Thiết kế, lắp đặt và đánh giá hiệu quả sử dụng hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới áp mái quy mô hộ gia đình

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LÊ ĐỨC DŨNG

THIẾT KẾ, LẮP ĐẶT VÀ ĐÁNH GIÁ
HIỆU QUẢ SỬ DỤNG HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG
MẶT TRỜI HÒA LƯỚI ÁP MÁI QUY MÔ HỘ GIA ĐÌNH
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: 60520202
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ: KỸ THUẬT ĐIỆN

Đà Nẵng - Năm 2019


1

Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS. Dương Minh Quân

Phản biện 1: TS. Trịnh Trung Hiếu
Phản biện 2: TS. Lê Thị Tịnh Minh

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt
nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật điện họp tại Trường Đại học Bách
khoa vào ngày 09 tháng 03 năm 2019

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
 Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học

Bách khoa
 Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN


1
MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Hiện nay, trước thách thức về thay đổi khí hậu, cạn kiệt nguồn
tài nguyên khoáng sản, các nguồn năng lượng tái tạo và năng lượng
sạch dần được đưa vào để thay thế cho các nguồn năng lượng khoáng
sản. Một trong các nguồn năng lượng đó là nguồn năng lượng mặt
trời. Việc nghiên cứu sử dụng pin năng lượng mặt trời ngày càng
được quan tâm, nhất là trong tình trạng thiếu hụt năng lượng và vấn
đề cấp bách về môi trường hiện nay. Năng lượng mặt trời được xem
như là dạng năng lượng ưu việt trong tương lai, đó là nguồn năng
lượng sạch, sẵn có trong thiên nhiên. Do vậy năng lượng mặt trời
ngày càng được sử dụng rộng rãi ở các nước trên thế giới.
Việt nam được xem là một quốc gia có tiềm năng rất lớn về
NLMT, đặc biệt ở miền Trung và miền Nam, với cường độ bức xạ
mặt trời trung bình khoảng 4,22 kWh/m2. Với ưu thế về vị trí địa lý
này, Việt Nam hoàn toàn có thể sử dụng nguồn năng lượng mặt trời
đầy tiềm năng này.
Tỉnh Quảng Bình là khu vực miền Trung của Việt Nam, nơi có
tổng số giờ nắng và cường độ bức xạ nhiệt cao (trung bình xấp xỉ
4,22 kWh/m2/ngày), được đánh giá là khu vực có tiềm năng rất lớn
về năng lượng mặt trời. Do đó việc chọn đề tài “Thiết kế, lắp đặt và
đánh giá hiệu quả sử dụng hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa
lưới áp mái quy mô hộ gia đình” vừa đáp ứng nhu cầu sử dụng điện
nhưng không phụ thuộc hoàn toàn vào nguồn điện lưới, đồng thời
góp phần vào việc nghiên cứu và nhân rộng mô hình sử dụng năng

lượng sạch trên địa bàn tỉnh Quảng Bình.
2. Mục đích nghiên cứu
- Mục tiêu của đề tài là thiết kế, lắp đặt, vận hành và đánh giá
hiệu quả sử dụng hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới áp mái
quy mô hộ gia đình, Đánh giá độ ổn định của hệ thống, ảnh hưởng
của mô hình đến lưới và phụ tải điện của hộ tiêu thụ.
- Giảm thiểu tình trạng lệ thuộc hoàn toàn nguồn năng lượng
tiêu thụ từ lưới điện đồng thời từng bước góp phần tăng tỷ trọng sử
dụng nguồn năng lượng mặt trời và giảm tác động đến môi trường
khu vực tỉnh Quảng Bình.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
a) Đối tượng nghiên cứu


