Thiết kế hệ thống pin năng lượng mặt trời cấp điện cho Trường Đại học Phạm Văn Đồng - Quảng Ngãi

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

VÕ HOÀNG HẢI

THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG
MẶT TRỜI CẤP ĐIỆN CHO TRƯỜNG ĐẠI HỌC
PHẠM VĂN ĐỒNG – QUẢNG NGÃI

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: 60.52.02.02

T M TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ: KỸ THUẬT ĐIỆN

Đà Nẵng - Năm 2018


C ng tr nh đ

ho n th nh t i

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Ng

ih

ng

n ho họ : TS D

ng Minh Quân

Ph n iện 1: TS ĐOÀN ANH TUẤN
Ph n iện 2: GS TS NGUYỄN HỒNG ANH

Luận văn đ c b o vệ tr c Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp
th sĩ ỹ thuật, chuyên ngành kỹ thuật điện họp t i Tr ng Đ i học
Bách khoa Đ Nẵng vào ngày 30 tháng 6 năm 2018.

* Có thể tìm hiểu luận văn t i:
- Trung tâm Học liệu, Đ i họ Đ Nẵng t i Tr ng Đ i học Bách
khoa
- Th viện Kho Điện, Tr ng Đ i học Bách khoa - ĐHĐN


1
MỞ ĐẦU
L DO CHỌN ĐỀ TÀI

1.

Năng l

và là một yếu tố không thể thiếu đ
tế, xã hội ng y
một vấn đề

n iệt, đồng th i

ng hó th h đ ng ng y

nhiễm m i tr

nghiêm trọng Nhu ầu t m r lo i năng l
l

,…th y thế nguồn năng l

ng tái t o v năng l

cho các nguồn năng l
Năng l
t

ng l i, đó l nguồn năng l

ó

Một trong các nguồn

ng s ch dần đ

xem nh l

ng trở nên

ng hó th h truyền thống
đ

v o để thay thế

ng khoáng s n là nguồn năng l

ng mặt tr i đ

Việt n m đ

ng ng y

ng m i, x nh s h v

i toán đặt r từ lâu đối v i á quố gi

năng l

ng thực

đối v i hầu hết mọi quốc gia và nó đ ng trở th nh

thiết to n ầu Nguồn năng l

thể tái t o đ

ng ho phát triển inh

ng tăng m nh, việ đáp ng nhu ầu năng l

sự là một thách th

i

c của ho t động kinh tế. Sự phát

triển ủ nền inh tế éo theo nhu ầu năng l

ng ị

on ng

ng là một trong những nhu cầu thiết yếu củ

ng năng l

ng mặt tr i.

ng u việt trong

ng s ch, sẵn có trong thiên nhiên.

c xem là một quốc gia có tiềm năng rất l n về

NLMT, đặc biệt ở miền Trung và miền Nam, v i

ng độ b c x mặt

tr i trung bình kho ng 5 kWh/m V i u thế về vị trí đị lý n y, Việt
2

N m ho n to n ó thể sử ụng nguồn năng l

ng mặt tr i đầy tiềm

năng n y
Những năm gần đây, việ nghiên
mặt tr i đ ng đ
nguyên năng l

nh n

u, sử ụng nguồn năng l

qu n tâm. Tuy nhiên, dù có nguồn tài

ng mặt tr i l n nh ng s u một th i gian phát triển,

việc ng dụng các thiết bị sử dụng năng l
ũng h
h

đ

ov

ng

h

đ

ng mặt tr i vào cuộc sống

c khai thác hiệu qu do thiếu inh phí v

phổ iến rộng rãi

Tỉnh Qu ng Ngãi là khu vực miền Trung của Việt N m, n i ó


2
tổng số gi nắng v
kWh/m /ng y), đ

ng độ b c x nhiệt cao (trung bình xấp xỉ 5
đánh giá l

2

hu vực có tiềm năng rất l n về năng

l

ng mặt tr i Do đó việc chọn đề t i “Thiết kế hệ thống Pin năng

l

ng mặt tr i cấp điện ho tr

ng Đ i học Ph m Văn Đồng - Qu ng

Ngãi”vừ đáp ng nhu cầu sử dụng điện nh ng h ng phụ thuộc hoàn

toàn vào nguồn điện l

i, đồng th i góp phần v o việ nghiên

nhân rộng mô hình sử dụng năng l

u và

ng s h trên địa bàn tỉnh Qu ng

Ngãi.
MỤC Đ CH NGHI N CỨU

2.

