Đánh giá và đề xuất mô hình pin điện mặt trời cho tòa nhà văn phòng hội đồng giám mục việt nam công suất 30 kw

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ
MÔI TRƢỜNG TPHCM
--------------KHOA MÔI TRƢỜNG
BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƢỜNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
---------------

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên: Nguyễn Thị Thanh Thảo

MSSV:0450020463

Ngành: Công nghệ kỹ thuật môi trƣờng

Lớp: 04LTĐH.MT

1. Tên Đồ án: Đánh giá và đề xuất mô hình pin điện Mặt trời cho tòa nhà Văn Phòng
Hội Đồng Giám Mục Việt Nam công suất 30kW.
2. Nhiệm vụ Đồ án:
 Tổng quan về phát triển năng lƣợng điện Mặt trời cho tòa nhà, văn phòng.
 Tổng quan cơ sở pháp lý và cơ chế hỗ trợ phát triển điện Mặt trời ở Việt Nam.
 Tính toán, thiết kế mô hình pin điện năng lƣợng Mặt trời tại tòa nhà văn phòng
công suất 30kW
 Khảo sát, đánh giá hiệu suất công trình thực tế so với tính toán lý thuyết và các
công trình khác
 Đánh giá hiệu quả kinh tế, môi trƣờng của công trình pin điện năng lƣợng Mặt
trời tại tòa nhà văn phòng công suất 30kW.
 Đề xuất biện pháp nâng cao hiệu quả phát triển điện Mặt trời trong tòa nhà.

3. Ngày giao nhiệm vụ: 09/01/2017
4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 02/04/2017
5. Họ và tên ngƣời hƣớng dẫn: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà
6. Ngày bảo vệ Đồ án: 12.04.2017
7. Kết quả bảo vệ Đồ án:
ất sắc;
ỏi;
ạt
Nội dung Đồ án tốt nghiệp đã đƣợc thông qua bộ môn.
Ngày

tháng

năm

NGƢỜI PHẢN BIỆN

NGƢỜI HƢỚNG DẪN CHÍNH

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)

PGS. TS Nguyễn Thị Vân Hà
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

TRƢỞNG KHOA

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)

TS. Nguyễn Xuân Trƣờng

PGS. TS Nguyễn Thị Vân Hà


Đồ án tốt nghiệp
Đánh giá và đề xuất mô hình pin điện Mặt trời cho tòa nhà Văn Phòng Hội Đồng
Giám Mục Việt Nam công suất 30kW

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................

SVTH : Nguyễn Thị Thanh Thảo
GVHD : PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

i


Đồ án tốt nghiệp
Đánh giá và đề xuất mô hình pin điện Mặt trời cho tòa nhà Văn Phòng Hội Đồng
Giám Mục Việt Nam công suất 30kW

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................

SVTH : Nguyễn Thị Thanh Thảo
GVHD : PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

ii


Đồ án tốt nghiệp
Đánh giá và đề xuất mô hình pin điện Mặt trời cho tòa nhà Văn Phòng Hội Đồng
Giám Mục Việt Nam công suất 30kW

LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu nhà trƣờng cùng toàn thể
thầy cô bộ môn đã tạo điều kiện cho em đƣợc thực hiện bài đồ án tốt nghiệp. Nhờ đó
mà em có thêm kinh nghiệm và kiến thức về chuyên ngành của mình, giúp em chuẩn
bị ra ngoài làm việc một cách tự tin hơn.
Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn cô PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà, ngƣời đã
hƣớng dẫn em thực hiện bài đồ án tốt nghiệp này. Cô đã tận tình giúp đỡ em trong suốt
quá trình thực hiện bài đồ án tốt nghiệp. Cô đã giúp đỡ em rất nhiều khi gặp vấn đề
khó khăn trong vấn đề chuyên ngành của em và cô đã truyền đạt rất nhiều kinh nghiệm
và kiến thức giúp em hoàn thành bài đồ án.
Do thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp có hạn, cũng nhu còn thiếu kinh nghiệm
nên bài báo cáo này không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy, em kính mong nhận
đƣợc sự góp ý, nhận xét từ quý thầy cô để em có thể bổ sung kiến thức cho bản thân
mình.
Em xin chân thành cảm ơn !
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thị Thanh Thảo

SVTH : Nguyễn Thị Thanh Thảo
GVHD : PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

iii

Đồ án tốt nghiệp
Đánh giá và đề xuất mô hình pin điện Mặt trời cho tòa nhà Văn Phòng Hội Đồng
Giám Mục Việt Nam công suất 30kW

TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Sử dụng năng lƣợng Mặt trời hiện đang đƣợc cho là giải pháp tối ƣu nhất trong
khi các nguồn nguyên nhiên liệu hóa thạch đang dần cạn kiệt. Đây là nguồn năng
lƣợng sạch, không gây ô nhiễm môi trƣờng và có trữ lƣợng vô cùng lớn do tính tái tạo
cao.
Mô hình điện Mặt trời cung cấp lƣợng điện năng phục vụ cho nhu cầu sử dụng
của các tòa nhà, văn phòng đang là hƣớng đi giúp giảm chi phí điện năng và giúp giảm
thiểu tác động xấu đến với môi trƣờng. Đề tài “Đánh giá và đề xuất mô hình pin điện
Mặt trời cho tòa nhà Văn Phòng Hội Đồng Giám Mục Việt Nam công suất 30 kW”
đã dựa trên các nghiên cứu về nhu cầu và quy hoạch điện năng của nƣớc ta, các cơ chế
hỗ trợ phát triển điện Mặt trời và các lý thuyết về mô hình pin điện Mặt trời để tính
toán thiết kế mô hình pin điện Mặt trời lắp trên mái tòa nhà công suất 30 kW. Và đánh
giá hiệu quả sản xuất điện năng của mô hình, đánh giá các yếu tố ảnh hƣởng đến công
suất chuyển đổi quang năng của mô hình. Mô hình pin điện Mặt trời tòa nhà công suất
30 kW đạt hiệu suất chuyển hóa điện năng khoảng 92% so với công suất thiết kế ban
đầu, công suất này bị ảnh hƣởng bởi các yếu tố môi trƣờng nhƣ nhiệt độ không khí,
lƣợng bức xạ Mặt trời…
Mô hình pin điện Mặt trời tòa nhà công suất 30 kW giúp tiết kiệm chi phí cho
tòa nhà, giảm tác động xấu đến môi trƣờng. Lợi ích về kinh tế trong một năm của mô
hình là 58,507,310 VNĐ, khi giá điện tăng thì lợi ích kinh tế của mô hình sẽ cao hơn.
Ngoài ra, mô hình còn giảm đƣợc 50.49 kg CO2/ngày, môi trƣờng sẽ giảm đi lƣợng
khí thải ô nhiễm lớn.