2
- Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống điện mặt trời sử dụng những
tấm pin quang điện thu năng lượng mặt trời, thiết bị chuyển đổi
nguồn thông minh từ DC sang AC tạo ra dòng điện 220V (dạng sóng
sin chuẩn) cung cấp cho hộ tiêu thụ điện. Đề tài sử dụng công nghệ
mới tạo ra dòng điện cung cấp trực tiếp cho hộ tiêu thụ không dùng
ắc quy lưu trữ, khi nguồn điện tạo ra thiếu thì sẽ lấy bổ sung từ điện
trên lưới để đưa vào sử dụng.
b) Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu xây dựng mô hình điện mặt trời (ĐMT) sử dụng
pin quang điện cho những phụ tải vừa và nhỏ quy mô hộ gia đình. Hệ
thống sẽ đảm bảo một phần điện sử dụng cho hộ tiêu thụ, phần thiếu
sẽ cung cấp bổ sung từ lưới điện.
- Thời gian nghiên cứu: tháng 5 đến tháng 8 năm 2018.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Đánh giá tiềm năng năng lượng mặt trời tại Quảng Bình;

- Khảo sát, đánh giá nhu cầu phụ tải điện tại một số hộ gia đình;
- Nghiên cứu lựa chọn giải pháp, công nghệ nhằm khai thác
nguồn năng lượng mặt trời để phát điện không dùng ắc quy trong các
cơ quan văn phòng và khu hành chính;
- Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa
lưới áp mái quy mô hộ gia đình;
- Cung cấp thiết bị, lắp đặt, vận hành hệ thống điện năng lượng
mặt trời hòa lưới áp mái quy mô hộ gia đình;
- Nghiên cứu ảnh hưởng của mô hình đến lưới và phụ tải điện
tiêu thụ;
- Phân tích hiệu quả kinh tế - xã hội môi trường.
5. Ý nghĩa thực tiễn và khoa học của đề tài
- Đáp ứng nhu cầu sử dụng điện, không phụ thuộc hoàn toàn
vào nguồn điện lưới cho quy mộ hộ gia đình.
- Giảm thiểu tác động đến môi trường, giảm hóa đơn tiêu thụ
điện năng cho hộ gia đình.
- Góp phần vào việc triển khai và nhân rộng mô hình hệ thống
điện năng lượng mặt trời hòa lưới áp mái quy mô hộ gia đình trên địa
bàn tỉnh Quảng Bình.
6. Cấu trúc của luận văn
Luận văn được trình bày thành 5 chương và đưa ra Kết luận:
Chương 1: Tổng quan về năng lượng mặt trời và các chính sách


3
hỗ trợ
Chương 2: Các mô hình biến đổi nưng lượng mặt trời thành
điện năng
Chương 3: Thiết kế hệ thống pin năng lượng mặt trời và mô
phỏng trên phần mềm PVSyst

Chương 4: Mô phỏng hệ thống pin năng lượng mặt trời, phân
tích kết quả. Tính toán chi phí
Chương 5: Lắp đặt, thu thập dữ liệu và đánh giá hiệu quả hệ
thống pin năng lượng mặt trời


4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
VÀ CÁC CHÍNH SÁCH HỖ TRỢ
1.1. Tổng quan và xu hướng phát triển điện mặt trời trên thế
giới.
Tổng quan về năng lượng mặt trời:
Xu hướng phát triển điện năng lượng mặt trời.
Với sự phát triển tiến bộ không ngừng về công nghệ, mức chi
phí đầu tư ban đầu ngày càng giảm, chi phí vận hành và bảo dưỡng
nhỏ nên giá thành sản xuất điện từ mặt trời đang dần cạnh tranh với
các nguồn điện từ nhiên liệu hóa thạch (chẳng hạn than nhập khẩu).
Hiện nay, điện từ nguồn năng lượng mặt trời đang phát triển mạnh
với tốc độ rất cao. Năm 2016, đã có 303 GW điện từ mặt trời được
kết nối với hệ thống điện, tăng 75.000 MW so với cuối năm 2016
(228.000 MW) và tăng 44,5 lần về công suất lắp đặt trong 10 năm
qua (2005-2015).

