Phân tích kinh tế kỹ thuật các dự án điện mặt trời nổi trên thế giới

Trường ĐH Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP. HCM

hướng tiếp cận khác cũng rất khả thi về tính kỹ
thuật và kinh tế là lắp đặt các nhà máy điện mặt
trời trên mặt hồ. Hướng tiếp cận này đã được
nghiên cứu, đánh giá ở nhiều quốc gia, trong đó
có quốc gia như Thái Lan có thời tiết, khí hậu
tương tự như Việt Nam. Nhiều quốc gia trên thế
giới đã lắp đặt thành công hệ thống mặt trời nổi
[1] như: Nhật Bản (Công ty Kyocera tổng công
suất lắp đặt hơn 20MW), Hoa Kỳ (Công ty SPG
I. GIỚI THIỆU
Solar, 200kW), Ý (nhiều công ty, hơn 1MW),
rong những năm gần đây, các nguồn Hàn Quốc (Công ty Techwin, 20kW),…
năng lượng tái tạo phát triển mạnh mẽ
Tại Việt Nam, hệ thống điện mặt trời trên hồ
trên tồn thế giới. Trong đó, năng lượng nước đầu tiên được đưa vào vận hành là dự án
mặt trời là nguồn năng lượng phát triển mạnh được thực hiện trên hồ Đa Mi với tổng suất thiết
mẽ nhất nhờ những cải tiến trong công nghệ pin kế là 47,5MWp. Ngoài dự án tại Đa Mi, một dự
quang điện. Tại Việt Nam, kể từ năm 2018, sau án khác cũng được xây dựng trên mặt hồ là dự
khi các chính sách về năng lượng mặt trời được
án điện mặt trời trên phần bán ngập của hồ Dầu
Chính phủ và các bộ ban ngành được thông qua, Tiếng. Tổng cơng suất lắp đặt của tồn dự án là
nhiều nhà máy điện mặt trời đã được lắp đặt và
500MW chia thành 3 giai đoạn. Tuy nhiên, dự
đưa vào vận hành. Tính đến nay đã có 87 dự án án hồ Dầu Tiếng sử dụng công nghệ giá đỡ trên
với 4500MW hịa vào lưới điện quốc gia. Ngồi
mặt đất và xây lắp trên vùng bán ngập thay vì sử
ra, cịn có 126 dự án đã được duyệt quy hoạch. dụng phao nổi như hệ thống tại Đa Mi hay các
Đa số các dự án đã và sắp được thực hiện là các
hệ thống khác trên thế giới.

dự án nhà máy điện mặt trời trên mặt đất. Một
Bài viết giới thiệu tổng quan về cấu tạo của
nhà máy điện mặt trời nổi, đồng thời so sánh ưu
và khuyết điểm giữa dự án mặt trời trên mặt đất
và dự án mặt trời nổi. Bên cạnh đó, bài báo cũng
trình bày các bước đánh giá kinh tế sơ bộ dựa
trên dữ liệu của Hàn Quốc và Thái Lan. Kết quả
đánh giá cho thấy dự án điện mặt trời nổi khả thi
về khía cạnh kinh tế.

T

BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG 1 / 2020

21


Nội dung của bài viết nhằm
cung cấp những kiến thức tổng
quát về cấu tạo của nhà máy
máy điện mặt trời nổi đồng thời
cũng tham khảo kết quả tính
tốn kinh tế kỹ thuật tiềm năng
từ các số liệu được nghiên cứu
tại Hàn Quốc và Thái Lan. Bài
viết được chia thành bốn phần.
Phần tiếp theo trình bày cách
phân loại các hệ thống pin mặt
trời và cấu trúc của hệ thống
pin mặt trời nổi. Trong phần

ba, các tính tốn về kinh tế, kỹ
thuật theo các nghiên cứu của
Hàn Quốc và Thái Lan sẽ được
trình bày để cho thấy hiệu quả
kinh tế của dự án điện mặt trời
mái), Canal Top (bề mặt kênh),
nổi so với hệ thống điện mặt
Offshore (mặt biển), Floating
trời trên mặt đất.
(hệ thống nổi trên hồ).
II. PHÂN LOẠI HỆ PIN
Hệ thống điện mặt trời
MẶT TRỜI VÀ CẤU TRÚC
trên mặt đất thường là dạng
HỆ PIN MẶT TRỜI NỔI
nhà máy điện mặt trời lớn có
A. Phân loại hệ pin mặt cơng suất khoảng vài chục
trời [1]:
megawatt. Các module pin
Căn cứ theo kết cấu, các mặt trời được sắp xếp trên các
hệ thống pin quang điện được khung giá đỡ được hỗ trợ bởi
phân bố thành 5 dạng như sau: hệ cơng trình gắn với mặt đất
Ground mounted (hệ thống như cộc, móng như hình 1.
trên mặt đất), Rooftop (áp

mái là hệ pin mặt trời có cơng
suất nhỏ khoảng vài chục cho
đến 100kW được lắp trên mái
nhà các hộ dân dụng hoặc
trung tâm thương mại, xưởng

sản xuất như hình 2.

