Đánh giá tiềm năng điện mặt trời lắp đặt trên mặt nước của các hồ chứa thủy lợi, thủy điện

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3

ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG ĐIỆN MẶT TRỜI LẮP ĐẶT TRÊN
MẶT NƯỚC CỦA CÁC HỒ CHỨA THỦY LỢI, THỦY ĐIỆN
Trịnh Quốc Công, Hồ Ngọc Dung
Bộ môn Thủy điện và Năng lượng tái tạo - Khoa Cơng trình
Trường Đại học Thủy lợi, email:

1. GIỚI THIỆU CHUNG

Nhu cầu sử dụng năng lượng đặc biệt là
điện năng của đất nước ngày càng tăng trong
khi việc phát triển nguồn nhiệt điện than
ngày càng khó khăn do yêu cầu ngày càng
cao về bảo vệ môi trường cũng như yêu cầu
về hạ tầng nhập khẩu, cung cấp than cho các
nhà máy. Vì vậy việc phát triển các nguồn
năng lượng tái tạo có tiềm năng ở nước ta
trong đó có điện mặt trời là cần thiết, phù hợp
với xu hướng phát triển năng lượng trên thế
giới và chiến lược phát triển năng lượng tái
tạo của Việt Nam.
Hiện nay có nhiều cơng nghệ sử dụng
năng lượng mặt trời trong đó cơng nghệ tấm
pin (photovoltaic PV systems) là một trong
các cơng nghệ có hiệu quả sử dụng lớn nhất
và đã được sử dụng nhiều trên thế giới.
Ngoài các dự án điện mặt trời với tấm pin
quang điện đã được lắp đặt trên mặt đất,
hiện nay đã có rất nhiều dự án tấm pin được
lắp đặt trên mặt nước tại các hồ chứa, kênh

dẫn, hoặc ngoài khơi. Ưu điểm của các nhà
máy điện mặt trời lắp đặt trên mặt nước là
không làm mất đất canh tác, giảm lượng
bốc hơi mặt hồ, hiệu suất tấm pin tăng và
giảm chi phí vận hành.
Việt Nam nằm trong vùng có bức xạ mặt
trời tương đối cao. Cường độ bức xạ mặt trời
trung bình cả nước khoảng 4,5 kWh/m2 /ngày

và có số giờ năng trung bình khoảng 1800 giờ.
Đây là điều kiện tương đối tốt để phát triển
các dự án điện mặt trời. Với số lượng khoảng
7.000 hồ chứa thủy lợi, thủy điện [1] nên
việc nghiên cứu xây dựng nhà máy điện mặt
trời lắp đặt trên nước cho các hồ chứa thủy
lợi, thủy điện sẽ mang lại nguồn điện năng
to lớn đáp ứng một phần nhu cầu năng
lượng của đất nước cũng như mang lại hiệu
quả kinh tế cho các nhà đầu tư. Trong
nghiên cứu này, các tác giá sơ bộ đánh giá
tiềm năng nguồn năng lượng điện mặt trời
trên các hồ chứa thủy lợi, thủy điện của
Việt Nam.
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Phân tích, đánh giá các hệ thống hồ chứa
thủy lợi [1] có khả năng xây dựng các nhà
máy điện mặt trời nối lưới.
Từ những nguồn dữ liệu bức xạ mặt trời
chính thức như NASA, Meteonorm [3]. Sử

dụng phương pháp mô phỏng thông qua phần
mềm PVsyst để đánh giá năng lượng điện
mặt trời phân bố tại các vùng hồ khác nhau
của Việt Nam.
2.1. Các hạng mục cơng trình của nhà
máy điện mặt trời lắp đặt trên mặt nước
Các thành phần của nhà máy điện mặt
trời trên mặt hồ được cho trong hình 1,
bao gổm: [2].

539


Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3

Hình 1. Sơ đồ hệ nhà máy điện mặt trời trên mặt nước
+ Neo định vị có thể được đặt trên bờ hoặc
dưới đáy hồ;
+ Hệ thống phao nổi và khung đỡ tấm pin;
+ Các module pin quang điện;
+ Hệ thống cáp được đặt dưới mặt nước;
+ Hệ thống Inverter, hộp đấu nối;
+ Trạm biến áp và đường dây truyền tải;
+ Các Hệ thống điều khiển, đo lường,
giám sát v.v...
2.2. Tính tốn tiềm năng năng lượng
mặt trời

Bụi bẩn: 1-3%; tổn hao do cáp DC 1,5%, cáp
AC 1%...

Mơ phỏng tính toán năng lượng cho các
vùng được thực hiện bằng phần mềm PVsyst.
Tồn bộ các thơng số trong mơ phỏng được
dùng làm dữ liệu cơ sở đầu vào, gồm: đặc
điểm địa lý và khí tượng, hướng của bề mặt
pin, phủ bóng, cấu hình mảng pin, inverter,
tổn thất.
3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Sử dụng phần mềm PVsyst với các số liệu
về bức xạ mặt trời và dữ liệu địa lý và khí
Điện năng sản xuất trong khoảng giờ ti tượng được trích xuất từ hệ thống dữ liệu
trong ngày tính theo cơng thức:
Meteonorm[3] tiến hành tình tốn điện năng
(1) trung bình năm cho các vùng Đông Bắc, Tây
E SPV ,i  N mod ul,i .Z . t. SPV
Trong đó: Nmod ul , Z, Δt, η SPV - tương ứng là Bắc, Bắc Trung Bộ, Tây Nguyên và Nam
Trung Bộ, Nam Bộ. Các vùng tính tốn này
cơng suất phát điện, số lượng, thời gian phát được tính với giả thiết lắp đặt cơng suất
điện và hiệu suất trong khoảng giờ i trong 1 MWp với số liệu về thiết bị tấm pin như sau:
ngày của nhà máy điện mặt trời.
Bảng 1. Đặc tính tấm pin mặt trời
Thành phần công suất phát điện của tấm
pin trong công thức (1) xác định căn cứ vào
Loại
Monocrystalline
đường đặc tính cơng suất của tấm pin:
Cơng suất danh định (STC)
345 Wp
(2)

