(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện năng lượng mặt trời cho thành phố sơn la và đề xuất giải pháp quản lý, kinh doanh năng lượng mặt trời​

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

PHẠM MẠNH QUÂN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN
NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CHO THÀNH PHỐ SƠN LA
VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP QUẢN LÝ, KINH DOANH
NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN

Thái Nguyên – Năm 2020


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

PHẠM MẠNH QUÂN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN
NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CHO THÀNH PHỐ SƠN LA
VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP QUẢN LÝ, KINH DOANH
NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. Nguyễn Như Hiển

Thái Nguyên – Năm 2020


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của bản thân tôi, được thực
hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. TS. Nguyễn Như Hiển. Các nội dung
nghiên cứu, số liệu và kết quả nghiên cứu trong đề tài này là trung thực và chưa
từng được công bố công bố trong bất kỳ một luận văn nào trước đây. Các số liệu
trong bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, đánh giá, nhận xét đã được chính tác
giả thu thập từ nhiều nguồn thơng tin khác và đã nêu rõ trong tài liệu tham khảo.
Ngoài ra, đề tài cũng sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng như số liệu của các
tác giả, tổ chức cơ quan khác nhau và cũng đã thể hiện trong phần tài liệu tham
khảo.
Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm
trước Hội đồng cũng như kết quả luận văn của mình.
Thái Nguyên, ngày 15 tháng 8 năm 2020
TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Phạm Mạnh Quân

i


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện luận văn này, tơi đã nhận được nhiều ý kiến đóng
góp, động viên từ các quý thầy, cô trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp - ĐH Thái
Nguyên, từ các bạn đồng nghiệp và người thân trong gia đình.
Lời đầu tiên, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS. TS. Nguyễn Như
Hiển đã tận tình hướng dẫn, ln hỗ trợ và khích lệ trong suốt thời gian làm luận

văn để tơi có thể hồn thành được luận văn của mình.
Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới toàn thể các thầy, cơ giáo đã tham gia
giảng dạy trong khóa học chuyên ngành Kỹ thuật điện. Các thầy cô đã truyền đạt
cho tôi những kiến thức quý báu trong suốt quá trình học tập.
Tơi xin gửi lời cảm ơn tới các Thầy giáo, Cơ giáo của khoa Điện và Phịng
Đào tạo Nhà trường đã tạo những điều kiện thuận lợi nhất về mọi mặt để tơi hồn
thành nội dung luận văn.
Thái Nguyên, ngày 15 tháng 8 năm 2020
TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Phạm Mạnh Quân

ii


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
EVN

Tập đoàn Điện lực Việt Nam

NLTT

Năng lượng tái tạo

NLMT

Năng lượng mặt trời

MT

Mặt trời

BXMT

Bức xạ mặt trời

DC

Một chiều

AC

Xoay chiều

MN

Miền núi

QL

Quản lý

KD

Kinh doanh

iii


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................ 1
2. Đối tượng nghiên cứu.................................................................................... 1
3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ..................................................................... 1
4. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 2
5. Kết cấu của luận văn ..................................................................................... 2
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................. 3
1.1. Giới thiệu về hệ thống điện tỉnh Sơn La và Thành phố Sơn La ................ 3
1.1.1 Giới thiệu về hệ thống điện tỉnh Sơn La .................................................. 3
1.1.2. Giới thiệu khái quát về Điện lực Thành phố Sơn La .............................. 5
1.2. Vai trò, đặc điểm và hiện trạng cấp điện của các tỉnh Tây Bắc và Thành
phố Sơn La ........................................................................................................ 7
1.2.1. Vai trò và đặc điểm ................................................................................. 7
1.2.2. Hiện trạng cấp điện cho khu vực Tây Bắc và tỉnh Sơn La ..................... 7
1.2.3. Tiềm năng năng lượng mặt trời tại các tỉnh Tây Bắc ............................. 8
1.3. Vai trò của năng lượng mặt trời của Thành phố Sơn La: ........................ 10
1.4. Một số lưu ý về năng lượng mặt trời tại Thành phố Sơn La.................... 11
1.4.1. Tư vấn về lắp điện mặt trời: .................................................................. 11
1.4.3. Lựa chọn tấm pin năng lượng mặt trời: ................................................ 14
1.4.4. Thu hồi vốn khi lắp hệ thống năng lượng mặt trời: .............................. 16
1.5. Kết luận chương 1 .................................................................................... 17
Chương 2: NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC HỆ ĐIỆN MẶT TRỜI NỐI
LƯỚI .............................................................................................................. 18
2.1. Giới thiệu:................................................................................................. 18
2.1.1. Nguyên lý hoạt động ............................................................................. 18
2.1.2. Các mơ hình lắp đặt............................................................................... 18
iv


2.2. Cấu trúc của hệ thống điện mặt trời ......................................................... 20

2.2.1. Cấu trúc hệ năng lượng mặt trời nối lưới .............................................. 20
2.2.2. Cấu trúc hệ năng lượng mặt trời độc lập ............................................... 21
2.2.3. Cấu trúc hệ năng lượng mặt trời lai ...................................................... 22
2.3. Hệ năng lượng điện mặt trời nối lưới ....................................................... 23
2.3.1. Pin mặt trời (PV - Photovoltaic) .......................................................... 23
2.3.2. Bộ biến đổi một chiều - một chiều (DC/DC) ........................................ 26
2.3.3. Nghịch lưu nối lưới (Grid Tie Inverter) ................................................ 31
2.3.4. Các phương pháp điều khiển bộ nghịch lưu áp..................................... 34
2.3.5. Lọc sóng hài .......................................................................................... 36
2.3.6. Hệ thống điều khiển .............................................................................. 39
2.4. Kết luận chương 2 .................................................................................... 41
2.4.1. Căn cứ để chọn hệ thống điện mặt trời nối lưới: .................................. 41
Chương 3: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP QUẢN LÝ,
KINH DOANH NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CHO THÀNH PHỐ SƠN
LA ................................................................................................................... 43
3.1. Đặt vấn đề................................................................................................. 43
3.1.1. Ưu, nhược điểm của năng lượng mặt trời ............................................. 43
3.1.2. So sánh về ưu nhược điểm một số hệ thống năng lượng mặt trời ........ 46
3.1.3. Các văn bản pháp quy về điện mặt trời mái nhà ................................... 47
3.2.1. Giai đoạn từ nay đến 2030 .................................................................... 49
3.2.2. Định hướng đến 2050 ............................................................................ 49
3.3. Thực trạng phát triển năng lượng mặt trời ở Việt Nam và Thành phố Sơn
La ..................................................................................................................... 52
3.3.1. Thực trạng phát triển năng lượng mặt trời ở Việt Nam ........................ 52
3.3.2. Tình hình phát triển điện mặt trời ở Thành phố Sơn La ....................... 55
3.4. Đề xuất một số giải pháp QL và KD NLMT ở Thành phố Sơn La ......... 57
v


