Báo cáo cuối kỳ: BÁO CÁO CUỐI KỲ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.8 MB, 108 trang )

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ </b>

<b>BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ </b>

<b>BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<b>NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

<b>CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG ... 1 </b>

<b>1.1 Đặc điểm phân xưởng ... 1 </b>

<b>1.2 Sơ đồ mặt bằng và bố trí của phân xưởng ... 1 </b>

<b>1.3 Đồ thị phụ tải của phân xưởng ... 2 </b>

<b>1.4 Tọa độ vị trí phân xưởng ... 2 </b>

<b>CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ... 3 </b>

<b>2.1 Giới thiệu hệ thống pin năng lượng mặt trời ... 3 </b>

<b>2.2 Cấu trúc hệ thống pin năng lượng mặt trời nối lưới ... 7 </b>

<b>2.2.1 Panel mặt trời (Solar panel) ... 9 </b>

<b>2.2.2 Bộ hòa lưới điện mặt trời (Inverter) ... 10 </b>

<b>2.4 Thiết kế hệ thống pin quang điện mặt trời ... 13 </b>

<b>2.4.1 Lưu đồ thiết kế ... 13 </b>

<b>2.4.2 Thiết kế hệ thống pin năng lượng mặt trời ... 18 </b>

<b>2.4.2.1 Yêu cầu phụ tải thiết kế ... 18 </b>

<b>2.4.2.3 Lựa chọn cơng nghệ Inverter ... 22 </b>

<b>2.4.2.5 Chi tiết tính toán số lượng Strings và số lượng module trên 1 Strings ... 24 </b>

<b>2.4.2.6 Lập phương án đặt PV lên mái ... 24 </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

<b>2.6 Thiết kế chống sét trực tiếp ... 42 </b>

<b>CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ NĂNG LƯỢNG GIĨ ... 43 </b>

<b>3.1 Tổng quan năng lượng gió ... 43 </b>

<b>3.1.2 Năng lượng gió ở Việt Nam ... 43 </b>

<b>3.2 Các thành phần của hệ thống phát điện gió ... 46 </b>

<b>3.3 Thiết kế lắp đặt hệ thống điện gió quy mơ nhỏ ... 52 </b>

<b>3.3.1. Chon mơ hình hệ thống máy phát điện gió ... 53 </b>

<b>3.3.2 Thông số ban đầu tại nơi lắp đặt hệ thống điện gió ... 54 </b>

<b>3.3.3 Tính tốn hệ thống điện gió bằng phần mềm Homer Pro ... 56 </b>

<b>3.3.4 Kết quả mô phỏng ... 59 </b>

<b>CHƯƠNG 4: NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI ... 61 </b>

<b>4.2 Hiện trạng đóng góp của năng lượng sinh khối của Việt Nam ... 61 </b>

<b>4.2.1 Năng lượng sinh khối tại Việt Nam ... 62 </b>

<b>4.2.2 Lợi ích của năng lượng sinh khối tại Việt Nam ... 65 </b>

<b>4.3 Các sản phẩm nhiên liệu từ sinh khối ... 66 </b>

<b>4.3.1 Các sản phẩm nhiên liệu khí từ sinh khối ... 66 </b>

<b>4.3.2 Những sản phẩm nhiên liệu lỏng từ sinh khối ... 66 </b>

<b>4.4 Ví dụ về việc tính toán, khai thác năng lượng từ sinh khối ... 67 <small>I </small></b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

<b>4.4.1 Cách tính tốn xây dựng hầm biogas... 67 </b>

<b>4.5 Tính tốn thiết kế năng lượng sinh khối ... 71 </b>

<b>4.5.2 Tính khối lượng càn thiết để phát công suất định mức ... 71 </b>

<b>4.5.3 Thiết kế hệ thống ... 73 </b>

<b>4.4 Tính tốn mơ phỏng trên ETAP ... 73 </b>

<b>CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN KINH TẾ ... 78 </b>

<b>5.1 Tính tốn tiền điện phải trả nếu không sử dụng hệ thống năng lượng tái tạo ... 78 </b>

<b>5.2 Tính tốn chi phí lắp đặt hệ thống. ... 80 </b>

<b>5.2.1 Chi phí lắp đặt hệ thống điện năng lượng tái tạo ... 80 </b>

<b>5.2.2 Chi phí vận hành trong năm ... 80 </b>

<b>5.3 Mô phỏng hệ thống năng lượng tái tạo bằng phần mềm Homer Pro ... 83 </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

