báo cáo môn học năng lượng tái tạo

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

BÁO CÁO MÔN HỌC

NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
GVHD: PGS. TS Võ Viết Cường

TP. Hồ Chí Minh tháng 7 năm 2020


BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

BÁO CÁO MÔN HỌC

NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
GVHD: PGS. TS Võ Viết Cường


LỜI CẢM ƠN
Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ
trợ giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác. Trong suốt thời
gian từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường đại học đến nay, chúng em đã nhận được rất
nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý thầy cô, gia đình và bạn bè.
Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, chúng em xin gửi đến quý thầy cô ở Khoa Điện
Công Nghiệp – Trường Đại Học Sư Phạm Kĩ Thuật TP. Hồ Chí Minh đã cùng với tri

thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong
suốt thời gian học tập tại trường . Và đặc biệt trong học kỳ này, khoa đã tổ chức cho
chúng em tiếp cận với môn học mà theo chúng em là rất hữu ích đối với sinh viên
ngành Điện Công Nghiệp. Đó là môn học “Năng lượng tái tạo” để củng cố kiến thức
về các lĩnh vực năng lượng của tương lai.
Chúng em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Võ Viết Cường đã tận tâm hướng
dẫn chúng em qua từng buổi học trên lớp cũng như những buổi nói chuyện, thảo luận
về các lĩnh vực trong nghiên cứu khoa học. Nếu không có những lời hướng dẫn, dạy
bảo của thầy thì chúng em nghĩ bài báo cáo đồ án này rất khó có thể hoàn thiện được.
Một lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn thầy.
Bài báo cáo được thực hiện trong thời gian ngắn, bước đầu đi vào thực tế, tìm
hiểu, và thiết kế của chúng em còn hạn chế và còn nhiều bỡ ngỡ. Do vậy, không tránh
khỏi những thiếu sót là điều chắc chắn, chúng em rất mong nhận được những ý kiến
đóng góp quý báu Thầy và các bạn cùng lớp để kiến thức của chúng em trong môn học
này được hoàn thiện hơn.
Trân trọng.
TP. HCM, tháng 07 năm 2020


Mục lục


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
Tính toán tính khả thi về kỹ thuật, kinh tế, khả năng thực hiện,… của dự án hệ
thông điện năng lượng mặt trời cho đối tượng nhà trọ. Để thuyết phục chủ đầu tư và
ngân hàng đầu tư cho dự án thì trong đó dự án cần đạt được:
•
•

Tính kỹ thuật: Công nghệ lắp đặt và cấu hình hệ thống.
Tính kinh tế: Xuất đầu tư, khả năng hoàn vốn, IRR, NPV.

Cho thuê nhà trọ là một trong những ngành kinh doanh có doanh thu ổn định và
tỷ suất lợi nhuận đem lại rất cao. Bên cạnh đó, chi phí tiền điện là một trong những
thành phần có thể kinh doanh đi kèm với dịch vụ nhà trọ nếu chủ nhà có thể chủ động
sản xuất ra được nguồn điện hàng ngày. Vì vậy việc các củ dãy nhà trọ, chung cư mini
lắp đặt các hệ thống điện năng lượng mặt trời để bán lại trực tiếp cho người thuê
phòng trọ cũng là một dịch vụ kinh doanh hết sức hiệu quả.
•

Khả năng thực hiện:
− Khảo sát mặt bằng
− Tính toán tiền khả thi
− Thiết kế giàn cơ khí trên AutoCAD
− Mô phỏng hệ thống PV trên phần mềm PVSol
− Tính toán thiết bị đóng cắt, dây dẫn, chống sét nối đất,…
− Tính toán chỉ số kinh tế dự án

1.2. NỘI DUNG
Để đáp ứng mục tiêu nêu trên báo cáo nghiên cứu, khảo sát những nội dung sau đây:
+ Tổng quan :
+ Đối tượng, pháp lí và chính sách
+ Công nghệ và thiết kế kĩ thuật:

+ Tính toán chỉ số kinh tế:
+ Đánh giá:
+ Tóm tắt, kết luận

1.3. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI

 Trong đề tài này chỉ nghiên cứu trong phạm vi:

+ Mái nhà lắp PV
+ Quy mô nhà trọ ở Gò Vấp, TP HCM, Việt Nam.
+ Năng lượng điện măt trời áp mái thu được dùng để phát lên lưới điện.


1.4. TÌNH HÌNH VÀ XU HƯỚNG NĂNG LƯỢNG TRÊN THẾ
GIỚI
1.4.1. Tình hình sử dụng năng lượng trên thế giới
Việc sử dụng năng lượng tái tạo ngày càng tăng trong năm 2018 thậm chí còn
tác động lớn hơn đối với lượng khí thải CO2, tránh được phát thải 215 triệu tấn, phần
lớn trong số đó là sự chuyển đổi sang năng lượng tái tạo trong ngành điện. Nhìn
chung, nếu không có sự chuyển đổi sang các nguồn năng lượng ít carbon hơn trong
năm 2018, sự tăng trưởng phát thải sẽ cao hơn 50%. Tuy nhiên, sự gia tăng này không
đủ nhanh để theo kịp tốc độ tăng trưởng nhanh chống của nhu cầu điện trên thế giới.
Nguồn: IEA