Xuất phát từ thự tế về nhu ầu năng l
ng y

ng tăng

o

ng gần đây ở Việt N m

n đến t nh tr ng thiếu hụt điện năng v

ết qu

l ng nh điện ph i thự hiện tiết gi m điện, ph i ắt điện luân phiên
phụ t i sử ụng điện t i th i điểm th i tiết nắng nóng, h h n l m

nh h ởng đến nhu ầu sử ụng năng l
nghiên

ng Mụ tiêu ủ đề t i l

u gi i pháp sử ụng nguồn năng l

năng ung ấp ho tò nh

ủ tr

ng mặt tr i th nh điện

ng Đ i họ Ph m Văn Đồng, gi m

thiểu t nh tr ng lệ thuộ ho n to n nguồn năng l
điện đồng th i từng
l
3.

ng tiêu thụ từ l

i

góp phần tăng tỷ trọng sử ụng nguồn năng

ng mặt tr i v gi m tá động đến m i tr

ng

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHI N CỨU

3.1. Đối tượng nghiên cứu
- Nguồn
ùng năng l

x mặt tr i t i n i triển h i m h nh hệ thống điện
ng mặt tr i

- Nhu cầu điện năng ủ Nh tr

ng.

3.2. Phạm vi nghiên cứu
- Kh o sát, đo đ c, phân tích hiện tr ng sử dụng năng l
to nh tr

ng t i

ng Đ i học Ph m Văn Đồng.

- Các mô hình biến đổi năng l

ng mặt tr i th nh điện năng


3
vàtriển khai áp dụng thiết kế hệ thống pin năng l
cung cấp điện cho tr

ng mặt tr i nối l

i

ng Đ i học Ph m Văn Đồng.

PHƯ NG PHÁP NGHI N CỨU

4.

- Kh o sát thự đị ,đo đ , thu thập số liệu.
- Trên
l

sở phân tí h lý thuyết v

á m h nh iến đổi năng

ng mặt tr i th nh điện năng, ết h p v i ph

ng pháp tính toán, sử

ụng phần mềm PVsyst để tính toán triển h i t i to nh tr

ng Đ i

họ Ph m Văn Đồng.
NGHĨA KHOA HỌC VÀ TH C TI N CỦA ĐỀ TÀI

5.

Từ thực tiễn và cụ thể là những đặ điểm, đặ tr ng ủa năng
l

ng mặt tr i trong bối c nh nguồn năng l

một c n kiệt cùng v i vấn đề ô nhiễm m i tr
ph i khám phá và khai thác các nguồn năng l
l

ng tái t o thân thiện v i m i tr

l

ng ngày một tăng ủ

on ng

ng truyền thống ngày
ng bắt buộ

on ng

i

ng m i - nguồn năng

ng phục vụ cho nhu cầu năng

i.

V i quan niệm không phụ thuộc hoàn toàn vào nguồn điện năng
từ l

i, n to n ho m i tr

ng” Tá gi muốn nghiên c u triển khai

gi i pháp ng dụng nguồn năng l
t i to nh tr
khu vự
năng l
viện, tr
6.

h

ng mặt tr i để cấp điện không chỉ

ng Đ i học Ph m Văn Đồng mà còn nhân rộng cho các
ó nguồn điện l

i và các tòa nhà có sử dụng nguồn

ng l n trên địa bàn tỉnh nh tò nh

ủa các khách s n, bệnh

ng họ ,…

BỐ CỤC ĐỀ TÀI
Mở đầu
Ch

ng 1: Lý thuyết tổng qu n về năng l

ng mặt tr i


4
Ch

ng 2: Tiềm năng năng l

hình sử ụng năng l

ng t i tr

ng mặt tr i t i Qu ng Ngãi, t nh
ng Đ i họ Ph m Văn Đồng

Ch

ng 3: Cá m h nh sử ụng năng l

Ch

ng 4: Áp ụng tính toán thiết ế hệ thống năng l

tr i ấp điện ho tr

Ch

ết qu Tính toán hi phí ự án
iến nghị

ng mặt

ng Đ i họ Ph m Văn Đồng

ng 5: M phỏng hệ thống pin năng l

Kết luận v

ng mặt tr i

ng mặt tr i, phân tí h


5
CHƯ NG 1: C

SỞ LÝ THUYẾT NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

1.1 Giới thiệu về năng lượng mặt trời
Mặt tr i - ngôi s o trong trung tâm Thái
ung ấp năng l

ng, ánh sáng tự nhiên ho Trái đất Mặt tr i lu n

phát r một nguồn năng l

l

ng đó truyền ằng

ng hổng lồ v một phần nguồn năng

x đến trái đất húng t Năng l

l một trong á nguồn năng l
nguồn gố
l

ủ

ng s h đ

á nguồn năng l

á nh

i đã iết tận h ởng nguồn năng l

lâu, tuy nhiên việ

xem l v tận v nó l
ho họ đặ

ận để tận ụng nguồn năng l
ng ịp nhu ầu năng l
năng v gi m thiểu

iệt qu n

ng quí giá n y từ rất

h i thá , sử ụng nguồn năng l

hiệu qu nhất th v n l vấn đề m

ng mặt tr i

ng há trên trái đất Nguồn năng

ng th y thế n y đã v đ ng đ

tâm Con ng

ng hệ v l nguồn

ng n y một á h

húng t đ ng qu n tâm Việ tiếp

ng m i n y h ng hỉ góp phần ung

ng ủ xã hội m

nhiễm m i tr

òn giúp tiết iệm điện

ng

1.2 Bức xạ mặt trời
Chùm tia truyền thẳng từ Mặt tr i gọi là b c x trực x . Tổng h p
các tia trực x và tán x gọi là tổng x . Mật độ dòng b c x trực x ở
ngoài l p khí quyển, tính đối v i 1m2 bề mặt đặt vuông góc v i tia b c
x
1.3. Tính toán bức xạ năng lượng mặt trời
C

