Nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện năng lượng mặt trời cho thành phố lào cai và đề xuất giải pháp quản lý, kinh doanh năng lượng mặt trời

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

PHẠM THỊ HUÊ

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN
NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI CHO THÀNH PHỐ LÀO CAI VÀ ĐỀ XUẤT
GIẢI PHÁP QUẢN LÝ, KINH DOANH NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
KỸ THUẬT ĐIỆN

Thái Nguyên - năm 2020

Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!!


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

PHẠM THỊ HUÊ
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN NĂNG LƢỢNG MẶT
TRỜI CHO THÀNH PHỐ LÀO CAI VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP QUẢN LÝ,
KINH DOANH NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN
Mã số: 8 52 02 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
KỸ THUẬT ĐIỆN

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS. Nguyễn Nhƣ Hiển

Thái Nguyên - năm 2020


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên tác giả luận văn: Phạm Thị Huê
Đề tài luận văn: "Nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện sử dụng năng
lƣợng mặt trời và đề xuất giải pháp quản lý, kinh doanh cho năng lƣợng mặt
trời cho thành phố Lào Cai "
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: 8.52.02.01
Tác giả, Cán bộ hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận
tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày 23 / 09
/2020 với các nội dung sau:
Bổ sung mã ngành trang bìa và phụ lục, danh mục bảng biểu.
Sắp xếp lại hình vẽ cho phù hợp với nội dung, đánh lại số thứ tự bảng.
Sửa lại các lỗi chính tả, danh mục tài liệu theo quy định trình bày.
Thái Nguyên, ngày 18 tháng 10 năm 2020
Cán bộ hƣớng dẫn

Tác giả luận văn

PGS. TS. Nguyễn Nhƣ Hiển

Phạm Thị Huê

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

PGS. TS. Võ Quang Lạp

i


THÔNG TIN CHUNG
Họ và tên: Phạm Thị Huê
Điện thoại: 0919709906

; Email:

Đơn vị công tác: Trường Cao đẳng Lào Cai.
Ngành đào tạo: Kỹ thuật điện
Lớp: K21 KTĐ;

Khóa học: 2018-2020

Mã ngành : 8.52.02.01
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp
Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Nhƣ Hiển
Điện thoại: 0868015995; 0913588906 Email:
Tên đề tài: "Nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện sử dụng năng lƣợng mặt
trời cho thành phố Lào Cai và đề xuất giải pháp quản lý, kinh doanh cho năng
lƣợng mặt trời"

ii


LỜI CAM ĐOAN

Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của bản thân. Các nghiên cứu
và kết quả được trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố
công bố trong bất kỳ một luận văn nào trước đây.
Tác giả luận văn

Phạm Thị Huê

iii


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện luận văn của mình, tơi đã nhận được nhiều ý kiến
đóng góp, động viên từ các thầy cô giáo, các bạn đồng nghiệp và người thân trong
gia đình.
Lời đầu tiên, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn tới PGS, TS. Nguyễn Như Hiển đã tận
tình hướng dẫn, ln hỗ trợ và khích lệ trong suốt thời gian làm luận văn để tơi có
thể hồn thành được luận văn của mình.
Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tồn thể các thầy cơ giáo đã tham gia
giảng dạy trong khóa học chuyên ngành Kỹ thuật điện đã cho tôi ý kiến quý báu
trong suốt q trình học tập.
Tơi xin gửi lời cảm ơn tới các Thầy giáo, Cô giáo của khoa Điện và Phòng
Đào tạo Nhà trường đã tạo những điều kiện thuận lợi nhất về mọi mặt để tơi hồn
thành nội dung luận văn.
Lào Cai, ngày

tháng

HỌC VIÊN

Phạm Thị Huê

iv

năm 2020


MỤC LỤC
THÔNG TIN CHUNG ............................................................................................ II
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................... III
LỜI CẢM ƠN ......................................................................................................... IV
MỤC LỤC ................................................................................................................. V
DANH MỤC CÁC CHỮ VI T TẮT................................................................. VIII
DANH MỤC BẢNG, BIỂU ................................................................................... IX
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ........................................................... X
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài ......................................................................................1
2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. .....................................................................1
2.1. Đối tượng nghiên cứu: .................................................................................1
2.2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ....................................................................1
3. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................2
4. Kết cấu của luận văn ...........................................................................................2
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ..................................3
1.1. Giới thiệu về hệ thống điện tỉnh Lào Cai và thành phố Lào Cai .....................3
1.1.1. Giới thiệu về hệ thống điện tỉnh Lào Cai .................................................3
1.1.2. Giới thiệu khái quát về điện lực thành phố Lào Cai .................................4
1.2. Vai trò, đặc điểm và hiện trạng cấp điện của các tỉnh Tây Bắc .......................5
1.2.1. Vai trò và đặc điểm...................................................................................5
1.2.2. Hiện trạng cấp điện cho khu vực Tây Bắc ...............................................6
1.2.3. Tiềm năng năng lượng mặt trời tại các tỉnh Tây Bắc ...............................7
1.2. Vai trò của năng lượng mặt trời của thành phố Lào Cai .................................9

1.3. Một số lưu ý về năng lượng mặt trời tại thành phố Lào Cai .........................10
1.3.1. Tư vấn về lắp điện mặt trời: ...................................................................10
1.3.2. Chi phí lắp 1 hệ thống điện năng lượng mặt trời hoàn chỉnh: ................10
1.3.3. Lựa chọn tấm pin năng lượng mặt trời: ..................................................10
1.3.4. Thu hồi vốn khi lắp hệ thống năng lượng mặt trời: ................................11
1.4. Kết luận chương 1 ..........................................................................................11
v


CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC HỆ ĐIỆN MẶT TRỜI NỐI LƢỚI
CÓ LƢU TRỮ .........................................................................................................12
2.1. Giới thiệu: ......................................................................................................12
2.1.1. Nguyên lý hoạt động ..............................................................................12
2.1.2. Các mơ hình lắp đặt ................................................................................13
2.1.2.1. Mơ hình nối lưới trực tiếp (On Grid) ..............................................13
2.1.2.2. Mơ hình năng lượng mặt trời độc lập (Off Grid) ............................13
2.1.2.3. Mô hình vừa nối lưới vừa có lưu trữ (Hybrid) ................................14
2.2. Cấu trúc của hệ thống điện mặt trời ...............................................................15
2.2.1. Cấu trúc hệ năng lượng mặt trời nối lưới ...............................................15
2.2.2. Cấu trúc hệ năng lượng mặt trời độc lập ................................................15
2.2.3. Cấu trúc hệ năng lượng mặt trời lai ........................................................16
2.3. Hệ năng lượng điện mặt trời nối lưới có lưu trữ ............................................17
2.3.1. Pin mặt trời (PV - Photovoltaic) ............................................................17
2.3.2. Bộ biến đổi một chiều - một chiều (DC/DC) .........................................21
2.3.3. Nghịch lưu nối lưới (Grid Tie Inverter) .................................................26
2.3.3.1. Nghịch lưu dòng một pha:...............................................................26
2.3.3.2. Sơ đồ nghịch lưu một pha có điểm giữa: ........................................27
2.3.3.3. Nghịch lưu áp 1 pha dạng cầu: ........................................................28
2.3.3.4. Mạch công suất của bộ nghịch lưu (cầu H).....................................29
2.3.4. Các phương pháp điều khiển bộ nghịch lưu áp ......................................29

2.3.4.1. Dạng sóng sin mơ phỏng: ................................................................30
2.3.4.2. Dạng sóng sin chuẩn: ......................................................................30
2.3.5. Lọc sóng hài............................................................................................31
2.3.5.1. Khái niệm về sóng hài .....................................................................31
2.3.5.2. Nguyên nhân phát sinh sóng hài .....................................................33
2.3.5.3. Tác hại sóng hài ..............................................................................33
2.3.5.4. Giải pháp lọc sóng hài .....................................................................33
2.3.6. Nguồn điện một chiều (Ắc quy) .............................................................34
2.3.6.1. Giới thiệu chung về Ắc quy ............................................................34
vi


2.3.6.2.Tiêu chuẩn ắc quy: TCVN : 4472 : 93 .............................................35
2.3.7. Hệ thống điều khiển................................................................................37
2.3.7.1. Điều khiển điện áp một chiều..........................................................38
2.3.7.2. Điều khiển nghịch lưu một pha .......................................................38
2.4. Kết luận chương 2 ..........................................................................................40
2.4.1. Căn cứ để chọn hệ thống điện mặt trời lai:.............................................40
CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP QUẢN LÝ,
KINH DOANH NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI CHO THÀNH PHỐ LÀO CAI 43
3.1. Đánh giá khái quát .........................................................................................43
3.1.1. Ưu, nhược điểm của năng lượng mặt trời ..............................................43
3.1.2. Các văn bản pháp quy về điện mặt trời mái nhà ....................................45
3.2. Quan điểm và định hướng phát triển NL tái tạo ở VN đến 2030 và tầm nhìn
đến 2050 ................................................................................................................46
3.2.1. Giai đoạn từ nay đến 2030 ......................................................................47
3.1.2. Định hướng đến 2050 .............................................................................47
3.3. Thực trạng phát triển NL mặt trời ở Việt Nam và thành phố Lào Cai ..........50
3.3.1. Thực trạng phát triển NL mặt trời ở Việt Nam ......................................50
3.3.2. Tình hình phát triển điện mặt trời ở Thành phố Lào Cai .......................53

3.4. Đề xuất một số giải pháp QL và KD NLMT ở thành phố Lào Cai ...............55
3.4.1. Công tác tuyên truyền .............................................................................55
3.4.2. Việc thực hiện thủ tục của ngành Điện ..................................................58
3.4.3. Công tác kinh doanh, cung cấp thiết bị, phụ kiện, giá cả .......................59
3.4.4. Giải pháp hỗ trợ về tài chính ..................................................................60
3.4.5. Cơng tác quản lý vận hành điện mặt trời ................................................61
3.4. Kết luận ..........................................................................................................64
K T LUẬN VÀ KI N NGHỊ ................................................................................65
1. Kết luận .............................................................................................................65
2. Kiến nghị: .........................................................................................................66
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................67

vii


DANH MỤC CÁC CHỮ VI T TẮT

EVN

Tập đoàn Điện lực Việt Nam

NLTT

Năng lượng tái tạo

NLMT

Năng lượng mặt trời

MT

Mặt trời

BXMT

Bức xạ mặt trời

DC

Một chiều

AC

Xoay chiều

MN

Miền núi

QL

Quản lý

KD

Kinh doanh

viii

DANH MỤC BẢNG, BIỂU
Bảng 1.1: Số liệu bức xạ của cả nước .........................................................................8
Bảng 2.1 Sơ đồ trạng thái đóng ngắt các khóa trên mạch cầu H ..............................29
Bảng 2.2: Dạng sóng của một số loại phi tuyến........................................................34
Bảng 2.3: Khả năng khởi động ban đầu của ắc quy ..................................................36
Bảng 2.4: Khả năng phóng điện của ắc quy ..............................................................37