3.4.1. Công tác tuyên truyền ........................................................................... 57

3.4.2. Việc thực hiện thủ tục của ngành Điện ................................................. 60
3.4.3. Công tác kinh doanh, cung cấp thiết bị, phụ kiện, giá cả ..................... 61
3.4.4. Giải pháp hỗ trợ về tài chính ................................................................. 63
3.4.5. Công tác quản lý vận hành điện mặt trời .............................................. 63
3.5. Kết luận .................................................................................................... 65
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 66
1. Kết luận ....................................................................................................... 66
2. Kiến nghị: .................................................................................................... 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 68

vi


DANH MỤC BẢNG, BIỂU
Bảng 1.1: Tài sản của ngành và của khách hàng ........................................................4
Bảng 1.2: Số liệu bức xạ các vùng của Việt Nam.......................................................9
Bảng 2.1 Sơ đồ trạng thái đóng ngắt các khóa trên mạch cầu H ..............................34
Hình 2.18: Sóng sin mô phỏng (MODIRED SINE WAVE), thuần sin ....................35
(SINE WAVE) và xung vng (SQUARE WAVE) .................................................35
Bảng 2.2: Dạng sóng của một số loại phi tuyến........................................................39

vii


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1: Bản đồ số liệu bức xạ năng lượng mặt trời Việt Nam ................................9
Hình 1.2: Hệ pin năng lượng mặt trời .......................................................................13
Hình 1.3: Pin loại Pin Mono và poly ........................................................................14
Hình 2.1: Mơ hình nối lưới trực tiếp .........................................................................19
Hình 2.3: Mơ hình vừa nối lưới vừa có lưu trữ (Hybrid) ..........................................20

Hình 2.4: Sơ đồ khối hệ thống điện mặt trời nối lưới ...............................................21
Hình 2.5: Sơ đồ khối hệ thống điện mặt trời độc lập ................................................22
Hình 2.6: Sơ đồ khối hệ thống điện mặt trời lai ........................................................22
Hình 2.7: Các tấm pin mặt trời ..................................................................................23
Hình 2.8: Mơ hình tương đương của module PV......................................................25
Hình 2.9: Các họ đặc tính của PV .............................................................................27
Hình 2.10: Sơ đồ ngun lý bộ giảm áp Buck ..........................................................28
Hình 2.11: Sơ đồ nguyên lý mạch tăng áp ................................................................29
Hình 2.12: Sơ đồ nguyên lý mạch Buck-Boost.........................................................29
Hình 2.13: Bộ chuyển đổi DC/DC có cách ly ...........................................................30
Hình 2.14 Sơ đồ nguyên lý mạch nghịch lưu nguồn dịng .......................................32
Hình 2.15: Sơ đồ nghịch lưu mơt pha có điểm giữa .................................................32
Hình 2.16: Sơ đồ dạng nghịch lưu áp 1 pha dạng cầu ..............................................33
Hình 2.17: Sơ đồ đơn giản của mạch cầu H sử dụng Mosfet làm công tắc ..............34
Hình 2.18: Sóng sin mơ phỏng (MODIRED SINE WAVE), thuần sin ....................35
Hình 2.19: Sơ đồ cách tạo ra tín hiệu sin PWM........................................................36
Hình 2.20: Mơ dạng tín hiệu méo gây bởi song hài ..................................................37
Hình 2.21: Cấu trúc điều khiển điện áp một chiều sử dụng bộ điều khiển PI ..........40
Hình 2.22: Sơ đồ khối nghịch lưu một pha ...............................................................40
Hình 2.24: Mạch vịng điều khiển cơng suất ............................................................41

viii


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay, cùng với sự phát triển của nền kinh tế, nhu cầu sử dụng điện của
người dân, các tổ chức ngày càng tăng cao về chất và lượng. Trong khi đó, nguồn
năng lượng cơ bản (than đá, thủy điện, dầu khí,…) phục vụ việc sản xuất điện ngày
càng hạn hẹp. Đây là một trong những thách thức lớn đối với ngành Điện. Thêm