Hình 1.1 Sơ đồ mặt bằng và bố trí phân xưởng. ... 1

Hình 1.2 Đồ thị phụ tải của phân xưởng ... 2

Hình 2.1 Cơng suất lắp đặt tích lũy hệ thống quang điện mặt trời ... 4

Hình 2.2 Sản lượng sản phẩm module pin quang điện ... 5

Hình 2.3 Thị phần pin năng lượng mặt trời theo cơng nghệ ... 5

Hình 2.4 Hiệu suất pin năng lượng mặt trời theo cơng nghệ ... 6

Hình 2.5 Cấu trúc hệ thống pin quang điện mặt trời nối lưới ... 7

Hình 2.6 Tấm pin quang điện mặt trời ... 10

Hình 2.10 Inverter ... 11

Hình 3.11 Lưu đồ tính tốn lựa chọn thơng số ký thuật hệ thống ... 13

Hình 2.12 Tập hợp các dạng inverter tương ứng với các ứng dụng có quy mơ khác nhau ... 14

Hình 2.13 Tọa độ vị trí lắp đặt pin mặt trời trên Pvsyst ... 19

Hình 3.1 Mơ hình hệ thống điện gió ... 53

Hình 3.3 Đồ thị cơng suất gió theo giờ trong 1 ngày ... 58

Hình 3.6 Sơ đồ đấu nối hệ thống điện gió ... 60

Hình 4.1 Chu trình cơng nghệ khí hóa sinh khối với áp suất khí quyển BIG/CCp ... 71

Hình 4.2 Các dạng lị sinh khối ... 73

Hình 4.3 Sơ đồ nối dây của hệ thống năng lượng sinh khối ... 76

Hình 5.1. Đồ thị phụ tải ... 78

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

Hình 5.2. Xây dụng dựng mơ mơ phỏng ... 83

Hình 5.3. Kết quả mơ phỏng ... 83

Hình 5.4. Sản lượng điện của hệ thống trong 1 năm ... 84

Hình 5.5. Sản lượng điện mặt trời trong 1 năm ... 85

Hình 5.6. Sản lượng điện gió trong 1 năm ... 85

Hình 5.7. Sản lượng điện sinh khối trong 1 năm ... 86

Hình 5.8. Thời gian hồn vốn sau khi mơ phỏng ... 86

Hình 6.1 Sơ đồ nguyên lý tổng thể ... 87

Hình 6.2 Mơ hình mơ phỏng ETAP ... 88

Hình: 6.3 Mơ phỏng sự phân bố cơng suất ở trường hợp 1... 89

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của PV ... 19

Bảng 2.2 Bảng giá của biến tần ... 22

Bảng 2.3 Thông số chi tiết của biến tần ... 23

Bảng 2.4 Kết quả tính tốn hệ thống pin mặt trời ... 25

Bảng 2.5 Thông số cọc ... 41

Bảng 3.1 Tiềm năng năng lượng gió tại Việt Nam ở độ cao 65m ... 43

Bảng 3.2 Các nhà máy / trang trại điện gió đang vận hành ... 44

Bảng 3.3 Các nhà máy/trang trại điện gió đang xây dựng ... 45

Bảng 3.4 Số liệu tốc độ gió, sản lượng điện theo giờ trong 1 ngày ... 56

Bảng 4.1 tiềm năng phụ phẩm nông nghiệp ... 62

Bảng 5.1. Giá bán điện theo bậc ... 78

Bảng 5.2. Tiền điện phải trả nếu có hệ thống năng lượng tái tạo ... 79

Bảng 5.3. Tiền điện phải trả sau khi lắp hệ thống năng lượng tái tạo ... 79

Bảng 5.4. Tỷ lệ tăng giá điện hằng năm ... 79

Bảng 5.5. Chi ohis lắp đặt hệ thống năng lượng tái tạo ... 80

Bảng 5.6 Chi phí khấu hao hằng năm của hệ thống ... 80

Bảng 5.7. Chi phí vận hành hằng năm của hệ thống ... 81

Bảng 5.8. NPV, IRR của dự án đang đầu tư ... 82

Bảng 5.8. Số lượng thiết bị lắp đặt hệ thống ... 84

Bảng 5.9. Chi phí lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời ... 98

Bảng 5.10. Chi phí lắp đặt hệ thống năng lượng gió ... 99

Bảng 5.11. Chi phí lắp đặt hệ thống năng lượng sinh khối ... 99

Bảng 6.1 chọn cáp... 92

Bảng 6.2 chọn CB ... 93

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

<b>CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG Giới thiệu chung về phân xưởng </b>

<b>1.1 Đặc điểm phân xưởng </b>

Kích thước của phân xưởng: dài a = 40 m, rộng b = 16m, cao H = 5,5m.