Hệ thống điện mặt trời trên
bề mặt kênh là một dạng biến
thể của hệ thống trên mặt đất
nhưng tận dụng khoảng khơng
gian phía trên mặt kênh. Hệ
thống này phù hợp để kết hợp
Hệ thống điện mặt trời áp với trồng trọt trong các nông
trường như hình 3.
Hệ thống điện mặt trời trên
mặt biển được xây dựng từ ý
tưởng tận dụng bề mặt rộng
lớn của mặt biển do 70% diện
tích bề mặt trái đất là biển như
hình 4. Tuy nhiên, nhược điểm
lớn nhất của hệ thống này là sự
ăn mịn các thiết bị trong q
trình vận hành. Vì vậy chi phí
bảo trì của loai nhà máy này
còn khá cao so với các hệ pin
mặt trời khác.
Hệ thống điện mặt trời trên
mặt hồ là dạng thiết kế mới
vừa tận dụng được diện tích bề

22

BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG 1 / 2020

của tấm pin có thể bị ăn mịn
theo thời gian vì vậy cần cân
nhắc sử dụng khung, giá đỡ
bằng polyme như hình 8.
Dây nối của hệ thống có thể
là dạng dây đi chìm dưới nước
hoặc đi nổi nếu hệ thống được
lắp đặt gần bờ. Ngay cả khi sử
dụng loại dây đi nổi thì các nộp
nối cũng phải đảm bảo tiêu
chuẩn chống nước IP67. Các
bộ phận còn lại như bộ inverter
và ắc-quy (nếu có) sẽ được đặt
nơi khơ thống trên bờ.

mặt hồ nước lại vừa tăng hiệu
suất phát điện của tấm pin nhờ
giảm được nhiệt độ tấm pin
như hình 5. Theo tính tốn,
hiệu suất trung bình của hệ pin
trên mặt hồ cao hơn 11% so với
hệ pin trên mặt đất.
B. Cấu trúc của hệ thống
điện mặt trời nổi:
Các thành phần của hệ
thống mặt trời mặt nước gồm:
phao, bè, mỏ neo, pin mặt trời,
cáp nối. Cấu trúc tổng thể của
hệ thống được trình bày ở

hình 6.

hình 7.

C. So sánh giữa hệ mặt
trời nổi và hệ mặt trời trên
mặt đất:

So sánh với hệ thống pin
Mỏ neo có tác dụng giữ cố mặt trời trên mặt đất, hệ thống
định cho hệ thống phao bè. Ở nổi trên mặt hồ có những ưu
những vùng nước hồ sâu, việc và khuyết điểm như sau:
lắp đặt mỏ neo có thể khá tốn
Hệ thống trên mặt đất
kém và phức tạp.
Ưu điểm:
Đối với hệ thống trên mặt
hồ, ta có thể sử dụng tấm pin
• Chi phí lắp đặt thấp
mặt trời tiêu chuẩn. Riêng hệ
• Có hệ thống suntracking
thống trên mặt biển, ta cần chú
để điều chỉnh góc nghiêng theo
ý sử dụng loại pin các phủ lớp
mùa
đặc biết chống chịu muối biển.
• Dễ xây dựng những
Các bộ phận kim loại còn lại

Phao là thành phần nổi chịu

lực chủ yếu cho hệ thống. Phao
được cấu tạo bằng HDPE (nhựa
poly-ethylene mật độ cao) chịu
được lực căng, khơng cần bảo
trì và chống chịu được tia cực
tím. HDPE đã được sử dụng
rộng rãi đển chế tạo ống nước,
bình sữa và thùng nước. Nhựa
HDPE hồn toàn tái chế được.
Bè được ghép nối từ nhiều
phao. Bộ phận ghép nối được
tăng cường thêm sợi thủy tinh
để tăng độ bền. Hình ảnh của
phao và bè được thể hiện trong
BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG 1 / 2020