vào đó, vấn đề tiết kiệm năng lượng, sử dụng năng lượng điện hiệu quả chưa thực
sự được người dân quan tâm nhiều, chưa áp dụng triệt để, rộng rãi.
Thành phố Sơn La là địa bàn có sự tăng trưởng phát triển kinh tế lớn trong
tỉnh Sơn La. Dân số tập trung đông, tập trung nhiều cơ quan, tổ chức hành chính,
doanh nghiệp với nhu cầu sử dụng điện lớn, có nhiều thiết bị điện hiện đại, yêu cầu
cao về chất lượng điện năng. Thành phố Sơn La nằm ở trung tâm của tỉnh, thuộc
phía Tây Bắc của đất nước, có vị trí địa lý thuận lợi, tổng số giờ nắng và cường độ
bức xạ nhiệt cao (trung bình xấp xỉ 4kWh/m2/ngày), được đánh giá là khu vực có
tiềm năng rất lớn về năng lượng mặt trời.
Với những lý do trên, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện năng
lượng mặt trời cho thành phố Sơn La và đề xuất giải pháp quản lý, kinh doành năng
lượng mặt trời” là một trong những giải pháp về đáp ứng nguồn cung cấp điện,
giảm tổn thất điện năng, qua đó nâng cao chất lượng điện năng, độ tin cậy cung cấp
điện, tiết kiệm nguồn tài nguyên, tận dụng tốt nguồn năng lượng sạch, bảo vệ mơi
trường, giảm lượng khí thải gây hiệu ứng ảnh hưởng đến tình hình biến đổi khí hậu
tồn cầu hiện nay.
2. Đối tượng nghiên cứu.
- Nguồn năng lượng tái tạo của Thành phố Sơn La và tiềm năng về điện mặt
trời trên địa bàn Thành phố Sơn La;
- Đánh giá khả năng khai thác nguồn năng lượng mặt trời để cung cấp cho
một số phụ tải tại Thành phố Sơn La, tỉnh Sơn La.
3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
* Mục tiêu chung:
- Nghiên cứu khảo sát tiềm năng nguồn năng lượng mặt trời để cung cấp cho
1


một số phụ tải tại Thành phố Sơn La, tỉnh Sơn La.
- Cấu trúc của nguồn năng lượng mặt trời dạng tập trung và áp mái.
* Các mục tiêu cụ thể là:

- Về lý thuyết:
+ Nghiên cứu khảo sát tiềm năng năng lượng mặt trời tại tỉnh Sơn La.
+ Đánh giá khả năng khai thác nguồn năng lượng mặt trời để cung cấp cho
một số phụ tải tại Thành phố Sơn La, tỉnh Sơn La.
+ Cấu trúc bộ nguồn năng lượng mặt trời khi vận hành độc lập và nối lưới.
- Về thực tiễn:
Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp quản lý, kinh doanh năng lượng mặt
trời cho Thành phố Sơn La.
4. Phương pháp nghiên cứu
* Phương pháp nghiên cứu: Đề tài sử dụng kết hợp 2 phương pháp nghiên
cứu khảo sát, lý thuyết và thực tiễn nhằm có những đánh giá để đưa ra tính khả thi
trong việc áp dụng khai thác nguồn năng lượng mặt trời cho Thành phố Sơn La.
* Các công cụ, thiết bị nghiên cứu: Sử dụng các phần mềm phục vụ cho
khảo sát đánh giá kết quả lý thuyết và thực tiễn.
5. Kết cấu của luận văn
Dự kiến kết cấu luận văn như sau:
Chương 1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu: Vai trị của năng lượng tái tạo
nói chung và năng lượng mặt trời nói riêng của Thành phố Sơn La.
Chương 2. Nghiên cứu cấu trúc hệ điện mặt trời nối lưới: Nghiên cứu mơ
hình đặc trưng là nguồn năng lượng mặt trời nối lưới.
Chương 3. Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp quản lý, kinh doanh năng
lượng mặt trời cho Thành phố Sơn La: Nghiên cứu đề xuất các giải pháp kỹ thuật,
kinh tế và kinh doanh điện mặt trời từ các nguồn độc lập và nối lưới trên địa bàn
Thành phố Sơn La.
Kết luận và kiến nghị.

2


Chương 1

TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Giới thiệu về hệ thống điện tỉnh Sơn La và Thành phố Sơn La
1.1.1 Giới thiệu về hệ thống điện tỉnh Sơn La
* Về nguồn điện
Sơn La là một tỉnh miền núi có rất nhiêu sơng suối từ đó mọc lên nhiều thủy
điện đặc biệt có thủy điện Sơn La với cơng suất (2.400 MW) là thủy điện lớn nhất
Đông nam á ngồi ra cịn nhiều thủy điện nhỏ khác nhau có công suất từ 3MW đến trên
30MW.
* Lưới điện 500kV:
- Trạm biến áp 500kV Sơn La:
01 TBA/02MBA với tổng dung lượng 1.800MVA (2x900MVA).
- Đường dây 500kV:
Gồm 03 lộ đường dây, với chiều dài là: 287,346 km.
* Lưới điện 220kV:
- Trạm biến áp 220kV: 01TBA/02 MBA với tổng dung lượng 500MVA
( 2x250MVA).
- Đường dây: Gồm có 03 lộ đường dây với chiều dài là: 200km.
* Lưới điện 110kV:
- Trạm biến áp 110kV: 7TBA/11MBA với tổng dung lượng 283MVA, trong
đó 6TBA 110/9MBA với tổng dung lượng 243MVA thuộc tài sản ngành điện.
- Đường dây: gồm có17 đường dây với chiều dài là: 479,4 km, trong đó có
73,53km mạch kép và 403,75km mạch đơn.
* Lưới điện trung, hạ áp:
- Khu vực tỉnh Sơn La đang quản lý vận hành lưới điện trung áp với các cấp
điện áp là: 35kV, 22kV, 10kV và 6kV cấp điện cho các phụ tải trên địa bản tỉnh.

