(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu thiết kế và phân tích kinh tế hệ thống điện mặt trời độc lập tại tỉnh thừa thiên huế

i

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi và được sự hướng
dẫn khoa học của TS. Khương Anh Sơn. Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong đề tài
này là trung thực và chưa cơng bố dưới bất kỳ hình thức nào trước đây. Những số liệu
trong các bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá được chính tác giả
thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo.
Ngoài ra, trong luận văn còn sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng như số
liệu của các tác giả khác, cơ quan tổ chức khác đều có trích dẫn và chú thích nguồn
gốc.Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tơi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội
dung luận văn của mình.

Huế, ngày 29 tháng 5 năm 2016
Tác giả Luận văn

Nguyễn Hoàng Phương

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


ii

LỜI CẢM ƠN
Trước hết tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu trường Đại học
Nông Lâm Huế, các thầy cơ giáo phịng Đào tạo sau đại học, tồn thể các thầy cơ giáo
khoa Cơ khí - Cơng nghệ đã tạo điều kiện và tận tình giúp đỡ tơi trong q trình học
tập và nghiên cứu để tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp.
Đặc biệt, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Khương Anh Sơn đã dành
nhiều thời gian tâm huyết, trực tiếp hướng dẫn tận tình và tạo mọi điều kiện thuận lợi
cho tơi trong q trình thực hiện nghiên cứu đề tài và hoàn chỉnh luận văn Thạc sĩ

chuyên nghành Kỹ thuật Cơ khí và Cơ kỹ thuật.
Cuối cùng tơi xin chân thành cám ơn gia đình và bạn bè đã ln đồng hành,
động viên, khích lệ, sẻ chia và giúp đỡ tơi trong suốt q trình học tập, nghiên cứu và
hoàn thành Luận văn.

Huế, ngày 29 tháng 5 năm 2016
Tác giả Luận văn

Nguyễn Hoàng Phương

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


iii

TĨM TẮT ĐỀ TÀI
Lý do chọn đề tài
Nước ta có tiềm năng khá lớn về nguồn năng lượng mặt trời (NLMT). Trong
những năm gần đây, các hoạt động nghiên cứu ứng dụng NLMT nói chung và hệ
thống điện mặt trời (ĐMT) nói riêng đã được triển khai. Tuy nhiên, việc ứng dụng
chưa phát triển, chưa được sâu rộng. Rào cản lớn của dạng năng lượng đầy tiềm năng
này là giá thành chi phí đầu tư ban đầu khá cao. Đồng thời các nghiên cứu về ĐMT
phục vụ sinh hoạt chưa nhiều, chưa tính hết sự phụ thuộc vào khí hậu cho từng khu
vực, các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật với việc phân tích kinh tế của hệ thống. Vì vậy, việc
nghiên cứu thiết kế hệ thống ĐMT độc lập thỏa mãn được các điều kiện nêu trên là cần
thiết nên tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu thiết kế và phân tích kinh tế hệ thống điện
mặt trời độc lập tại tỉnh Thừa Thiên Huế”.
Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu.
Mục đích nghiên cứu
- Nghiên cứu thực trạng sử dụng hệ thống ĐMT tại Thừa Thiên Huế.

- Tính tốn thiết kế và phân tích kinh tế hệ thống ĐMT phù hợp với điều kiện khí
hậu và phụ tải ngơi nhà (tính tốn cơng suất pin mặt trời cần sử dụng, tính tốn ắc quy lưu
trữ, tính tốn bộ chuyển đổi điện DC-AC, tính tốn bộ điều khiển sạc).
- Tính tốn cơng suất tối ưu hệ thống ĐMT độc lập (công suất pin mặt trời,
cơng suất ắc quy) cho 3 vị trí tại trạm khí tượng: thành phố Huế, huyện Nam Đơng và
huyện A Lưới.
Đối tượng nghiên cứu
- Hệ thống ĐMT độc lập
- Các hộ gia đình, đơn vị sản xuất cơng suất nhỏ
Phạm vi nghiên cứu
- Hệ thống ĐMT độc lập cung cấp điện cho phụ tải một ngôi nhà, hoặc phụ tải
nhỏ ở một khu vực lựa chọn tại Thừa Thiên Huế.
- 3 vị trí tại đài khí tượng thành phố Huế, huyện Nam Đông và A lưới
Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp điều tra, khảo sát, thu thập số liệu
- Phương pháp nghiên cứu tài liệu lý thuyết
- Phương pháp chun gia
- Phương pháp tính tốn và phân tích

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


iv

Nội dung và kết quả nghiên cứu
- Tính tốn hệ thống ĐMT độc lập cho hộ gia đình
- Tính tốn các thành phần của hệ thống ĐMT độc lập cung cấp cho phụ tải
ngôi nhà tại một khu vực của tỉnh Thừa Thiên Huế.
- Tính tốn cơng suất pin mặt trời, ắc quy của hệ thống ĐMT lập cho một khu
vực tại Thừa Thiên Huế.