Hình 1: Biểu đồ
sử dụng năng
lượng trên thế
giới
Tiêu

thụ

năng lượng sơ
cấp tăng 1,3%
trong

năm

ngoái, dưới mức trung bình 10 năm là 1,6% mỗi năm và yếu hơn nhiều so với mức
tăng trưởng 2,8% được thấy trong năm 2018. Theo khu vực, mức tiêu thụ giảm ở Bắc
Mỹ, Châu Âu và CIS và thấp hơn trung bình ở Nam và Trung Mỹ. Tăng trưởng nhu
cầu ở Châu Phi, Trung Đông và Châu Á gần như phù hợp với mức trung bình lịch sử.
Trung Quốc cho đến nay là động lực cá nhân lớn nhất của tăng trưởng năng
lượng sơ cấp, chiếm hơn ba phần tư tăng trưởng toàn cầu. Ấn Độ và Indonesia là
những người đóng góp lớn nhất tiếp theo, trong khi Hoa Kỳ và Đức công bố sự sụt
giảm lớn nhất về năng lượng.
Nhìn vào năng lượng bằng nhiên liệu, tăng trưởng năm 2019 được thúc đẩy bởi
năng lượng tái tạo, tiếp theo là khí đốt tự nhiên, cùng nhau đóng góp trong ba phần tư
mức tăng ròng. Tỷ lệ của cả năng lượng tái tạo và khí tự nhiên trong năng lượng sơ


cấp đều tăng lên mức cao kỷ lục. Trong khi đó, tiêu thụ than giảm, với tỷ lệ trong hỗn
hợp năng lượng giảm xuống mức thấp nhất kể từ năm 2003.
Sự kết hợp giữa tăng trưởng chậm hơn về nhu cầu năng lượng và sự thay đổi
hỗn hợp nhiên liệu từ than đá và hướng tới khí tự nhiên và năng lượng tái tạo dẫn đến
sự giảm tốc độ phát thải carbon đáng kể. Phát thải tăng 0,5%, mặc dù chậm hơn so với
mức trung bình 10 năm của họ, nhưng nó chỉ làm giảm một phần mức tăng trưởng
mạnh bất thường là 2,1% được thấy trong năm 2018.
1.4.2. Đánh giá của IEA về xu hướng năng lượng thế giới trong tương lai
Theo các dự báo của nhóm chuyên gia gồm 65 nhà phân tích từ nhiều nước trên
thế giới, trong 3 thập kỷ tới sẽ có gần 11,500 tỷ đô la đầu tư xây dựng các nhà máy sản
xuất điện. Trong đó, một tỷ lệ cực lớn, tới 8,400 tỷ sẽ được đầu tư cho sản xuất điện từ
năng lượng mặt trời (điện mặt trời, quang điện) và điện từ năng lượng gió (điện gió,
phong điện). Ngành điện hạt nhân cũng sẽ được đầu tư gần 1,500 tỷ đô la. Xu hướng
này sẽ dẫn đến việc năng lượng điện được tạo ra từ nhiên liệu hóa thạch hiện đang
chiếm 2/3 thị trường toàn cầu, tức khoảng 63% sẽ giảm còn 1/3, tức ước tầm 29%.

Trong đó tất cả các nguồn năng lượng tái tạo, kể cả năng lượng nguyên tử, năng
lượng điện năng mặt trời và điện gió sẽ chiếm ưu thế. Dự báo công suất phát điện từ
năng lượng và gió sẽ chiếm 50% tổng thị trường năng lượng điện của thế giới, mỗi
loại chiếm khoảng 25%.

Hình 1: Biểu đồ dự báo điện năng sản xuất thế giới từ 2010-2030
IEA cũng cho thấy “năng lượng tái tạo sẽ trở thành nguồn phát điện lớn thứ hai
trên thế giới vào năm 2015 và than đá không còn đóng vai trò là nguồn năng lượng
chính vào năm 2035”. Phần đóng góp của năng lượng tái tạo sẽ tăng từ 20% năm 2010


đến 31% vào năm 2035. Tuy nhiên, sự tăng trưởng nhanh này còn phụ thuộc rất nhiều
vào sự hỗ trợ liên tục từ chính phủ các nước
Theo IEA, lượng khí thải CO2 liên quan đến sản xuất năng lượng ước tính sẽ
tăng từ 31,2 giga tấn (năm 2011) lên 37,0 giga tấn vào năm 2035, cho thấy nhiệt độ
trung bình toàn cầu về lâu dài sẽ tăng khoảng 3,6°C.
Từ những dẫn chứng trên thì chúng ta có thể thấy được chỉ có phát triển những
nguồn năng lượng tái tạo, những nguồn năng lượng mới mới không làm biến đổi khí
hậu mang lại lợi ích tốt nhất cho cuộc sống của chúng ta.