Phân xưởng có 1 cửa chính để ra vào và bên trong chứa thiết bị gồm 15 thiết bị (từ 1 đến 15).

Xưởng thuộc loại hình cơng nghiệp sản xuất, mơi trường trung bình: khơ ráo, thống, ít bụi, sạch.

<b>1.2 Sơ đồ mặt bằng và bố trí của phân xưởng </b>

Hình 1.1 Sơ đồ mặt bằng và bố trí phân xưởng

Trang 1

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

Đồ thị phụ tải<small>200</small>

<b>1.3 Đồ thị phụ tải của phân xưởng </b>

Hình 1.2 Đồ thị phụ tải của phân xưởng

<b>1.4 Tọa độ vị trí phân xưởng </b>

Vĩ độ: 11.631957độ Bắc Kinh độ: 109.163837 độ Đông

Trang 2

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

<b>CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI </b>

<b>2.1 Giới thiệu hệ thống pin năng lượng mặt trời </b>

Hệ thống pin năng lượng mặt trời là một hệ thống thu thập và chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng sử dụng. Nó được cấu thành bởi các tấm pin năng lượng mặt trời (hay còn gọi là tấm pin quang điện) được lắp đặt trên mái nhà hoặc mặt đất, và được kết nối với các thiết bị điện tử để chuyển đổi năng lượng từ tấm pin thành điện năng sử dụng.

Hệ thống pin năng lượng mặt trời bao gồm các thành phần chính sau: + Tấm pin mặt trời: đây là thành phần quan trọng nhất của hệ thống, nó được làm bằng tinh thể silicon hoặc các chất bán dẫn khác, có khả năng thu nhận ánh sáng mặt trời và chuyển đổi thành điện năng.

+ Bộ điều khiển: bộ điều khiển giúp quản lý điện năng được sản xuất bởi tấm pin và điều chỉnh điện năng đó để phù hợp với nhu cầu sử dụng.

+ Bộ lưu trữ: năng lượng được sản xuất bởi hệ thống pin mặt trời có thể được lưu trữ trong các pin hoặc ắc quy để sử dụng trong các trường hợp khi khơng có ánh sáng mặt trời.

+ Hệ thống inverter: hệ thống inverter giúp chuyển đổi điện năng mặt trời từ dạng DC sang AC để sử dụng cho các thiết bị điện gia dụng hoặc công nghiệp.

+ Bộ giám sát: bộ giám sát giúp giám sát hiệu suất của hệ thống pin mặt trời và cung cấp thông tin về năng lượng được sản xuất, tiêu thụ và lưu trữ.

Hệ thống pin năng lượng mặt trời là một giải pháp thân thiện với mơi trường và tiết kiệm chi phí điện năng trong dài hạn. Nó có thể được sử dụng cho các ứng dụng như cung cấp điện cho các gia đình, doanh nghiệp, hoặc các thiết bị cảm biến ngoài trời, hệ thống đèn chiếu sáng, hay các hệ thống tàu thuỷ và máy bay không người lái.

Trang 3

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

Tính đến cuối năm 2016, tổng công suất lắp đặt các hệ thống pin quang điện mặt trời trên toàn thế giới là 320 GWe (tăng rất mạnh so với tổng công suất đặt 227 GWe đến cuối năm 2015), chiếm xấp xỉ 1,3% tổng cơng suất lắp đặt điện tồn cầu. Trong đó, tổng cơng suất đặt của tồn châu Âu và riêng Đức lần lượt là 106 GWe và 41 GWe. Đức vẫn là quốc gia dẫn đầu thế giới về công suất lắp đặt pin quang điện mặt trời trong 10 năm qua, theo sau lần lượt là Trung Quốc, Nhật Bản, Ý và Mỹ. Tuy nhiênTốc độ tăng trưởng gộp hằng năm của công suất đặt hệ thống pin quang điện là 40% trong giai đoạn 2010-2016. Tổng công suất tiêu thụ điện từ hệ thống pin quang năng trong năm 2016 là 333 TWh, trong đó châu Âu chiếm xấp xỉ một phần ba.

Hình 2.1 Cơng suất lắp đặt tích lũy hệ thống quang điện mặt trời

Trung Quốc và Đài Loan hiện dẫn đầu thế giới về sản lượng module pin quang điện (chiếm 68% thị phần thiết bị module pin quang điện), theo sau là Châu Á - Thái Bình Dương và Trung Á (14%); châu Âu và Bắc Mỹ chia sẻ lần lượt 4% và 6% trong thị trường này (xem hình 2.2).