ix


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1: Bản đồ số liệu bức xạ năng lượng mặt trời Việt Nam ................................8
Hình 2.1: Mơ hình nối lưới trực tiếp .........................................................................13
Hình 2.2: Mơ hình năng lượng mặt trời độc lập .......................................................14
Hình 2.3: Mơ hình vừa nối lưới vừa có lưu trữ (Hybrid) ..........................................14
Hình 2.4: Sơ đồ khối hệ thống điện mặt trời nối lưới ...............................................15
Hình 2.5: Sơ đồ khối hệ thống điện mặt trời độc lập ................................................16
Hình 2.6: Sơ đồ khối hệ thống điện mặt trời lai ........................................................17
Hình 2.7: Các tấm pin mặt trời ..................................................................................17
Hình 2.8: Mơ hình tương đương của module PV......................................................19
Hình 2.9: Các họ đặc tính của PV .............................................................................21
Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý bộ giảm áp Buck ..........................................................23
Hình 2.11: Sơ đồ nguyên lý mạch tăng áp ................................................................24
Hình 2.12: Sơ đồ nguyên lý mạch Buck-Boost.........................................................24
Hình 2.13: Bộ chuyển đổi DC/DC có cách ly ...........................................................25
Hình 2.14 Sơ đồ ngun lý mạch nghịch lưu nguồn dịng.......................................26
S1, S4 đóng: i0>0; S2, S3 đóng: i0<0 ..........................................................................26
Hình 2.15: Sơ đồ nghịch lưu một pha có điểm giữa .................................................27
Hình 2.16: Sơ đồ dạng nghịch lưu áp 1 pha dạng cầu ..............................................28
Hình 2.17: Sơ đồ đơn giản của mạch cầu H sử dụng Mosfet làm công tắc ..............29

Hình 2.18: Sóng sin mơ phỏng (MODIRED SINE WAVE), thuần sin ....................30
(SINE WAVE) và xung vng (SQUARE WAVE) .................................................30
Hình 2.19: Sơ đồ cách tạo ra tín hiệu sin PWM........................................................31
Hình 2.20: Mơ dạng tín hiệu méo gây bởi song hài ..................................................32
Hình 2.21: Cấu tạo Ắc quy........................................................................................35
Hình 2.22: Cấu trúc điều khiển điện áp một chiều sử dụng bộ điều khiển PI ..........38
Hình 2.23: Sơ đồ khối nghịch lưu một pha ...............................................................38
Hình 2.24: Mạch vịng điều khiển dịng điện ............................................................39
Hình 2.25: Mạch vịng điều khiển cơng suất ............................................................39
Hình 2.26: Sơ đồ điều khiển hệ thống pin mặt trời nối lưới có lưu trữ ....................40

x


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Đề tài nghiên cứu khảo sát tiềm năng phát triển khai thác nguồn năng lượng
mặt trời tại tỉnh Lào Cai bằng việc thiết kế hệ thống điều khiển nhằm khai thác được
nguồn năng lượng mặt trời đưa vào phục vụ sản xuất và đời sống, nhất là áp dụng
cho các cơ quan cấp sở của tỉnh Lào Cai nhằm góp phần giảm tiêu hao năng lượng
hóa thạch, đồng thời giảm phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính. Nguồn năng lượng
mặt trời phong phú với nguồn bức xạ nắng trung bình là 4kW/h/m2/ngày. Bên cạnh
đó việc sử dụng năng lượng mặt trời như là một nguồn năng lượng tại chỗ để thay
thế cho các dạng năng lượng truyền thống đáp ứng nhu cầu năng lượng của các
vùng dân cư không tập trung là một kế sách có ý nghĩa về mặt kinh tế, an ninh quốc
phịng và phát triển văn hố giáo dục,…
Từ những đánh giá quan trọng trên chúng ta cần phải tiến hành nghiên cứu
tiềm năng khai thác nguồn năng lượng mặt trời tại tỉnh Lào Cai cũng như nghiên
cứu thiết kế hệ thống điều khiển hệ thống này để cung cấp cho một số phụ tải tại
tỉnh Lào Cai, thực hiện thí điểm tại Thành phố Lào Cai.

Vì vậy tơi chọn đề tài: "Nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện sử dụng
năng lƣợng mặt trời và đề xuất giải pháp quản lý, kinh doanh cho năng lƣợng
mặt trời cho thành phố Lào Cai " là đề tài thực hiện luận văn tốt nghiệp.
2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu.
2.1. Đối tượng nghiên cứu:
- Nguồn năng lượng tái tạo của thành phố Lào Cai và tiềm năng về điện mặt
trời trên địa bàn thành phố Lào Cai.
- Đánh giá khả năng khai thác nguồn năng lượng mặt trời để cung cấp cho
một số phụ tải tại Thành phố Lào Cai, Tỉnh Lào Cai.
2.2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
* Mục tiêu chung:
- Nghiên cứu khảo sát tiềm năng nguồn năng lượng mặt trời để cung cấp cho
một số phụ tải tại Thành phố Lào Cai, Tỉnh Lào Cai.
- Cấu trúc của nguồn năng lượng mặt trời dạng tập trung và áp mái.
1


* Các mục tiêu cụ thể là:
- Về lý thuyết:
+ Nghiên cứu khảo sát tiềm năng năng lượng mặt trời tại tỉnh Lào Cai.
+ Đánh giá khả năng khai thác nguồn năng lượng mặt trời để cung cấp cho
một số phụ tải tại Thành phố Lào Cai, Tỉnh Lào Cai;
+ Cấu trúc bộ nguồn năng lượng mặt trời khi vận hành độc lập và nối lưới;
- Về thực tiễn:
Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp quản lý, kinh doanh năng lượng mặt
trời cho thành phố Lào Cai.
3. Phƣơng pháp nghiên cứu
* Phương pháp nghiên cứu:
Đề tài sử dụng kết hợp 2 phương pháp nghiên cứu khảo sát, lý thuyết và thực tiễn
nhằm có những đánh giá để đưa ra tính khả thi trong việc áp dụng khai thác nguồn