ng độ b c x mặt tr i trên mặt đất chủ yếu phụ thuộc 2 yếu

tố: góc nghiêng củ
ho v độ

iđ

á ti sáng đối v i mặt phẳng bề mặt t i điểm đã

ng đi ủa các tia sáng trong khí quyển hay nói chung

là phụ thuộ v o độ cao của Mặt tr i. Yếu tố

n xá định

ng

độ của b c x mặt tr i ở một điểm n o đó trên Trái đất là quãng
đ

ng nó đi qu

Sự mất mát năng l

ng trên quãng đ

ng đó gắn

liền v i sự tán x , hấp thụ b c x và phụ thuộc vào th i gian trong


6
ngày, mùa, vị trí địa lý.
1.3.1. Tính toán góc tới của bức xạ trực xạ
1.3.2. Bức xạ mặt trời ngoài khí quyển lên mặt phẳng nằm ngang
1.3.3. Tổng cường độ bức xạ mặt trời lên bề mặt trên Trái đất
Tổng b c x mặt tr i lên một bề mặt đặt trên mặt đất bao gồm hai
phần hính đó l trực x và tán x

H

ng của b c x khuếch tán

truyền t i bề mặt là hàm số củ độ che phủ củ mây v độ trong suốt
của khí quyển, á đ i l

ng này l i th y đổi khá nhiều.

1.4. Các ứng dụng năng lượng mặt trời

Để việc nghiên c u sử dụng các thiết bị sử dụng năng l

ng mặt

tr i có tính ng dụng cao, chúng ta cần ph i có thông số đo đ c thống
ê đầu vào, từ đó giúp ng
thống, xá định í h th

i thiết kế đánh giá hiệu qu kinh tế của hệ
c hệ thống v

o đó ó thể thiết kế hệ thống

sao cho giá thành thấp và hiệu qu tối u Cá th ng số đầu vào này
càng chính xác thì việc thiết kế càng chính xác và hiệu suất thiết bị
càng cao.
Chúng ta có thể sử dụng các thông số đo đ c thực tế để tính toán
thiết bị, để thiết kế thì chúng ta cần số liệu b c x ít nhất trong một năm,
số liệu trong th i gian càng dài thì việc tính toán càng chính xác.


7
CHƯ NG 2: TIỀM NĂNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TẠI
TỈNH QUẢNG NGÃI VÀ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG NĂNG
LƯỢNG TẠI TRƯỜNG ĐAI HỌC PHẠM VĂN ĐỒNG QUẢNG NGÃI.
2.1 Tiềm năng năng lượng mặt trời tại tỉnh Quảng Ngãi:
Qu ng Ngãi l một tỉnh nằm sâu trong đ i nội hí tuyến v i hí
hậu nhiệt đ i gió mù , m
l nh L

ng

nhiều v o nử mù nóng v nử đầu mù

x l n (1501,04÷1803,58 Wh/m2/năm), số gi

hiếu

sáng ho ng 4 500gi /năm, số gi nắng từ 1 800÷2 200gi /năm; nền
nhiệt ủ tỉnh

o, th

ng từ 20÷260C.

B ng 2 5 - Kết qu tính toán
Địa điểm

TT
1
2
3
4
5
6
7
8

x mặt tr i
Bức xạ mặt trời

(kWh/m2/ngày)

S n Tây
Tr Bồng
Minh Long
B T
Châu Ổ
Qu ng Ngãi
S Huỳnh
Lý S n

4,112
4,240
4,272
4,336
4,654
4,686
4,878
4,941

2.2. Giới thiệu tổng quan, khả năng cung cấp và tiêu thụ điện
trường Đại học Phạm Văn Đồng-Quảng Ngãi.
2.2.1. Thông tin chung
2.2.2. Sơ đồ tổ chức
2.2.3. Năng lượng cung cấp và tiêu thụ
Tr
nguồn l

ng Đ i học Ph m Văn Đồng- Qu ng Ngãi đ
i điện th ng qu đ

c cấp từ

ng dây 22kV và tr m biến áp gồm 2


8
máy 560 KVa- 22/0.4kV. Tr m biến áp cung cấp ho tr
hành một máy trong điều kiện
tr

nh th

ng chỉ vận

ng, máy còn l i nghỉ dùng cho

ng h p dự phòng.
B ng 2.6. B ng tổng h p điện năng tiêu thụ trong năm 2017
Tháng

Điện năng tiêu thụ (kWh)

1
2
3
4
5
6
7

8
9
10
11
12
Tổng

17.918
16.040
22.695
32.253
28.185
31.039
30.156
33.220
35.059
36.785
30.264
30.565
344.179

lượng Điện tiêu thụ 2017
(kWh)