Trang 4

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

Liên quan đến công nghệ pin quang điện mặt trời, các công nghệ pin quang điện silic chiếm đến 94% tổng sản phẩm pin toàn cầu trong năm 2016. Chỉ tính riêng cơng nghệ pin silic đa tinh thể đã chiếm đến 70% tổng sản phẩm pin toàn cầu. Công nghệ pin quang điện màng mỏng (thin-film) chia sẻ xấp xỉ 6% thị trường pin quang điện trong năm 2016. (xem hình 2.3).

Hình 2.2 Sản lượng sản phẩm module pin quang điện

Hình 2.3 Thị phần pin năng lượng mặt trời theo công nghệ

Về hiệu suất của các công nghệ pin quang năng mặt trời, công nghệ silic đơn tinh thể vẫn đang dẫn đầu thế giới với hiệu suất 26.7%, kế đến là công nghệ silic đa tinh thể với 21.9%. Trong số các cơng nghệ pin màng mỏng thì cơng nghệ

Trang 5

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

CIGS đang dẫn đầu với 21.7%, công nghệ CdTe đang theo sau với 21%. Xét về hiệu suất module thì tồn bộ các cơng nghệ đều tăng hiệu suất: hiệu suất của các công nghệ module pin silic tăng từ 12% lên 17% (riêng công nghệ siêu đơn tinh thể tăng lên 21%); hiệu suất module của công nghệ pin màng mỏng CdTe tăng từ 9% lên 16%. Ngoài ra, kết quả nghiên cứu tại các phòng nghiên cứu lớn trên thế giới cho biết: các công nghệ pin đa tiếp giáp (multi-junction solar cells) đã đạt đến hiệu suất 46%; hiệu suất của các công nghệ tập trung đã đạt đến 38.9% (xem hình 2.4).

Liên quan đến hiệu quả đầu tư tài chính vào các dự án phát triển pin quang điện mặt trời, thời gian hoàn vốn cho các dự án phát triển hệ thống pin quang điện mặt trời đều giảm đáng kể. Mặc dù thời gian hoàn vốn của các dự án loại này phụ thuộc rất lớn vào vị trí địa lý, tuy nhiên khảo sát từ các cơ quan năng lượng uy tín cho thấy thời gian hồn vốn trung bình của thế giới là từ 1.8 đến 4.7 năm tùy thuộc vào công nghệ lựa chọn. Ví dụ các dự án ở khu vực Bắc Âu có thời gian hồn vốn trung bình là 2.5 năm; khu vực Nam Âu là 1.5 năm.

Hình 2.4 Hiệu suất pin năng lượng mặt trời theo công nghệ

Về công nghệ chuyển đổi nguồn điện một chiều thành xoay chiều (inverter), thế giới đã tiến lên một bước phát triển mới khi cải tiến hiệu suất các công nghệ inverter mới nhất lên đến hơn 98%; trong khi giá thành giảm mạnh xuống còn xấp xỉ 12 cent Euro/W. Trong tương lai, thế giới sẽ tiếp tục phát triển các cơng nghệ mới như tích hợp inverter vào hệ thống lưu trữ, tối ưu hiệu suất bán dẫn, tích hợp

Trang 6

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

cân bằng pha, ổn định điện áp và nguồn tự dùng vào inverter. Giá pin quang điện năng lượng mặt trời giảm đến 90% trong vòng 25 năm qua, tương ứng với tỷ lệ giảm hằng năm là 9%. Điển hình là chi phí cho một hệ thống pin quang điện 10 kWp trên mái nhà vào năm 1990 tại Đức là 140.000 Euro; đến cuối năm 2016, tổng chi phí là xấp xỉ 12.700 Euro cho một hệ thống tương tự. Sự giảm giá này phụ thuộc chủ yếu vào quy mô phát triển công nghệ, quy mô áp dụng và cải tiến công nghệ và dây chuyền sản xuất .

Trên đây là tổng quan về tình hình khai thác và phát triển ứng dụng của hệ thống pin năng lượng mặt trời trên thế giới. Đây là lĩnh vực công nghệ được đánh giá là tiềm năng nhất và là tương lai của lĩnh vực công nghệ năng lượng thê giới. Sự phát triển nhanh chóng này địi hỏi rất nhiều điều kiện, trong đó phát triển cơng nghệ là điều kiện mang tính quyết định.