- Phân tích chi phí vịng đời và tính kinh tế của hệ pin mặt trời
- Thiết kế và tính tốn trạm sạc NLMT cho xe điện tham quan Đại Nội Huế tại
bến xe Nguyễn Hoàng, thành phố Huế.
Kết luận
- Tìm hiểu về thực trạng sử dụng NLMT trên thế giới, Việt Nam và tỉnh Thừa
Thiên Huế.
- Đánh giá hiện trạng sử dụng hệ thống ĐMT tại Thừa Thiên Huế.
- Dùng thuật toán di truyền để tối ưu các thông số như công suất dàn pin mặt
trời và cơng suất ắc quy.
- Tính tốn cơng suất và phân tích kinh tế cho các hệ thống ĐMT độc lập của
các hộ ở 3 khu vực.
- Thiết kế và tính tốn trạm sạc NLMT cho xe điện tham quan Đại nội Huế tại
bến xe Nguyễn Hoàng, thành phố Huế.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


v

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. ii
TÓM TẮT ĐỀ TÀI ....................................................................................................... iii
MỤC LỤC ....................................................................................................................... v
DANH MỤC KÝ HIỆU CÁC TỪ VIẾT TẮT ........................................................... viii
DANH MỤC CÁC BẢNG .............................................................................................ix
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ..................................................................................xi
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
1. Đặt vấn đề .................................................................................................................... 1
2. Mục tiêu của đề tài ...................................................................................................... 1

2.1. Mục tiêu chung ......................................................................................................... 1
2.2. Mục tiêu cụ thể ......................................................................................................... 1
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ..................................................................................... 2
3.1. Ý nghĩa khoa học ...................................................................................................... 2
3.2. Ý nghĩa thực tiễn ...................................................................................................... 2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ........................................ 3
1.1. Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu ........................................................................ 3
1.1.1. Khái niệm về năng lượng Mặt Trời ....................................................................... 3
1.1.2. Sự cần thiết phát triển năng lượng mặt trời ........................................................... 3
1.1.3. Các ứng dụng của năng lượng mặt trời ................................................................. 3
1.1.4. Khái quát về Pin NLMT ........................................................................................ 4
1.2. Cơ sở thực tiễn của các vấn đề nghiên cứu ........................................................... 11
1.2.1 Tình hình phát triển năng lượng mặt trời trên thế giới ......................................... 11
1.2.2. Tình hình phát triển năng lượng mặt trời trong nước .......................................... 17
1.2.3. Trạm sạc năng lượng mặt trời cho xe ô tô điện ................................................... 31
1.2.4. Nhận xét và đề nghị hướng nghiên cứu ............................................................... 34
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU............................................................................................................................... 36

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


vi

2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .......................................................................... 36
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu .......................................................................................... 36
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................. 36
2.2. Nội dung nghiên cứu chính .................................................................................... 36
2.3. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................ 36
2.3.1. Phương pháp điều tra, khảo sát, thu thập số liệu ................................................. 36