1.5. TÌNH HÌNH VÀ XU HƯỚNG NĂNG LƯỢNG TẠI VIỆT
NAM
1.5.1. Tình hình năng năng lượng tại Việt Nam:
Ngành năng lượng Việt Nam hai mươi năm qua đã phát triển mạnh, cơ bản đáp
ứng nhu cầu phát triển kinh tế xã hội đất nước. Tuy vậy, quy mô và hiệu quả của ngành
năng lượng còn thấp. Trạng thái an ninh năng lượng Việt Nam chưa được bảo đảm (cắt
điện xảy ra thường xuyên vào thời kỳ cao điểm; dự trữ dầu quốc gia chưa đủ khả năng
bình ổn giá khi có khủng hoảng giá dầu trên thị trường quốc tế…). Việt Nam sẽ phải
đối mặt với nguy cơ thiếu hụt nguồn năng lượng trong giai đoạn từ 2015 - 2020 trở đi.
Vấn đề năng lượng của Việt Nam sẽ chuyển từ giới hạn trong phạm vi một quốc gia

thành một phần của thị trường quốc tế và chịu sự tác động thay đổi của nó.
Trong khi đó, Việt Nam được biết đến là một nước có tiềm năng khá lớn về
năng lượng tái tạo (NLTT) nhưng hiện tại mới chỉ khai thác và sử dụng một tỷ lệ rất
nhỏ. Cho đến nay số các dự án có tầm cỡ và quy mô ở nước ta rất ít, tỷ trọng công suất
lắp đặt các nhà máy điện từ NLTT trong tổng công suất đặt của cả hệ thống còn rất
khiêm tốn. Mặc dù đã có nhiều nỗ lực thúc đẩy phát triển NLTT và nguồn điện từ
NLTT trong các Quy hoạch phát triển điện lực gần đây, đặc biệt là Quy hoạch điện
VII, nhưng việc phát triển NLTT ở Việt Nam vẫn chưa tương xứng với tiềm năng.
Việc xem xét phát triển các nguồn năng lượng khác bên cạnh các nguồn năng
lượng cơ bản ngày càng trở nên quan trọng trong cơ cấu nguồn năng lượng Việt Nam
trong tương lai, đặc biệt là các nguồn năng lượng tái tạo. Theo đánh giá của các nhà
khoa học Viện Khoa học năng lượng, trong các nguồn năng lượng tái tạo, trong tương
lai, nguồn địa nhiệt có thể khai thác tổng cộng khoảng 340 MW; Năng lượng mặt trời,
gió, tổng cộng tiềm năng phát triển cả hai loại hình dự báo có thể đạt tới 800-1000
MW vào năm 2025; Tiềm năng sinh khối được đánh giá vào khoảng 43-46 triệu


TOE/năm. Việc phát triển nguồn năng lượng mới này không chỉ giải quyết vấn đề cân
bằng cung cầu năng lượng, an ninh năng lượng mà còn góp phần quan trọng giảm phát
thải khí nhà kính, chống biến đổi khí hậu toàn cầu.
Nguồn tin: Viện Khoa học năng lượng


1.5.2. Xu hướng năng lượng tại Việt Nam
 Chiến lược phát triển của Việt Nam về năng lượng tái tạo (2030) của chính phủ:

a. Biomass (sinh khối)
Ưu tiên sử dụng năng lượng sinh khối cho sản xuất điện, khí sinh học, sinh khối
viên sử dụng trực tiếp làm nhiên liệu và nhiên liệu sinh học lỏng. Nâng tỷ lệ sử dụng
phế thải của các cây công nghiệp, nông nghiệp cho mục đích năng lượng từ khoảng

45% năm 2015 lên 50% năm 2020, khoảng 60% năm 2030 và khoảng 70% vào năm
2050.
Nâng tỷ lệ xử lý chất thải chăn nuôi cho mục đích năng lượng (khí sinh học) từ
khoảng 5% năm 2015 lên khoảng 10% năm 2020, khoảng 50% vào năm 2030, đến
năm 2050 hầu hết chất thải chăn nuôi được xử lý.
Nâng tỷ lệ xử lý chất thải thành phố cho mục đích năng lượng từ mức không
đáng kể hiện nay lên 30% vào năm 2020, khoảng 70% vào năm 2030 và hầu hết được
tận dụng cho mục đích năng lượng vào năm 2050.
Tổng năng lượng sinh khối được sử dụng tăng từ khoảng 14,4 triệu TOE năm
2015, lên khoảng 16,2 triệu TOE vào năm 2020; khoảng 32,2 triệu TOE vào năm 2030
và 62,5 triệu TOE vào năm 2050.
Tổng năng lượng sinh khối cho phát điện tăng từ 0,3 triệu TOE vào năm 2015
lên khoảng 1,8 triệu TOE năm 2020; khoảng 9,0 triệu TOE vào năm 2030 và khoảng
20 triệu TOE vào năm 2050.
Tổng năng lượng sinh khối cho sản xuất nhiệt tăng từ khoảng 13,7 triệu TOE
năm 2015, khoảng 13,6 triệu TOE năm 2020, tăng lên khoảng 16,8 triệu TOE vào năm
2030 và khoảng 23 triệu TOE vào năm 2050.
Tổng năng lượng sinh khối cho sản xuất nhiên liệu sinh học tăng từ 0,2 triệu
TOE năm 2015 lên khoảng 0,8 triệu TOE vào năm 2020; khoảng 6,4 triệu TOE vào
năm 2030 và khoảng 19,5 triệu TOE vào năm 2050.
b. Solar ( mặt trời)
Phát triển điện mặt trời để cung cấp điện cho hệ thống điện quốc gia và khu vực
biên giới, hải đảo, vùng sâu, vùng xa chưa thể cấp điện từ nguồn điện lưới quốc gia.
Điện năng sản xuất từ năng lượng mặt trời tăng từ khoảng 10 triệu kWh năm 2015 lên
khoảng 1,4 tỷ kWh vào năm 2020; khoảng 35,4 tỷ kWh vào năm 2030 và khoảng 210
tỷ kWh vào năm 2050. Đưa tỷ lệ điện năng sản xuất từ nguồn năng lượng mặt
trời trong tổng sản lượng điện sản xuất từ mức không đáng kể hiện nay lên đạt khoảng
0,5% vào năm 2020, khoảng 6% vào năm 2030 và khoảng 20% vào năm 2050.