năng lượng mặt trời cho thành phố Lào Cai.
* Các công cụ, thiết bị nghiên cứu
Sử dụng các phần mềm phục vụ cho khảo sát đánh giá kết quả lý thuyết và
thực tiễn.
4. Kết cấu của luận văn
Dự kiến kết cấu luận văn như sau
Chƣơng 1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
Vai trị của năng lượng tái tạo nói chung và năng lượng mặt trời nói riêng
của thành phố Lào Cai.
Chƣơng 2. Nghiên cứu cấu trúc hệ điện mặt trời nối lƣới có lƣu trữ
Nghiên cứu mơ hình đặc trưng là nguồn năng lượng mặt trời tập trung hay
phân tán dưới dạng lai nối lưới có lưu trữ.
Chƣơng 3. Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp quản lý, kinh doanh
năng lƣợng mặt trời cho thành phố Lào Cai
Nghiên cứu đề xuất các giải pháp kỹ thuật, kinh tế và kinh doanh điện mặt
trời từ các nguồn độc lập và nối lưới trên địa bàn thành phố Lào Cai.
Kết luận và kiến nghị.
2


CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Giới thiệu về hệ thống điện tỉnh Lào Cai và thành phố Lào Cai
Trong thời đại cách mạng công nghiệp 4.0, nguồn năng lượng điện ln giữ
vai trị xương sống góp phần quan trọng trong nền kinh tế của mỗi quốc gia. Việc
duy trì nguồn điện ổn định, liên tục ln là bài toán đặt ra cho ngành điện hiện nay.
1.1.1. Giới thiệu về hệ thống điện tỉnh Lào Cai
Hiện nay mạng lưới điện của tỉnh Lào Cai không ngừng được đầu tư xây
dựng, cải tạo. Lưới điện quốc gia đã đến được các thôn, bản vùng sâu, vùng xa,
vùng đặc biệt khó khăn nhất của tỉnh. Khi lưới điện ngày một phát triển thì yêu cầu

cung cấp điện ổn định, liên tục đang là bài tốn được đặt ra cho Cơng ty Điện lực
Lào Cai và các Điện lực, đây cũng là một trong những tiêu chí hàng đầu mà Lãnh
đạo Công ty đặt ra và hướng đến tương lai.
Với thực trạng tổ chức sản xuất hiện nay Công ty Điện lực Lào Cai hiện
đang quản lý: Trạm trung gian: 5 trạm/9 máy, dung lượng 47.500 kVA; Trạm biến
áp phân phối 1.270 trạm/1.272 máy, dung lượng 26.874,85 kVA; 2.222 km đường
dây trung áp; 3.279 km đường dây hạ áp; Tụ bù trung áp 40 bộ dung lượng 23.700
kVAR, tụ bù hạ áp 3.084 bộ dung lượng 67.075 kVAR; với tổng số 20 đường dây
trung áp 35 kV, trong đó số đường dây đã khép vòng 6 đường dây cấp điện từ 15
xuất tuyến.
Nằm trên địa bàn một tỉnh miền núi, bên cạnh hoạt động sản xuất, kinh
doanh, một trong những mục tiêu lớn Công ty Điện lực Lào Cai hướng tới là làm
sao “phủ” lưới điện đến 100% các hộ nghèo trên địa bàn tỉnh. Do đó, những năm
qua, những đường dây cũ nát, cột tre, cột gỗ đã dần được thay thế bằng cột bê tông
vững chắc, nguồn điện về nơng thơn bảo đảm an tồn và chất lượng. Cơng ty Điện
lực Lào Cai phấn đấu đưa điện lưới quốc gia sẽ về khắp các bản, làng. Đưa điện về
vùng sâu, vùng xa là một trong những mục tiêu mà Công ty Điện lực Lào Cai đã và
đang quyết liệt triển khai với mục đích tất cả người dân trên địa bàn Lào Cai sẽ
được sử dụng điện lưới, kể cả những địa bàn xa xôi nhất.

3


1.1.2. Giới thiệu khái quát về điện lực thành phố Lào Cai
- Nguồn điện
Thành phố Lào Cai hiện đang được cấp điện trực tiếp từ lưới điện Quốc Gia
thông qua hai trạm biến áp 220KV và 110 KV:
+ Trạm 220 KV Lào Cai 220/110 KV - 1x125MVA.
+ Trạm 110 KV Lào Cai 110/35/22/10 KV - 1x25MVA.
- Lưới điện

+ Lưới 220KV: Từ trạm 220KV Lào Cai có hai tuyến 220KV đi Tân Kiều và
Yên Bái: Tuyến 220KV Lào Cai - Tân Kiều (Trung Quốc) dây dẫn ACSR 300.
Tuyến 220KV Lào Cai - Yên Bái dây dẫn ACSR 400.
+ Lưới 110KV: Từ trạm 110KV Lào Cai có các lộ xuất tuyến sau: Tuyến
110KV Lào Cai - Hà Khẩu (Trung Quốc) dây dẫn AC 185, Tuyến 110KV Lào Cai Tằng Loỏng dây dẫn AC 185, Tuyến 110KV Lào Cai - Phong Thổ dây dẫn AC 185.
+ Lưới 35KV: Các tuyến 35KV hiện có trên địa bàn thành phố cấp điện đi
nổi dây dẫn AC 70, AC90.
+ Lưới 22KV: Các khu vực hành chính, đô thị phát triển mới và một số khu
vực trong đơ thị cũ lưới điện 22KV hiện có đã được đầu tư hạ ngầm, sử dụng cáp
ngầm trung thế XLPE 3x240
+ Lưới 10KV: Trong khu vực đơ thị cũ cịn một số tuyến 10KV đi nổi dây
dẫn AC 50, AC 70, AC90.
+ Lưới điện hạ thế 0,4KV trong khu vực đô thị mới và khu vực trung tâm đô
thị cũ cơ bản đã được đầu tư xây dựng mới bằng hệ thống cột bê tông ly tâm cáp
vặn xoắn ABC bọc cách điện tiết diện từ 50 mm2 đến 95 mm2, điện áp ổn định.
Còn lại một số các khu vực dân cư ven đô thị lưới điện hạ thế 0,4KV đi nổi trên cột
bê tông chữ H dùng dây nhôm bọc và dây nhôm trần A35, A50, A70 và A95.
Nhu cầu sử dụng điện trong thành phố đạt 100%, tiêu chuẩn cấp điện sinh
hoạt khu vực nội thị đạt khoảng 600 kwh/người/năm.
- Chiếu sáng công cộng
Tiếp tục nâng cao chất lượng chiếu sáng đô thị đảm bảo 100% các cơng trình
giao thơng, khơng gian cơng cộng và quảng cáo tại đô thị (bao gồm: xây mới, cải
4


