng kỳ năm 2019.

Sản lượng 9 tháng cùng kỳ
120.00
100.00
80.00
60.00
40.00
20.00
0.00

Thủy điện

Nhiệt điện khí

Nhiệt điện than

Năm 2019

Nhiệt điện dầu

Năng lượng tái
tạo

Năm 2020

Hình 1. Biểu đồ so sánh sản lượng điện của các nhà máy năng lượng


Theo dự báo của Tổng công ty Điện lực Việt Nam, nếu tốc độ tăng trưởng
GDP bình quân tiếp tục được duy trì ở mức 7,1%/năm, nhu cầu điện của Việt Nam
vào năm 2020 sẽ khoảng 200.000 GWh, năm 2030 là 327.000 GWh. Trong khi đó,
ngay cả khi huy động tối đa sức mạnh những nguồn điện truyền thống trước đây, sản
lượng điện sinh hoạt chỉ đạt 165.000 GWh (2020) và 208.000 GWh (2030). Điều này
có nghĩa là nề kinh tế sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng về điện thiếu hụt, và tỷ lệ thiếu
hụt có thể cao tới 20-30%.

Hình 2. Tổng quan về tình trạng và xu hướng của thị trường năng lượng tái tạo Việt
Nam
2. Tiềm năng và ứng dụng của nguồn năng lượng mặt trời tại các tỉnh miền Tây
Các nguồn năng lượng mặt trời được đẩy mạnh, bao gồm nguồn tập trung lắp
đặt trên mặt đất và phân nguồn lắp trên mái nhà. Tổng công suất của năng lượng mặt
trời nguồn điện sẽ được nâng lên từ mức không đáng kể hiện tại lên khoảng 850 MW
vào năm 2020 và khoảng 12.000 MW vào năm 2030. Tại Việt Nam, có nhiều doanh
nghiệp đầu tư sản xuất máy nước nóng năng lượng mặt trời như Polarsun, Megasun,
Sơn Hà, Hướng Dương, Thái Dương Năng... Khác với những trang bị được sản xuất
cho người nghèo, đây là sản phẩm hướng đến những người trung bình hộ thu nhập.
Mặc dù chi phí cài đặt ban đầu là khá cao (tối thiểu 5 triệu đồng), điều này vẫn được
coi là một vấn đề kinh tế đối với người dân ở các thành phố nắng ấm quanh năm, khi
giá điện tiếp tục tăng. Không những được ứng dụng vào làm máy nước nóng, ngày


nay, người ta sử dụng loại điện này để ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như sưởi ấm và
làm mát không gian, chưng cất nước uống và khử trùng, thắp sáng, nấu ăn,...

Hình 2. Thuyền chạy bằng năng lượng mặt trời tại tỉnh Đồng Tháp

Bên cạnh đó, tiềm năng sử dụng các tấm pin mặt trời làm tấm che nắng thiết bị,
cho cả mái và mặt tiền, là rất khả thi. Cách sản xuất năng lượng điện của các tòa nhà
tích hợp quang điện là thiết yếu và là chìa khóa để các thành phố ít nhất có thể tự cung
tự cấp trong năng lượng. Càng về sau dân số càng có xu hướng tăng và tập trung làm
việc ở những khu vực thành thị dẫn đến việc nhu cầu năng lượng cung cấp cho người
dân sẽ rất lớn. Năng lượng mặt trời tạo ra quang điện các tòa nhà tích hợp là điều cần
thiết và là chìa khóa cho các thành phố ít nhất là tự cung cấp năng lượng. Sự phát triển
nhanh chóng của thế hệ pin mặt trời với hiệu suất ngày càng nâng cao khả năng ứng
dụng cho các tịa nhà tích hợp quang điện, mang lại cơ hội tuyệt vời cho các nhà cung
cấp vật liệu và công ty xây dựng.