3


Bảng 1.1: Tài sản của ngành và của khách hàng

Cấp
điện áp

Tài sản ngành điện

Tài sản khách hàng

Đường

TBA pp/

Dung lượng

Đường

TBA pp/

Dung

dây (km)

MBA

(kVA)

dây

MBA

lượng

(km)
Lưới
35kV
Lưới
22kV
Lưới
10kV
Lưới
6kV
Lưới
0.4kV

4.022,304 1.868/1.868

(kVA)

184.489,5

114,53

293/301

99.836

393,6

329/331

68.258,5

12,64

108/111

37.584,5

54,77

41/41

8.156,5

0,09

2/2

740

18,52

17/17

3.785

0,23

3/3

330

4.571,75

- Pmax = 162,83 MW lúc 18h00 ngày 02/6/2020.
- Pmin = 28,7 MVA lúc 02h00 ngày 07/6/2020.
- Tổng số TBA trung gian: 5 TBA/ 8 MBA với tổng công suất đặt là 26.800
kVA.
- Tổng số trạm phân phối là 2661 trạm/2674 MBA với tổng công suất đặt
MBA là 403.180kVA, trong đó tài sản Cơng ty là 2.255 trạm/2.257 MBA với công
suất 264.689,5 kVA, tài sản khách hàng 406 trạm/417 MBA với công suất
138.490,5 kVA.
- Tổng số km đường dây trung thế là 4.617,62 km trong đó 127,69 km thuộc
tài sản khách hàng; Điện lực quản lý đường dây với tổng chiều dài ĐZ trên không là
4.477,74 km, ĐZ cáp ngầm là 12,19 km
* Tình hình vận hành
Mang tải các MBA 110 kV và các đường dây cao - trung áp:
Trong 9 MBA 110 kV là TSĐL:
4


+ >100% tải định mức : 0 MBA.
+ (85-100)% tải định mức: 1 MBA (T1 E17.4-97%)
+ 100% tải định mức: 01 ĐZ (lộ 175E17.6 SL – 172A17.9 Pá Chiến)
+ (85-100)% tải định mức: 04 ĐZ.
+ 100% tải định mức : 0 ĐZ.
+ (85-100)% tải định mức : 01 ĐZ (378 E17.2- max 95%).
+ 100% công suất định mức = 6.673kVA (TP: 24; Mai Sơn: 8; Phù Yên: 23;
Sông mã: 8).
+ Có 1.510 MBA mang từ 50% đến 100% cơng suất định mức = 186.124kVA
(Thành Phố: 171; Mai Sơn: 263; Mộc Châu: 348; Phù Yên: 187; Sông Mã: 217;

Thuận Châu: 245; Mường La: 79).
+ Có 525 MBA mang tải từ 30% đến 50% công suất định mức = 55.464kVA
(TP: 33; MS: 80; MC: 21; PY: 109; SM: 70; TC: 108; ML: 103).
+ Có 203 MBA mang tải dưới 30% cơng suất định mức = 24.270kVA (Thành
Phố: 10; Mai Sơn: 47; Mộc Châu: 3; Phù Yên: 37; Sông Mã: 8; Thuận Châu: 68;
Mường La: 27). Đối với các MBA vận hành >100% công suất định mức chủ yếu là
quá tải cục bộ có thời gian ngắn dưới 02 giờ/ngày, trong số này khơng có trạm nào
vận hành trên 120% tải, hầu hết đã được đưa vào các chương trình chống quá tải,
cải tạo san tải lưới điện hạ thế để đảm bảo MBA vận hành an toàn. Số lượng các
MBA vận hành dưới 30% tải chủ yếu là các MBA thuộc dự án cấp điện cho đồng
bào dân tộc ở các bản vùng sâu, vùng xa. Số lượng các MBA khách hàng vận hành
non tải dưới 30% là 111 máy = 43.814kVA, chủ yếu là các trạm có cơng suất lớn từ
250kVA đến 630kVA. Để hợp lý hoá vận hành, tránh đầy tải, q tải, năm 2019
tồn Cơng ty đã thực hiện luân chuyển 124 lượt MBA giữa các TBA (Thành Phố:
19, Mai Sơn: 23, Mộc Châu: 27, Phù Yên: 24, Sông Mã: 8, Thuật Châu: 10, Mường
La: 13)
1.1.2. Giới thiệu khái quát về Điện lực Thành phố Sơn La
- Nguồn điện:
Thành phố Sơn La hiện đang được cấp điện trực tiếp từ lưới điện Quốc Gia
thông qua chủ yếu 01 trạm biến áp 110kV E17.2 Thành phố Sơn La, với 02 máy
5


biến áp, tổng cơng suất là 50MVA. Ngồi ra, Thành phố cịn được cấp điện từ phía
trạm biến áp 110 KV E17.3 Mường La, E17.4 Thuận Châu bởi các mạch trung thế
liên lạc với nhau. Ngoài ra Thành phố Sơn Là cịn có 01 TBA Trung Gian 35/22kV
với 02 MBA, tổng công suất là 12.600MVA. Tuy nhiên, các điểm liên lạc hầu như
khơng đóng điện, chỉ sử dụng trong trường hợp thay đổi phương thức để sửa chữa,
bảo dưỡng hoặc sự cố.
- Về lưới điện: lưới điện thành phố gồm có cấp điện áp trung thế 22kV, 35kV

và hạ thế 0,4kV. Trong đó:
+ Lưới 35KV: Gồm 05 lộ đường dây trung thế 35kV được cấp điện từ trạm
110kV E17.2 Thành phố Sơn La. Đây là lộ đường dây có bán kính cấp điện dài, cấp
điện cho Thành phố Sơn La và một số huyện lân cận trong tỉnh như
( Thuận Châu, Mường La, Mai Sơn, Sơng Mã) với bán kính cấp điện là hơn 80km.
Do bán kính cấp điện lớn nên xác suất xảy ra sự cố mất điện lớn, ảnh hưởng đến
tình hình cấp điện cho các hộ tiêu thụ.
+ Lưới 22KV: Gồm 06 lộ đường dây trung thế 22kV được cấp điện từ trạm
110kV E17.2 Thành phố Sơn La. Các lộ đường dây mới được xây dựng và cải tạo
từ lưới điện 10kV với chiều dài đường dây dài tập trung phụ tải ở cuối nguồn, hiện
tại vận hành đều đang đầy tải.
+ Lưới điện hạ thế 0,4KV: tồn địa bàn thành phố có 249 trạm biến áp công
cộng và gần 100 trạm biến áp chuyên dùng của khách hàng. Trong đó, tại các trạm
biến áp cơng cộng, cơ bản lưới điện hạ thế đều đã được đầu tư, cải tạo nên chất
lượng điện năng đảm bảo tiêu chuẩn vận hành, cung cấp điện ổn định, tin cậy. Tuy
nhiên, vẫn còn nhiều lưới điện của trạm biến áp có bán kính cấp điện lớn hơn tiêu
chuẩn (>500m), nhiều lưới điện hạ thế đã đầy tải, một số có hiện tượng quá tải cục
bộ và giờ cao điểm tối.
Nhu cầu sử dụng điện trong thành phố đạt 30% so với toàn tỉnh Sơn La, tiêu
chuẩn cấp điện sinh hoạt khu vực nội thị đạt khoảng 190kwh/người/năm.
- Chiếu sáng công cộng: Điện chiếu sáng công cộng địa bàn Thành phố Sơn
La được cấp chủ yếu qua các trạm biến áp chiếu sáng đô thị, dưới sự quản lý của
UBND Thành phố Sơn La. Việc chiếu sáng công cộng từ nguồn điện khác hầu như
6