<b>2.2 Cấu trúc hệ thống pin năng lượng mặt trời nối lưới </b>

Hình 2.5 Cấu trúc hệ thống pin quang điện mặt trời nối lưới

Hệ thống pin năng lượng mặt trời nối lưới (Grid-tied solar system) là một hệ thống sử dụng tấm pin năng lượng mặt trời để sản xuất điện và kết nối với lưới

Trang 7

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

điện của nhà cung cấp điện địa phương. Đây là hệ thống phổ biến nhất hiện nay và được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới.

Cấu trúc của hệ thống pin năng lượng mặt trời nối lưới gồm có các thành phần sau: + Tấm pin mặt trời (Solar panel): Đây là thành phần chính của hệ thống, chịu trách nhiệm thu thập năng lượng từ ánh sáng mặt trời và chuyển đổi thành điện năng.

+ Bộ biến đổi (Inverter): Bộ biến đổi chuyển đổi điện năng một chiều (DC) được sản xuất bởi tấm pin thành điện năng xoay chiều (AC) phù hợp với lưới điện địa phương.

+ Hệ thống đo lường và điều khiển (Monitoring and control system): Hệ thống này cho phép người dùng quan sát và điều khiển hoạt động của hệ thống pin năng lượng mặt trời nối lưới. Nó cũng cung cấp thơng tin về sản lượng điện năng sản xuất bởi hệ thống.

+ Máy đo đếm (Meter): Máy đo đếm đo lường và ghi lại lượng điện năng được sản xuất bởi hệ thống pin năng lượng mặt trời. Thông tin này được gửi đến nhà cung cấp điện để tính tốn số tiền khách hàng phải trả hoặc được trả về cho khách hàng nếu họ sản xuất nhiều điện năng hơn họ sử dụng.

+ Hệ thống giá đỡ và kết nối (Mounting and connection system): Hệ thống này bao gồm các phụ kiện và giá đỡ giúp tấm pin năng lượng mặt trời được cố định vững chắc trên mái nhà hoặc trên mặt đất và được kết nối với lưới điện.

Trang 8

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

Hệ thống PV nối lưới kết nối trực tiếp lên mạng điện phân phối và khơng địi hỏi có nguồn pin dự trữ. Đối với hệ thống này, điện sản xuất ra được sử dụng trực tiếp hoặc bán trực tiếp lên lưới điện theo nguyên tắc:

- Khi công suất tiêu thụ bằng cơng suất hịa lưới thì tải tiêu thụ điện hoàn toàn từ hệ thống pin mặt trời

- Khi công suất tải tiêu thụ lớn hơn công suất hịa lưới thì tải tiêu thụ sử dụng một phần điện lưới

- Khi công suất tải tiêu thụ nhỏ hơn công suất hịa lưới thì sản lượng điện mặt trời sản xuất ra sẽ nối lưới và bán trực tiếp lên lưới phân phối của điện lực địa phương.

Đặc điểm quan trọng của hệ thống PV nối lưới là hệ thống sẽ không hoạt động khi mất điện lưới để đảm bảo điện sản xuất ra không đưa lên lưới , đảm bảo an tồn cho việc bảo trì sửa chữa đường dây và hệ thống. Bên cạnh đó , ưu điểm của hệ thống PV nối lưới bao gồm:

- Hệ thống tinh giản hơn so với hệ thống PV độc lập

- Giảm bớt chi phí lưu trữ năng lượng (pin dự trữ), chi phí bảo trì và sữa chữa nguồn dự trữ

- Hiệu quả về việc sử dụng năng lượng cao. - Tận dụng được hạ tầng lưới điện hiện hữu.

<b>2.2.1 Panel mặt trời (Solar panel) </b>

Là thiết bị nhận trực tiếp bức xạ mặt trời, chuyển hóa quang năng mặt trời thành dịng điện một chiều theo hiệu ứng quang điện. Lượng điện chuyển hóa nhiều hay ít (cơng suất ngõ ra của tấm pin) phụ thuộc vào hiệu suất của tấm panel và công nghệ bán dẫn sử dụng. Các tấm panel thường được lắp đặt trên mái nhà (đối với quy mơ hộ gia đình) và lắp đặt trên mái bãi đỗ xe, nhà xưởng (đối với quy mô thương mại hoặc công nghiệp). Thông thường, các tấm panel pin quang điện được thiết kế ở điện áp một chiều chuẩn như 12, 24 và 48 V. Các tấm panel cũng có thể

Trang 9

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

được kết nối với nhau tạo thành chuỗi module có cơng suất lớn. Các thơng số quan trọng của tấm panel pin quang điện bao gồm: điện áp ngắn mạch định mức, điện áp vận hành định mức, dòng điện vận hành định mức, dòng điện ngắn mạch định mức, cơng suất đỉnh.