Hình 3. Biểu đồ tiềm năng về năng lượng mặt trời theo tỉnh thành tại Việt Nam


Hình 4. Bản đồ bức xạ mặt trời
Dựa vào biểu đồ hình 3 và số liệu hình 4 , ta có thể thấy được các tỉnh miền Tây cũng
là những nơi được thiên nhiên ưu ái về nguồn năng lượng mặt trời với cường độ nắng
cao trên 4.5kWh/m2/ngày như Cà Mau, Bạc Liêu, Cần Thơ, An Giang, Vĩnh Long,
Long An là những khu vực có tiềm năng lớn để sản xuất điện mặt trời.
3. Một số dự án ở tỉnh miền Tây
 Cà Mau: 1 dự án 25 MWp trong quy hoạch nhà đầu tư đề xuất dự án lên
50 MWp (do công ty Long Hùng) và 1 dự án điện mặt trời kết hợp nuôi trồng
thủy sản 1.000 MWp đã được UBND tỉnh trình Bộ Cơng Thương bổ sung vào
quy hoạch.
 Bạc Liêu: Tập trung trung phối hợp với Bộ Công Thương đưa 8 dự án
điện năng lượng mặt trời nối lưới vào quy hoạch sơ đồ điện VIII, khoảng
1.500MW. Bên cạnh đó, Bạc Liêu cũng đẩy mạnh đầu tư điện mặt trời mái nhà
theo cơ chế khuyến khích phát triển điện mặt trời tại Việt Nam.

Hình 4. Dự án điện năng lượng mặt trời trong q trình thi cơng tại huyện Hịa
Bình, tỉnh Bạc Liêu
 An Giang: Nhà máy Sao Mai Solar PV1 năng suất 50MWp (Tỉnh Tịnh
Biên); Nhà máy Văn Giáo 1, Văn Giáo 2 năng suất 50MWp (xã An Cư, tỉnh
Tịnh Biên).

Hình 5. Nhà máy điện mặt trời Văn Giáo 1 và Văn Giáo 2 tỉnh An giang
 Cần Thơ: Tính đến hiện tại, trên địa bàn TP. Cần Thơ đã có trên 724
cơng trình điện áp mái được nối vào lưới điện quốc gia, tổng công suất lắp đặt
là 7.621 KWp. Dự kiến đến hết năm nay, tổng công suất điện mặt trời áp mái
Cần Thơ sẽ đạt khoảng 12.000 kWp. Là một trong các địa phương có cường độ
ánh sáng mặt trời lớn nhất Việt Nam (trên 2000 giờ nắng/năm)


 Long An: có 5 nhà máy năng lượng mặt trời đi vào hoạt động, hòa lưới
điện quốc gia và đã phát điện gần 122 triệu kWh. 5 nhà máy đi vào hoạt động
là TTC Đức Huệ 1, Nhà máy EuroPlast Long An, Nhà máy BCG Băng Dương,
Nhà máy điện mặt trời Solar Park 1 và 2 vào cuối năm 2019. Và có 3 dự án
khác đang triển khai vào năm 2020.

II. Khảo sát, thiết kế hệ điện mặt trời áp mái tại tỉnh Cần Thơ
1. Tiềm năng về năng lượng mặt trời tại Cần Thơ
Cần Thơ là thành phố hiện đại và phát triển nhất ở Đồng bằng sông Cửu Long,
nằm ở vùng hạ lưu sơng Mê Kơng, có khí hậu nhiệt đới gió mùa, ít bão, quanh năm
nóng ẩm. Khí hậu TP. Cần Thơ được chia làm 2 mùa rõ rệt: mùa khô kéo dài từ tháng
12 đến tháng 4 năm sau, mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11. Đây là một trong các địa
phương có cường độ ánh sáng mặt trời lớn nhất Việt Nam. Theo số liệu từ “Quy
chuẩn kỹ thuật quốc gia Số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng” (khảo sát từ
Trạm đặt tại TP. Cần Thơ), tổng số giờ nắng trong năm ở Cần Thơ là 2.561 giờ, trong