Hình 1.1. Xu hướng lắp đặt điện mặt trời trên thế giới giai đoạn
2005-2015

Hình 1.2. Xu hướng lắp đặt điện mặt trời trên thế giới giai đoạn
2006-2016
Chỉ số giá thị trường thế giới các tấm pin mặt trời:
Giá tấm pin mặt trời đã giảm mạnh từ 3,5 ÷ 4 EUR/Wp năm

2008 xuống còn chỉ 0,41 ÷ 0,57 EUR/Wp vào tháng 12 năm 2016 đã


5
thúc đẩy phát triển mạnh mẽ điện mặt trời ở nhiều nước đang phát
triển như Thái Lan, Trung Quốc và kể cả Việt Nam. Hình dưới đây
cho viết giá tấm pin mặt trời tại thời điểm từ 01/12/2016 theo các
vùng lãnh thổ và các nước.
Bảng 1.2. Chỉ số giá thị trường thế giới các tấm pin mặt trời
Xu hướng giá tháng 5/2017
Kiểu
Xu hướng từ
Xu hướng từ
Module, nguồn €/Wp
03/2017
01/2017
gốc
Germany, Europe

0,45

- 2,2%

- 6,2%

Japan, Korea

0,53

0,0%

- 7,0%

China

0,46

0,0%

- 6,1%

Southeast Asia,
Taiwan

0,40

+2,6%

0,0%

1.2. Các quy định và chính sách hỗ trợ chính phủ và ngành điện
về năng lượng mặt trời.
Các quy định chung và chính sách hỗ trợ chung:
* Thông tư 39/2015/TT-BCT ngày 18/11/2015.
* Quyết định số 2068/QĐ-TTg ngày 25/11/2015.
* Quyết định 428/QĐ-TTg ngày 18/3/20162.
* Quyết định số 11/2017/QĐ-TTg ngày 11/4/2017.
* Thông tư 16/2017/TT-BCT ngày 12/9/2017.
* Quyết định số 67/QĐ-EVN ngày 28 tháng 2 năm 2018.
* Văn bản số 1337/EVN-KD ngày 21/3/2018 của Tập đoàn

Điện lực Việt Nam.
* Văn bản số 2230/EVNCPC-KD ngày 03/04/208 của Tổng
Công ty Điện lực miền Trung.
1.3. Cơ sở lý thuyết về năng lượng mặt trời
Giới thiệu về năng lượng mặt trời
Bức xạ mặt trời
Tính toán bức xạ năng lượng mặt trời


6
Quan hệ giữa bức xạ mặt trời ngoài khí quyển và thời gian trong năm
có thể xác định theo phương trình sau:
360.n 

(1.4)
E  E 1  0,033.cos
[ W / m2 ]
ng

o





365 

Trong đó:
Eng: bức xạ ngoài khí quyển được đo trên mặt phẳng vuông góc với
tia bức xạ vào ngày thứ n trong năm.

a) Tính toán góc tới của bức xạ trực xạ
b) Bức xạ mặt trời ngoài khí quyển lên mặt phẳng nằm ngang
c) Tổng cường độ bức xạ mặt trời lên bề mặt trên Trái đất
Các ứng dụng năng lượng mặt trời
1.4. Phân tích tiềm năng, thực trạng ứng dụng nguồn năng lượng
mặt trời và hiện trạng sử dụng năng lượng hộ gia đình lắp đặt
PV
Tiềm năng nguồn năng lượng mặt trời
Bảng 1.3. Bức xạ tổng cộng trung bình ngày theo tháng và
năm(kWh/m2/ngày)
T10 T11 T12

Cả
năm

3,63 4,33 4,91 5,02 4,68 4,59 4,33 4,04 3,49 3,08 2,91

4,03

3,62 4,02 4,70 5,08 5,41 5,16 5,33 5,11 4,94 4,18 3,54 3,44

4,54

Nguồn

T1

NASA

3,3

METEON
OM

T2

T3

T4

T5

T6

T7

T8

T9

Bảng 1.4. Số giờ nắng tháng và năm trung bình nhiều năm (giờ)
Tháng

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Năm

Tuyên 70,2 57,0 97,9 146,9 196,6 197,3 213,7 176,9 119,7 101,4 71,7 61,0
Hóa
1510,3
Ba Đồn
87,2 66,7 108,2 168,4 229,1 221,4 239,1 201,7 165,4 139,6 95,9 85,4 1808,1
Đồng Hới
99,5 74,3 104,2 167,6 231,7 221,2 237,1 197,8 167,3 138,9 99,8 81,8 1821,2