tạo, nâng cấp) sử dụng các sản phẩm chiếu sáng hiệu suất cao, tiết kiệm điện, trong
đó phấn đấu các cơng trình sử dụng đèn năng lượng mặt trời đạt tiêu chuẩn.
1.2. Vai trò, đặc điểm và hiện trạng cấp điện của các tỉnh Tây Bắc
1.2.1. Vai trò và đặc điểm
Các tỉnh thuộc Tây Bắc (trong đó có tỉnh Lào Cai) chiếm một vùng rộng lớn,

có rất nhiều tiềm năng, lợi thế về khí hậu, diện tích đất đai rộng, giàu khoáng sản và
nhiều loại tài nguyên quý trữ lượng lớn, tiềm năng rừng , thuỷ điện phong phú, các
di tích lịch sử và nhiều dân tộc có truyền thống văn hóa dân tộc đặc sắc rất thuận lợi
cho phát triển du lịch. Nằm ở khu vực giáp biên giới 3 nước Việt Nam – Lào –
Trung Quốc, các tỉnh Tây Bắc có thế mạnh kinh tế biên với cả Lào và Trung Quốc,
đồng thời là tâm điểm giao thương và khu vực hợp tác giữa các nước thuộc Tiểu
vùng sơng Mê Cơng mở rộng. Chính phủ Việt Nam cũng đã có chính sách đầu tư
riêng cho Tây Bắc, nhưng với những bất lợi như địa hình hiểm trở, cơ sở hạ tầng
thiếu và yếu kém, dân cư phân tán với nhiều dân tộc thiểu số, trình độ dân trí thấp,
kinh tế chậm phát triển, đời sống nhân dân còn nhiều khó khăn, Tây Bắc vẫn là
vùng kinh tế khó khăn và tỷ lệ hộ đói nghèo thuộc diện cao nhất cả nước.
Các tỉnh thuộc Tây Bắc (trong đó có tỉnh Lào Cai) là địa bàn chiến lược đặc
biệt quan trọng về kinh tế – xã hội, an ninh quốc phịng và là nơi có nhiều tiềm
năng, lợi thế về tài nguyên khoáng sản, du lịch, kinh tế cửa khẩu, và năng lượng tái
tạo như thủy điện nhỏ, năng lượng mặt trời,... Do dân cư khu vực Tây Bắc tập trung
nhiều ở vùng sâu vùng xa, địa hình hiểm trở, cơ sở hạ tầng còn thiếu nên việc cấp
điện cho phụ tải khu vực này cịn gặp rất nhiều khó khăn. Vì vậy việc nghiên cứu
tìm ra giải pháp hợp lý cung cấp điện năng cho khu vực Tây Bắc là một nhu cầu có
tính cấp thiết cao.
Là địa bàn chiến lược đặc biệt quan trọng về kinh tế – xã hội, an ninh quốc
phịng và là nơi có nhiều tiềm năng, lợi thế về tài nguyên khoáng sản, du lịch, kinh
tế cửa khẩu và năng lượng tái tạo như thủy điện nhỏ, năng lượng mặt trời,... Do dân
cư khu vực Tây Bắc tập trung nhiều ở vùng sâu vùng xa, địa hình hiểm trở, cơ sở hạ
tầng cịn thiếu nên việc cấp điện cho phụ tải khu vực này cịn gặp rất nhiều khó

5


khăn. Vì vậy việc nghiên cứu tìm ra giải pháp hợp lý cung cấp điện năng cho khu
vực Tây Bắc là một nhu cầu có tính cấp thiết cao.