Phát triển các thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời để cung cấp nhiệt cho các hộ
gia đình; sản xuất công nghiệp, nông nghiệp và dịch vụ. Tổng năng lượng mặt trời
cung cấp nhiệt tăng từ 1,1 triệu TOE năm 2020 lên khoảng 3,1 triệu TOE năm 2030 và
6,0 triệu TOE năm 2050.
c. Wind (gió)
Giai đoạn đến năm 2030, ưu tiên phát triển nguồn điện gió trên đất liền; nghiên
cứu phát triển nguồn điện gió ngoài khơi, trên thềm lục địa từ sau năm 2030.
Sản lượng điện sản xuất từ nguồn điện gió tăng từ khoảng 180 triệu kWh năm
2015 lên khoảng 2,5 tỷ kWh vào năm 2020; khoảng 16 tỷ kWh vào năm 2030 và
khoảng 53 tỷ kWh vào năm 2050.

1.6. NHỮNG VẤN ĐỀ ĐỐI MẶT CUNG CẤP NĂNG LƯỢNG
NÓI CHUNG
IEA tuyên bố “xét chung tất cả các sự phát triển và chính sách mới, thế giới vẫn
đang thất bại trong việc đưa hệ thống năng lượng toàn cầu vào một con đường phát
triển bền vững hơn. Điều này được thể hiện bằng sự gia tăng ngân sách trợ cấp dành
cho nhiên liệu hóa thạch lên tới 30%, khoảng 523 tỷ USD trong năm 2011. Nhà kinh tế
học hàng đầu của IEA, ông Fatih Birol cho rằng “thế giới đang đi sai hướng và bị trượt
ra khỏi các chính sách kiểm soát về biến đổi khí hậu".

1.7. TIỀM NĂNG CÁC DẠNG NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO Ở
VIỆT NAM
1.7.1. Thủy điện nhỏ
Nhìn vào cơ cấu đóng góp trong ngành điện thì thủy điện vẫn đang chiếm tỷ
trọng rất lớn. Tuy nhiên, sản lượng điện từ các nhà máy thủy điện thường không ổn
định vì phụ thuộc rất nhiều vào lưu lượng nước đổ về cũng như lượng nước tích ở các
hồ thủy điện. Với thủy điện nhỏ, thời gian qua đã khai thác khoảng 50% tiềm năng,
các nguồn còn lại ở các vùng sâu, vùng xa, khu vực không thuận lợi, giá khai thác cao.
Theo các báo cáo đánh giá gần đây nhất thì hiện nay có trên 1.000 địa điểm đã được
xác định có tiềm năng phát triển thủy điện nhỏ, qui mô từ 100kW tới 30MW với tổng

công suất đặt trên 7.000MW, các vị trí này tập trung chủ yếu ở vùng núi phía Bắc,
Nam Trung Bộ và Tây Nguyên.
1.7.2. Năng lượng gió
Nằm trong khu vực cận nhiệt đới gió mùa với bờ biển dài, Việt Nam có một
thuận lợi cơ bản để phát triển năng lượng gió. So sánh tốc độ gió trung bình trong
vùng biển Đông Việt Nam và các vùng biển lân cận cho thấy gió tại biển Đông khá


mạnh và thay đổi nhiều theo mùa. Trong chương trình đánh giá về năng lượng cho
châu Á, Ngân hàng Thế giới đã có một khảo sát chi tiết về năng lượng gió khu vực
Đông Nam Á, trong đó Việt Nam có tiềm năng gió lớn nhất với tổng tiềm năng điện
gió của Việt Nam ước đạt 513.360 MW tức là bằng hơn 200 lần công suất của thủy
điện Sơn La, và hơn 10 lần tổng công suất dự báo của ngành điện vào năm 2020. Tất
nhiên, để chuyển từ tiềm năng lý thuyết thành tiềm năng có thể khai thác, đến tiềm
năng kỹ thuật, và cuối cùng, thành tiềm năng kinh tế là cả một câu chuyện dài; nhưng
điều đó không ngăn cản việc chúng ta xem xét một cách thấu đáo tiềm năng to lớn về
năng lượng gió ở Việt Nam.
1.7.3. Năng lượng sinh khối
Tiềm năng về NLSK của Việt Nam được đánh giá là rất đa dạng và có trữ lượng
khá lớn. Theo tính toán của Viện Năng lượng Việt Nam, tổng nguồn sinh khối vào
khoảng 118 triệu tấn/năm bao gồm khoảng 40 triệu tấn rơm rạ, 8 triệu tấn trấu, 6 triệu
tấn bã mía và trên 50 triệu tấn vỏ cà phê, vỏ đậu, phế thải gỗ... Nguồn sinh khối chủ
yếu của nước ta gồm gỗ và phụ phẩm cây trồng, trong đó gồm rừng tự nhiên, rừng
trồng, cây trồng phân tán, cây công nghiệp và cây ăn quả, phế phẩm gỗ công nghiệp.
Theo Viện Năng lượng - Bộ Công Thương, tiềm năng sinh khối gỗ năng lượng lên đến
gần 25 triệu tấn, tương đương với 8,8 triệu tấn dầu thô. Riêng tiềm năng năng lượng
sinh khối phụ phẩm nông nghiệp của nước ta gồm rơm, rạ, trấu, bã mía và các loại
nông sản khác lên đến gần 53,5 triệu tấn, tương đương với 12,8 triệu tấn dầu thô. Ðặc
biệt nguồn năng lượng này sẽ liên tục được tái sinh và tăng trưởng đều đặn trong vòng
30 năm.