SVTH : Nguyễn Thị Thanh Thảo

GVHD : PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

iv


Đồ án tốt nghiệp
Đánh giá và đề xuất mô hình pin điện Mặt trời cho tòa nhà Văn Phòng Hội Đồng
Giám Mục Việt Nam công suất 30kW

ABSTRACT
Using solar energy is currently the most solution when the fossil fuel resources
are gradually exhausted. It is a clean energy source and does not pollute the
environment; moreover, it has an enormous reserve due to the high regeneration. The
solar power models, which provide power to serve the demand of usage electricity in
buildings, offices are the direction to help reduce energy costs, minimize the adverse
impacts on the environment. The subject “The assessment and proposal of solar
power batteries model for the building Office Catholic Bishops’ Conference of
Vietnam 30 kW capacity” is based on the research of demands and the planning of
electric power in our country, mechanisms supporting the development of solar power
and theories of solar power batteries model in order to calculate the design of solar
electric batteries model assembled on the roof of the building 30 kW capacity.
Evaluating the efficiency of the model’s power production and the factors that affect
its capacity of photovoltaic conversion. Model battery solar capacity of 30 kW
building to achieve efficiency of conversion of energy of about 92% over the design
capacity of the original, this capacity influenced by environmental factors such as air
temperature, solar radiation…
Model solar power battery capacity of 30 kW building cost savings for
buildings, reducing negative environmental impacts. Economic benefits in one year of
the model is 58,507,310 VND. When electricity prices rise, the economic benefits of
the model will be higher. In addition, the model also reduces the carbon dioxide 50.49

kg / day: the environment will reduce emissions pollution.

SVTH : Nguyễn Thị Thanh Thảo
GVHD : PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

v


Đồ án tốt nghiệp
Đánh giá và đề xuất mô hình pin điện Mặt trời cho tòa nhà Văn Phòng Hội Đồng
Giám Mục Việt Nam công suất 30kW

MỤC LỤC
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN ..........................................................i
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN............................................................ ii
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................ iii
TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ................................................................................iv
ABSTRACT ....................................................................................................................v
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ......................................................................................ix
DANH MỤC BẢNG .......................................................................................................x
DANH MỤC HÌNH ..................................................................................................... xii
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................xiv
1.

ĐẶT VẤN ĐỀ ..............................................................................................xiv

2.

MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI ............................................................................xv

3.

PHẠM VI ĐỀ TÀI ........................................................................................xv

4.

NỘI DUNG ĐỀ TÀI .....................................................................................xv

5.

PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................................xv

6.

Ý NGHĨA ĐỀ TÀI ..................................................................................... xvii
CHƢƠNG 1 SẢN XUẤT ĐIỆN NĂNG VÀ MÔ HÌNH PIN ĐIỆN NĂNG
LƢỢNG MẶT TRỜI ...............................................................................................1
1.1 NHU CẦU VÀ QUY HOẠCH CÁC LOẠI ĐIỆN NĂNG Ở VIỆT NAM ......1
1.1.1 Nhu cầu điện năng hiện tại của Việt Nam ..............................................1
1.1.2 Quy hoạch điện năng của Việt Nam .......................................................2
1.2 TIỀM NĂNG PHÁT TRIỂN ĐIỆN NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI ..................5
1.2.1 Tiềm năng phát triển điện năng lƣợng Mặt trời của thế giới. ................5
1.2.2 Tiềm năng phát triển điện năng lƣợng Mặt trời của Việt Nam ..............8
1.3 MÔ HÌNH PIN ĐIỆN NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI......................................12
1.3.1 Nguyên lý hoạt động của mô hình pin điện Mặt trời. ..........................12
1.3.2 Ƣu, nhƣợc điểm của mô hình pin điện Mặt trời ...................................15
1.3.3 Nguyên lý hoạt động của tấm pin năng lƣợng Mặt Trời ......................16
1.3.4 Các hệ thống pin điện năng lƣợng mặt Trời .........................................22

SVTH : Nguyễn Thị Thanh Thảo

GVHD : PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

vi


Đồ án tốt nghiệp
Đánh giá và đề xuất mô hình pin điện Mặt trời cho tòa nhà Văn Phòng Hội Đồng
Giám Mục Việt Nam công suất 30kW
1.4 TIỀM NĂNG PHÁT TRIỂN MÔ HÌNH PIN ĐIỆN NĂNG LƢỢNG MẶT
TRỜI TRÊN MÁI TÒA NHÀ VĂN PHÒNG ......................................................23
1.5 CƠ SỞ PHÁP LÝ VÀ CƠ CHẾ HỖ TRỢ, PHÁT TRIỂN NĂNG LƢỢNG
ĐIỆN MẶT TRỜI Ở VIỆT NAM .........................................................................25
CHƢƠNG 2 THIẾT KẾ MÔ HÌNH PIN ĐIỆN NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI
TRÊN MÁI TÒA NHÀ VĂN PHÒNG HỘI ĐỒNG GIÁM MỤC VIỆT NAM
CÔNG SUẤT 30KW .............................................................................................35
2.1 Các bƣớc thiết kế mô hình pin điện Mặt trời. .................................................35
2.1.1 Lựa chọn sơ đồ khối .............................................................................36
2.1.2 Tính toán hệ nguồn điện pin Mặt trời ...................................................37
2.1.3 Các bộ điều phối năng lƣợng ................................................................40
2.2 Các thông số thiết kế .......................................................................................43
2.2.1 Vị trí lắp đặt hệ thống ...........................................................................43
2.2.2 Các yêu cầu và đặc trƣng của phụ tải ...................................................44
2.3 Tính toán thiết kế mô hình pin điện Mặt trời ..................................................45
2.3.1 Lựa chọn sơ đồ khối .............................................................................45
2.3.2 Tính toán hệ nguồn điện pin Mặt trời ...................................................46
2.4 Phƣơng án thiết kế ...........................................................................................50
2.5 Tính toán sản lƣợng điện sản xuất của mô hình ..............................................50
2.6 Khai toán kinh phí ...........................................................................................51
2.7 Tổ chức thi công tại công trình ........................................................................52
2.7.1 Tổ Chức Hiện Trƣờng ..........................................................................52

2.7.2 Tiến Độ Thi Công. ................................................................................53
2.7.3 Các biện pháp kỹ thuật thi công ...........................................................54
CHƢƠNG 3 ĐÁNH GIÁ HIỆU SUẤT SẢN XUẤT MÔ HÌNH PIN ĐIỆN MẶT
TRỜI TÒA NHÀ VĂN PHÒNG ..........................................................................57
3.1 Phƣơng pháp khảo sát mô hình pin điện Mặt trời . .........................................57
3.1.1 Chuẩn bị các dụng cụ thí nghiệm .........................................................57
3.1.2 Bố trí thí nghiệm ...................................................................................58
3.2 Kết quả khảo sát của mô hình pin điện Mặt trời tòa nhà công suất 30kW và
mô hình pin điện Mặt trời tòa nhà công suất 15kW ..............................................59

SVTH : Nguyễn Thị Thanh Thảo
GVHD : PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

vii


Đồ án tốt nghiệp
Đánh giá và đề xuất mô hình pin điện Mặt trời cho tòa nhà Văn Phòng Hội Đồng
Giám Mục Việt Nam công suất 30kW
3.2.1 Mối tƣơng quan giữa nhiệt độ không khí và nhiệt độ tấm pin Mặt trời
.......................................................................................................................59
3.2.2 Mối tƣơng quan giữa nhiệt độ không khí và công suất chuyển hóa điện
năng của mô hình pin điện Mặt trời. .............................................................61
3.2.3 Mối tƣơng quan giữa bức xạ Mặt trời và công suất chuyển hóa điện
năng của mô hình pin điện Mặt trời ..............................................................63
3.2.4 Lƣợng điện năng sinh ra của mô hình pin điện Mặt trời tòa nhà văn
phòng công suất 30KW và mô hình công suất 15 kW. .................................64
3.3 Đánh giá hiệu quả về công suất thực tế so với công suất thiết kế ...................66
CHƢƠNG 4 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ PHÁT TRIỂN ĐIỆN MẶT TRỜI TÒA
NHÀ.......................................................................................................................68