23


trang trại mặt trời lớn nhờ diện
tích ở vùng nơng thơn
•

Dễ bảo trì, lau chùi

Khuyết điểm:
• Khu vực đơ thị khơng
có diện tích đất để lắp đặt

• Độ nghiêng được thiết độ của khu vực lân cận.

kế nhỏ để chịu được thủy triều
• Chi phí lắp đặt cao
cao, sóng, bão, sóng thần
(hơn 20 – 25%) so với mặt đất.
• Hiện tượng ăn mịn điện
Do hệ thống nổi trên mặt
hóa nhiều hơn so với mặt đất
hồ phải giữ góc nghiêng nhỏ

• Che khuất ánh sáng tự hơn so với hệ trên mặt đất, vì
nhiên có thể ảnh hưởng đến vậy khả năng hấp thụ ánh sáng
• Cần những vật liệu đời sống của thủy sinh trong hồ mặt trời vào mùa đơng bị thấp
cứng, vật liệu xây dựng để giữ
• Giảm độ ẩm và nhiệt hơn như hình 9.
tấm pin khi xảy ra thời tiết xấu
• Thời gian lắp đặt có thể
lâu hơn so với các hệ thống
khác
Hệ thống trên mặt hồ
Ưu điểm:
• Tăng hiệu suất pin
quang điện hơn 11% so với hệ
thống trên mặt đất nhờ được
làm mát tự nhiên từ mặt nước.
• Giảm hiện tượng bốc
hơi trên mặt hồ
•

Tăng chất lượng nước

•

Ít bị bụi bẩn

•

Tiết kiệm đất

Hệ thống trên mặt hồ
Khuyết điểm:
24

BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG 1 / 2020


trong khoảng thời gian 3,82 –
4,7 năm. Trong đó, dự án nhỏ
nhất là 0,1 MW và lớn nhất là
75,85 MW.
B. Tính tốn kinh tế của
dự án điện nổi trên thị trường
điện Thái Lan [5]:

III. ĐÁNH GIÁ TÍNH
KINH TẾ CỦA DỰ ÁN:
A. Tính tốn kinh tế của
dự án điện nổi trên thị trường
điện Hàn Quốc [4]:

Căn cứ báo cáo của Viện

Kinh tế năng lượng Hàn Quốc,
chi phí lắp đặt bình qn của
các hệ thống pin mặt trời là
1,43US$/W và chi phí vận hành
bảo trì hàng năm 10,38 US$/
kW. Các dự án năng lượng mặt
trời được chào bán sản lượng
điện (SMP – system marginal
price) và chứng chỉ năng lượng
tái tạo. Giá bán sản lượng
điện được chào bán trên thị
trường năng lượng Hàn Quốc
– Korean Power Exchange.
Chứng chỉ năng lượng tái tạo

cũng được bán dựa trên mỗi
MWh điện được sản xuất.
Giá trị trung bình của sản
lượng điện và chứng chỉ năng
lượng tái tạo trong năm 2018
lần lượt là 82,93US$/MWh

và 89,06US$/MWh. Ngoài ra,
theo quy định, chứng chỉ năng
lượng tái tạo của dự án mặt
trời nổi tại Hàn Quốc được
nhân thêm trọng số 1,5308 lần.
Như vậy tổng giá trị bán ra của
mỗi MWh điện mặt trời trên
mặt hồ có thể đạt 219,263US$/

MWh ( 21,926 cent$/kWh).
Với suất chiết khấu 5,5%
theo hướng dẫn tính tốn của
Viện Kinh tế năng lượng Hàn
Quốc, các dự án được xem xét
trong nghiên cứu cho thấy,
thời gian hoàn vốn của dự án

Tại Thái Lan, Tập đoàn
Siam Cement Group đã lắp
đặt 1MW điện mặt trời nổi với
chi phí 9,9 triệu đơ la (tương
đương 40 triệu Bath).Trong
khi đó, Cơ quan sản xuất điện
năng Thái Lan (EGAT) khởi
công dự án 45MW trên mặt
hồ thủy điện Sirindhorn và
sẽ hịa lưới vào năm 2020 với
chi phí 2,27 tỷ Bath. Dựa trên
số liệu xây dựng các nhà máy
này, nghiên cứu đã thống kê
chi phí xây dựng của nhà máy
năng lượng mặt trời nổi 1MW
tại Thái Lan quy đổi về kWp
như sau:
•