rất ít.
1.2. Vai trị, đặc điểm và hiện trạng cấp điện của các tỉnh Tây Bắc và Thành
phố Sơn La
1.2.1. Vai trò và đặc điểm

Vai trò: việc cấp điện ở các tỉnh Tây Bắc, đặc biệt là tỉnh có biên giới như
tỉnh Sơn La có vai trị nhất định như sau:
- Thứ nhất, là cấp điện phục vụ cho sinh hoạt, sản xuất, kinh doanh của
người dân, doanh nghiệp, góp phần phát triển kinh tế, xã hội, xây dựng đất nước
giàu đẹp.
- Thứ hai, là cấp điện phục vụ cho cơ quan, chính quyền quản lý nhà nước
(UBND, các Sở, ban, ngành của tỉnh…) nhằm đảm bảo duy trì các hoạt động quản
lý của Nhà nước.
- Thứ ba, là cấp điện cho người dân, các cơ sở vật chất khu vực biên giới,
phục vụ mục đích an ninh, kinh tế. Đây cũng là một trong những vai trò trọng tâm
của cấp điện.
Đặc điểm: Các tỉnh thuộc Tây Bắc bao gồm ( Sơn La, Hịa Bình, Điện Biên,
Lai Châu, Lào Cai, Yên Bái) chủ yếu có đặc điểm cấp điện tương đồng. Lưới điện
đa số là hình tia. Đường dây trung thế thường hình tia, kéo dài trên các sườn đồi con
suối, chất lượng điện năng ở cuối nguồn có nhiều thời điểm không đảm bảo tiêu
chuẩn vận hành.
1.2.2. Hiện trạng cấp điện cho khu vực Tây Bắc và tỉnh Sơn La
Theo số lượng trạm biến áp truyền tải 110kV, 220kV tại khu vực tỉnh Sơn La
lưới điện chủ yếu hình tia đồi núi cao, vào giờ cao điểm tối trong ngày, nhiều hộ
tiêu dùng ở cuối nguồn phải sử dụng điện năng với chất lượng không đảm bảo tiêu
chuẩn. Một số khu vực lưới điện quá tải cục bộ vào giờ cao điểm tối, đặc biệt là khu
vực Thành phố, thị trấn. Khi lưới điện quá tải, aptomat nhảy gây mất điện, ảnh
hưởng đến sinh hoạt, kinh doanh, sản xuất của các hộ tiêu dùng. Bên cạnh đó, tại
khu vực nông thôn, vùng sâu, vùng xa, do đặc thù sử dụng điện của hộ tiêu thụ, tình
trạng non tải máy biến áp vẫn còn phổ biến và kéo dài trong ngày. Tại đây, dân cư
thưa thớt, rải rác, chủ yếu sinh sống bằng nghề nông, lâm nghiệp, nhu cầu tiêu thụ
7


điện ít cả về thời gian và cơng suất. Đa số các máy biến áp phân phối chỉ đạt tối đa

khoảng 80% tải vào giờ cao điểm tối. Vào các thời điểm khác, công suất sử dụng
của trạm chủ yếu chỉ <30% công suất định mức. Hầu hết các tỉnh miền núi Tây Bắc
vẫn còn khu vực vùng sâu, vùng xa khó khăn, các hộ dân chưa có điện lưới quốc
gia, phải sử dụng máy phát điện nhỏ lẻ, acquy tích điện để phục vụ sinh hoạt (chủ
yếu là chiếu sáng).
Nhìn chung, việc cấp điện ở khu vực Tây Bắc, trong đó có tỉnh Sơn La, vẫn
cịn gặp nhiều khó khăn.
1.2.3. Tiềm năng năng lượng mặt trời tại các tỉnh Tây Bắc
Tiềm năng điện năng lượng mặt trời ở các tỉnh Tây Bắc khá phong phú với
số giờ nắng trong năm cao (khoảng 1.700 - 1.900 giờ), lượng bức xạ mặt trời
khoảng 4 - 5,5 kWh/m2/ngày. Trong đó, ở khu vực Tây Bắc, số giờ nắng trong năm
khoảng 1.650 - 1.850 giờ, nắng nhiều từ khoảng tháng 5 trở đi với khoảng 6 - 7
giờ/ngày, duy trì ở mức cao từ tháng 6 đến tháng 7. Nhờ có tổng số giờ nắng và
lượng bức xạ mặt trời cao, việc lắp đặt điện mặt trời tại Tây Bắc mang lại giá trị
kinh tế rất khả quan.
Tây Bắc có hai mùa ít nắng (mùa thu và mùa đông) nhưng điện mặt trời là
quang điện, cứ có ánh sáng thì pin năng lượng mặt trời sẽ tạo ra điện năng. Chính vì
vậy, trong hai mùa này, hệ thống điện năng lượng mặt trời vẫn hoạt động, chỉ là sản
lượng điện tạo ra sẽ giảm (khoảng 50%). Nhưng trong hai mùa này, nhu cầu điện
trong gia đình cũng thường giảm nhiều; vì thế gia đình nào lắp điện mặt trời vẫn có
thể vừa sử dụng điện “sạch” vừa dùng điện từ điện lưới quốc gia. Theo các chuyên
gia, tổng số giờ nắng và bức xạ mặt trời tại Việt Nam dù ở khu vực nào cũng cao
hơn các nước Châu Âu và Bắc Mỹ. Ở châu Âu mỗi năm có đến 6 tháng mùa đông,
ngày ngắn đêm dài nhưng họ vẫn đầu tư phát triển điện mặt trời. Do đó, ở Tây Bắc,
dù thời gian hoàn vốn sẽ dài hơn một chút so với Miền mam và Nam Trung Bộ
nhưng bài toán kinh tế khi đầu tư điện mặt trời hộ gia đình vẫn đảm bảo.
Số liệu bức xạ của cả nước ta như sau:

8

Bảng 1.2: Số liệu bức xạ các vùng của Việt Nam
Vùng

Giờ nắng
trong năm

Cường độ
BXMT (kWh/m2,
ngày)

Ứng dụng

Đông Bắc

1600 - 1750

3,3 – 4,1

Trung bình

Tây Bắc

1750 - 1800

4,1 – 4,9

Trung bình

Bắc Trung Bộ

1700 - 2000

4,6 – 5,2

Tốt

Tây Nguyên và Nam Trung Bộ

2000 - 2600

4,9 – 5,7

Rất tốt

Nam Bộ

2200 - 2500

4,3 – 4,9

Rất tốt

Trung bình cả nước

1700 - 2500

4,6

Tốt

Hình 1.1: Bản đồ số liệu bức xạ năng lượng mặt trời Việt Nam
9


1.3. Vai trò của năng lượng mặt trời của Thành phố Sơn La:
Được coi là nguồn năng lượng gần như vô tận, năng lượng mặt trời mang lại
rất nhiều ứng dụng về mặt năng lượng, cụ thể:
Năng lượng mặt trời tạo ra các máy nước nóng sử dụng nguồn nhiệt từ mặt trời để
sử dụng trong sinh hoạt, kinh doanh, sản xuất.
Hệ thống sưởi ấm từ năng lượng mặt trời áp dụng trong xây dựng, sử dụng
các vật liệu nhiệt khối như đá, xi măng, nước...
Hệ thống xử lý nước sử dụng nhiệt mặt trời và điện năng lượng mặt trời để
khử mặn hoặc khử khuẩn.
Bếp năng lượng mặt trời, người ta cũng sử dụng kỹ thuật hội tụ ánh sáng mặt
trời để tạo nhiệt phục vụ nấu ăn, điển hình là các bếp cơng nghiệp cơng nghệ Ấn Độ
đang phục vụ tới 35.000 suất ăn mỗi ngày.
Lợi ích to lớn từ điện năng lượng mặt trời
Điện năng lượng mặt trời là nguồn điện được chuyển đổi từ năng lượng ánh
sáng mặt trời thành điện năng. Do vậy với năng lượng mặt trời, chúng ta có một
nguồn tài nguyên gần như vô tận để khai thác.
Ý nghĩa kinh tế của điện năng lượng mặt trời
Với nguồn cung cấp ngày càng lớn về nguyên vật liệu, chi phí sản xuất pin
năng lượng mặt trời đang ngày càng giảm. Đồng thời với sự phát triển của công
nghệ ngày càng cao, sản lượng điện do pin mặt trời cung cấp đang tăng dần theo
thời gian góp phần giảm chi phí tiêu thụ điện.
An ninh năng lượng
Một trong những vai trò quan trọng nữa là điện năng lượng mặt trời trong
tương lai có thể thay thế các hình thức sản xuất điện khác từ việc đốt nguyên liệu
hóa thạch cũng như hạn chế thủy điện làm thay đổi hệ sinh thái.

Lợi ích mơi trường của điện năng lượng mặt trời
Điện năng lượng mặt trời được công nhận là nguồn năng lượng xanh, sạch và
thân thiện với môi trường, công nghệ tái chế pin năng lượng mặt trời cũng dần hoàn
thiện, theo thống kê các năm gần đây, lượng phát thải khí CO2 trung bình của điện
năng lượng mặt trời là 41g/kWh so với điện than là 820g/kWh và dầu khí là
10


490g/kWh.
Ngoài ra, điện năng lượng mặt trời được ứng dụng sâu rộng trong đời sống
của con người từ sinh hoạt đến sản xuất, có khả năng triển khai với quy mô rất đa
dạng và phù hợp với mọi đối tượng.
1.4. Một số lưu ý về năng lượng mặt trời tại Thành phố Sơn La
Tại Thành phố Sơn La, khi muốn sử dụng một hệ thống năng lượng mặt trời
thì trước hết, cần giải quyết tốt một số vấn đề sau:
1.4.1. Tư vấn về lắp điện mặt trời:
- Lắp đặt các tấm pin:
Thành phố Sơn La nằm ở trung tâm tỉnh Sơn La, phía Tây Bắc của cả nước.
Do vị trí địa lý của nước ta nằm ở bán cầu Bắc nên việc lắp đặt các tấm pin năng
lượng sẽ được lắp nghiêng 10-150 về phía nam và vng góc với hướng đơng và tây
(khơng lệch về phía nào) để hứng ánh sáng mặt trời là tốt nhất.
Thêm vào đó, do đặc tính của các tấm pin là cơng suất phát điện sẽ bị hạn
chế khi bị nóng lên do vậy khi lắp các giá đỡ tấm pin thì phải căn cứ theo vị trí, địa
thế lắp đặt để tính tốn độ cao, độ cứng của giá đỡ so với mái nhà, xưởng. Ví dụ:
nếu mái nhà, xưởng được làm bằng bê tơng và các cơng trình xung quanh ảnh
hưởng khiến sự lưu thơng, tản nhiệt kém thì độ cao của giá đỡ tấm pin có thể làm
cao đến 1,2-1,5 mét. Nếu mái nhà, xưởng được làm bằng vật liệu ngói gốm thì sự
tản nhiệt tốt hơn nên độ cao của giá đỡ cũng chỉ cần thấp hơn. Nếu đây là khu vực
thường có gió mạnh trong năm thì cần tăng cường thêm độ cứng của khung giá đỡ
(thêm thanh nối, giằng hoặc kích thước của các thanh thép làm khung).