4.1 Đánh giá ảnh hƣởng của mô hình pin điện Mặt trời tòa nhà đến kinh tế, xã
hội, môi trƣờng và thể chế .....................................................................................68
4.1.1 Đánh giá về kinh tế và xã hội ...............................................................68
4.1.2 Đánh giá hiệu quả môi trƣờng ..............................................................69
4.1.3 Đánh giá về cơ chế và thể chế ..............................................................70
4.2 Đề xuất giải pháp phát triển năng lƣợng điện Mặt trời cho tòa nhà. ...............70
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................72
KẾT LUẬN ...................................................................................................................72
KIẾN NGHỊ ...................................................................................................................72
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................73
PHỤ LỤC ......................................................................................................................75

SVTH : Nguyễn Thị Thanh Thảo
GVHD : PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

viii


Đồ án tốt nghiệp
Đánh giá và đề xuất mô hình pin điện Mặt trời cho tòa nhà Văn Phòng Hội Đồng
Giám Mục Việt Nam công suất 30kW

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
NLMT : Năng lƣợng Mặt trời
ĐMT : Điện Mặt trời
PMT : Pin Mặt trời
DC : Dòng điện một chiều
AC : Dòng điện xoay chiều
EVN : Tập Đoàn Điện Lực Việt Nam
TNHH TM- XD – SX : Trách Nhiệm Hữu Hạn Thƣơng Mại – Xây Dựng- Sản Xuất

SVTH : Nguyễn Thị Thanh Thảo
GVHD : PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

ix


Đồ án tốt nghiệp
Đánh giá và đề xuất mô hình pin điện Mặt trời cho tòa nhà Văn Phòng Hội Đồng
Giám Mục Việt Nam công suất 30kW

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Số liệu về bức xạ mặt trời tại Việt Nam...........................................................9
Bảng 2.1 Quan hệ giữa cƣờng độ dòng điện và tiết diện dây dẫn .................................42
Bảng 2.2 Điều kiện khí hậu của TP Hồ Chí Minh ........................................................43
Bảng 2.3 Hệ số phát điện của pin mặt trời (panel generation factor), kWh/m2/ngày ...43
Bảng 2.4 So sánh các loại tấm pin Mặt trời thông dụng trên thị trƣờng .......................46
Bảng 2.5 So sánh các bộ biến đổi điện DC –AC thông dụng trên thị trƣờng ...............48
Bảng 2.6 Khai toán kinh phí công trình mô hình pin điện Mặt trời công suất 30kW. ..51
Bảng 2.7 Các thiết bị sử dụng trong quá trình thi công .................................................53
Bảng 3.1 Mô tả tóm tắt thời tiết trong các ngày tiến hành thí nghiệm ..........................59
Bảng 3.2 Tƣơng quan giữa nhiệt độ không khí và nhiệt độ tấm pin Mặt trời của mô
hình công suất 30kW .....................................................................................................59
Bảng 3.3 Tƣơng quan giữa nhiệt độ không khí và nhiệt độ tấm pin Mặt trời của mô
hình công suất 15kW .....................................................................................................60
Bảng 3.4 Tƣơng quan giữa nhiệt độ môi trƣờng và công suất chuyển hóa điện năng của
mô hình công suất 30kW ...............................................................................................61
Bảng 3.5 Tƣơng quan giữa nhiệt độ môi trƣờng và công suất chuyển hóa điện năng của
mô hình công suất 15 kW ..............................................................................................61
Bảng 3.6 Tƣơng quan giữa bức xạ Mặt trời và công suất chuyển hóa điện năng của mô

hình công suất 30KW. ...................................................................................................63
Bảng 3.7 Tƣơng quan giữa bức xạ Mặt trời và công suất chuyển hóa điện năng của mô
hình công suất 15 KW. ..................................................................................................63
Bảng 4.1 Lƣợng điện sinh ra trong ngày quy đổi thành tiền của mô hình pin điện Mặt
trời tòa nhà công suất 30kW. .........................................................................................68
Bảng PL 1 Các thiết bị sử dụng điện của tòa nhà Văn Phòng Hội Đồng Giám Mục
Việt Nam....................................................................................................................75
Bảng PL 2 Lƣợng điện tiêu thụ giả định tối đa (1) của tòa nhà Văn Phòng Hội Đồng
Giám Mục Việt Nam. ................................................................................................79
Bảng PL 3 Lƣợng điện tiêu thụ giả định tối đa (2) của tòa nhà Văn Phòng Hội Đồng
Giám Mục Việt Nam .................................................................................................82
Bảng PL 4 Lƣợng điện tiêu thụ giả định trung bình của tòa nhà Văn Phòng Hội
Đồng Giám Mục Việt Nam. ......................................................................................85

SVTH : Nguyễn Thị Thanh Thảo
GVHD : PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

x


Đồ án tốt nghiệp
Đánh giá và đề xuất mô hình pin điện Mặt trời cho tòa nhà Văn Phòng Hội Đồng
Giám Mục Việt Nam công suất 30kW
Bảng PL 5 Lƣợng điện tiêu thụ giả định tối thiểu của tòa nhà Văn Phòng Hội Đồng
Giám Mục Việt Nam .................................................................................................88
Bảng PL 6 Kết quả khảo sát thí nghiệm mô hình pin điện Mặt trời tòa nhà công suất
30kW .........................................................................................................................91
Bảng PL 7 Kết quả khảo sát thí nghiệm mô hình pin điện Mặt trời tòa nhà công suất
15 kW ........................................................................................................................93

SVTH : Nguyễn Thị Thanh Thảo
GVHD : PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

xi


Đồ án tốt nghiệp
Đánh giá và đề xuất mô hình pin điện Mặt trời cho tòa nhà Văn Phòng Hội Đồng
Giám Mục Việt Nam công suất 30kW

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Cơ cấu nguồn điện theo công suất lắp đặt năm 2011, năm 2012 và năm 2013.
.........................................................................................................................................2
Hình 1.2 Quy hoạch phát triển nguồn điện từ năng lƣợng tái tạo. ..................................3
Hình 1.3 Cơ cấu công suất nguồn điện theo quy hoạch năm 2020 và năm 2030. (Từ
trong ra ngoài) .................................................................................................................4
Hình 1.4 Tổng lƣợng bức xạ Mặt trời toàn cầu trung bình/ năm(KWh/m2). ..................5
Hình 1.5 Tăng trƣởng tổng điện năng Mặt trời năm 2004 -2014 ....................................6
Hình 1.6 Mặt đƣờng phủ pin Mặt trời tại Pháp. ..............................................................8
Hình 1.7 Bức xạ mặt trời trung bình hàng năm tại Việt Nam .......................................10
Hình 1.8 Tấm pin điện năng lƣợng Mặt trời . ...............................................................17
Hình 1.9 Quan hệ hiệu suất của quá trình biến đổi quang điện. ....................................18
Hình 1.10 Cấu tạo của module pin Mặt trời. .................................................................20
Hình 1.11 Quá Trình Tạo Module pin Mặt trời ............................................................20
Hình 1.12 Nguyên lý hoạt động hệ thống năng lƣợng Mặt trời độc lập. ......................22
Hình 1.13 Sơ đồ công nghệ hệ thống hòa lƣới có dự trữ. .............................................25
Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống điện mặt trời ..................................................................37
Hình 2.2 Vị trí tòa nhà Văn phòng Hội Đồng Giám mục Việt Nam. ............................43
Hình 2.3 Biểu đồ điện năng tiêu thụ tối đa của tòa nhà Văn phòng Hội Đồng Giám
mục Việt Nam. ...............................................................................................................44