1.2.2. Hiện trạng cấp điện cho khu vực Tây Bắc
Theo đặc điểm cung cấp năng lượng, các tỉnh Tây Bắc phân chia thành 2 khu
vực là khu vực có điện lưới, tập trung ở các xã thuộc vùng thấp, gần trung tâm các
huyện, thành phố thuận tiện giao thông và khu vực vùng sâu, vùng xa, vùng biên
giới, có đặc điểm dân cư sống phân tán, nhu cầu năng lượng thấp, chưa có hoặc đầu
tư đấu nối với lưới điện quốc gia gặp khó khăn và khơng kinh tế.
Có một thực tế là tại các vùng nơng thơn miền núi thì điện chủ yếu dùng
trong sinh hoạt tiêu dùng và thường chiếm tỉ lệ rất cao, khoảng trên 70%. Theo tính
tốn, tiêu thụ điện các huyện vùng sâu, vùng xa Việt Nam bình quân đầu người hiện
chỉ khoảng 60kWh/người.năm. Theo thống kê của EVN, số hộ gia đình nơng thơn
miền núi Tây Bắc nước ta (bao gồm các tỉnh Hịa Bình, Sơn La, Điện Biên và Lai
Châu và một phần Lào Cai, Phú Thọ) có mức độ điện khí hóa của vùng này mới đạt
khoảng hơn 74,0%, là một trong những vùng lãnh thổ có tỷ lệ điện khí hóa thấp
nhất cả nước.
Tình hình cấp điện phục vụ nhu cầu sinh hoạt và sản xuất tại khu vực Tây
Bắc như sau:
- Sử dụng điện lưới quốc gia: đây là giải pháp hiệu quả nhất về mặt kinh tế –
kỹ thuật, tuy nhiên giải pháp này chỉ có thể áp dụng được đối với các địa phương
gần lưới điện quốc gia,…
- Sử dụng máy phát diesel: được áp dụng phổ biến do có ưu điểm là chi phí
đầu tư thấp và dễ vận hành. Tuy nhiên, việc sử dụng các dạng nhiên liệu như xăng,
dầu để chạy máy có ảnh hưởng lớn đến môi trường và giá thành xăng dầu hiện nay
đang tăng khá cao, vào khoảng 21.300đ/lít. Vì vậy thời gian sử dụng máy phát
diesel trong ngày là không nhiều, chủ yếu phục vụ khi có nhu cầu và trong giờ cao
điểm.
- Sử dụng nguồn năng lượng tái tạo (NLTT): Hiện nay việc khai thác sử
dụng các nguồn năng lượng tái tạo (đặc biệt từ các nguồn năng lượng nhiều tiềm
năng là thủy điện nhỏ và năng lượng mặt trời (NLMT)) là rất phổ biến tại khu vực
6

xa lưới điện quốc gia, đã mang lại hiệu quả xã hội rất rõ rệt, tuy nhiên do chi phí
đầu tư cao (ngoại trừ thuỷ điện nhỏ), nguồn năng lượng phụ thuộc thiên nhiên,
không ổn định là rào cản lớn khi triển khai giải pháp này. Cho đến nay phần lớn các
dự án cấp điện từ nguồn năng lượng tái tạo đều ở quy mô nhỏ, phân tán, chưa được
xã hội hố, chủ yếu do tài trợ của chính phủ, của các tổ chức quốc tế.
Như vậy, có thể thấy rằng tình hình cung cấp và sử dụng điện tại khu vực
Tây Bắc nói chung cịn gặp nhiều khó khăn, các giải pháp cung cấp điện hiện nay
đều không đảm bảo được chất lượng và sự ổn định cao. Đối với các địa phương xa
lưới điện quốc gia thì giải pháp khả thi nhất là sử dụng các nguồn NLTT có tiềm
năng như NLMT, thủy điện nhỏ,… để cung cấp điện năng phục vụ nhu cầu của
đồng bào, chiến sĩ tại khu vực này.
1.2.3. Tiềm năng năng lượng mặt trời tại các tỉnh Tây Bắc
Các trạm khí tường vùng núi phía Bắc như Cao Bằng, Lai Châu đã tiến hành
đo trong nhiều năm các số liệu khí tượng phục vụ cho ngành khí tượng thủy văn
như số liệu về bức xạ mặt trời, số giờ nắng, nhiệt độ, độ ẩm, áp suất khí quyển, tốc
độ gió, lượng mưa,… Các số liệu về đo bức xạ MT bao gồm cường độ trực xạ, tán
xạ, tổng xạ, tổng lượng tổng xạ, số giờ nắng trung bình ngày, tháng.
Khu vực Tây Bắc được đánh giá có tiềm năng năng lượng mặt trời vào loại
khá trong tồn quốc do khơng bị ảnh hưởng nhiều bởi gió mùa và hồn tồn có thể
ứng dụng hiệu quả các công nghệ sử dụng năng lượng mặt trời tại khu vực Tây Bắc.
Bức xạ mặt trời trung bình năm từ 4,1 – 4,9 kWh/m2/ngày. Số giờ nắng trung bình
cả năm đạt từ 1800 – 2100 giờ nắng, các vùng có số giờ nắng cao nhất thuộc các
tỉnh Điện Biên, Sơn La. Số liệu bảng 2 cho thấy, thời điểm trong năm khai thác hiệu
quả nhất NLMT tại khu vực Tây Bắc là vào tháng 3 đến tháng 9, trong khi vào các
tháng mùa đông hiệu quả khai thác NLMT là rất thấp.

7

Số liệu bức xạ của cả nước ta như sau:
Bảng 1.1: Số liệu bức xạ của cả nước
Giờ nắng trong

Cƣờng độ

năm

BXMT (kWh/m2, ngày)