Bên cạnh việc đáp ứng nhu cầu năng lượng, ứng dụng sinh khối phù hợp còn
giúp giảm thiểu phát thải nhà kính, giảm thiểu những tổn hại đến sức khoẻ do việc đun
đốt củi và than, giảm nghèo và cải thiện tình hình vệ sinh.
1.7.4. Năng lượng địa nhiệt
Về tiềm năng địa nhiệt của Việt Nam, các chuyên gia, các nhà khoa học nhận
định: Nghiên cứu địa nhiệt ở Việt Nam đã được quan tâm từ khá lâu, bắt đầu từ nghiên
cứu các nguồn nước khoáng nóng trong các chương trình địa chất thủy văn với sự hợp
tác với các chuyên gia đến từ Pháp, Mỹ, New Zealand, Italia… và gần đây là sự hỗ trợ
của Nhật Bản trong nghiên cứu và lắp đặt hệ thống bơm địa nhiệt tầng nông. Qua các


khảo sát nghiên cứu đánh giá, Việt Nam có tiềm năng địa nhiệt đáng kể và có thể phát
triển các nhà máy điện địa nhiệt.
1.7.5. Năng lượng mặt trời
Việt Nam được xem là một quốc gia có tiềm năng rất lớn về năng lượng mặt
trời, đặc biệt ở các vùng miền trung và miền nam của đất nước, với cường độ bức xạ
mặt trời trung bình khoảng 5 kWh/m2. Trong khi đó cường độ bức xạ mặt trời lại thấp
hơn ở các vùng phía Bắc, ước tính khoảng 4 kWh/m2 do điều kiện thời tiết với trời
nhiều mây và mưa phùn vào mùa đông và mùa xuân. Ở Việt Nam, bức xạ mặt trời
trung bình 230-250 kcal/cm2 theo hướng tăng dần về phía Nam chiếm khoảng 2.000 5.000 giờ trên năm, với ước tính tiềm năng lý thuyết khoảng 43,9 tỷ TOE. Năng lượng
mặt trời ở Việt Nam có sẵn quanh năm, khá ổn định và phân bố rộng rãi trên các vùng
miền khác nhau của đất nước. Đặc biệt, số ngày nắng trung bình trên các tỉnh của miền
trung và miền nam là khoảng 300 ngày/năm. Năng lượng mặt trời được khai thác sử
dụng chủ yếu cho các mục đích như: sản xuất điện và cung cấp nhiệt.
Tóm lại:
Hiện tại ở nước ta có 5 loại năng lượng tái tạo đã được khai thác để sản xuất
điện. Theo thống kê chưa đầy đủ, tổng công suất lắp đặt khoảng 1.215 MW. Các nguồn
năng lượng tái tạo đang được khai thác là: thuỷ điện nhỏ (1000 MW), sinh khối (152
MW), rác thải sinh hoạt (8 MW), mặt trời (3 MW) và gió (52 MW), Thực trạng khai
khác năng lượng tái tạo còn rất nhỏ so với tiềm năng chiếm khoảng 3,4%. Trong khi

đó theo Quy hoạch điện VII, chỉ tiêu được đặt ra là tăng tỷ lệ điện năng sản xuất từ các
nguồn NLTT chiếm 3,5% năm 2010 lên 4,5% và 6% vào năm 2020 và năm 2030. Với
bối cảnh hiện nay và dự báo trong thời gian tới cần có giải pháp cụ thể để nâng mức
phát triển năng lượng tái tạo cao hơn.
 Tiềm năng phát triển năng lượng mặt trời tại Thành phố Bình Dương

TP Bình Dương có điều kiện khí hậu rất phù hợp để phát triển điện mặt trời,
nắng quanh năm, dù mùa mưa thì trong ngày vẫn có nắng. Theo đó, cường độ bức xạ
mặt trời trung bình của TP Bình Dương là khá cao nên có tiềm năng phát triển và ứng
dụng năng lượng mặt trời tương đối lớn. Ước tính tổng bức xạ theo phương ngang
(GHI) trung bình hằng năm tại khu vực phía Nam (trong đó có TP Bình Dương) là 4,85,5 (kWh/m2/ngày).
Với tổng số giờ nắng trung bình khoảng 2400 – 2500 giờ/năm, TP Bình Dương
được xem là rất có tiềm năng trong việc phát triển điện năng lượng mặt trời.


Tháng
T
T
Bảng 3: Giờ nắng trong từng tháng của TP. HCM*
*Do chưa có thông số tại TP Bình Dương nên nhóm quyết định chọn thông số tại TP HCM do có tương đồng về
khí hậu cũng như gần nhau về vị trí địa lý.

Kết luận: Theo những quan điểm phát triển cũng như mặt địa lý thì nhóm xin chọn đề
tài về “TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THÔNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT
TRỜI CHO NHÀ XƯỞNG CƠ KHÍ TẠI TP BÌNH DƯƠNG”.