Tình hình phát triển và ứng dụng điện năng lượng mặt trời
tại Việt Nam:
Thực trạng ứng dụng điện năng lượng mặt trời tại tỉnh

Quảng Bình
Nhà máy điện mặt trời nối lưới (Solar Plant): Nhà máy điện


7
Năng lượng mặt trời: Dự án Nhà máy Điện mặt trời 49,5MW thuộc
giai đoạn 1 của Tổ hợp dự án dự án điện năng lượng tái tạo do Tập
đoàn Dohwa (Hàn Quốc) đầu tư xây dựng trên địa bàn hai xã Ngư
Thuỷ Bắc và xã Hưng Thuỷ.
Hệ thống điện mặt trời áp mái nhà lắp đặt ở các trụ sở cơ quan,
hộ gia đình (Roof-top resident): Có 02 hộ gia đình lắp đặt hệ thống
điện mặt trời áp mái nhà nối lưới với công suất 5kWp ở Thành phố
Đồng Hới và huyện Quảng Ninh. Sử dụng công nghệ hòa lưới trực
tiếp.

Hình 1.15. PV nối lưới áp mái nhà
Ngoài ra còn có, Dự án Cung cấp điện bằng năng lượng mặt trời
tỉnh Quảng Bình có tổng công suất lắp đặt 763,25 Kwp với mức đầu
tư hơn 13,7 USD từ nguồn vốn ODA của Quỹ Hợp tác phát
triển kinh tế Chính phủ Hàn Quốc và vốn đối ứng của Chính phủ
Việt Nam đã hoàn thành và đưa vào sử dụng.

Hình 1.16. PV độc lập cấp điện cho xã Thượng Hóa huyện Bố Trạch
1.5. Hiện trạng sử dụng năng lượng hộ gia đình lắp đặt PV
Địa điểm thiết kế và lắp đặt:
+ Địa điểm: Hộ gia đình tại Phường Bắc Lý thành phố Đồng


8
Hới tỉnh Quảng Bình

+ Vị trí địa lý: 17,48 độ vĩ Bắc; 106,60 độ kinh Đông.
+ Diện tích xây dựng
: 100 m2
+ Tổng diện tích mái nhà: 120 m2
Thông số chính phụ tải
+ Công suất phụ tải trung bình năm: 0,35 kW
+ Công suất đỉnh trong 1 năm
: 4,2 kW
Bảng 1.5. Bảng số liệu thống kê phụ tải trung bình trong 1 ngày
STT

Tên Thiết Bị

Số
lượng

Công
Suất
(W)

Tổng
công
suất
(W)

Thời gian
sử dụng
trung bình
(giờ/ngày)

Tổng điện
năng tiêu thụ
(Wh)

1

Tivi

2

69

110,4

10

1104

2

Tủ lạnh

1

130

104

12

1248

3

Máy giặt

1

410

328

1

328

4

Bóng đèn 1.2m

10

36

288

6

1728

5

Bóng đèn 0.6 m

10

18

144

6

864

6

Sạc Laptop

1

65

52

1

52

7

Quạt treo

5

55

220

3

660

8

Máy lạnh 1.5HP

3

1000

1800

1

1800

9

Quạt thông gió

1

25

20

6

120

10

Điện thoại bàn

1

9

7,2

24

172,8

11

Thiết bị mạng modem

1

10

8

24

192

12

Máy tính xách tay

1

160

128

2

256

13

Sạc iPad

1

10

8

1

8

14

Sạc Laptop

1

65

52

1

52

15

Bộ Phát Sóng Wifi

1

6

4,8

24

115,2

16

Máy bơm nước

1

60

48

1

48

17

Quạt Đứng

5

55

220

2

440

18

Nồi Cơm điện

1

600

480

2

960

19

Đèn sợi đốt

2

40

64

1

64

9
20

Camera hồng ngoại

2

15

24

Tổng cộng

51

2.838

4.110,4

24

576
10.788

+ Điện năng tiêu thụ trung bình hàng năm: 266 kWh (năm
2016); 332 kWh (năm 2017).
Bảng 1.6. Bảng số liệu thống kê phụ tải thực tế.
Tháng