đó 4 tháng đầu năm có số giờ nắng cao nhất.
Tháng
Số giờ
nắng

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Tổng

257 246 287 262 212 176 181 175 164 177 195 228 2561

Hiện nay, tài nguyên đất của Cần Thơ hầu như là đất sản xuất nông nghiệp, sinh lợi
cao cho người dân. Ngành nông nghiệp Cần Thơ cũng đang được tái cơ cấu theo
hướng phát triển bền vững, chất lượng cao. Theo dự án “Nghiên cứu về những mơ
hình sử dụng năng lượng tái tạo kết hợp tại Cần Thơ”, khi kết hợp năng lượng mặt trời
vào sản xuất nông nghiệp, nếu chưa tính diện tích đất trồng lúa, Cần Thơ có khả năng
sản xuất từ 1-1.5 TWh điện mỗi năm, đáp ứng được 46-70% nhu cầu điện của Thành
phố. Nếu kết hợp điện mặt trời ở cả các khu trồng lúa, tiềm năng sẽ tăng lên 7,500 –
11,300 MWp, tương đương sản lượng 10.5 – 16 TWh điện, vượt xa nhu cầu điện của
Thành phố, có thể cung cấp điện cho các tỉnh lân cận trong vùng.
Hơn nữa, điện mặt trời áp mái tu hút rất nhiều các cá nhân – hộ gia đình và các đơn vị,
doanh nghiệp ở Cần Thơ đầu tư với mục đích tiết kiệm chi phí tiền điện phục vụ sinh
hoạt, sản xuất và bán điện dư tăng thêm thu nhập. Chi phí gia công ngày càng giảm,
sản lượng ngày càng cao, tuổi thọ tấm pin ngày càng tăng và giá điện ưu đãi từ chính
phủ (1,943 đồng/kWh đến 31/12/2020). Trong khi đó, với các khách sạn, điện mặt trời
áp mái ngoài mang lại giá trị kinh tế còn giúp doanh nghiệp đạt được tiêu chí khách
sạn sử dụng năng lượng xanh, nâng cao giá trị hình ảnh khách sạn với khách du lịch
trong nước và quốc tế.


2. Thiết kế hệ thống áp mái cho 1 hộ gia đình tại Cần Thơ
a) Nhu cầu sử dụng điện của TP. Cần thơ:

Số hộ tiêu thụ

356550

Tiêu thụ trung bình của 1 hộ/tháng (kWh)

300

Thời gian nắng đỉnh trong ngày (h)
4,5
Lượng điện trung bình (từ 1/2020 đến 6/2020) cung
300.51
cấp cho TP. Cần Thơ (triệu kWh/tháng)
b) Tính tốn, chọn Pin và bộ Inverter
Bài tốn: Bù điện 150kWh/tháng cho 1 hộ gia đình, tính tốn số tiền lắp đặt và
thời gian thu hồi vốn.

- Điện năng tiêu thụ của 1 hộ/ngày:
Điện năng tiêuthụ trungbình1 tháng 150
=
= 5 kWh
30
30

- Cơng suất pin năng lượng mặt trời:
Điện năng tiêuthụ trungbình1 ngày
5
=
= 1.1 kWp
4.5
4.5

- Loại pin: Tấm pin năng lượng mặt trời loại poly 360W KuMax hãng
Canadian Solar.
 

- Số lượng tấm pin:
Cơng suất pin tínhtốn

1100

Nmin = Cơng suất pin poly 360W = 360 = 3,1
Chọn inverter 2kW
Công suất inverter

2000

Nmax = Công suất pin poly 360W = 360 = 5.5
( Nmin ≤ N ≤ Nmax )
→ Chọn N = 5

- Inverter hòa lưới MG2KTL 1 pha
DC - technical data
Nominal Power DC: 2,2 kW
Max. Power DC: 2,2 kW
Nominal Voltage DC: 450,0 V
Max Voltage DC: 410,0 V
Nominal Voltage DC: 12,0 A
Max Voltage DC: 12,0 A
MPP Voltage Range DC: 80 V bis 410 V
Strings DC: 1
Number of MPP Tracker: 1
AC – technical data

Nominal Power AC: 2 kW
Max. Power AC: kW
Nominal Output Current AC: 9 A
Max. Output Current AC: A
Connection Phases AC:
Max. Efficiency AC: 97,4 %
VDEW Conformity: true
Safety Class:
Protection Type: IP65


-

Công suất tạo ra:
P5 tấm pin = 360*5 = 1,8 kW
PAC = P5 tấm pin*Hinv = 1,8*97,4% = 1,75 kW

-

Điện năng trong 1 ngày:
W = PAC*tnắng đỉnh = 1,75*4,5 = 7,875 kWh

-

Lượng điện năng bán lại cho điện lực trong 1 ngày:
Wbán lại = W - Wtiêu thụ = 7,875 – 5 = 2,875 kWh

-

Tiền thu được sau 1 tháng: (giá điện mua vào A = 1943 đồng/kWh)

Tthu = 2,875*30*1943 = 167583,75 đồng

-

Chi phí ban đầu:
Tpin = 5* 2300000 = 11500000 đồng

-

Tinv = 8549000 đồng
Tlắp đặt = 2000000 đồng
Ttổng chi phí = Tpin + Tinv + Tlắp đặt = 11500000 + 8549000 + 2000000
= 22049000 (đồng)
Thời gian thu hồi vốn:
t=

-

T tổng chi phí
T tổng sảnlượngđiện

Thiết lắp đặt:

=

22049000
= 3,947 năm
1943∗7,875∗365