2.3.2. Phương pháp nghiên cứu tài liệu lý thuyết .......................................................... 36
2.3.3. Phương pháp chuyên gia ..................................................................................... 37
2.3.4. Phương pháp tính tốn và phân tích .................................................................... 37
CHƯƠNG 3: NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .......................................... 38
3.1. Đặc điểm địa bàn nghiên cứu ................................................................................. 38
3.2. Hệ thống năng lượng mặt trời độc lập .................................................................... 42
3.2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống điện mặt trời độc lập .................. 42
3.2.2. Cấu trúc của hệ thống năng lượng mặt trời độc lập ............................................ 42
3.2.3. Những tiện ích mà điện năng lượng mặt trời mang lại........................................ 48
3.2.4. Tình hình phát triển điện mặt trời ở Thừa Thiên Huế ......................................... 49
3.3. Mơ hình và thuật tốn ............................................................................................. 57
3.3.1. Mơ hình dàn pin Mặt Trời ................................................................................... 57
3.3.2. Mơ hình ắc quy .................................................................................................... 58
3. 3.3. Mơ hình độ tin cậy .............................................................................................. 58
3.3.4. Mơ hình kinh tế ................................................................................................... 59
3.3.5. Hàm mục tiêu và hàm ràng buộc ......................................................................... 60
3.4. Áp dụng các thuật tốn di truyền trong tính tốn tối ưu hệ thống NLMT. ............ 61
3.4.1. Thuật toán di truyền ............................................................................................. 61
3.4.2. Kết quả tính tốn tỷ lệ tối ưu từ thuật tốn di truyền .......................................... 62
3.5. Thiết kế mơ hình hệ thống điện năng lượng mặt trời độc lập cho hộ gia đình ...... 65
3.5.1. Hệ thống điện mặt trời độc lập ............................................................................ 65
3.5.2. Sơ đồ khối hệ thống ............................................................................................. 67
3.5.3. Tính tốn thiết kế và phân tích kinh tế hệ thống ĐMT độc lập ........................... 68

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


vii

3.5.4. Tính tốn hệ thống ĐMT cho các hộ dân tại ở thành phố Huế năm 2015 .......... 72

3.5.5. Tính toán hệ thống ĐMT cho một hộ dân tại huyện Nam Đơng và huyện A Lưới
năm 2015 ....................................................................................................................... 84
3.5.6. Tính tốn cơng suất hệ thống ĐMT có xét đến ảnh hưởng của tỷ lệ lạm phát và
chiết khấu ....................................................................................................................... 85
3.5.7. Tính tốn trạm sạc năng lượng mặt trời cho xe điện tại bến xe Nguyễn Hoàng . 90
3.6. Nhận xét và thảo luận ............................................................................................. 95
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................ 97
5.1. Kết luận................................................................................................................... 97
5.2. Kiến nghị ................................................................................................................ 97
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 98

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


viii

DANH MỤC KÝ HIỆU CÁC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt

Giải nghĩa

AQ

: Ắc quy

BCĐ

: Bộ chuyển đổi nguồn điện

BD&SC

: Bảo dưỡng và sửa chữa

CPVĐ

: Chí phí vịng đời

PAQ

: Dung lượng ắc quy

ĐMT

: Điện mặt trời

LOLH

: Độ tin cậy cung cấp điện

NLMT

: Năng lượng mặt trời

NL

: Năng lượng

NLTT

: Năng lượng tái tạo

GA

: Thuật tốn di truyền

SOC

: Tình trạng sạc điện

PV

:Tấm pin quang điện

PMT

: Pin mặt trời

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


ix

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Xếp hạng các nhà máy điện mặt trời làm việc trên nguyên lý công nghệ
quang điện...................................................................................................................... 16
Bảng 1.2. Số liệu về bức xạ Mặt Trời tại Việt Nam ...................................................... 19
Bảng 1.3. Lượng tổng bức xạ Mặt Trời trung bình ngày của các tháng trong năm ở
một số địa phương của nước ta, đơn vị: MJ/m2/ngày.................................................... 20
Bảng 3.1. Tần suất (%) xuất hiện lượng mưa tháng ≥ 100mm ..................................... 39