Hình 2.6 Tấm pin quang điện mặt trời

<b>2.2.2 Bộ hòa lưới điện mặt trời (Inverter) </b>

<b>Nguyên lý hoạt động của bộ hòa lưới điện mặt trời nối lưới (Inverter) </b>

Nhiệm vụ chính của bộ nguồn là chuyển đổi điện một chiều từ tấm các tấm PV thành điện xoay chiều chuẩn cung cấp trực tiếp cho tải hoặc phát điện vào lưới điện.

Bộ đổi nguồn sử dụng cho hệ thống điện mặt trời nối lưới thường đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật rất cao để hạn chế các tác động ngược từ lưới phân phối, và để tạo ra dòng điện và điện áp chuẩn phù hợp với lưới điện. Thơng thường thì các bộ chuyển đổi nguồn của hệ thống nối lưới được lập trình phần mềm giám sát và điều khiển vậnhành để đảm bảo an toàn và độ tin cậy vận hành.

Trang 10

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

Hình 2.10 Inverter

Phân loại bộ hòa lưới điện mặt trời được thực hiện dựa trên một số tiêu chí như cơng suất, cách thức hoạt động và tính năng.

+ Phân loại theo cơng suất:

-Bộ hịa lưới nhỏ (Small-scale solar inverter): Dành cho hộ gia đình hoặc doanh nghiệp có nhu cầu sử dụng điện năng nhỏ. Công suất từ 1 kW đến 10 kW.

-Bộ hòa lưới trung (Medium-scale solar inverter): Dành cho doanh nghiệp có nhu cầu sử dụng điện năng vừa. Công suất từ 10 kW đến 100 kW.

-Bộ hòa lưới lớn (Large-scale solar inverter): Dành cho nhà máy điện mặt trời, công suất từ 100 kW trở lên.

+Phân loại theo cách thức hoạt động:

-Bộ hòa lưới dạng đơn (Single-phase solar inverter): Dùng cho các hệ thống điện nhỏ và đơn pha. Thường có cơng suất từ 1 kW đến 10 kW.

-Bộ hòa lưới dạng ba (Three-phase solar inverter): Dùng cho các hệ thống điện lớn và ba pha. Thường có cơng suất từ 10 kW trở lên.

+Phân loại theo tính năng:

Trang 11

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

-Bộ hịa lưới có tích hợp bộ lưu điện (Hybrid solar inverter): Có thể lưu trữ điện năng dư thừa vào các thiết bị lưu trữ để sử dụng sau này.

- Bộ hòa lưới có tích hợp cơng nghệ điều khiển thơng minh (Smart solar inverter): Có thể tự động điều chỉnh công suất đầu ra và tương tác thông minh với lưới điện.

Hiện nay, một số bộ lưới điện mặt trời phổ biến trên thị trường như:

SolarEdge: Lưới hòa lưới SolarEdge được phát triển để tối đa hóa hiệu suất tối ưu của các tấm pin mặt trời và điều khiển từng tấm pin một để đảm bảo điều khiển hiệu suất tối đa.

SMA Sunny Boy: Bộ hòa lưới điện mặt trời SMA Sunny Boy có thể được kết nối với nhiều tấm pin mặt trời và có thể được điều khiển bằng cách sử dụng ứng dụng trên điện thoại di động.

Fronius Symo: Bộ hòa lưới điện mặt trời Fronius Symo được trang bị công nghệ tiên tiến để đảm bảo hiệu suất cao và được điều khiển bằng cách sử dụng một màn hình hiển thị thơng minh.

Huawei FusionSolar: Bộ hịa lưới điện mặt trời Huawei FusionSolar được tích hợp với các thiết bị IoT (Internet of Things) để quản lý hiệu suất của hệ thống điện mặt trời.

Enphase IQ7: Bộ hòa lưới điện mặt trời Enphase IQ7 được trang bị công nghệ điều khiển tiên tiến để đảm bảo hiệu suất cao và có thể kết nối với nhiều tấm pin mặt trời khác nhau.

+ Diện tích mặt bằng của phân xưởng: 640 m2 + Tọa độ của mặt bằng:

Vĩ độ: 10.8388 độ Bắc Kinh độ: 106.8146 độ Đông

Trang 12

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

<b>2.4 Thiết kế hệ thống pin quang điện mặt trời </b>

<b>2.4.1 Lưu đồ thiết kế </b>

Hình 3.11 Lưu đồ tính tốn lựa chọn thơng số ký thuật hệ thống

<b>Giải thích lưu đồ: </b>

<b>Bước 1: Chọn diện tích đạt panel PV, công nghệ và công suất </b>

Với hệ thống quy mô thương mại: Quy mô thương mại được hiểu là các hệ thống panel PV được gắn trên mái cơng trình, làm mái bãi đậu xe của các toà

Trang 13

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

nhà thương mại, nhà xưởng của xí nghiệp cơng nghiệp. Diện tích đặt panel phổ biến từ vài trăm đến vài ngàn mét vuông. Tương ứng, công suất hệ thống panel PV khoảng vài trăm kWp đến vài MWp.