Hình 2.4 Biểu đồ điện năng tiêu thụ trung bình của tòa nhà Văn phòng Hội Đồng Giám
mục Việt Nam. ...............................................................................................................44
Hình 2.5 Biểu đồ điện năng tiêu thụ tối thiểu của tòa nhà Văn phòng Hội Đồng Giám
mục Việt Nam. ...............................................................................................................45
Hình 2.6 Sơ đồ khối mô hình pin điện Mặt trời tòa nhà công suất 30kW. ...................45
Hình 2.7 Biểu đồ sản lƣợng điện sản xuất dự kiến của mô hình. ..................................51
Hình 2.8 Mặt bằng thi công. ..........................................................................................52
Hình 2.9 : Vị trí tập kết vật tƣ trên mái. ........................................................................53
Hình 2.10 : Bãi tập kết tạm. ...........................................................................................53
Hình 2.11 Mô hình pin điện Mặt trời tòa nhà công suất 30kW.....................................56
Hình 3.1 Biểu đồ tƣơng quan giữa nhiệt độ môi trƣờng và nhiệt độ tấm pin của mô
hình công suất 30kW ngày 17/03/2017. ........................................................................60

SVTH : Nguyễn Thị Thanh Thảo
GVHD : PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

xii


Đồ án tốt nghiệp
Đánh giá và đề xuất mô hình pin điện Mặt trời cho tòa nhà Văn Phòng Hội Đồng
Giám Mục Việt Nam công suất 30kW
Hình 3.2 Biểu đồ tƣơng quan giữa nhiệt độ không khí và nhiệt độ tấm pin của mô hình
công suất 15 kW ngày 17/03/2017. ...............................................................................60
Hình 3.3 Biểu đồ tƣơng quan giữa nhiệt độ không khí và công suất chuyển hóa điện
năng của mô hình công suất 30kW ngày 16/03/2017. ..................................................62
Hình 3.4 Biểu đồ tƣơng quan giữa nhiệt độ không khí và công suất chuyển hóa điện
năng của mô hình công suất 15 kW...............................................................................62
Hình 3.5 Biểu đồ tƣơng quan giữa bức xạ Mặt trời và công suất chuyển hóa điện năng
của mô hình công suất 30KW ngày 17/03/2017. ..........................................................64

Hình 3.6 Biểu đồ tƣơng quan giữa bức xạ Mặt trời và công suất chuyển hóa điện năng
của mô hình công suất 15 KW ......................................................................................64
Hình 3.7 Biểu đồ lƣợng điện năng sinh ra của mô hình pin điện Mặt trời tòa nhà công
suất 30KW. ....................................................................................................................65
Hình 3.8 Biểu đồ lƣợng điện năng sinh ra của mô hình pin điện Mặt trời tòa nhà công
suất 15 KW. ...................................................................................................................65
Hình 3.9 Biểu đồ lƣợng điện năng của mô hình pin điện Mặt trời tòa nhà công suất
30KW.............................................................................................................................66
Hình 3.10 Biểu đồ công suất sản xuất điện của mô hình so với công suất thực tế của
mô hình pin điện Mặt trời tòa nhà văn phòng công suất 30KW. ..................................66
Hình 3.11 Biểu đồ công suất sản xuất điện của mô hình so với công suất thực tế của
mô hình pin điện Mặt trời tòa nhà văn phòng công suất 15 KW. .................................67

SVTH : Nguyễn Thị Thanh Thảo
GVHD : PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

xiii


Đồ án tốt nghiệp
Đánh giá và đề xuất mô hình pin điện Mặt trời cho tòa nhà Văn Phòng Hội Đồng
Giám Mục Việt Nam công suất 30kW

MỞ ĐẦU
1.

ĐẶT VẤN ĐỀ

Nền khoa học kỹ thuật phát triển không ngừng và đời sống ngƣời dân ngày càng
đƣợc cải thiện, kéo theo đó là nhu cầu sử dụng năng lƣợng điện ngày càng tăng cao.

Hiện nay ở nƣớc ta có 2 nguồn sản xuất điện năng chủ yếu đó là thủy điện và nhiệt
điện. Hiện tại, vấn đề chính liên quan tới các nguồn năng lƣợng truyền thống là biến
động giá dầu và các sản phẩm dầu trên thị trƣờng thế giới trong bối cảnh các nguồn tài
nguyên năng lƣợng dần cạn kiệt, biến đổi khí hậu và giới hạn khai thác của các nguồn
thủy điện. Trƣớc tình trạng nguồn năng lƣợng truyền thống không tái tạo nhƣ dầu mỏ,
than, nhiệt điện đều đang đứng trƣớc những cảnh báo cạn kiệt buộc nhân loại phải vào
cuộc tìm kiếm nguồn năng lƣợng thay thế. Thời gian gần đây một số dự án sử dụng
các nguồn năng lƣợng tái tạo nhƣ gió và mặt trời đƣợc ứng dụng nhiều hơn, góp phần
tạo thêm nguồn cung cấp điện năng. Mặt trời cung cấp một nguồn năng lƣợng tái tạo
vô giá, có thể sử dụng lâu dài trong tƣơng lai. Việc sử dụng năng lƣợng mặt trời không
thải ra khí và nƣớc độc hại, do đó không góp phần vào vấn đề ô nhiễm môi trƣờng và
hiệu ứng nhà kính. Do đó, việc phát triển ngành công nghệ năng lƣợng mặt trời đang
đƣợc rất nhiều nhà khoa học quan tâm.
Việt Nam với lợi thế là một trong những nƣớc nằm trong giải phân bổ ánh nắng
mặt trời nhiều nhất trong năm trên bản đồ bức xạ mặt trời của thế giới. Vị trí địa lý đã
ƣu ái cho Việt Nam một nguồn năng lƣợng tái tạo vô cùng lớn, đặc biệt là năng lƣợng
mặt trời. Trải dài từ vĩ độ 23023◦ Bắc đến 8027◦ Bắc, Việt Nam nằm trong khu vực có
cƣờng độ bức xạ mặt trời tƣơng đối cao. Trong đó, nhiều nhất phải kể đến thành phố
Hồ Chí Minh, tiếp đến là các vùng Tây Bắc (Lai Châu, Sơn La, Lào Cai) và vùng Bắc
Trung Bộ (Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh)…Đó là cơ sở rất lớn để đất nƣớc chúng ta
phát triển ngành công nghiệp điện mặt trời.
Có nhiều công trình ứng dụng mô hình pin điện năng lƣợng mặt trời, trong đó
các tòa nhà, văn phòng có tiềm năng rất lớn do nhu cầu sử dụng điện quanh năm và
cao nhất từ 9h sáng – 5h chiều. Bên cạnh đó có thể tận dụng mái của các tòa nhà để lắp
đặt hệ thống vừa tận dụng mặt bằng vừa làm thoáng mát cho tòa nhà. Đồng thời giúp
giảm chi phí dành cho điện năng và có thể tạo ra lợi nhuận khi nhà nƣớc tiến hành các
chính sách thu mua điện từ hệ thống pin điện Mặt trời.
Do vậy, cần có những nghiên cứu chi tiết, cụ thể về tính toán, thiết kế mô hình
pin điện năng lƣợng Mặt trời. Đồng thời đánh giá, phân tích hiệu quả kinh tế và môi
trƣờng làm cơ sở cho việc phát triển thị trƣờng và nâng cao hiệu quả ứng dụng mô

hình pin điện năng lƣợng Mặt trời trên mái tòa nhà văn phòng.