Năm

Tiêu thụ
(kWh)

Năm

1

2016

225

2017

Tiêu thụ
(kWh)
375

2

2016

196

2017

328

3

2016

215

2017

278

4

2016

209

2017

323

5

2016

219

2017

352

6

2016

274

2017

399

7

2016

263

2017

367

8

2016

341

2017

346

9

2016

354

2017

345

10

2016

266

2017

295

11

2016

317

2017

310

12

2016

315

2017

261

Tổng cộng

3.194

3.979

Trung bình
tháng
Trung bình
ngày

266

332

8,87

11,0

Nguồn điện cung cấp:
1.6. Kết luận:

10
CHƯƠNG 2: CÁC MÔ HÌNH BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG MẶT
TRỜI THÀNH ĐIỆN NĂNG
2.1. Mô hình biến đổi năng lượng mặt trời thành điện năng
Mô hình biến đổi độc lập không kết lưới
Mô hình biến đổi có kết lưới
2.2. Các bước tính toán thiết kế hệ thống biến đổi năng lượng
mặt trời thành điện năng
Các lưu ý
Các thông số cần thiết để thiết kế hệ thống điện mặt trời
Các bước thiết kế
2.3. Kết luận


11
CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG
PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ MÔ PHỎNG TRÊN
PHẦN MỀM PVSYS
3.1. Tính toán và thiết kế hệ thống pin năng lượng mặt trời:
Lựa chọn mô hình biến đổi năng lượng mặt trời thành điện
năng
Hệ thống điện mặt trời kết hợp với lưới để đảm bảo cung cấp
điện cho phụ tải trong trường hợp điều kiện khí tượng không đủ.
Xác định vị trí lắp đặt và quy mô công suất
Qua khảo sát, chọn vị trí lắp đặt dàn pin năng lượng mặt trời
trên mái nhà. Mặt bằng mái nhà có diện tích 12x10 = 120 m2, diện
tích lắp đặt khả dụng có thể lắp đặt dàn pin khoảng 80m2.

Hình 3.2. Mặt bằng vị trí khảo sát lắp đặt pin
Công suất đỉnh của dàn pin mặt trời được xác định theo công
thức:
E wp =

I0 .E ng

(3.1)

IT .η
1000.10788
E =
 3.147Wp
wp 4285.0,8
Theo số liệu phụ tải sử dụng theo ngày của hộ gia đình, điện
năng tiêu thụ ban ngày chiếm 2/3 tổng lượng điện năng tiêu thụ.
Tương ứng với với:
Qwp =2/3Ewp =2.098 Wp
Công suất đỉnh của dàn pin mặt trời trong hệ thống có thể cấp
điện là 2,16 kWp, cấp điện cho phụ tải của hộ gia đình.


12
3.2. Lựa chọn giải pháp công nghệ:
Hệ thống pin
a) Lựa chọn loại pin sử dụng
Bảng 3.1. Thông số tấm pin
Thông số điều kiện chuẩn
CS6P

270 P

Công suất cực đại
Điện áp tại điểm công
suất đỉnh
Dòng điện tại công suất
đỉnh
Điện áp hở mạch