Năng lượng tái tạo

Nhóm 4

CHƯƠNG 2: KHẢO SÁT ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG
PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 KHẢO SÁT ĐỐI TƯỢNG
Đối tượng được đưa vào nghiên cứu trong đề tài là nhà xưởng tại TP Bình
Dương. Nhà xưởng với tổng diện tích mái là 200 , bỏ qua diện tích mái đặt bồn nước
thì còn lại diện tích sử dụng là 190 . Kiểu mái là mái nghiên nhẹ. Xung quanh đối
tượng khảo sát không có nhà nào cao hơn nên không có bóng che.

Hình 4: Mặt bằng đối tượng khảo sát

Hình 5: Ảnh thực tế đối tượng khảo sát

2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.2.1. Phương án đề xuất
Chúng ta sẽ lắp đặt pin mặt trời trên sân thượng của nhà trọ, kết nối mạng lưới
pin mặt trời với lưới điện. Mục đích là bán điện cho điện lực. Vì muốn tận dụng mái
16 | G V H D : P G S . T S V õ V i ế t C ư ờ n g


Năng lượng tái tạo

Nhóm 4

hướng Đông Nam, nên chúng ta sẽ lắp đặt pin mặt trời trên dàn cơ khí với góc nghiêng
tối ưu là .
2.2.2. Lưu đồ thiết kế dự án
Hình 6: Lưu đồ thiết kế dự án

CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT KẾ KỸ THUẬT

3.1. CHỌN CÔNG NGHỆ PIN
3.1.1. Khái niệm chung
Pin quang điện mặt trời (PV) làm nhiệm vụ chuyển hóa trực tiếp ánh sáng mặt
trời thành điện năng theo hiệu ứng quang điện. Hiệu ứng quang điện được các nhà
khoa học tại Tập đoàn Điện thoại Bell tìm ra năm 1954, trên cơ sở nghiên cứu và phát

triển ứng dụng cho hiệu ứng này, các công nghệ pin quang điện dần phát triển cho đến
ngày nay. Hiện nay có nhiều cách phân loại pin quang điện mặt trời, tuy nhiên cách
phân loại phổ biến và cụ thể nhất hiện nay là phân loại theo vật liệu chế tạo.
Theo đó, các công nghệ pin mặt trời hiện nay bao gồm:
• Công nghệ pin bán dẫn tinh thể silicon (c-Si): chiếm khoảng 85-90% thị phần pin mặt trời
toàn cầu với hiệu suất chuyển đổi năng lượng trung bình khoảng 25%. Công nghệ pin tinh
thể được chia thành hai nhóm lớn:

+ Công nghệ pin đơn tinh thể (sc-Si)
+ Công nghệ pin đa tinh thể (mc-Si)

• Công nghệ pin màng mỏng (thin - film): hiện chiếm khoảng 10-15% thị phần bán lẻ pin
mặt trời toàn cầu với hiệu suất thấp hơn công nghệ pin tinh thể silicon nhưng không nhiều.
Cộng nghệ này được chi thành ba họ lớn:

+ Họ pin tinh thể vô định hình và vi tinh thể silicon (a-Si/µc-Si);
+ Họ pin Cadmium-Telluride (CdTe);
+ Họ Copper-Indium-Diselenide (CIS) và Copper-Indium-GalliumDiselenide (CIGS).
17 | G V H D : P G S . T S V õ V i ế t C ư ờ n g


Năng lượng tái tạo

Nhóm 4

- Công nghệ mới phát triển từ các tế bào màng mỏng cải tiến và các tế bào hữu
cơ. Hiện nay một số công nghệ đang chuẩn bị được thương mại hóa. Trong đó nổi bật
các công nghệ Perovskites, đa điểm lượng tử, ống nano – carbon...
- Công nghệ quang tập trung (CPV): sử dụng hệ thống tập trung quang học để
tập trung bức xạ mặt trời vào một tế bào quang điện hiệu suất rất cao. Công nghệ này
hiện đang được thử nghiệm ở một vài nơi trên thế giới.
3.1.2. Sơ đồ nguyên lý và hoạt động của hệ thống:

3.1.2.1. Cấu trúc hệ thống pin năng lượng mặt trời nối lưới
“ Cơ chế khuyến khích phát triển các dự án điện mặt trời tại Việt Nam” của chính
phủ ban hành vào ngày 11.4.2017 đưa ra giá điện hấp dẫn cho việc bán điện nên hệ
thống PV sẽ được kết nối lưới (Grid connected) để đạt hiệu quả cao nhất.
Hệ thống PV nối lưới kết nối trực tiếp lên mạng điện phân phối và không yêu cầu
có nguồn pin dự trữ. Đối với hệ thống này, điện sản xuất ra được dùng trực tiếp hoặc
bán trực tiếp lên lưới điện theo nguyên tắc:
-

-

Khi công suất tải tiêu thụ bằng công suất hòa lưới thì tải tiêu thụ điện hoàn toàn từ pin mặt
trời;
Khi công suất tải tiêu thụ lớn hơn công suất hòa lưới thì tải tiêu thụ sử dụng một phần điện
lưới;
Khi công suất tải tiêu thụ nhỏ hơn công suất hòa lưới thì điện mặt trời sản xuất ra sẽ được
chuyển đổi thành nguồn điện xoay chiều thông qua bộ chuyển đổi điện nối lưới và được 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 toàn cho việc bảo trì
sửa chữa đường day 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 sửa chữa nguồn dự trữ;
Hiệu quả về mặt sử dụng năng lượng cao;
Tận dụng được hạ tầng lưới điện hiện hữu.