SVTH : Nguyễn Thị Thanh Thảo
GVHD : PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

xiv


Đồ án tốt nghiệp
Đánh giá và đề xuất mô hình pin điện Mặt trời cho tòa nhà Văn Phòng Hội Đồng
Giám Mục Việt Nam công suất 30kW
Từ những thực tiễn trên đề tài “Đánh giá và đề xuất mô hình pin điện mặt trời
cho tòa nhà văn phòng công suất 30kW” đƣợc đặt ra với mục đích tính toán mô hình
pin điện mặt trời tại tòa nhà văn phòng, theo dõi sản lƣợng điện và đánh giá hiệu quả
của mô hình. Từ đó đề xuất biện pháp phát triển năng lƣợng điện mặt trời trong tòa
nhà dựa trên cơ sở khoa học và thực nghiệm.
2.

MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Đánh giá hiệu quả phát triển mô hình pin điện năng lƣợng Mặt trời trên mái tòa
nhà văn phòng trên các phƣơng diện về môi trƣờng, kinh tế, xã hội nhằm góp phần
định hƣớng phát triển năng lƣợng điện bền vững.
3.

PHẠM VI ĐỀ TÀI

Nghiên cứu đánh giá bằng các thông số thực tế thu thập đƣợc của mô hình pin
điện năng lƣợng Mặt trời trên mái tòa nhà Văn Phòng Hội Đồng Giám Mục Việt Nam
và tòa nhà Công ty TNHH TM- XD – SX Hoàng Hà.

4. NỘI DUNG ĐỀ TÀI
 Tổng quan về phát triển năng lƣợng điện Mặt trời cho tòa nhà, văn phòng.
 Tổng quan cơ sở pháp lý và cơ chế hỗ trợ phát triển điện Mặt trời ở Việt Nam.
 Tính toán, thiết kế mô hình pin điện năng lƣợng Mặt trời tại tòa nhà văn phòng
công suất 30kW
 Khảo sát, đánh giá hiệu suất công trình thực tế so với tính toán lý thuyết và các
công trình khác
 Đánh giá hiệu quả kinh tế, môi trƣờng của công trình pin điện năng lƣợng Mặt
trời tại tòa nhà văn phòng công suất 30kW.
 Đề xuất biện pháp nâng cao hiệu quả phát triển điện Mặt trời trong tòa nhà.
5.

PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

 Phƣơng pháp nghiên cứu tài liệu: Tham khảo các tài liệu trong và ngoài nƣớc
liên quan đến kỹ thuật sản xuất điện năng Mặt trời, các văn bản luật, chính sách
của nhà nƣớc về điện Mặt trời...để làm cơ sở cho đề tài.
 Phƣơng pháp thu thập tài liệu, số liệu có liên quan. Bao gồm:
- Nhu cầu sử dụng điện, số lƣợng, công suất các thiết bị điện sử dụng trong
tòa nhà….
- Diện tích mái, chiều cao mái tòa nhà…
- Thông số inverter hiển thị: Công suất lƣới, điện năng sinh ra tại các thời
điểm trong ngày.
- Tổng điện năng sinh ra trong ngày, trong tháng.

SVTH : Nguyễn Thị Thanh Thảo
GVHD : PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

xv

Đồ án tốt nghiệp
Đánh giá và đề xuất mô hình pin điện Mặt trời cho tòa nhà Văn Phòng Hội Đồng
Giám Mục Việt Nam công suất 30kW
Các thông số điện của đồng hồ điện 3 pha của mạng lƣới điện nhà nƣớc.
Nhiệt độ môi trƣờng, nhiệt độ tấm pin điện Mặt trời và bức xạ Mặt trời tại
các thời điểm trong ngày.
 Phƣơng pháp thực nghiệm: thu thập, xử lý các số liệu điện của mô hình pin điện
Mặt trời tòa nhà Văn phòng Hội Đồng Giám Mục Việt Nam công suất 30KW
và và tòa nhà Công ty TNHH TM- XD – SX Hoàng Hà.
-

BIỂU MẪU THEO DÕI CHỈ SỐ ĐIỆN NLMT TẠI TÒA NHÀ HỘI ĐỒNG GIÁM MỤC VIỆT NAM
SỐ:72/12 TRẦN QUỐC TOẢN-PHƢỜNG 8-QUẬN 3-TPHCM
Vĩ độ: 10◦47'15.9" Bắc106◦41'14.3" Đông

Thời
gian

Nhiệt
độ
không
khí
◦C

Mái hƣớng Đông
Nhiệt
độ
tấm
pin

◦C

Bức
xạ
MT
W/m2

Công
suất
lƣới
kW

Mái hƣớng Tây
Điện
năng
sinh
ra
kWh

Nhiệt
độ
tấm
pin
◦C

Bức
xạ
MT
W/m2

Công
suất
lƣới
kW

Điện
năng
sinh
ra
kWh

Điện
năng
sinh
ra
kWh

Điện
tiêu thụ
từ
NLMT
kWh

Điện
tiêu
thụ
từ
lƣới
cấp
Kwh

Ngày ... tháng .. năm …
6:00
7:00
8:00
9:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
17:00
18:00
BIỂU MẪU THEO DÕI CHỈ SỐ ĐIỆN NLMT TẠI TÒA NHÀ CÔNG TY TNHH TM-XD-SX HOÀNG
HÀ
Vĩ độ :10◦48'56.4" Bắc 106◦42'26.9" Đông
THÔNG SỐ INVERTER
Nhiệt độ môi
Thời
Nhiệt độ
Bức xạ Mặt trời
Công suất
Điện năng
trƣờng ◦C
gian
Tấm pin ◦C
W/m2
lƣới kW

sinh ra kWh
6:00
7:00
8:00
9:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
17:00
18:00

SVTH : Nguyễn Thị Thanh Thảo
GVHD : PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

xvi


Đồ án tốt nghiệp
Đánh giá và đề xuất mô hình pin điện Mặt trời cho tòa nhà Văn Phòng Hội Đồng
Giám Mục Việt Nam công suất 30kW
Thời gian: 3 ngày/tuần từ 06h -18h. Khoảng cách giữa 2 lần đo: 60 phút
Thiết bị: Máy đo bức xạ Mặt trời TM 206, súng đo nhiệt độ bằng hồng ngoại
Fluke 62, Nhiệt ẩm kế cơ học Anymetre TH108.
 Phƣơng pháp xử lý số liệu: Số liệu đƣợc xử lý bằng phần mềm Excel để so sánh
và đánh giá các số liệu thu thập đƣợc trong quá trình thực hiện đề tài.
 Phƣơng pháp CBA: Trên cơ sở phân tích các dòng chi phí lợi ích, tính toán lợi

ích ròng để đánh giá hiệu quả mô hình.
-

6.