Pin mặt trời 310W, 3456
tấm: 755,1$/kW

•

Phao và bè: 373,8$/kW

•

Inverter trung tâm: 67,87$/
kW

•

Hộp nối và máng cáp:
34,57$/kW

•

Dây dẫn: 29,29 $/kW

•

Hệ thống giám sát: 57,46$/
kW

•

Dây tín hiệu: 47,07$/kW

Tổng chi phí phần điện:
1 365$/kW. Chi phí cho
cơng trình xây dựng trên bờ:

227,9$/kW. Chi phí nhân cơng
lắp đặt và vận chuyển: 40,88$/
kW. Tổng cộng chi phí đầu
tư chung: 1 634$/kW (tương
đương 49 700 Bath/kW).
Giá mua điện tại Thái Lan
được giữ cố định và xác định
BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG 1 / 2020

25


theo khung giờ cao điểm và thấp điểm. Khung
giờ cao điểm từ 9g sáng đến 10 giờ tối từ thứ
2 đến thứ 6, giá mua điện: 4,2243 Bath/kWh.
Khung giờ thấp điểm là khoảng thời gian còn
lại bao gồm ngày nghỉ cuối tuần và ngày lễ, giá
mua điện: 2,3567Bath/kWh. So sánh tính kinh
tế giữa dự án điện trên mặt đất và trên mặt hồ
trong thời gian 25 năm với suất chiết khấu 6%/
năm được cho như bảng 1 và biểu đồ dịng tiền
như hình 10:
Chỉ tiêu

Trên mặt
hồ

Trên mặt
đất

Đơn vị

Cơng suất
1.0
lắp đặt

1.0

MW

Sản lượng
trung
bình hàng 1.42
năm

1.36

GWh/
năm
Triệu
Bath

Chi phí
đầu tư
ban đầu

49.7

38.3

Doanh
thu

5.09

4.88

Chi phí

0.8

0.93

Chi phí
thay thế
sửa chữa

4.0

3.0

NPV

7,25

14,9

IRR

7,76%

10,8%

Triệu
Bath/
năm
Triệu
Bath/
năm
Triệu
Bath/10
năm
Triệu
Bath

IV. TỔNG KẾT
Qua phân tích kinh tế cho các dự án năng
lượng mặt trời nổi tại Hàn Quốc và Thái Lan,
ta thấy năng lượng mặt trời nổi là phương án
đầu tư khả thi, mang lại lợi ích cho chủ đầu
tư. Tại Hàn Quốc, các dự án mặt trời nổi nhận
được nhiều hỗ trợ về giá cả, cho phép chào giá
chứng chỉ năng lượng tái tạo gấp 1,5 lần so với
các nguồn năng lượng mặt trời khác. Vì vậy, tỷ
suất lợi nhuận cao và thời gian hoàn vốn nhanh.
Tại Thái Lan, qua số liệu xây dựng thực tiễn và
phân tích kinh tế cho thấy dự án mặt trời điện
nổi mang lại lợi ích cho chủ đầu tư, tuy có hiệu
suất kinh tế kém hơn dự án mặt trời trên mặt
đất. Tuy nhiên, phương án so sánh chưa bao

gồm chi phí sử dụng đất của dự án mặt trời trên
mặt đất. Đây cũng vốn dĩ là lợi thế cạnh tranh
của dự án mặt trời trên mặt nước. Từ những
nghiên cứu này, chúng ta cần phân tích kỹ
lưỡng khả năng áp dụng rộng rãi các nhà máy
điện nổi trong bối cảnh phát triển nguồn năng
lượng mặt trời tại Việt Nam hiện nay./

TÀI LIỆU THAM KHẢO:
Sahu, A., Yadav, N., & Sudhakar, K. (2016). Floating photovoltaic power plant: A review.  Renewable and sustainable
energy reviews, 66, 815-824.
LSIS. Floating Photovoltaic System, />System.pdf (truy cập ngày 25/12/2019)
NRG Island. Floating PV Plants, (truy cập 25/12/2019)
Kim, S. M., Oh, M., & Park, H. D. (2019). Analysis and prioritization of the floating photovoltaic system potential for
reservoirs in Korea. Applied Sciences, 9(3), 395.
Sittichoke Pookpunt (2019). Floating Solar PV Project Technical and Financial Analysis, GMSARN Int. Conf. on Smart
Energy, Environment, and Development for Sustainable GMS, Laos
26

BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG 1 / 2020