Đơng Bắc

1600-1750

3,3 – 4,1

Trung bình

Tây Bắc

1750-1800

4,1 – 4,9

Trung bình

Bắc Trung Bộ

1700-2000

4,6 – 5,2

Tốt

2000-2600

4,9 – 5,7

Rất tốt

Nam Bộ

2200-2500

4,3 – 4,9

Rất tốt

Trung bình cả nước

1700-2500

4,6

Tốt

Vùng

Tây Nguyên và Nam
Trung Bộ

Ứng dụng

Hình 1.1: Bản đồ số liệu bức xạ năng lượng mặt trời Việt Nam

8


1.2. Vai trò của năng lƣợng mặt trời của thành phố Lào Cai
Điện được sản xuất ra từ năng lượng mặt trời đang trở thành xu thế của
tương lai và việc lắp điện năng lượng mặt trời cho từng hộ gia đình có điều kiện sẽ
là một trong những giải pháp tốt nhất để giải quyết vấn đề tăng phụ tải như hiện
nay. Vì sao nhiều quốc gia tiên tiến trên thế giới, nhiều tỉnh thành trên Việt Nam
luôn mong muốn có lượng bức xạ mặt trời cao như ở Lào Cai, bởi theo đo lường thì
cường độ bức xạ ở đây nằm trong khoảng 1800  2100 giờ/năm và ổn định trong
suốt thời gian của năm. Trong khi ở những nơi khác chỉ giao động từ 200  400
giờ/năm. Bức xạ mặt trời là nguồn tài nguyên vô cùng quan trọng của Việt Nam nói
chung và của tỉnh Lào Cai nói riêng, chúng ta đang được sống trong nguồn tài
ngun vơ tận đó vậy tại sao lại có thể bỏ phí chúng.
Năng lượng nguyên thủy đang ngày một cạn kiệt, thay vào đó là sự lên ngơi
của năng lượng tái tạo xanh và sạch như năng lượng mặt trời, gió, mưa, thủy triều,
sóng và địa nhiệt, trong đó năng lượng mặt trời đang được áp dụng rộng rãi cũng
như là phù hợp nhất với điều kiện thời tiết ở nhiều tỉnh thành của Việt Nam. Không
thể phủ nhận những lợi ích mà tấm pin mặt trời mang lại cho cuộc sống hiện taị.
Ngồi việc mang lại những lợi ích to lớn, đẹp đẽ như bảo vệ môi trường, giảm
thiểu gánh nặng tiêu thụ điện năng, đảm bảo cung cấp điện cho bất cứ nơi đâu từ
biển đảo xa xôi đến các vùng núi hẻo lánh, tuy nhiên có một điều quan trọng hơn tất
cả đó là nó mang lại lợi ích tài chính rất lớn cho chính các hộ tiêu thụ điện. Nếu một
hộ gia đình hay hộ kinh doanh có hóa đơn điện hàng tháng từ 2 triệu trở lên, thì với
việc đầu tư một vài tấm pin năng lượng mặt trời thì chỉ trong 4  5 năm sẽ thu hồi

được vốn, cũng đồng nghĩa với việc sẽ được sử dụng điện miễn phí suốt hơn 30
năm sau đó và tiết kiệm được hơn 1 tỉ đồng tiền điện, chưa kể nếu dùng không hết
phần điện năng có thể được bán lại cho nhà nước và kiếm được thêm một khoàn
tiền cố định từ việc lắp đặt tấm pin năng lượng mặt trời. Vào mùa hè hoặc đơng nhu
cầu sử dụng điện tăng cao vì để chạy các thiết bị như máy lạnh, quạt nước, lò sưởi
dễ gây nên tình trạng sụt điện vì quá tải hoặc mất điện thường xuyên vào những
tháng hanh khô trong năm do mạng lưới điện quốc gia thiếu hụt điện nghiêm trọng
điều này ảnh hưởng rất nhiều đến sinh hoạt hàng ngày của gia đình hoặc cản trở
9


công việc kinh doanh. Những lúc như thế này nếu lắp đặt điện năng lượng mặt trời
thì có thể n tâm vì ln có nguồn điện năng để sử dụng và không bị phụ thuộc
vào nguồn điện của quốc gia. Ngoài ra, vấn đề thẩm mỹ của tấm pin năng lượng
mặt trời khơng chỉ đẹp mắt mà nó cịn giúp ngơi nhà bạn chống nóng một cách rất
hiệu quả.
1.3. Một số lƣu ý về năng lƣợng mặt trời tại thành phố Lào Cai
Khi muốn sử dụng một hệ thống năng lượng mặt trời thì trước hết, cần giải
quyết tốt một số vấn đề sau:
1.3.1. Tư vấn về lắp điện mặt trời:
Cần có các đơn vị chun mơn và đội ngũ kỹ thuật để tư vấn về cách thức
lắp pin năng lượng mặt trời hồn tồn miễn phí.
1.3.2. Chi phí lắp 1 hệ thống điện năng lượng mặt trời hồn chỉnh:
Mơ hình điện mặt trời áp mái cho gia đình sẽ được tính như sau: Với cơng
suất lắp đặt từ 2  5kW, mỗi kW cần diện tích khoảng 6  7m2, mỗi ngày sản xuất
được từ 4  6kWh (tùy chất lượng tấm pin, các thành phần khác trong hệ thống và
điều kiện nắng) sẽ có suất đầu tư từ 20  25tr/1kWh cho các sản phẩm tốt và từ 25 
30tr cho các sản phẩm cao cấp có tiêu chuẩn và chất lượng vượt trội, thời gian bảo
hành cũng lâu hơn. Số tiền mua pin mặt trời chiếm khoảng 60  70% giá trị hợp
đồng, số phần trăm còn lại bao gồm: Các thiết bị sử dụng trong tủ điện, dây dẫn

chuyên dụng cho điện mặt trời. Tiếp đến là điều kiện mái thi công, chất lượng thi
công, bảo hành bảo dưỡng.
1.3.3. Lựa chọn tấm pin năng lượng mặt trời:
Do số tiền mua pin mặt trời chiếm khoảng 60  70% giá trị hợp đồng, vì vậy
phải lựa chọn mua pin mặt trời loại nào. Có rất nhiều pin năng lượng mặt trời, kể cả
một số hãng sản xuất cũng có nhiều cấp độ sản phẩm, phổ thơng và rẻ nhất là Poly/
Poly Perc, cao hơn là Mono/ Mono Perc hay cao cấp là Mono N-Type. Giá thành
các sản phẩm này tùy thuộc vào uy tín nhà sản xuất, thông số kỹ thuật của sản
phẩm, chế độ bảo hành, các chứng chỉ chứng nhận của sản phẩm,...