3.1.2.2. Nguyên lý của hệ thống PV
Tấm Panel quang điện ( Pin mặt trời):
Là thiết bị trực tiếp hấp thụ bức xạ mặt trời, chuyển hoá năng lương mặt trời thành
dòng điện một chiều theo hiệu ứng quang điện. Lượng điện được chuyển hoá từ năng
lượng mặt trời nhiều hay ít phụ thuộc vào hiệu suất của tấm panel và công nghệ bán
dẫn được sử dụng trong chế tạo panel mặt trời.
Bộ Inverter chuyển đổi DC/AC và bộ lọc:
Nhiệm vụ chính của bộ Inverter chuyển đổi là chuyển điện một chiều (DC) từ ngõ
ra của các tấm pin thành điện xoay chiều (AC) chuẩn 220V 50Hz để cung cấp cho phụ
tải hoặc lưới cung cấp. Những bộ chuyển đổi này phải đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật
rất cáo để hạn chế các tác động ngược từ lưới phân phối và tạo ra điện áp chuẩn đảm
bảo an toàn cho phụ tải và lưới.

18 | G V H D : P G S . T S V õ V i ế t C ư ờ n g


Năng lượng tái tạo

Nhóm 4

3.1.2.3. Chọn công nghệ panel

Hình 7: Thông số JinKO Half Cell 345w
Ta chọn pin monocrystalline

JKM 345M-72-V

thuộc hãng Jinko solar có thông số như

sau:

19 | G V H D : P G S . T S V õ V i ế t C ư ờ n g


Năng lượng tái tạo
-

Nhóm 4

Diện tích mái nhà lắp đặt là 200 m 2 , diện tích mỗi tấm panel là 1,956 x 992 =
1,94m2
Hình 8: Catalog JinKO Half Cell 345w

Số tấm panel tối đa lắp đặt được là
 Do điều kiện hình học của mái nhà cộng với cách bố trí các tấm panel

để thuận tiện cho việc bảo trì bảo dưỡng, vệ sinh và điều kiện làm
việc tối ưu của inverter nên nhóm chọn số tấm panel lắp đặt là 36
tấm.
-

Với số lượng tấm panel lắp đặt là 36 tấm ta có những thông số sau:
+ Diện tích lắp đặt panel là : 36 x 1,94 x 1.1 = 76,8 m2
+ Tổng công suất hệ thống: PPV.DC = 36 x 345 = 12420 (KWp)

2.3.1.2: Chọn công nghệ inverter
Ta chọn inverter : Inverter SG10KTL-M công suất 10kW, 3 pha (2 DC input, 2
MPPT)

Hình 9: Inverter Sungrow SG10KTL-M công suất 10kW, 3 pha

20 | G V H D : P G S . T S V õ V i ế t C ư ờ n g


Năng lượng tái tạo

Nhóm 4

Hình 10: Thông số inverter Sungrow
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 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 :
Số lượng module tối đa trên một chuỗi được tính bằng :
Số lượng chuỗi (số mạch song song) của hệ thống được tính bằng:
Trong đó:
Vậy với số tấm panel là 36, ta chọn 2 string mỗi string 18 tấm
→ Điện áp vào inverter = 18 x 47,3 = 851.4 V < 1000V

21 | G V H D : P G S . T S V õ V i ế t C ư ờ n g


Năng lượng tái tạo

Nhóm 4

Hình 11: Sơ đồ đơn tuyến kết nối panel với inverter

3.2. Tính toán tổng năng lượng bức xạ của Bình Dương
3.2.1:Năng lượng bức xạ mặt trời trung bình ngoài khí quyển
Sử dụng công thức và tra bảng phụ lục 1.2, 1.3, 1.4, 1.5 sách “NĂNG LƯỢNG
MẶT TRỜI – THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT” PGS TS. Võ Viết Cường , ThS.
Nguyễn Lê Duy Luân – 2017 ta có thể tính năng lượng bức xạ mặt trời ngoài
khí quyển theo phương ngang Ho đối với tháng 1.
→Từ phụ lục ta có bảng sau :
Góc phương vị

γ = −45°

Góc lệch mặt trời trong tháng

δ = −20,9°

Giá trị vĩ độ

φ = 10,49°

Số giờ nắng đo thực tế trong tháng

n = 245

Góc giờ mặt trời trung bình tháng

ωS = 85,9

Thành phần Albedo: Khi môi trường không có
tuyết và phủ đầy tuyến lần lượt là
Bộ thu co độ nghiêng
Hệ số chuyển đổi tổng xạ theo tháng với độ
nghiêng 10 khi bộ thu xoay về hướng Đông Nam
Tổng bức xạ mặt trời theo tháng với độ nghiêng
10 khi bộ thu xoay về hướng Đông Nam
  Năng lượng bức xạ trung bình ngoài khí quyển:

Thiên độ trung bình (tháng 1) : 23,1
Vĩ độ TP. Bình Dương: 10,49
Góc giờ trung bình tháng tại TP. Bình Dương:
2 =2
22 | G V H D : P G S . T S V õ V i ế t C ư ờ n g

(giờ)
(độ)

ρ = 0,2 và ρ = 0,7

β = 10°
R = 0,96
HT

=

(kWh/m2/ngày)