40,000
35,000
30,000
25,000
20,000
15,000

10,000
5,000
1

2

3

4

5 6 7 8 9 10 11 12
Thời gian (tháng)

H nh 2 5 Đồ thị phụ t i tháng củ Tr

ng

2.3: Hiện trạng sử dụng điện tại trường Đại học Phạm Văn Đồng-


9
Quảng Ngãi.

Công suất tiêu thụ (kWh)

2.3.1. Số liệu thu thập và biểu đồ phụ tải ngày của Nhà trường:
B ng 2.7. B ng tổng h p công suất (kW) các gi trong ngày t i
Tr ng (trung bình), Số liệu đo ng y 4/4/2018.
Giờ
1

2
3
4
5
6
7
8
15,77
13,98
14,93
15,36
16,19
15,89
16,44
13,55
CS
Giờ
9
10
11
12
13
14
15
16
12,37 9,22
54,89 61,18 47
50,6
41,03
CS 13,72

Giờ
17
18
19
20
21
22
23
24
14,93 55,5
99,97 87,49 40,75 22,56 18,36
CS 19,52

120
100
80
60
40
20
0

1

3

5

7

9 11 13 15 17 19 21 23

Thời gian (h)

H nh 2 7 Đồ thị phụ t i ngày củ Tr
2.3.2. Hệ thống thiết bị Nh tr

ng

- Tổng công suất phụ t i các thiết bị trong tr

ng:

P = 47.744 + 290.470 = 338.210 W
- Điện năng tr

ng tiêu thụ trong một ngày:

Eng = 360.552 + 1.059.170 = 1.419.722 Wh/ngày

ng


10
CHƯ NG 3. CÁC MÔ HÌNH BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG
3.1. Mô hình biến đổi năng lượng mặt trời thành điện năng.
3.1.1. Mô hình biến đổi độc lập không kết lưới
3.1.2. Mô hình biến đổi có kết lưới
Hệ thống PV công suất nhỏ chỉ thể hiện u điểm củ nó hi đ
vận hành có liên kết v i l
đ
l u

i điện Khi đ

c kết l

c

i hệ thống PV sẽ

c vận hành một cách linh ho t nh hệ thống điều khiển tối u tr o
ng suất và hệ thống đóng - cắt.

3.2 Các bước tính toán thiết kế hệ thống biến đổi năng lượng mặt
trời thành điện năng
3.2.1. Các lưu ý
3.2.2. Các thông số cần thiết để thiết kế hệ thống điện mặt trời
 Yêu cầu và các đặc trưng của phụ tải
 Vị trí lắp đặt hệ thống
3.2.3. Các bước thiết kế
Gồm á

nh s u:

 Lựa chọn s đồ khối
 Tính toán hệ nguồn điện pin mặt tr i
 Tính phụ t i điện yêu ầu
 Tính năng l

ng điện mặt tr i cần thiết Ecấp

 Tính công suất dàn pin mặt tr i Wp (Peak Watt)
 Tính số modun mắc song song và nối tiếp
 Bộ điều phối năng l

ng

- Bộ biến đổi điện DC-AC (Inverter)
- Hộp nối và dây nối điện


11
CHƯ NG 4. ÁP DỤNG TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG
PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CẤP ĐIỆN CHO TRƯỜNG
ĐẠI HỌC PHẠM VĂN ĐỒNG – QUẢNG NGÃI
4.1. Tính toán và thiết kế hệ thống pin năng lượng mặt trời cho
trường Đại học Phạm Văn Đồng
4.1.1. Lựa chọn mô hình biến đổi năng lượng mặt trời thành điện
năng
Cần ph i sử dụng hệ thống điện mặt tr i kết h p v i l
b o cung cấp điện cho phụ t i trong tr

i để đ m

ng h p điều kiện hí t

ng

h ng đủ.
Khi pin mặt tr i h ng đ m b o cung cấp điện cho các phụ t i, hệ
thống có thể lấy điện từ l

i Để đ m b o đ

tính đồng bộ của hệ

thống, cần ph i sử dụng thêm các thiết bị đồng bộ Sunny Boy RS-485
để truyền th ng tin đến bộ điều khiển trung tâm Sunny WebBox. Bộ
điều khiển trung tâm đ

c nối v i một máy vi tính đ

c lập tr nh để

theo dõi và qu n lý toàn bộ hệ thống.
4.1.2. Xác định vị trí lắp đặt và quy mô công suất
Qu
mái nh

h o sát, họn vị trí lắp đặt
ủ

hu nh H nh hính Hiệu ộ Nh tr

ằng trên tầng th
diện tí h lắp đặt h

ng ủ tò nh

ng mặt tr i trên
ng. Hiện t i mặt

ó iện tích 90,2x18,5 = 1668,7 m2,

ụng ó thể lắp đặt

18m) s n ê t ng h ng mái v i ít
ng việ thi

n pin năng l

n pin ho ng 774m2(43m x

ng tr nh phụ tr

ễ

ng ho á

ng, lắp đặt

V i vị trí lắp đặt nh đã họn lựa ở trên, bỏ qua nh h ởng của
góc nghiêng dàn pin mặt tr i và hiệu ng nhiệt độ, công suất đỉnh của
dàn pin mặt tr i đ

xá định theo công th c:


12

E wp =

I0 .E ng
(4.1)

IT .η

Trong đó:
+ I0=1000 W/m2 = 1 kW/m2, b c x mặt tr i ở điều kiện tiêu
chuẩn
+  = hiệu suất tổng thể của hệ thống bao gồm: bộ điều khiển, bộ
biến đổi, hiệu suất phóng n p điện kho ắc quy,  = 0,8.
+ IT = 4,693 kWh/m2
Từ công th

trên, t tính r đ

điện năng của dàn pin mặt tr i

trong hệ thống để cấp điện cho phụ t i củ Nh tr

ng:

Theo số liệu phụ t i sử ụng theo ng y ủ Nh tr
năng tiêu thụ ủ

hu nh h nh hính hiệu ộ hiếm ho ng 16-18%.

Tổng điện năng tiêu thụ ủ
256 000Wh (m
Trên

năng l
họn

ng, điện

hu nh h nh hính hiệu ộ t

ng ng

18%) v i Ewp gần 70 000 Wp

sở gi i h n iện tí h t i vị trí h o sát lắp đặt

n Pin

ng mặt tr i trên tầng 5 mái nh Khu nh H nh hính hiệu ộ,
ng suất đỉnh ủ

n pin mặt tr i trong hệ thống ó thể ấp

điện l 72 Wp, ấp điện ho phụ t i ủ Nh tr

ng

4.2 Lựa chọn giải pháp công nghệ.
4.2.1 Hệ thống pin
a. Lựa chọn loại pin sử dụng.
Các thông số kỹ thuật của tấm pin ZBR-300M đã lựa chọn để
thiết kế:
- Công suất l n nhất Pmax

: 300 W


13
- Điệp áp làm việc l n nhất Vmp

: 36,2V

- Dòng điện làm việc l n nhất Imp

: 8,29 A

- Dòng ngắn m ch ISC

: 8.9 A

- Điệp áp hở m ch VOC

: 44,5 V

- Trọng l

: 25 kg

ng

- Kích th c hình học của dàn pin: 1.957 x 990 x 50 (mm)
Số l

ng tấm Pin mặt tr i ự iến lắp đặt:

- Đối v i hệ thống năng l

ng mặt tr i thiết kế nh đã tr nh

ở trên, công suất cần lắp kho ng 72kWp, số l

y

ng pin cần thiết:

Npin =Ewp / Pđmpin= 72.000/300 = 240 tấm
- Dự v o đó, iện tí h s

ộ cần thiết để lắp đặt hệ thống pin:

S= Spin× 240 = (1,957×0,990) × 240 = 465 m2
b. Mô hình hóa tấm pin lựa chọn:
c. Bố trí hướng và lặp hệ thống pin mặt trời
V i iện tí h lắp đặt ho ng 774m2, một hệ thống PV sẽ đ
hi th nh 3 nhóm giống nh u, v i ết

u mỗi nhóm gồm 20 tấm pin

mắ nối tiếp v 4 ãy song song Mỗi ãy PV nh vậy sẽ ùng đ
gắn trên 1 gi n gá lắp thiết ị, gó nghiêng ủ
đ
h

lự

á gi n gá lắp thiết ị

họn tối u ự v o phần mềm thiết ế PVSyst l 10ᵒ theo

ng Bắ -N m ọ theo hiều

nghiên tối u đ
Kí h th

i ủ đ

ng Ph n Đ nh Phùng, góc

x s định l 15ᵒ .
thự tế ủ hệ thống pin lắp đặt nếu lấy theo á

th ng số nh tính toán ở trên:
- Chiều dài: D = 1,957×20= 39,14 m
- Chiều rộng: R = (1+0.5) ×12 – 0.5 = 17,5 m
- Diện tích lắp đặt thực tế: S = 39,14×17,5 = 648,95m2
4.2.2. Bộ biến đổi điện mặt trời


14
Dự v o số liệu tính toán v i điện áp l m việ l n nhất đ t 724V,
òng l m việ l n nhất đ t 33,16A ủ hệ thống pin, sử ụng ộ iến
đổi điện RefuSol 24K-UL ủ hãng REFU Ele troni Gm H (s n xuất
từ năm 2017) ó tí h h p sẵn thiết ị hò l

iv

á hệ thống truyền

tín hiệu đến ộ We Box
B ng 4.1. Thông số kỹ thuật bộ biến đổi điện mặt tr i SMC 5000A
Đầu vào (DC)
C ng suất DC tối đ ( os φ= 1)
24,6 kW
Điện áp đầu v o tối đ
1000 V
D i điện áp MPP
250 V- 890 V
Điện áp đầu v o tối thiểu/Điện áp đầu v o
570 V/730 V
định m
Dòng v o tối đ
43.1 A
Đầu ra (AC)
C ng suất thự AC
24 kVA
Dãi điện áp AC nh th ng
300V-480V
Tần số điện AC
50 HZ, 60 HZ
Dòng r tối đ
29,1 A
Thông số chung
Kí h th