N mod ul,i  f G ,tt,i , N mod ul ,G 


Trong đó: G ,tt ,i là tổng xạ chiếu xuống bề
mặt tấm pin. N mod ul,G là công suất phát điện
ứng với cường độ bức xạ chiếu tới bề măt
tấm pin do nhà sản xuất cung cấp.
Thành phần hiệu suất η SPV của nhà máy
điện mặt trời được xác đinh thông qua hiệu
suất inverter; máy biến áp; các tổn hao do
tấm pin: (i) nhiệt độ 0,4%/°C, (ii) chất lượng
pin 0-1%, (iii) không đồng nhất 1-2%, (iv) suy
giảm trong giờ vận hành đầu tiên 1-3%, (v)

Điện áp ở Pmax (Umpp)

38,2 V

Dòng điện ở Pmax (Impp)

9,03 A

Hiệu suất pin

17,79 %



Nhiệt độ hoạt động

-40 ~ +85

Từ kết quả tính tốn cho 1MWp , kết hợp
với dữ liệu về số lượng hồ chứa của các vùng
thu được trữ năng lý thuyết về năng lượng
điện mặt trời lắp đặt trên hồ chứa thủy lợi
thủy điện của Việt Nam tại Bảng 2.

540


Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3

Bảng 2. Kết quả tính tốn tiềm năng điện mặt trời lắp đặt
trên mặt hồ thủy lợi, thủy điện

TT

Vùng

1
2
3

Đông Bắc
Tây Bắc
Bắc Trung Bộ
Tây Nguyên và
Nam Trung Bộ
Nam Bộ

4
5

Tiềm năng năng lượng mặt trời
Số giờ
trên mặt hồ
Bức xạ Điện năng
nắng trung
trung bình cho 1MW p
Điện năng
bình
(kWh/m²/ (MWh/ Tổng diện Cơng suất trung bình năm
(Giờ/
tích mặt hồ lắp đặt
ngày)
năm)
(106MWh/
năm)
(Ha)
(MW p)
năm)
1.700
1.780
1.850

3,71
4,34
4,56

1.141
1.404
1.380

14.320
36.517
6.252

4.296,0
10.955,1
1.875,6

4,90
15,38
2,58

2.300

5,39

1.631

36.339

10.901,7

17,78

2.250

4,82
Tổng

1.484

20.842

6.252,6
34.281,0

9,27
49,93

Trong bảng 2, tổng diện tích mặt hồ cho
các vùng được lấy với các hồ chứa có dung
tích lớn hơn 10 triệu m³ [4]. Với công nghệ
tấm pin quang điện hiện nay để lắp đặt công
suất 01 MWp cần 01 ha điện tích. Theo kinh
nghiệm, với diện tích các hồ thủy lợi, thủy
điện, diện tích có thể lắp đặt tấm pin quang
điện chiếm khoảng 30% diện tích mặt hồ.
Từ bảng kết quả cho thấy tiềm năng về
năng lượng mặt trời lắp đặt trên các hồ chứa
thủy lợi, thủy điện là rất lớn cần nghiên cứu
khai thác để đáp ứng một phần năng lượng
cho sư phát triển của đất nước.
4. KẾT LUẬN

Nước ta có khoảng trên 7000 hồ chứa thủy
lợi thủy điện trong đó có khoảng hơn 100 hồ

chứa có dung tích trên 10 triệu m³. Nếu dự
kiến lắp đặt tấp pin quang điện trên khoảng
30% diện tích mặt hồ của các hồ chứa có
dung tích trên 10 triệu m³ thì hàng năm thu
được khoảng 50 triệu MWh điện năng.
Với sự phát triển của công nghệ điện mặt
trời, đặc biệt là công nghệ nhà máy điện mặt
trời lắp đặt trên mặt nước, hiện nay trên thế
giới đã có nhiều nhà máy điện mặt trời được

lắp đặt trên mặt hồ thủy lợi, thủy điện. Nước
ta nằm trong vùng có điều kiện khí hậu thuận
lợi để phát triển các dự án điện mặt trời. Với
số lượng lớn hồ chứa thủy lợi, thủy điện đã
được xây dựng, việc nghiên cứu lắp đặt các
nhà máy điện mặt trời trên mặt nước của các
hồ thủy lợi, thủy điện thủy điện sẽ mang lại
nguồn điện năng to lớn đáp ứng nhu cầu năng
lượng cho sự phát triển kinh tế, xã hội của
đất nước.
5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Tổng cục Thủy lợi. Báo cáo kiểm tra an
toàn hồ chứa nước mùa mưa lũ năm 2012
kèm theo văn bản số 2846/BNN - TCTL
ngày 24/8/2012.
[2] Alok Sahu, NehaYadav, K.Sudhakar (2016),
Floating photovoltaic powerplant: A review,
Renewable and Sustainable Energy Reviews
(2016) 815–824.
[3] Kandasamy CP, Prabu P, Niruba K (2013)

Solar Potential Assessment Using PVSYST
Software. IEEE 667-672.
[4] />stid=119.

541