5,81

Năng lượng tái tạo

Nhóm 4

=
= 94,5
Tính năng lượng bức xạ mặt trời trung bình ngoài khí quyển:
10,49
= 94,5
Số giờ nắng trung bình tháng 1 tại TP. Bình Dương: 171
H0 = Isc[ 1+0,033].[ ]
= Isc[ 1+0,033].[ ]
Có Isc 1,353
cos( )](cosφ cosδ sin + () sinδ sinφ)
Vậy ở Bình Dương, năng lượng bức xạ mặt trời khí quyển vào tháng 1 là 8,308
(Kwh/m2/day)
3.2.2: Tính tổng năng lượng bức xạ mặt trời trung bình trong khí quyển
Ta có công thức tính hệ số giữa tổng năng lượng bức xạ Mặt trời trong khí
quyển và ngoài khí quyển là:
Tổng số giờ nắng tính toán trong tháng 1 tại Bình Dương là:
N=
Tham số hồi quy tính theo vĩ độ được tính bằng:
a = -0,11 + 0,235cos +0,323 () = -0,11 + 0,235cos(10,49) + 0,323(
Tham số hồi quy tính theo số giờ nắng được tính bằng:
b= 1,449 – 0,553cos - 0,694() = 1,449 – 0,553cos(10,49) – 0,694() =
0,43
 Tổng năng lượng bức xạ trung bình bên trong khí quyển vào tháng 1 ở tỉnh

Bình Dương như sau:

] = 5,32 ()
3.2.3:Tính hệ số chuyển đổi trực xạ
Hệ số chuyển đổi trực xạ cho một mặt phẳng nghiêng o được tính theo phương
trình như sau:
=
= 0,95
23 | G V H D : P G S . T S V õ V i ế t C ư ờ n g


Năng lượng tái tạo

Nhóm 4

3.2.4: Tính hệ số chuyển đổi tổng xạ
Hệ số chuyển đổi tổng xạ cho một mặt phẳng nghiêng được tính như sau:
Ta có:
Thay vào phương trình trên, ta được:
Vậy hệ số chuyển đổi tổng xạ là 0,965
3.2.5: Tổng năng lượng bức xạ của Bình Dương trong tháng 1
HT = H . R = 5,32.0,965 = 5,13 (KWh//ngày)
 Tính tương tự đối với các tháng còn lại cũng như trường hợp góc nghiêng
panel là 30
3.2.6: Sản lượng điện sản xuất hằng năm
Ta có công thức tính như sau:
Với Sản lượng điện do pin sản sinh trong năm thứ n
: Tổng năng lượng bức xạ trong 1 năm
Diện tích lắp đặt pin
Hiệu xuất tấm pin
0,8: Tổn hao do nhiều yếu tố gây ra ( do inverter, khói , bụi …)
: Hiệu xuất tấm pin giảm 0,7% mỗi năm

3.3. Lựa chọn tiết diện dây / cáp theo điều kiện phát nóng
*Lựa chọn dây nối giữa các pin trong chuỗi.
Dây dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép sẽ đảm bảo cho cách
điện của dây dẫn không bị phá hỏng do nhiệt độ day dẫn đạt đến chỉ số nguy hiểm cho
cách điện của day, điều này dk thực hiện khi dòng điện phát nóng cho phép của dây
phải lớn hơn dòng điện làm việc lâu dài cực đại chạy trong day dẫn .
 Đối với dây / cáp trên không

: Dòng làm việc cực đại .
: Tích các hệ số hiệu chỉnh .
K=..
: Thể hiện ảnh hưởng của cách lắp đặt .(bảng 8.10)
: Thể hiện ảnh hưởng tương hổ của hai mạch đặt liền kề nhau.(bảng 8.11)
: Thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ tương ứng với dạng cách điện .(bảng 8.12)
 Cáp kết nối các tấm panel:

24 | G V H D : P G S . T S V õ V i ế t C ư ờ n g


Năng lượng tái tạo

Nhóm 4

Để kết nối các tấm panel với nhau và nối từ pin đến inverter ta chọn Dây cáp chuyên
dụng năng lượng mặt trời Solar Cable PV1-F 4.0mm2
 Cáp AC từ Inverter kết nối với lưới:

Dòng ngõ ra của Inverter là 14.4A.
Thiết kế dây không chôn ngầm dưới đất nên: K=... Tra bảng 8.10; 8.11; 8.12 (có

kèm trong file rar) sách giáo trình cung cấp điện – PGS.TS.Quyền Huy Ánh. Chọn =
1; = 1 ; = 0.96 Nên K=..= 0,96
 Chọn dây Cadivi XLPE có tiết diện 2.5 mm2, dòng định mức là 39 A

CHƯƠNG 4: ÁP DỤNG TÍNH TOÁN
4.1 Tính toán lựa chọn CB AC
Dựa vào công thức tính dòng điện định mức cho CB
IđmCB = Iout.INV.1,25
Ta có dòng điện ngõ ra lớn nhất của Inverter là 16,5A nên:
IđmCB = 16,5.1,25 = 20,6 (A)
à Chọn MCB 3P của hãng Schneider có IđmCB = 25 (A)

Hình 12: MCB 3 pha Schneider

4.2 Tính toán chọn CB DC
Dựa vào công thức tính dòng điện định mức cho CB I n = Isc.1,25. Ta có dòng điện ngắn
mạch đầu vào lớn nhất của Inverter với mỗi string là 15 A nên:
In = 15.1,25 = 18,75 (A)
à Chọn CB DC của hãng Suntree có IđmCB = 20 (A) ,có Udm =1000VDC
25 | G V H D : P G S . T S V õ V i ế t C ư ờ n g