Xây dựng mô hình thí nghiệm năng lượng mặt trời hòa lưới trực tiếp 3

Khóa Luận Tốt Nghiệp

GVHD:Ths Nguyễn Hồi Phong

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG
MẶT TRỜI HỊA LƯỚI KHƠNG LƯU TRỮ
3.1 Đặt vấn đề thiết kế một hệ thống NLMT cho một hộ gia đình
Thiết kế hệ thống hịa lưới khơng lưu trữ cho một hộ gia đình ở đồng bằng sông Cửu
Long sử dụng mỗi ngày hết 4kWh điện lưới quốc gia, bao gồm các thiết bị sau:
Tải sử dụng

Số lượng

Công suất (W)

Thời gian sử
dụng (giờ)

Công suất tiêu
thụ (kWh)

Máy bơm nước

1

750

1

0.75

Tủ lạnh

1

80

24

1.92

Đèn led chiếu
sáng

4

20

4

0.32

Quạt điện

2

40

5

0.4

Ti vi LG 32 inch

1

55

2

0.11

Nồi cơm điện

1

500

1

0.5

Tổng công suất

4
Bảng 3.1 Công suất tiêu thụ của một hộ gia đình

Hãy thiết kế hệ thống hịa lưới cho hộ gia đình trên, chi phí đầu tư ban đầu là bao
nhiêu? Giá thành tạo ra 1kWh điện năng lượng mặt trời hịa lưới khơng lưu trữ là bao
nhiêu? Biết vay vốn ngân hàng là 20 triệu đồng trong thời gian 15 năm, lãi suất ngân hàng
là 7%, số giờ nắng trung bình ở đây là 5.1 giờ/ ngày.

27


Khóa Luận Tốt Nghiệp

GVHD:Ths Nguyễn Hồi Phong

Hình 3.1 Biểu đồ số giờ nắng trung bình trong một ngày tại Việt Nam

3.1.1 Tính tốn cơng suất và lựa chọn thiết bị
Ở đồng bằng sơng Cửu Long số giờ nắng trung bình là 5.1 giờ một ngày. Một ngày
hộ gia đình này tiêu thụ hết 4kWh điện lưới quốc gia. Vậy ta cần thiết kế hệ thống hịa lưới
có cơng suất là:
A = P t
Suy ra
P =

=

.

= 0.78 kWh

Thông thường hiệu suất chuyển đổi của Inverter là khoảng 85% như vậy công suất
ngõ vào của hệ thống là:
S=

.
.

= 0.91 kWh

Như vậy ta thiết kế hệ thống có cơng suất 1kWh, ta chọn inverter hịa lưới có cơng
suất 1kWh, đáp ứng phát sinh tải về sau.
Hệ thống pin mặt trời có thể sử dụng nhiều loại pin có cơng suất như: 50W, 100W,
200W, 250W, 500W,… Đối với hệ thống này ta sử dụng tấm pin poly có cơng suất 100W,
ta cần tổng số tấm pin 100W là:

28


Khóa Luận Tốt Nghiệp

GVHD:Ths Nguyễn Hồi Phong

= 10 tấm.
Với tấm pin poly 100W:
Điện áp danh định là 17.5V, ta mắc song 5 tấm với nhau sau đó mắc nối tiếp hai khối
pin:
Vmp = 17.5

2 = 35 V DC

Dòng điện danh định là 5.71A mắc song song:
Imp = 5.71

5 = 28.55 A

Chọn CB LS 32A

Cơng suất ngõ ra là 1000W, hịa vào lưới điện quốc gia 220VAC tần số 50Hz, suy
ra dịng điện ngõ ra có độ lớn là:
= 4,5 A

Iac =
Chọn MCB Mitsubishi 6A

3.1.2 Danh sách thiết bị cho hệ thống hịa lưới 1kWh sử dụng tấm pin có cơng suất 100W
Tên thiết bị

Số lượng

Đơn giá

Inverter Suoer 1000W

1

2,650,000

Pin mặt trời 100W poly

10

11,900,000

CB LS một chiều 32A

1

120,000

MCB Mitsubishi 6A

1

65,000

Chi phí lắp đặt ban đầu,
vận hành và bảo trì

-

2,500,000

Dây dẫn, khung nhơm, ốc
vít, …

-

1,000,000

Tổng

-

18,235,000

Bảng 3.2 Các thiết bị cần mua để lắp đặt

29


Khóa Luận Tốt Nghiệp

GVHD:Ths Nguyễn Hồi Phong

3.1.3 Sơ đồ đấu nối
Với tấm pin poly 100W điện áp danh định là 17.5 V DC, ta có sơ đồ đấu nối:

Hình 3.2 Sơ đồ đấu nối NLMT không lưu trữ cho hộ gia đình

3.2 Tính tốn chi phí tạo ra 1kWh
Với lãi suất ngân hàng là i%, trong thời gian n năm, lãi suất trung bình phải trả trong
một năm là:
CRF(i,n) =
Với:
i là lãi suất ngân hàng.
n là số năm vay lãi ngân hàng.
Gia đình trên vay vốn ngân hàng là 20 triệu đồng trong thời gian 15 năm, lãi suất là
7%, ta có:
CRF(0.07,15) =

.

.
.

= 0.1097/năm.

Vậy hàng năm gia đình trên phải trả số tiền cho ngân hàng là:
C = 20,000,000 0.1097 = 2,194,000 đồng/năm.

30


Khóa Luận Tốt Nghiệp

GVHD:Ths Nguyễn Hồi Phong

Với hệ thống 1kWh, lắp đặt tại đồng bằng sơng Cửu Long có số giờ nắng trung bình
là 5.1 giờ, hiệu suất chuyển đổi của Inverter Suoer 1000W là 87% , một ngày hệ thống phát
ra công suất là:
P = Pin

5.1

0.87

Với Pin là công suất của Inverter Suoer 1000W:
P = 1000

5.1

0.87 = 4437W = 4.437kWh

Như vậy trong một năm, hệ thống phát ra tổng công suất là:
P = 4.437 365 = 1619.5 kWh
Vậy chi phí sản xuất ra 1kWh điện năng lượng mặt trời hịa lưới khơng lưu trữ là:
C trung bình =

,

,
.

= 1354.7 đồng/kWh.

3.3 Đánh giá tiềm năng của hệ thống
Như vậy với hệ thống hịa lưới 1KW, hộ gia đình trên sẽ cần vốn đầu tư ban đầu là
18,235,000 đồng. Theo quy định tại Quyết định 648/QĐ-BCT về điều chỉnh mức giá bán
lẻ điện bình quân và quy định giá bán điện. Theo đó, từ ngày 20/3/2019, mức giá bán lẻ
điện bình quân là 1.864,44 đồng/kWh (chưa bao gồm thuế GTGT), tăng so với mức giá quy
định tại Quyết định 4495/QĐ-BCT năm 2017 là 143,79 đồng/kWh, hệ thống không những
mang lại lợi ích kinh tế ( 1354.7 đồng/kWh so với 1.864,44 đồng/kWh ), mà cịn thân thiện
với mơi trường và làm giảm nhiệt độ trên mái nhà. Hệ thống sẽ tự động ngắt nguồn khi mất
điện lưới quốc gia, đảm bảo an tồn vận hành và sửa chữa, hệ thống hịa lưới khơng lưu trữ
có lợi ích hấp dẫn để đầu tư.

31