530x270x600mm
Khối l ng
40kg
D i nhiệt độ ho phép
Lên đến 600C
4.2.3 Tủ đấu nối DC và thiết bị giám sát Webbox
V i đặ tính ĩ thuật ủ hệ thống, tủ đấu nối DC đ
ế nh
ng 4 2
D i điện áp v o l m việ
Điện áp v o m x
Dòng định m DC ho mỗi ãy
Dòng m x DC ho mỗi ãy
Chuẩn đấu nối đầu v o

200-900VDC
1000VDC
0-40A
45A
MB12-08

thiết


15
Dòng đầu r
Chuẩn ết nối đầu r
Chuẩn nối đất
We

ox l thiết ị truyền th ng nh

96A
MB25-18
MB16-10
g tew y v

huyển đổi á tín hiệu từ huẩn vậy lý RS-232 s ng đ
theo gi o th

t -logger,
ng truyền

Ethernet-TCP/IP ho phép giám sát v điều hiển ộ

huyển đổi trong hệ thống năng l ng mặt tr i qu nền we
B ng4 3 Th ng số ỹ thuật ủ We ox
Truyền th ng gi o tiếp v i RS232 (lên đến10 ổng inverters
á ộ inverter
Ethernet)
Gi o iện Ethernet
10/100MB, ết nối ng LAN
Thẻ nh l u trữ SD
Tối đ 2GB
Hiện thị tr ng thái
Tí h h p LED
Nguồn ung ấp
110 – 230V, 50Hz
Tiêu thụ điện năng
Nhiệt độ vận h nh

Độ ẩm vận h nh
H nh th lắp đặt

Lo i 5W/ tối đ 12W
-200C đến 550C
Từ 5% đến 95%
Gắn t ng, để n

4.3. Tổng hợp phương án tính toán, thiết kế
B ng 4.4. Các thông số kỹ thuật chính của hệ thống mặt tr i t i Nhà
tr ng
Số l ng mo ule pin qu ng điện
240 tấm
Diện tí h hệ thống qu ng điện
650m2
Số mo ule nối tiếp t o th nh 1 m ng
20 tấm
Số m ng mo ule ghép song song
12 tấm
C ng suất 1 mo ule pin qu ng điện
300Wp
C ng suất lắp đặt hệ thống pin qu ng điện
72kWp
Số l ng iến tần
3 ộ
C ng suất định m 1 iến tần
24kW
C ng suất định m hệ thống iến tần
72kW
We ox sử ụng

RS-232


16

H nh 4 9 S đồ đấu nối dàn pin mặt tr i vào hệ thống


17
CHƯ NG 5: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PIN NĂNGLƯỢNG MẶT
TRỜI, PHÂN TÍCH KẾT QUẢ. TÍNH TOÁN CHI PHÍ D

ÁN

5.1 Mô phỏng hệ thống pin lắp đặt
5.1.1. Giới thiệu phần mềm PVsyst.
5.1.2 Mô phỏng hệ thống pin năng lượng mặt trời lắp đặt
a. Thông số trắc quang về nhiệt độ bức xạ
Vị trí lắp đặt

n pin nằm t i Tr

ng Đ i họ Ph m Văn Đồng- Qu ng

Ngãi ó vị trí đị lý: Vĩ độ 15,1; inh độ 108,81

H nh 5 1 Đị điểm lắp đặt pin

H nh 5 2 Dữ liệu về
x v nhiệt độ

t i vị trí lắp đặt

b. Mô phỏng hệ thống pin lắp đặt.
Các thông số mô phỏng í h th

c hệ thống pin cụ thể nh s u:

- Độ rộng h ng giá đỡ (Coll. Band width): 1m (xấp xỉ độ rộng của 1
tấm pin-0.99m)
- Kho ng cách giữ 2 mép

i của 2 hàng pin liền kề nhau (pitch):

1,5 m, trong đó 0,5 m sử dụng cho công việ đi l i là lắp đặt.
- Góc gi i h n bóng che: 27.2ᵒ
- Tỉ lệ chiếm đất – GCR: 67%
c. Mô phỏng hệ thống pin và bộ chuyển đổi
B ng 5.1: Tổng h p thông số 1 nhóm:


18
Số l

ng mo ule pin qu ng điện

80 tấm

Diện tí h hệ thống qu ng điện

155m2

Số mo ule nối tiếp t o th nh 1 m ng

20

Số m ng mo ule ghép song song

4

C ng suất 1 mo ule pin qu ng điện

300Wp

C ng suất lắp đặt hệ thống pin qu ng điện

24kWp

C ng suất ự đ i hệ thống pin qu ng điện

22,7kWdc

Số l

ng iến tần

1

C ng suất định m

1 iến tần

24kW

5.2 Kết quả mô phỏng.
Do á h n hế về mặt

n quyền phần mềm, đề t i hỉ trí h

xuất ết qu m phỏng ho 1 nhóm pin 24 Wp
5.2.1 Quá trình làm việc của hệ thống
a. Nhiệt độ và bức xạ làm việc
b. Điện áp làm việc
Kết qu mô phỏng cho thấy, giá trị điện áp làm việc chủ yếu của
m ng pin qu ng điện trong kho ng 600V đến 690V, và phần l n th i
gian làm việc ở m c 640V - 680V
c. Phân bố công suất đầu ra của nhóm pin
Đồ thị h nh 5 9 ho thấy ãi l m việ
Dãi

ng suất đầu r

suất l m việ

ủ

ng suất đầu r rất rộng

ó giá trị ự đ i ho ng 22,7 W, nhỏ h n

ng

iến tần

5.2.2 Sản lượng điện và hiệu suất
a. Sản lượng điện thu được và hiệu suất
S nl

ng điện phát r

ủ 1 nhóm pin trong vòng 1 năm đ

tổng h p đầy đủ trong h nh 5 13 S n l
tháng 5 (3 442 MWh), nằm trong hu
o (từ tháng 3 đến 8) Trong hù

ng

o nhất thu đ

hệ thống phát l

ng

r iv o
ng suất

mù đ ng từ tháng 9 đến tháng 2


19

năm ế tiếp, điện năng pin thu đ

rất thấp, trung

nh hỉ đ t ho ng

78% th i gi n mù hè, riêng tháng 12 l tháng ó s n l
nhất trong năm o tháng n y l tháng mù m
iểu đồ s n l
o tr

o

ó thể đ

ng phát h ng tháng, á

hu vự Dự v o

ế ho h thự hiện

ỡng thiết ị vận h nh hệ thống pin h y nâng ấp
lên ế ho h phù h p đ m

xuất năng l

ủ

ng điện thấp
ng tá

n pin

o sự tối u trong việ s n

ng ủ hệ thống pin mặt tr i áp mái

b. Tổn thất trong hệ thống.
Từ biểu đồ hình 5.14 ở trên có thấy thấy rằng:
-L

ng b c x theo ph

tấm pin đ
x thu đ

ng nghiên tăng lên 0,8%, điều này là do

đặt nghiên 15ᵒ so v i ph

ng ng ng

n đến l

ng b c

c nhiều h n

- Một số nghiên c u cho thấy hiệu suất chuyển đổi của pin quang
điện chỉ kho ng 9% đến 17% (ở điều kiện tiêu chuẩn). V i hệ thống
pin thiết kế ho Tr

ng Đ i học Ph m Văn Đồng, hiệu suất chuyển đổi

qu ng năng th nh điện năng đ t đ

c 15,49%, khá cao.

- Tổn thất do nhiệt độ có giá l n nhất chiếm 12,3% trong biểu đồ.
Điều n y l

o điều kiện khu vực làm việc của hệ thống pin ó điều

kiện th i tiết nhiệt đ i ẩm, mùa hè nắng gắt v i nhiệt độ cao. Tuy
nhiên, v i vị trí địa lí gần biển, m i tr

ng ẩm v th

Các yếu tố làm mát tự nhiên có thể đ

c tận dụng triệt để khi kết h p

v i ph

ng xuyên có gió,

ng pháp lắp đặt hệ thống h p lý.

- Tổn thất trong quá tr nh huyển đổi năng l

ng hủ yếu l

o sự

h ng đồng nhất ủ

á tấm pin trong quá tr nh hế t o, o điện trở

ây

ộ iến đổi Tổng l

s nl

n v trong á

ng điện năng ủ hệ thống

ng tổn tất n y hiếm 5,8%


20
c. Sản lượng điện thu được và tổn hao trong toàn hệ thống.
Tổn thất
E_Toàn bộ E_Cung cấp
trong hệ Hiệu
hệ thống PV cho phụ tải
thống
suất
(MWh)
(MWh)

(MWh)
0.8
7.383
7.233
0.15
Tháng 1
29
0.8
8.445
8.274
0.171
Tháng 2
13
0.8
10.413
10.2
0.213
Tháng 3
02
0.7
10.149
9.942
0.207
Tháng 4
95
0.7
10.545
10.326
0.219
Tháng 5

83
0.7
10.119
9.906
0.213
Tháng 6
82
0.7
10.398
10.182
0.216
Tháng 7
81
0.7
10.407
10.191
0.216
Tháng 8
84
0.7
8.529
8.355
0.174
Tháng 9
98
0.8
8.472
8.298
0.174
Tháng 10