- Số lượng tấm pin: Tùy theo nhu cầu công suất sử dụng, lắp đặt và khả
năng lắp đặt (diện tích mái nhà, xưởng) mà số lượng tấn pin năng lượng mặt trời có
thể ít hoặc nhiều. Thêm vào đó, cơng suất của mỗi tấm pin cũng ảnh hưởng đến số
lượng tấm pin cần lắp. Năm 2019, tại miền Bắc, khi điện năng lượng mặt trời bắt
đầu được bộ Chính phủ cho phép ký hợp đồng bán điện giữa ngành điện và cá nhân,
tổ chức thì các hệ thống điện năng lượng mặt trời dần được lắp đặt nhiều hơn ở các
tỉnh miền Bắc, trong đó có Sơn La và chủ yếu là khu vực Thành phố Sơn La. Thời
điểm này, các tấm pin được lắp đặt chủ yếu là có công suất nhỏ (245-:-325 kWp)
11


nên với một lượng công suất vừa hoặc nhỏ nhưng số lượng tấm pin nhiều, chiếm
nhiều diện tích. Đến đầu năm 2020, các tấm pin công suất lớn hơn đã được sản xuất
và lắp đặt (công suất 425kWp) với diện tích của một tấm là khơng đổi, qua đó tiết
kiệm diện tích lắp đặt hơn, cho phép mở rộng tổng công suất một cách dễ dàng hơn.
Trong tương lai gần, với sự phát triển của khoa học công nghệ, công suất của mỗi
tấm pin có thể sẽ tiếp tục lớn hơn và đáp ứng kịp thời nhu cầu của người sử dụng.
So với nhiều tỉnh đồng bằng, Thành phố Sơn La có mật độ dân và mật độ cơ sở hạ
tầng vừa phải, diện tích mặt bằng mỗi cơ sở hạ tầng cơ bản đáp ứng tốt cho nhu cầu
lắp đặt điện năng lượng mặt trời. Tuy nhiên, với sự phát triển của kinh tế xã hội,
mật độ dân và mật độ cơ sở hạ tầng ngày một tăng. Lúc đó, nhu cầu sử dụng tấm
pin có cơng suất lớn sẽ rất thiết thực.
- Lắp đặt bộ điều khiển và chuyển đổi nguồn: theo nguyên lý, năng lượng
từ ánh sáng mặt trời sẽ được tấm pin mặt trời hấp thụ và chuyển đổi thành năng
lượng điện với nguồn điện là một chiều. Do vậy để có thể sử dụng hoặc hịa lưới
điện quốc gia thì cần chuyển đổi thành điện xoay chiều với các thông số cơ bản phù
hợp. Bộ chuyển đổi nguồn (thường gọi là Inverter) có tác dụng chuyển đổi nguồn
điện một chiều thành nguồn điện xoay chiều.
Đồng thời, bộ Inverter cịn có tác dụng hịa nguồn điện sau chuyển đổi với
lưới điện quốc gia thông qua bộ hịa được tích hợp sẵn. Với những bộ Inverter

thơng minh cịn điều tiết cả luồng cơng suất, ưu tiên năng lượng mặt trời sử dụng
cho các thiết bị nội bộ của hộ lắp đặt, khi công suất không dùng hết thì mới phát
ngược lại lên lưới điện. Thêm vào đó, tuy theo cơng suất sử dụng mà bộ Inverter có
thể là loại 3 pha hay 1 pha.
Tại Thành phố Sơn La, cả 2 loại 1 pha và 3 pha đều được sử dụng cho các hộ
tiêu thụ. Thông thường, với các hệ thống có cơng suất nhỏ (~ 5kWP) và chỉ có thiết
bị 1 pha thì bộ Inverter được sử dụng. Bộ Inverter này có ưu điểm nhỏ, gọn, tiêu thụ
năng lượng ít, lắp đặt đơn giản, dễ vận hành, sử dụng, tuy nhiên chỉ phù hợp với hệ
thống có công suất nhỏ.

12


Hình 1.2: Hệ pin năng lượng mặt trời
Với những hệ thống điện năng lượng mặt trời công suất lớn (trên 10kWp)
hoặc hộ tiêu thụ có thiết bị 3 pha, Inverter 3 pha sẽ được sử dụng. Inverter 3 pha với
những ưu điểm như công suất lớn, hoạt động tin cậy, lắp đặt đơn giản, dễ vận hành,
sử dụng rất phù hợp với các hệ thống lớn, yêu cầu cao, đa dạng. Bộ chỉ có nhược
điểm là giá thành cao hơn và công suất tiêu thụ (tổn hao điện năng) lớn hơn.
Hiện nay, do sự phát triển của ngành công nghiệp sản xuất thiết bị điện năng
lượng mặt trời cũng như do nhu cầu của hộ tiêu dùng, các thiết bị như pin mặt trời,
bộ Inverter đề được sản xuất hợp bộ nên việc lắp và cài đặt rất dễ dàng. Chỉ với thao
tác đấu nối cơ bản là có thể hoàn thành việc đấu nối, lắp đặt bộ Inverter. Điểm cộng
của nhiều bộ Inverter hiện nay là có kết nối Wifi, từ đó cho phép người sử dụng có
thể dễ dàng truy cập vào Inverter để giám sát tình trạng làm việc của hệ thống cũng
như thống kê, theo dõi diễn biến công suất, điện năng mà hệ thống sản sinh ra. Tại
Thành phố Sơn La, việc sử dụng các bộ Inverter như vậy là rất phù hợp và thuận
tiện do đa số các hộ sử dụng đều là những người am hiểu cơ bản về công nghệ
thông tin, đồng thời lại bận rộn, các bộ Inverter thường lại được lắp đặt ở vị trí trên
tầng cao của cơ sở hạ tầng, không thuận tiện để giám sát trực tiếp. Trong trường