Ý NGHĨA ĐỀ TÀI

 Ý nghĩa khoa học: Đánh giá tổng quan về điện năng lƣợng mặt trời và tiềm
năng phát triển năng lƣợng điện mặt trời trên mái các tòa nhà, văn phòng.
 Ý nghĩa thực tiễn: Áp dụng rộng rãi mô hình pin điện mặt trời cho các tòa nhà,
văn phòng.

SVTH : Nguyễn Thị Thanh Thảo
GVHD : PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

xvii


Đồ án tốt nghiệp
Đánh giá và đề xuất mô hình pin điện Mặt trời cho tòa nhà Văn Phòng Hội Đồng
Giám Mục Việt Nam công suất 30kW
CHƢƠNG 1 SẢN XUẤT ĐIỆN NĂNG VÀ MÔ HÌNH PIN ĐIỆN NĂNG
LƢỢNG MẶT TRỜI
1.1 NHU CẦU VÀ QUY HOẠCH CÁC LOẠI ĐIỆN NĂNG Ở VIỆT NAM
1.1.1 Nhu cầu điện năng hiện tại của Việt Nam
Ngành điện hiện nay đang trong tình trạng mất cân đối giữa khả năng cung cấp
và nhu cầu sử dụng điện năng vì nhiều nguyên do khách quan và chủ quan, trong đó
nguồn năng lƣợng cạn kiệt, thời tiết ngày càng khắc nghiệt dẫn đến nguồn sản xuất
điện năng bị ảnh hƣởng và lƣợng điện sử dụng lãng phí còn khá cao. Nhu cầu điện
tăng trƣởng mạnh mẽ về quy mô và có sự chuyển dịch trong cơ cấu tiêu

thụ do ảnh hƣởng sự phát triển của nhóm khách hàng công nghiệp, xây dựng. Việc sử
dụng điện kém hiệu quả là một trong những vấn đề lớn nhất trong nhu cầu điện. Mức
phụ tải đỉnh (nhu cầu điện cao nhất trong một giờ) năm 2014 đã lên đến 22GW, tăng
gấp 2,5 lần trong vòng 10 năm. Mặc dù công suất lắp đặt luôn vƣợt mức phụ tải đỉnh
hằng năm (Tỷ lệ phụ tải đỉnh/công suất nguồn giảm từ 78,3% xuống 65,1% trong giai
đoạn 1995 – 2014) nhƣng hệ thống vẫn luôn phải chịu áp lực cung ứng rất cao, đặc
biệt là vào mùa khô. Tình trạng cắt điện luân phiên ở nhiều nơi đã trở nên quen thuộc.
Nhu cầu tiêu thụ điện phân hóa mạnh theo thời gian giữa các mùa trong năm,
giữa giờ cao điểm và thấp điểm trong ngày là khá lớn (Pmin/Pmax = 67 – 70%),
do đó gây khó khăn cho công tác điều độ và phát điện,…Nhu cầu điện có sự phân hóa
rõ nét giữa các vùng miền trong khi nhu cầu phụ tải của hệ thống điện miền Nam
chiếm 50% tổng nhu cầu cả nƣớc (năm 2013 khoảng trên 10.000MW), nhƣng nguồn
điện tại chỗ chỉ đáp ứng đƣợc 80% nhu cầu, còn lại phải truyền tải từ phía Bắc và miền
Trung qua đƣờng dây 500kV (sản lƣợng truyền tải từ miền trung vào miền nam năm
2013 lên đến 9,8 tỷ kWh). Việc xây dựng và triển khai quy hoạch điện còn nhiều bất
cập nhƣ:Dự báo nhu cầu chƣa đạt độ tin cậy cao; Công tác triển khai xây dựng nguồn
điện gặp nhiều hạn chế, nhiều dự án bị chậm tiến độ đặc biệt các dự án nguồn điện ở
phía nam; Việc xây dựng lƣới điện có nhiều khó khăn, nhất là giải phóng mặt bằng,
lƣới điện truyền tải còn chƣa đảm bảo độ tin cậy…Chất lƣợng điện năng toàn hệ thống
chƣa cao. Hệ thống điện phụ thuộc quá nhiều vào đƣờng dây 500kV, việc luôn phải
truyền tải một sản lƣợng rất lớn từ bắc vào nam khiến cho tổn thất là điều không thể
tránh khỏi. Tỷ lệ tổn thất đã có xu hƣớng cải thiện rõ nét từ 10,15% năm 2010 xuống
chỉ còn 8,6% năm 2014 nhƣng với mức độ mất mát vẫn còn rất cao, lên đến 12,2 tỷ
kWh/năm. Giảm tổn thất điện năng vẫn là một trong những mục tiêu cấp thiết nhất
trong những năm tới.

SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thảo
GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

1

Đồ án tốt nghiệp
Đánh giá và đề xuất mô hình pin điện Mặt trời cho tòa nhà Văn Phòng Hội Đồng
Giám Mục Việt Nam công suất 30kW

Hình 1.1 Cơ cấu nguồn điện theo công suất lắp đặt năm 2011, năm 2012
và năm 2013.
(Nguồn: [4])
Hiện nay, 3 nguồn phát điện chính là Thủy điện, Nhiệt điện khí và Nhiệt điện
than, chiếm tới 95% tổng công suất nguồn điện mỗi năm. Hiện nay, thủy điện vẫn là
nguồn cung điện chính, chiếm gần 50% tổng công suất lắp đặt nguồn điện tại Việt
Nam. Ngƣợc với sự suy giảm trong cơ cấu của nhóm tuabin khí, công suất lắp đặt các
nhà máy nhiệt điện than có mức tăng trƣởng mạnh mẽ trong những năm gần đây.
Đóng góp của nhiệt điện than và khí đã xấp xỉ nhau ở năm 2013, lần lƣợt 23,07% và
24,29%. Các nhà máy nhiệt điện chạy dầu FO đã từng có vai trò quan trọng trong sự
phát triển điện năng, đặc biệt tại khu vực TPHCM. Tuy nhiên hiện nay công suất các
nhà máy này chỉ là 1.050 MW, tƣơng đƣơng 3,4% cơ cấu nguồn và sẽ còn giảm xuống
do không đƣợc định hƣớng tiếp tục phát triển trong tƣơng lai. Năng lƣợng tái tạo chƣa
đƣợc áp dụng rộng rãi cho phát triển điện năng và 88,6% điện năng sản xuất từ năng
lƣợng tái tạo ở nƣớc ta là từ các nhà máy thủy điện nhỏ (công suất dƣới 30MW). Điện
gió và các nguồn điện tái tạo khác chỉ đóng góp rất ít (0,4%) trong cơ cấu sản xuất
điện cả nƣớc.
1.1.2 Quy hoạch điện năng của Việt Nam
Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011 – 2020, có xét đến năm
2030(Quy hoạch điện VII) đƣợc Viện Năng lƣợng bắt đầu lập từ cuối năm 2009 và
đƣợc Thủ tƣớng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 1208/QĐ-TTg ngày
SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thảo
GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