270 W

Dòng ngắn mạch
Hiệu suất quang năng môđun
Ngưỡng nhiệt độ vận
hành

30.8 V
8.75 A
37.9 V
9.32 A
16.50%
-40°C ~ +85°C

Số lượng tấm Pin mặt trời dự kiến lắp đặt:
Đối với hệ thống năng lượng mặt trời thiết kế như đã trình bày ở
trên, cô suất cần lắp khoảng 2,16kWp, số lượng pin cần thiết:
Npin = Qwp / Pđmpin = 2.160/270 = 8 tấm
Dựa vào đó, diện tích sơ bộ cần thiết để lắp đặt hệ thống pin:
S = Spin× 240 = (1,650×0,992) × 8 = 13 m2
b) Bố trí hướng và lắp hệ thống pin mặt trời:

Với diện tích lắp đặt khoảng 13 m2, một hệ thống PV gồm 08
tấm pin mắc nối tiếp thành 02 dãy, mỗi dãy 04 tấm. Các dãy PV như
vậy sẽ cùng được gắn trên 1 giàn gá lắp thiết bị, góc nghiêng của các
giàn gá lắp thiết bị theo mái ngói sẵn có của ngôi nhà góc nghiêng là
300, góc phương vị là 00 vì mái nghiêng về hướng chính Nam.

Hình 3.3. Cách thức đặt tấm pin


13

Hình 3.4. Hình ảnh thực tế lắp đặt gồm 02 dãy pin nối tiếp (mỗi dãy
4 tấm).
Kích thước thực tế của hệ thống pin lắp đặt nếu lấy theo các
thông số như tính toán ở trên:
Chiều dài: D = 0,992×4 = 3,968 m
Chiều rộng: R = 1,650 ×2 + 0.3 = 3,6 m
- Diện tích lắp đặt thực tế: S = 3,968×3,6 = 14,3 m2
Vậy, Số lượng pin và diện tích lắp đặt như trên, 08 tấm pin mặt
trời công suất 270 Wp sẽ được tổ hợp thành 02 dãy, mỗi dãy 04tấm
này được đấu nối tiếp tạo thành cả hệ thống có công suất 2,16 Kwp
với tổng diện tích lắp đặt là 14,3 m2.
c) Hệ thống khung giàn và giá đỡ:
Bộ biến đổi điện mặt trời
Bảng 3.2. Thông số kỹ thuật bộ biến đổi điện mặt trời MG2KTL
Model MG2KTL
Công suất DC đầu vào tối đa
(W)

2200

Điện áp DC tối đa (V)

450

Điện áp khởi động (V)// điện
áp làm việc tối thiểu (V)

120/100

Điện áp hoạt động MPPT(V)

100-410

Số lượng MPPT

1/1

Dòng điện danh định (A)

16

Cầu dao DC

Tùy chọn
Đầu ra (AC)

Công suất danh định (W)

2000

Dòng điện AC tối đa (A)

9

Dãi điện áp AC

230/180~277Vac


14
Phù hợp với chuẩn VDE-AR-N4105, G83/2,
C10/11, TF3.2.1, AS4777/3100
Tần số lưới điện

50Hz(44~55Hz) / 60Hz(54~65Hz)
Phù hợp với chuẩn VDE-AR-N4105, G83/2,
C10/11, TF3.2.1, AS4777/310

Hệ số công suất

≥0.99（Có thể điều chỉnh）

THD

< 3% （Công suất danh định）

Đầu nối

1 pha 220V（L-N-PE）

Giải pháp thu thập dữ liệu từ xa:

Hình 3.8. Công tơ điện tử 1 pha DT01M80

Hình 3.9. Mô hình hệ thống RF Spider


15
3.3. Tổng hợp phương án tính toán, thiết kế
Bảng 3.3. Các thông số kỹ thuật chính của hệ thống mặt trời
STT

Hạng mục
Tấm pin năng lượng mặt
trời 270W

1

2
3
4

Nhà sản xuất

Số lượng

CANADIAN
SOLAR

8

Wp

2.160

MG2KTL

INVT

1

WiFi200

INVT

1

Chủng loại

CS6K-270
Canadian Solar CS6K270 theo watt
Bộ inverter hòa lưới
NLMT 2kW
Thiết bị giám sát cho bộ
hòa lưới
Đồng hồ, CB cắt nguồn
AC