03
0.8
7.431
7.281
0.15
Tháng 11
16
0.8
6.624
6.489
0.135
Tháng 12
30
Năm

108.915

106.674

2.241

0.7
99

5.3. Tổng mức đầu tư hệ thống pin mặt trời cho Trường Đại học
Phạm Văn đồng - Quảng Ngãi.
5.3.1. Chi phí đầu tư xây dựng


21

B ng 5.3.Chi phí gia công, lắp dựng giá đỡ dàn pin mặt tr i (PXD)
TT

1

Hạng mục
Gia công giá đỡ pin mặt
tr i bằng thép hình m ẽm

1,5

Đơn
giá
(103
đồng)
20.000

Thành
tiền
(103
đồng)
30.000

ĐV

SL

Tấn

2

Lắp dựng giá đỡ pin mặt tr i

Tấn

1,5

2.000

3.000

3

Cáp đồng C ivi nối á tấm
pin mặt tr i

Mét

720

6

4.320

Mét

30

140

4.200

4

Cáp đồng XLPE 2 x 25 nối
hệ thống pin v o á
ộ
iến đổi
Tổng cộng

41.520

B ng 5.4.Chi phí mua thiết bị Hệ thống pin mặt tr i (PTB)
TT
1
2
3

Tên thiết bị
Pin mặt tr i ZBR
- 300M
Bộ biến đổi điện
SMC 5000A
Webbox

ĐV
Bộ
Bộ
Bộ

Đơn
giá
(103
đồn
240 4.900
g)
3 60.000

Thành tiền
(103 đồng)

SL

1

1.176.000
180.000

14.000

14.000

TỔNGCỘNG

1.370.000

B ng 5.5.Chi phí t vấn đầu t xây dựng (PĐT)
TT
1

Các khoản mục
Lập áo cáo inh tế
ỹ thuật

Cách tính
Chiphí
(XD+TB)*3,8%

Chi phí(đồng)
53.637.760


22
2

Thẩm tr báo cáo
inh tế ỹ thuật

ChiphíXD*0
,29%

4.093.408

3

Giám sát thi công
xây dựng

ChiphíXD*3
,508%

49.516.122

4

Giám sát thi công
lắp đặt thiết bị

Chiphí
TB*1,147%

16.190.134

TỔNG CỘNG

123.437.424

B ng 5.6.Cá phụ phí phát sinh há (PK)
TT Các khoản mục

Cách tính

Chi phí(đồng)

1

B o hiểm

ng trình

Chiphí
(XD+TB)*2,6%

36.699.520

2

Nghiệm thu, khánh
thành

ChiphíXD*1,9%

26.818.880

3

Thẩmtr
và phê
duyệt quyết toán

Chiphí
(XD+TB)*0,65%

9.174.880

4

Thẩm định dự án
đầu t

Chiphí
(XD+TB)*0,019%

268.189

TỔNG CỘNG
Tổng m

đầu t

ng tr nh (TĐT)

72.961.469
o gồm á

khâu h o sát, thiết ế… ho đến nghiệm thu đ

ho n hi phí từ

v o sử ụng, đ

tính toán:
TĐT = PXD + PTB + PĐT + PK
= 41.520.000 + 1.370.000.000 +123.437.424 + 72.961.469
=1.607.918.893 (đồng).
5.3.2. Chi phí vận hành, bảo dưỡng và nhân viên:
Nh tr

ng tận ụng nguồn nhân lự t i hỗ, sử ụng nhân viên

23
qu n lý hệ thống điện ủ tr

ng hiện ó để vận h nh hệ thống pin mặt

tr i nên sẽ h ng tốn hi phí ho ho n mụ n y Đối v i hi phí vận
h nh,

o

ỡng (PVH) t lấy định m

tổng hi phí ho việ

o

phí l 110 đồng/ Wh Do đó

ỡng l 11 683 320 đồng

5.3.3. Các chi phí khấu hao hằng năm (CPKH)
Gi thuyết th i gian khấu h o ủa hệ thống là 20 năm,giá trị òn
l i s u 20 năm sử ụng là 20% tổng giá trị đầu t công trình.
Giá trị khấu hao hằng năm ủ hệ thống là:
PKH= (TĐT– 20% x TĐT)/20
 PKH = (1.607.918.893 - 20% x 1.607.918.893)/20
= 64.319.275.72 (đồng/năm)
5.3.4 Phân tích tính hiệu quả kinh tế của hệ thống pin mặt trời
Số tiền Nh tr

ng hi tr

ho l

ng điện năng trong một năm nếu

h ng ó pin mặt tr i:
Tnăm = 106 617 x 1 838,8 = 195 972 707 (đồng)
Một năm Nh tr

ng h ng ph i tr

ho n hi phí:

Tcp = Tnăm – PVH
= 195.972.707 – 11.683.320 = 184 289 387,7 (đồng)
Nh vậy, th i gi n thu hồi vốn ủ

ự án:

TTHV = TMĐT / Tcp
= 1.607.918.893 / 184 289 387,7 = 8,7 (năm)
Điệnnăng
Chi phí
tiết kiệm Chi phí đầu t
Gi i pháp
tiết kiệm
(KWh/nă
(đồng)

(đồng/năm)
m)
Hệ thống
184.289.387,7 106.617
1.607.918.893
PV
KẾT LUẬN
Từ thực tế về nhu cầu năng l

Th i
gian
hoà vốn
(năm)
8,7

ng gần đây ở Việt Nam ngày càng