2


Đồ án tốt nghiệp
Đánh giá và đề xuất mô hình pin điện Mặt trời cho tòa nhà Văn Phòng Hội Đồng
Giám Mục Việt Nam công suất 30kW
21/07/2011. Đây là văn bản có tính định hƣớng cho sự phát triển của toàn bộ chuỗi giá
trị ngành điện Việt Nam trong tƣơng lai. Theo đó, những điểm chính trong phát triển
nguồn điện tại Việt Nam trong tƣơng lai:
-

Ƣu tiên phát triển nguồn điện từ năng lƣợng tái tạo (điện gió, điện mặt trời, điện
sinh khối,…), phát triển nhanh, từng bƣớc gia tăng tỷ trọng của điện năng sản
xuất từ nguồn năng lƣợng tái tạo: Đƣa tổng công suất nguồn điện gió từ mức
không đáng kể hiện nay lên khoảng 1.000 MW vào năm 2020, khoảng 6.200
MW vào năm 2030; điện năng sản xuất từ nguồn điện gió chiếm tỷ trọng từ
0,7% năm 2020 lên 2,4% vào năm 2030. Phát triển điện sinh khối, đồng phát
điện tại các nhà máy đƣờng, đến năm 2020, nguồn điện này có tổng công suất
khoảng 500 MW, nâng lên 2.000 MW vào năm 2030; tỷ trọng điện sản xuất
tăng từ 0,6% năm 2020 lên 1,1% năm 2030.

Điện sinh khối

Điện gió

Điện Mặt trời

Hình 1.2 Quy hoạch phát triển nguồn điện từ năng lƣợng tái tạo.
(Nguồn:[12])
-

-

Ƣu tiên phát triển các nguồn thủy điện, nhất là các dự án lợi ích tổng hợp:
Chống lũ, cấp nƣớc, sản xuất điện; đƣa tổng công suất các nguồn thủy điện từ
9.200 MW hiện nay lên 17.400 MW vào năm 2020. Nghiên cứu đƣa nhà máy
thủy điện tích năng vào vận hành phù hợp với sự phát triển của hệ thống điện
nhằm nâng cao hiệu quả vận hành của hệ thống: Năm 2020, thủy điện tích năng
có tổng công suất 1.800 MW; nâng lên 5.700 MW vào năm 2030.
Phát triển các nhà máy nhiệt điện với tỷ lệ thích hợp, phù hợp với khả năng
cung cấp và phân bố của các nguồn nhiên liệu
Phát triển các nhà máy điện hạt nhân bảo đảm ổn định cung cấp điện trong
tƣơng lai khi nguồn năng lƣợng sơ cấp trong nƣớc bị cạn kiệt: Đƣa tổ máy điện
hạt nhân đầu tiên của Việt Nam vào vận hành năm 2020; đến năm 2030nguồn

SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thảo
GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

3


Đồ án tốt nghiệp
Đánh giá và đề xuất mô hình pin điện Mặt trời cho tòa nhà Văn Phòng Hội Đồng
Giám Mục Việt Nam công suất 30kW

-

-

điện hạt nhân có công suất 10.700 MW, sản xuất khoảng 70,5 tỷ kWh (chiếm

10,1% sản lƣợng điện sản xuất).
Phát triển các nhà máy điện sử dụng khí thiên nhiên hóa lỏng (LNG) nhằm thự
hiện đa dạng hóa các nguồn nhiên liệu cung cấp cho sản xuất điện, bảo đảm an
ninh cung cấp điện và khí đốt. Năm 2020, công suất nguồn điện sử dụng LNG
khoảng 2.000 MW; định hƣớng đến năm 2030, công suất tăng lên khoảng 6.000
MW.
Xuất, nhập khẩu điện: Thực hiện trao đổi điện năng có hiệu quả với các nƣớc
trong khu vực, bảo đảm lợi ích của các bên, tăng cƣờng trao đổi để đảm bảo an
toàn hệ thống, đẩy mạnh nhập khẩu tại các vùng có tiềm năng về thủy điện,
trƣớc hết là Lào, tiếp đó là Campuchia, Trung Quốc. Dự kiến đến năm 2020,
công suất điện nhập khẩu khoảng 2200 MW, năm 2030khoảng 7000 MW.

Hình 1.3 Cơ cấu công suất nguồn điện theo quy hoạch năm 2020 và năm
2030. (Từ trong ra ngoài)
(Nguồn: [4])

SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thảo
GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

4


Đồ án tốt nghiệp
Đánh giá và đề xuất mô hình pin điện Mặt trời cho tòa nhà Văn Phòng Hội Đồng
Giám Mục Việt Nam công suất 30kW
1.2 TIỀM NĂNG PHÁT TRIỂN ĐIỆN NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI
1.2.1 Tiềm năng phát triển điện năng lƣợng Mặt trời của thế giới.
Nguồn ánh sáng và nguồn nhiệt hay nguồn năng lƣợng tái tạo, nói chung, phát
ra từ Mặt Trời gần nhƣ vô tận. Nguồn này sinh ra do phản ứng tổng hợp nhiệt hạch
xảy ra trong Mặt Trời. Trái Đất, chỉ nhận đƣợc một phần vô cùng nhỏ bé trong

tổng năng lƣợng Mặt Trời phát ra. Khoảng 30% phần năng lƣợng mặt trời đến đƣợc
quả đất lại bị phản xạ ngƣợc lại vào không gian vũ trụ, phần khác bị hấp thụ bởi các
đám mây trên khí quyển, bởi nƣớc ở các đại dƣơng và các lớp đất bề mặt địa cầu. Và
bây giờ điện Mặt trời vẫn là một trong những nguồn điện tái tạo quan trọng trên Trái
đất, bên cạnh thủy điện, điện gió. Trƣớc đây, con ngƣời sử dụng năng lƣợng mặt trời
nhiều cách phi điện năng khác nhau rất đa dạng và phong phú, đơn giản nhƣ đun nấu,
sƣởi ấm và làm mát và phức tạp nhƣ làm bong bóng bay, lƣu trữ nhiệt lƣợng bằng
muối thƣờng hay muối nóng chảy v.v.