1

Emec- Shchneder

5

Khung giàn đỡ tấm pin
NLMT

1

6

Thiết bị ngoại vi

1

3.4. Kết luận


16
CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG
MẶT TRỜI, PHÂN TÍCH KẾT QUẢ. TÍNH TOÁN CHI PHÍ.
4.1. Mô phỏng hệ thống pin lắp đặt
Giới thiệu phần mềm Pvsyst
Mô phỏng hệ thống pin năng lượng mặt trời lắp đặt
a) Thông số trắc quang về nhiệt độ bức xạ

Hình 4.2. Dữ liệu về bức xạ và nhiệt độ tại vị trí lắp đặt
b) Mô phỏng hệ thống pin lắp đặt

Hình 4.3. Mô phỏng góc nghiên lắp đặt hệ thống pin.

c) Thông số tổn thất cài đặt trong phần mềm
d) Cấu hình hệ thống trong phần mềm


17

Hình 4.11. Thông số cấu hình hệ thống.
4.2. Kết quả mô phỏng
Quá trình làm việc của hệ thống
* Phân bố năng lượng năng lượng bức xạ trong một năm
Tổng năng lượng bức xạ tới bề mặt tấm pin quang điện diện tích
trung bình 1m2 nằm trong dãy giá trị từ 0,4 kWh/m2.ngày đến 7,3
kWh/m2.ngày, nhưng điểm phân bố dày nhất nằm ở khoảng từ 6
kWh/m2.ngày đến 11 kWh/m2.ngày. Điện năng tạo ra của hệ thống
đó trong một ngày phân bố từ 8 kWh/ngày đến 12 kWh/ngày.

Hình 4.12. Biểu đồ phân bố năng lượng năng lượng bức xạ trong
một năm theo giá trị trong 1 ngày.


18

Hình 4.13. Biều đồ phân bố công suất đầu ra của hệ thống pin quang
điện và hệ thống biến tần trong một năm.

Hình 4.14. Phân bố điện áp đầu ra mảng pin quang điện.
Sản lượng điện và hiệu suất
a) Sản lượng điện thu được và hiệu suất
Dựa vào các điều kiện hoạt động trình bày ở trên, sản lượng
điện năng thu được tương ứng thể hiện rõ trong các hình sau:

19

Hình 4.16. Sản lương điện năng trung bình ngày (trên 1kWp được
lắp đặt) qua các tháng
Bảng 4.2. Thông số cụ thể về sản lượng điện phát ra của nhóm pin
Tháng 1