<b>Bước 2. Lựa chọn cấu trúc inverter </b>

Khái niệm về hệ thống PV được xác định bởi thành phần của hệ thống inverter.

Sự kết nối các module để tạo thành các chuỗi và sự kết nối song song các chuỗi này cần được phối hợp tối ưu với inverter. Inverter có thể ở được kết nối thành hệ thống inverter tập trung cho toàn bộ hệ thống pin quang điện, inverter dạng chuỗi cho từng chuỗi riêng lẻ hoặc inverter dạng module cho từng module riêng lẻ.

Hình 2.12 Tập hợp các dạng inverter tương ứng với các ứng dụng có quy mơ khác nhau

Trang 14

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

<b>Bước 3. Tính chọn thơng số kỹ thuật inverter </b>

Chọn số lượng và công suất định mức của inverter:

<b>Số lượng và công suất định mức của inverter được xác định bởi công </b>

suất tổng của hệ thống PV và sự lựa chọn dạng hệ thống inverter (tập trung hay phân tán) – hình 11.

Khuyến cáo từ các hãng sản suất, ở mức trung bình, công suất DC định mức của dãy PV lớn hơn khoảng 5% công suất định mức AC của inverter. Tổng quát, lựachọn công suất inverter theo phạm vi sau:

Tỷ số giữa công suất PV (Wp) và công suất AC định mức inverter được gọi là hệ số công suất inverter

Hệ số này thường nằm trong khoảng

<b>Số lượng module tối đa trên một chuỗi: </b>

Theo công thức

Trang 15

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

<b>Số lượng các chuỗi </b>

Theo công thức

<b>Bước 4: Kiểm tra về không gian lắp đặt </b>

Kiểm tra xem không gian lắp đặt có đủ khơng? Nếu đủ thì sang bước 5, cịn khơng đủ thì quay lại bước 1

<b>Bước 5. Tính chọn tiết diện dây dẫn (cable) </b>

Trang 16

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

Việc chọn tiết diện cáp dẫn điện cho dãy PV rất quan trọng, nếu chọn tiết diện nhỏ sẽ khơng an tồn, và gây ra tổn thất điện áp và công suất rất lớn cho dãy PV - vốn dĩ đã không được cao.

Tiết diện dây dẫn phải được chọn sao cho tổn thất điện áp tối đa phía DC và AC của hệ thống PV là mỗi phía 1% của giá trị điện áp định mức trong điều kiện STC.

<b>Bước 6. Bảo vệ chống sét, nối đất Bảo vệ chống sét </b>

Bảo vệ chống sét cho hệ thống PV nối lưới bao gồm chống sét trực tiếp và chống sét lan truyền/cảm ứng (quá điện áp thiên nhiên). Người đọc có thể tham khảo các tài liệu hướng dẫn chống sét truyền thống hay giải pháp chống sét toàn diện 6 điểm được trình bày tại rất nhiều sách tham khảo và giáo trình khác nhau thuộc chuyên ngành kỹ thuật điện, điện - điện tử, hay tài liệu hướng dẫn liên quan thuộc bộ tiêu chuẩn IEC.

Hệ thống nối đất an toàn cho hệ thống PV nối lưới cũng như các hệ thống nối đất an toàn khác, bao gồm 2 hệ thống nối đất độc lập: nối đất an toàn vỏ thiết bị Rđ ≤ 10 Ω, và hệ thống nối đất chống sét Rđ ≤ 10 Ω .

Hai hệ thống được kết nối đẳng thế. Để thiết kế chi tiết 2 hệ thống này,tương tự như với hệ thống chống sét, người đọc cũng có thể tham khảo từ rất nhiều nguồn tài liệu khác nhau.

Trang 17

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

<b>2.4.2 Thiết kế hệ thống pin năng lượng mặt trời </b>

<b>2.4.2.1 Yêu cầu phụ tải thiết kế </b>

Công suất của phân xưởng tương đối lớn nên tận dụng tối đa diện tích của nó.