10


1.3.4. Thu hồi vốn khi lắp hệ thống năng lượng mặt trời:
Nói về chi phí lắp đặt và thời gian hồn vốn, hãy tham khảo một mơ hình sau
một ví dụ cụ thể như sau: Nếu lắp hệ thống 1kWh thì 1 tháng sẽ tiết kiệm được
khoảng 300.000 VNĐ tiền điện, một năm sẽ tiết kiệm được 3.600.000 VNĐ và sau
khoảng 7 năm sẽ thu hồi được vốn. Nếu lắp đặt pin năng lượng chất lượng thì thời
gian bảo hành lên đến 30 năm. Như vậy, có nghĩa là sẽ cịn 23 năm để sử dụng điện
hồn tồn miễn phí. Lắp điện mặt trời khơng thể chỉ tính lợi trước mắt được, vì vào
những ngày nắng nóng hay những giờ cao điểm bị cắt điện lưới thì mới thấy hết lợi
ích của điện mặt trời. Hãy tin tưởng rằng việc lắp điện năng lượng mặt trời đang là
xu thế của xã hội hiện đại và nó khơng phải mang đến lợi tích tức thì mà sẽ đem lại
lợi ích lâu dài cho chúng ta.
Phần chi tiết về NLMT của thành phố Lào Cai sẽ được trình bày chi tiết
trong chương 3.
1.4. Kết luận chƣơng 1
Lào Cai là một trong những tỉnh liên tục đứng ở vị trí tốp đầu về chỉ số năng
lực cạnh tranh cấp tỉnh trong bảng xếp hạng những năm gần đây. Đặc biệt, trong
bảng xếp hạng về Chỉ số năng lực cạnh tranh cấp tỉnh của Việt Nam năm 2011, tỉnh

Lào Cai xếp ở vị trí thứ 1/63 tỉnh thành. Đó là tiền đề cho việc phát triển kinh tế - xã
hội tại tỉnh Lào Cai. Khai thác tốt tiềm năng về năng lượng tái tạo nói chung và
năng lượng mặt trời nói riêng sẽ góp phần thúc đẩy thành phố Lào Cai ngày càng
phát triển về mọi mặt.

11


CHƢƠNG 2
NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC HỆ ĐIỆN MẶT TRỜI
NỐI LƢỚI CĨ LƢU TRỮ
2.1. Giới thiệu:
Ứng dụng cơng nghệ chuyển hóa quang năng thành điện năng đã trở thành
xu thế mới để dần thay thế các nguồn điện sử dụng tài nguyên môi trường. Hệ thống
điện mặt trời mái nhà với công suất nhỏ, tiện dụng, điện mặt trời (ĐMT) lắp trên
mái nhà khơng chỉ giúp tiết kiệm chi phí, mà cịn góp phần giảm áp lực về đầu tư
nguồn điện, giảm ơ nhiễm mơi trường. Ưu thế của nó thể hiện như sau:
- Điện mặt trời mái nhà là giải pháp năng lượng mặt trời cho hộ gia đình,
doanh nghiệp, ... là nguồn năng lượng tái tạo thực sự, chuyển hóa quang năng thành
điện năng, tận dụng ánh sáng mặt trời, thân thiện với môi trường.
- Sử dụng nguồn "nguyên liệu" gần như là vô tận - ánh sáng mặt trời, sử
dụng trong gia đình, doanh nghiệp giúp giảm sâu hóa đơn tiền điện hàng tháng.
- Chi phí bảo trì, bảo dưỡng cực thấp. Người dùng chỉ cần giữ hệ thống sạch
sẽ (vệ sinh 2-3 lần/năm). Hệ thống điện mặt trời mái nhà khơng có các bộ phận
chuyển động gây hao mịn, do đó chi phí bảo dưỡng gần như là khơng có.
- Cơng nghệ phát triển điện mặt trời phát triển rất nhanh và không ngừng tiến
bộ. Những đổi mới của công nghệ càng ngày sẽ càng làm cho hiệu quả của các tấm
pin mặt trời tăng lên.
2.1.1. Nguyên lý hoạt động
- Năng lượng mặt trời được hấp thụ bởi tấm pin và chuyển hóa thành nguồn

điện 1 chiều.
- Inverter chuyển dòng điện 1 chiều từ hệ thống tấm pin sang dòng điện xoay
chiều để sử dụng.
- Năng lượng điện sinh ra từ hệ thống điện mặt trời mái nhà được sử dụng
cho tịa nhà.
- Năng lượng thừa khơng sử dụng hết sẽ được phát ngược lên lưới điện.

12


2.1.2. Các mơ hình lắp đặt
Có ba mơ hình chính: Mơ hình các hệ thống khác nhau của điện mặt trời như
mơ hình nối lưới trực tiếp; Mơ hình năng lượng mặt trời nối lưới có lưu trữ - dùng
hệ thống lưu trữ nguồn điện; Mơ hình kết hợp lưu trữ và nối lưới trực tiếp.
2.1.2.1. Mơ hình nối lưới trực tiếp (On Grid)
Năng lượng mặt trời được hấp thu trực tiếp qua tấm pin năng lượng mặt
trời tạo ra dịng điện một chiều DC. Sau đó thơng qua bộ chuyển đổi điện hòa lưới
(DC/AC inverter on grid). Dòng điện được chuyển đổi thành điện xoay chiều AC,
cùng pha, cùng tần số với điện lưới quốc gia. Hệ thống sẽ hòa chung với điện lưới
quốc gia cùng cung cấp điện cho các thiết bị điện.

Hình 2.1: Mơ hình nối lưới trực tiếp
2.1.2.2. Mơ hình năng lượng mặt trời độc lập (Off Grid)
Nó gần tương tự hệ thống điện nối lưới khơng dự trữ. Tuy nhiên, có thêm hệ
thống ắc quy lưu trữ như trên Hình 2.2. Dành cho những thiết bị quan trọng cần
nguồn điện ổn định như camera quan sát, modum internet, máy tính,. hoặc dành cho
tồn bộ tải của hệ thống (chỉ dành cho những yêu cầu đặc biệt).

13