GlobHor
kWh/m2
83,5

DiffHor
kWh/m2
53,00

T Amb
0
C
17,8

GlobInc
kWh/m2
96,1

GlobEff
kWh/m2
93,2

EArrayk
Wh
174,1

E_Grid
kWh
166,7

PR
0,803

Tháng 2

86,5

58,28

19,29

93,9

91,0

170,4

163,4

0,805

Tháng 3

Tháng 4

118,6
155,2

77,50
81,62

21,98
25,82

119,1
144,7

115,2
138,2

211,0
247,0

202,4
237,8

0,787
0,761

Tháng 5

184,9

78,00

28,57

157,3

149,8

263,9

254,2

0,748

Tháng 6

180,8

73,61

30,50

147,0

139,5

245,0

235,9

0,743

Tháng 7

189,3

79,02

30,45

156,9

149,0

261,5

251,9

0,744

Tháng 8

186,2

80,81

29,20

166,6

158,8

278,3

268,5

0,746

Tháng 9

131,4

83,21

26,41

129,3

125,0

224,5

215,9

0,773

Tháng 10

124,1

73,19

24,81

134,5

130,5

234

225,3

0,775

Tháng 11

99,8

65,23

21,79

114,3

110,8

204,3

196,2

0,795

Tháng 12

76,0

52,33

19,11

87,6

84,8

158,9

151,8

0,802

Năm

1616,2

855,81

24,67

1547,3

1486

2672,8

2569,9

0,769

b) Tổn thất trong hệ thống


20

Hình 4.19. Biểu đồ tổn thất
c) Sản lượng điện thu được và tổn hao trong toàn hệ thống:
Từ các kết quả thu đượng ở trên, sản lượng điện năng và tổn hao
trong toàn hệ thống được tổng hợp trong bảng sau:
Bảng 4.4. Sản lượng điện năng sản xuất và tổn hao trong toàn hệ
thống
Tháng 1
Tháng 2
Tháng 3
Tháng 4
Tháng 5
Tháng 6
Tháng 7
Tháng 8
Tháng 9
Tháng 10

E_Toàn bộ hệ
thống PV (kWh)
174,1

E_Cung cấp cho
phụ tải (kWh)
166,7

Tổn thất trong
hệ thống (kWh)
7,4

170,4

163,4

7,0

0,805

211,0

202,4

8,6

0,787

247,0

237,8

9,2

0,761

263,9

254,2

9,7

0,748

245,0

235,9

9,1

0,743

261,5

251,9

9,6

0,744

278,3

268,5

9,8

0,746

224,5

215,9

8,6

0,773

234

225,3

8,7

0,775

Hiệu suất
0,803


21
Tháng 11

Tháng 12
Năm

204,3

196,2

8,1

0,795

158,9

151,8

7,1

0,802

2672,8

2569,9

102,9

0,769

4.3. Tổng mức đầu tư hệ thống pin mặt trời
Chi phí đầu tư xây dựng
Bảng 4.5. Tổng chi phí đầu tư xây dựng

STT

Hạng mục

Model

Số
lượng

Đơn giá (đ)

Tấm pin năng lượng mặt
trời

270Wp

8

3.456.000

1

Watt

270

12.800

Thành tiền (đ)

27.648.000

2

Bộ inverter hòa lưới 2 kW

1

10.000.000

10.000.000

3

Tủ điện AC
Khung giàn đỡ tấm pin
NLMT

1

1.000.000

1.000.000

1

4.896.000

4.896.000

5

Thiết bị ngoại vi (dây)

1

1.000.000

1.000.000

6

Thi công lắp đặt

1

1.000.000

1.000.000

7

Chi phí vận chuyển

1

400.000

400.000

4

Tổng cộng

45.544.000

VAT 10%

4.554.400

Tổng sau thuế

50.098.400

Hình 4.20. Tỉ trọng đầu tư


22
Chi phí vận hành và bảo dưỡng:
Tổng chi phí cho việc vệ sinh tấm pin và bảo dưỡng là 500.000
đồng/năm.
Phân tích tính hiệu quả kinh tế của hệ thống pin mặt trời
Hệ số đầu vào
Suất đầu tư

21.085.185

VNĐ/kWp

Hệ số lạm phát

8%

Đơn giá điện

2.340

VNĐ/kWh

Mức tăng giá điện

2%

Khấu hao

0,8

%/năm

Tỷ suất vay

0%

Kết quả tính toán
Tỷ lê hoàn vốn nội bộ IRR

12,07%

Giá trị hiện tại thuần NPV

17.886.339

VNĐ

Thời gian hoàn vốn không chiết khấu

8

năm

Thời gian hoàn vốn có chiết khấu

13

năm

4.4. Kết luận


23
CHƯƠNG 5: LẮP ĐẶT, THU THẬP DỮ LIỆU VÀ ĐÁNH GIÁ
HIỆU QUẢ HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
5.1. Lắp đặt hệ thống pin năng lượng mặt trời.
5.2. Thu thập dữ liệu hệ thống pin năng lượng mặt trời và phụ
tải tiêu thụ:
Các dữ liệu thu thập về hệ thống năng lượng mặt trời:

Hình 5.4. Tần số ngày 08/08/2018
Tần số hệ thống pin năng lượng mặt trời nằm trong phạm vi
cho phép 49÷51Hz.

Hình 5.5. Điện năng ngày 08/08/2018