hợp chức năng Wifi bị lỗi, người sử dụng vẫn có thể giám sát trực tiếp tại màn hình
hiện thị của Inverter, tuy chỉ có thể xem được các thơng số cơ bản và khơng có biểu
đồ thống kê.
Điện mặt trời áp mái cho gia đình: với cơng suất lắp đặt từ 2-5kWp, mỗi
13


kWp cần diện tích khoảng 6-7m2 và mỗi ngày sản xuất được từ 4-6kWh (tùy chất
lượng tấm pin, các thành phần khác trong hệ thống điều kiện nắng) sẽ có suất đầu tư
từ 15-18tr/1kWp cho các sản phẩm tốt, và từ 20-25tr cho các sản phẩm cao cấp có
tiêu chuẩn chất lượng vượt trội, thời gian bảo hành lâu. Thêm vào đó, với sự phát
triển của cơng nghệ và cơng suất sản xuất, số lượng các nhà máy sản xuất, số lượng
pin mặt trời cung cấp ra thị trường ngày càng tăng, giá thành sẽ ngày càng rẻ.
1.4.3. Lựa chọn tấm pin năng lượng mặt trời:
Hiện tại, loại pin năng lượng mặt trời có ba loại: mono (đơn tinh thể), poly
(đa tinh thể) và thin-film (màng mỏng). Những tấm pin mặt trời này khác nhau về
cách chúng được tạo ra, hình dạng, hiệu suất, giá thành và cách lắp đặt.
Tùy thuộc vào nhu cầu mà bạn có thể cân nhắc lựa chọn một loại phù hợp
nhất, cụ thể:
Pin Mono và poly

Hình 1.3: Pin loại Pin Mono và poly
Cả hai loại pin mặt trời mono và poly đều có các solar cell (tế bào quang
điện) làm từ các tấm silic. Để tạo ra một tấm pin mono và poly, các tấm wafer
(miếng silic mỏng chừng 0.76 mm) được lắp thành các hàng và cột để tạo thành một
hình chữ nhật, sau đó được phủ bằng một tấm kính và đóng khung lại với nhau.
Trong khi cả hai loại pin mặt trời này đều có các cell được làm từ silic, các
tấm mono và poly khác nhau trong thành phần của chính silic. Pin mặt trời mono
được cắt từ một tinh thể silic đơn, tinh khiết. Còn pin mặt trời Poly bao gồm các
mảnh tinh thể silic được nung chảy trong khuôn trước khi được cắt thành tấm wafer.

14


Pin Thin-film
Không giống như các tấm pin mặt trời mono và poly, các tấm pin Thin-film
được làm từ nhiều loại vật liệu. Loại pin mặt trời Thin-film phổ biến nhất được làm
từ cadmium Telluride (CdTe). Để tạo ra loại pin thin film này, các nhà sản xuất đặt
một lớp CdTe giữa các lớp màng dẫn trong suốt giúp thu ánh sáng mặt trời. Loại
cơng nghệ Thin-film này cũng có một lớp kính trên cùng để bảo vệ.
Các tấm pin mặt trời Thin-film cũng có thể được chế tạo từ silic vơ định hình
(a-Si), tương tự như thành phần của các tấm mono và poly. Mặc dù loại pin Thinfilm này có silic trong thành phần nhưng chúng khơng được tạo thành từ các tấm
silic cứng. Thay vào đó, chúng bao gồm silic không kết tinh được đặt trên thủy tinh,
nhựa hoặc kim loại.
Cuối cùng là Copper Indium Gallium Selenide (CIGS), một loại công nghệ
Thin-film phổ biến khác. Các tấm pin CIGS có tất cả bốn thành phần được đặt giữa
hai lớp dẫn điện (ví dụ như thủy tinh, nhựa, nhơm hoặc thép) và các điện cực được
đặt ở mặt trước và mặt sau để thu dòng điện.
Khi tiến hành chọn loại pin năng lượng mặt trời để lắp đặt bạn phải quyết
định dựa theo yếu tố tài chính, tình hình thực địa và vị trí lắp đặt. Mỗi loại mono,
poly và thin-film đều có những ưu và nhược điểm riêng.
Chủ sở hữu có mặt bằng lớn, nhiều khơng gian cho các tấm pin mặt trời có
thể chọn lắp đặt các tấm poly có hiệu suất trung bình với chi phí thấp hơn. Nếu bạn
có khơng gian hạn chế bạn có thể chọn lắp đặt các tấm pin mặt trời mono, hiệu suất
cao hơn.
Vị trí địa lý cũng ảnh hưởng tới việc loại loại pin. Trong thực tế, pin mặt trời
mono tốt hơn pin poly ở hiệu suất chuyển đổi ở những nơi có bức xạ mặt trời yếu
(khoảng 3.8 - 4.8kWh/m2/ngày). Khu phía miền Nam nước ta có cường độ bức xạ
mặt trời cao nhất cả nước (từ 4.8 – 5.6kWh/m2/ngày), và miền Bắc là (từ 3.8 4.7kWh/m2/ngày). Ngoài ra, miền Nam có nhiệt độ cao hơn nên phải tính tới yếu tố
suy giảm hiệu suất do nhiệt độ. Thêm nữa là yếu chi phí đầu tư cho hệ thống sử
dụng pin poly thấp hơn. Vì vậy, pin poly nên sử dụng ở miền Nam và mono nên sử

dụng ở miền Bắc.
15