Vị trí lắp đặt là vị trí phân xưởng: Mỹ Hịa, Ninh Hải, Ninh Thuận. Vĩ độ: 11.631957độ Bắc

Kinh độ: 109.163837 độ Đơng Diện tích mái: 640m2

Diện tích lắp đặt PV 2.5x256 = 633 m2 ( dự kiến)

Trang 18

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

Hình 2.13 Tọa độ vị trí lắp đặt pin mặt trời trên Pvsyst

Dùng pin First solar FS-6440-P Oct 2020 , 440Wp 156V. Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của PV First solar FS-6440-P 440Wp, 156V

Trang 19

</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">

Bảo hành hiệu suất <b>25 năm </b>

Trang 20

</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">

Hình 2.14 Catalog của PV

Trang 21

</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">

<b>2.4.2.3 Lựa chọn công nghệ Inverter </b>

160VA)

<i><b>Ta lựa chọn loại biến tần Sungrow SG110CX 100kW 3 Pha 380V </b></i>

Bảng 2.2 Bảng giá của biến tần

<i><b>Sungrow SG100CX 110kW 3 Pha 380V </b></i>

Trang 22

</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32">

Bảng 2.3 Thông số chi tiết của biến tần

Số lượng tối đa module mắc nối tiếp trên một chuỗi được tính trog trường hợp một ngày nắng, hệ thống PV bị ngắt ra khỏi lưới do sự cố. Khi đó PV hở mạch

Trang 23

</div><span class="text_page_counter">Trang 33</span><div class="page_container" data-page="33">

và nếu là ngày có nhiệt độ thấp nhất trong năm thì điện áp của dãy PV là lớn nhất, giá trị tối đa này cần lớn hơn hoặc bằng điện áp DC tối đa của Inverter.

<b>2.4.2.5 Chi tiết tính tốn số lượng Strings và số lượng module trên 1 Strings </b>

<i><b>Với đặc điểm biến tần Sungrow SG100CX 100kW 3 Pha 380V , có 8 MPPT </b></i>

(MPPT là quản lí và tìm công suất cực đại của 1 string) và mỗi MPPT có 8 đầu vào, tổng cộng ta có thể kết nối đến biến tần 64 Strings độc lập không nối tiếp, do đặc điểm đó ta sử dụng mơ hình Strings inverter cho hệ thống PV.

Tính strings và số lượng pin

<i>Số lượng tấm PV tối đa trong 1 chuỗi: </i>

+ Nmax= V<small>MPP </small>Voltage range (inverter) / Vmp (pin, NOCT) = (1000-200)/184 ≈ 4 tấm

<i>Số chuỗi tối đa </i>

+ Mmax= Số đầu dò MPPT(8) x Số đầu vào trên mỗi MPPT(8) = 64

Ta cần lựa chọn số lượng tấm PV trong 1 chuỗi lớn phù hợp với giá trị để inverter hoạt động hết công suất.

<b>2.4.2.6 Lập phương án đặt PV lên mái </b>

Pin được lắp ở hai nửa mái của xưởng, với góc nghiêng của pin đúng như góc nghiêng của mái là 15 độ và hai nửa mái nghiêng hoàn toàn về hướng Đông và Tây.

Trang 24

</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34">

Hình 2.15 Bố trí pin năng lượng mặt trời trên 2 mái

Từ kết quả tính tốn số tấm PV ở trên và bố trí lắp đặt trên mái dự án ta có cách cấu hình panel và inverter như sau:

+ 1 inverter.

+ 64 strings kết nối vào 1 inverter, tổng 64 strings. + 4 modules trên mỗi strings.

Bảng 2.4 Kết quả tính tốn hệ thống pin mặt trời

<b>PV modules Make & Model </b> First solar FS-6440-P 440Wp, 156V

<b>Inverter make & model </b> <i>Sungrow SG100CX 100kW 3 Pha 380V </i>

Trang 25

</div><span class="text_page_counter">Trang 36</span><div class="page_container" data-page="36">

Trang 27

</div><span class="text_page_counter">Trang 37</span><div class="page_container" data-page="37">

<b>Sơ đồ bố trí, kết nối String và bố trí các tủ, Inverter </b>

Trang 28

</div><span class="text_page_counter">Trang 38</span><div class="page_container" data-page="38">

<b>2.4.2.7 Kết quả mô phỏng </b>

Trang 29

</div><span class="text_page_counter">Trang 39</span><div class="page_container" data-page="39">

Trang 30

</div><span class="text_page_counter">Trang 40</span><div class="page_container" data-page="40">

Trang 31

</div>

Báo cáo cuối kỳ: BÁO CÁO CUỐI KỲ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về