Hình 1.4 Tổng lƣợng bức
năm(KWh/m2).

xạ Mặt trời toàn

cầu trung

bình/

(Nguồn: [14])
Trong những năm trở lại đây, điện mặt trời trên thế giới đang đƣợc đầu tƣ phát
triển với tốc độ cao. Năm 2014, đã có 177 GW công suất điện mặt trời đƣợc kết nối
với lƣới điện, tăng 39 GW so với năm 2012 (100 GW). Và 5 nƣớc sản xuất điện mặt
trời nhiều nhất là: Đức 35,65 GW; Ý 18 GW; Trung Quốc 17,7 GW; Nhật 11,86 GW
và Mỹ 11,42 GW. [10]

SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thảo
GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

5

Gigawatts

Đồ án tốt nghiệp
Đánh giá và đề xuất mô hình pin điện Mặt trời cho tòa nhà Văn Phòng Hội Đồng
Giám Mục Việt Nam công suất 30kW
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0

177
138
100
70

40
3.7

5.1

7

9

16

23

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014

Hình 1.5 Tăng trƣởng tổng điện năng Mặt trời năm 2004 -2014
(Nguồn:[5])
Tại Đức, điện mặt trời vào những ngày nắng đã có thể đáp ứng đƣợc 35% nhu
cầu sử dụng điện năng của Đức trong ngày làm việc, vào ngày cuối tuần và ngày nghỉ
lễ chỉ số đó có thể lên tới 50%. Nhờ công nghệ ngày càng phát triển, nƣớc Đức luôn
tạo đƣợc lợi thế cạnh tranh khi sản xuất điện mặt trời với tính hiệu quả, hiện đại, thuận
tiện, không ngừng đổi mới và an toàn chất lƣợng cao.
Những công trình ứng dụng tiêu biểu của pin năng lƣợng Mặt trời nhƣ tàu thủy
Turanor Planet Solar hiện là chiếc tàu thủy chạy bằng năng lƣợng Mặt trời lớn nhất thế
giới. Tàu Turanor PlanetSolar, trị giá hơn 12,5 triệu euro, đƣợc lắp đặt hơn 500 m2 các
tấm pin Mặt trời để cung cấp năng lƣợng điện cho hai động cơ. Solar Impulse - máy
bay năng lƣợng mặt trời đầu tiên trên thế giới. Trên cánh của Solar Impulse đƣợc lắp
17.000 tấm pin năng lƣợng mặt trời dùng để cung cấp năng lƣợng cho máy bay. Đồng
thời, nó cũng đƣợc trang bị pin lithium-ion để sử dụng vào ban đêm.
Ấn Độ đã công bố hình ảnh về Dự án Điện Mặt Trời Kamuthi, giúp mọi ngƣời
có thể quan sát toàn cảnh nhà máy điện năng lƣợng Mặt Trời lớn nhất thế giới tại
Kamuthi, bang Tamil Nadu, Ấn Độ, theo Futurism. Nhà máy điện Mặt Trời nói trên
đƣợc xây dựng chỉ trong 8 tháng với tổng kinh phí 679 triệu USD. Nhà máy gồm 2,5
triệu tấm pin Mặt Trời, bao phủ diện tích hơn 10,36 km2. Công suất hoạt động của nó
lên tới 648 MW, đủ khả năng cấp điện cho 150.000 hộ gia đình. Đây là một bƣớc tiến
lớn của Ấn Độ nhằm đƣa năng lƣợng Mặt Trời tiếp cận tới nhiều ngƣời dân hơn. Năm
2022, Ấn Độ dự kiến sản xuất điện năng lƣợng Mặt Trời đủ cung cấp cho 60 triệu hộ

gia đình. Với nhà máy điện năng lƣợng Mặt Trời mới tại Kamuthi, Ấn Độ sẽ trở thành
quốc gia sản xuất điện năng lƣợng Mặt Trời lớn thứ ba thế giới vào năm 2017, chỉ sau
Mỹ và Trung Quốc.
SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thảo
GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

6


Đồ án tốt nghiệp
Đánh giá và đề xuất mô hình pin điện Mặt trời cho tòa nhà Văn Phòng Hội Đồng
Giám Mục Việt Nam công suất 30kW
Trong báo cáo của Cơ quan Năng lƣợng quốc tế dự báo 28% lƣợng điện năng
của thế giới sẽ là năng lƣợng tái tạo trƣớc năm 2021. Theo trang Climate Central,
khoảng 70% trong tổng số các nguồn lực đầu tƣ cho sản xuất điện đã dần chuyển qua
năng lƣợng tái tạo, cụ thể tổng số lên tới 288 tỷ USD.
Ngày 04/08/2016 các quan chức phụ trách lĩnh vực năng lƣợng của thành phố
Washington DC đã cho phép Apple bán điện do nông trại năng lƣợng mặt trời ở
California có công suất 130MW sản xuất ra với mức giá thị trƣờng. Sản lƣợng điện
năng do nông trại này sản xuất ra đủ để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ của 60.000 hộ gia
đình hay toàn bộ cửa hàng, văn phòng, trụ sở chính và một trung tâm dữ liệu của hãng
ở California. Apple còn có nông trại năng lƣợng mặt trời ở Nevada và Arizona với
công suất lần lƣợt là 20 MW và 50 MW và hai nông trại ở Trung Quốc, với tổng công
suất là 40 MW.
Mitsubishi Hitachi đã thiết kế một hệ thống mới kết hợp giữa năng lƣợng Mặt
trời tập trung và thiết bị bay hơi ở nhiệt độ thấp, sẽ làm tăng hiệu suất sản xuất điện
năng và làm giảm đáng kể chi phí. Hệ thống tập trung năng lƣợng Mặt trời chứa nhiều
tấm gƣơng quay theo hƣớng Mặt trời, điều này đảm bảo rằng tất cả ánh sáng phản
chiếu đều đƣợc tập trung vào một bộ phận tiếp nhận, từ đó giảm thiểu tác động từ sự
biến động trong cƣờng độ ánh sáng Mặt trời. Ngoài ra hệ thống còn có khả năng lƣu

trữ nhiệt năng để có thể sản xuất điện năng vào ban đêm hoặc vào những ngày trời
nhiều mây. Công nghệ này hiện đang đƣợc thử nghiệm đến tháng 3 năm 2017 tại một
nhà máy lớn thuộc về Bộ Môi Trƣờng Nhật Bản, rộng 10000 m2, hệ thống gồm có 150
tấm gƣơng, một thiết bị bay hơi và một thiết bị quá nhiệt, đƣợc xây dựng trong một tòa
tháp và hệ thống này có thể sản xuất ra 300 Kw điện. [11]
Trạm năng lƣợng Mặt trời Tesla ở đảo Kauai (thuộc quần đảo Hawaii) với các
tấm năng lƣợng Mặt trời có khả năng thu 13 MW điện từ SolarCity, toàn bộ số điện sẽ
đƣợc trữ trong “pin dự phòng” Powerpack có công suất 52MWh. Đây là cơ sở trữ điện
Mặt trời lớn nhất thế giới.[13]
Vào ngày 22/12/2016, Con đƣờng làm bằng pin mặt trời đầu tiên trên thế giới
đƣợc mở tại một ngôi làng vùng Normandy, Tây Bắc nƣớc Pháp. Đoạn đƣờng dài 1
km đƣợc phủ bằng các tấm pin mặt trời với diện tích 2.800 m2. Nhà sản xuất Colas cho
biết các tấm pin đƣợc phủ một lớp vật liệu chứa các sợi silicon rất mịn, giúp chúng
chịu đƣợc sức nặng của phƣơng tiện giao thông. Dự án có chi phí khoảng 5 triệu Euro
và có thể phục vụ 2.000 ngƣời tham gia giao thông mỗi ngày. Quá trình vận hành thử
nghiệm sẽ kéo dài trong hai năm, nhằm mục đích nghiên cứu khả năng cấp điện cho hệ
thống đèn đƣờng của ngôi làng 3.400 dân.

SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thảo
GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

7