Bảng 3.2. Lượng mây tổng quan trung bình.................................................................. 40
Bảng 3.3. Số ngày nhiều mây trung bình ...................................................................... 40
Bảng 3.4. Tổng số giờ nắng trung bình tháng và năm .................................................. 41
Bảng 3.5. Các thông số kỹ thuật của mô đun pin Mặt Trời .......................................... 44
Bảng 3.6. Các tham số mơ phỏng của ắc quy................................................................ 58
Bảng 3.7. Kích thước tối ưu của hệ thống NLMT độc lập tai 3 khu vực Khu vực thành
phố Huế.......................................................................................................................... 63
Bảng 3.8. Chi phí của các thành phần trong hệ thống NLMT độc lập .......................... 71
Bảng 3.9. Nhu cầu sử dụng các thiết bị điện của ngôi nhà ........................................... 72
Bảng 3.10. Lựa chọn các thành phần trong hệ thống NLMT độc lập cho hộ dân 1 ..... 74
Bảng 3.11. Nhu cầu sử dụng các thiết bị điện của ngơi nhà ......................................... 76
Bảng 3.12. Tính tốn cơng suất trong hệ thống NLMT độc lập cho hộ dân 2 .............. 77
Bảng 3. 13. Lựa chọn các thành phần trong hệ thống NLMT độc lập cho hộ dân 2 .... 77
Bảng 3.14. Chi phí các thành phần của hệ thống NLMT cho hộ dân 2. ....................... 78
Bảng 3.15. Nhu cầu sử dụng các thiết bị điện của ngơi nhà ......................................... 78
Bảng 3. 16. Tính tốn cơng suất trong hệ thống NLMT độc lập cho hộ dân 2 ............. 79
Bảng 3. 17. Lựa chọn các thành phần trong hệ thống NLMT độc lập cho hộ dân 3 .... 79
Bảng 3.18. Chi phí các thành phần của hệ thống NLMT cho hộ dân 3. ....................... 80
Bảng 3.19. Bảng tổng hợp các chi phí của ba ngơi nhà (VNĐ) .................................... 81
Bảng 3.20. Bảng chi phí 1 kW tiền điện dùng điện lưới ............................................... 82
Bảng 3.21. So sánh cho phí 1 kWh của các hộ khi dùng hệ thống ĐMT và điện lưới . 83
Bảng 3.22. Nhu cầu sử dụng các thiết bị điện ngôi nhà của hộ dân 1 ........................... 84
Bảng 3.23. Tính tốn cơng suất trong hệ thống NLMT độc lập cho hộ dân 1 .............. 84

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


x

Bảng 3.24. Tính tốn cơng suất trong hệ thống NLMT độc lập cho hộ dân 1 .............. 84

Bảng 3.25. Tính tốn cơng suất trong hệ thống NLMT độc lập cho hộ dân 1 .............. 85
Bảng 3.26. Tính tốn các thành phần trong hệ thống NLMT độc lập ........................... 85
Bảng 3.27. Tính tốn các thành phần trong hệ thống NLMT độc lập ........................... 86
Bảng 3.28. Tính tốn các thành phần trong hệ thống NLMT độc lập ........................... 87
Bảng 3.29. Tính tốn các thành phần trong hệ thống NLMT độc lập ........................... 88
Bảng 3.30. Tính tốn các thành phần trong một trạm sạc xe điện ................................ 94
Bảng 3.31. Tính tốn các thành phần trong ba trạm sạc xe điện ................................... 94
Bảng 3.32. Tính tốn chi phí các thành phần trong ba trạm sạc xe điện ....................... 94

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


xi

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Hệ 2 mức năng lượng ...................................................................................... 4
Hình 1.2. Các vùng năng lượng ....................................................................................... 5
Hình 1.3. Nguyên lý hoạt động của pin Mặt Trời ........................................................... 6
Hình 1.4. Quan hệ

 (Eg )

................................................................................................. 7

Hình 1.5. Pin mặt trời ...................................................................................................... 7
Hình 1.6. Q trình tạo Mơ đun ...................................................................................... 8
Hình 1.7. Cấu tạo Mơ đun Mặt Trời ................................................................................ 9
Hình 1.8.Tình hình xây dựng các nhà máy ĐMT trong các năm 2001-2015 ............... 12
Hình 1.9. Đầu tư và cơng suất điện pin Mặt Trời xây dựng thêm hàng năm (GW) trên
tồn cầu giai đoạn 2004-2013 ....................................................................................... 13

Hình 1.10. Diễn biến chi phí 1 Wp điện mặt trời và xây dựng các tấm pin trên thế giới
....................................................................................................................................... 13
Hình 1.11. Nhà máy điện mặt trời lớn nhất thế giới Ivanpah nằm ở sa mạc Mojave, gần
ranh giới giữa bang California và Nevada, Mỹ ............................................................. 15
Hình 1.12. Các tấm pin silicon tại trạm điện Mặt trời nổi Kasai Nhật Bản ................. 16
Hình 1.13. Bản đồ bức xạ mặt trời của Việt Nam. ........................................................ 18
Hình 1.14. Bếp nấu ăn NLMT . .................................................................................... 22
Hình 1.15. Bếp nấu ăn kiểu hộp .................................................................................... 22
Hình 1.16. Hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời tại Bệnh viện Đa khoa Gia Đình
Đà Nẵng ......................................................................................................................... 23
Hình 1.17. Máy sấy lúa dùng NLMT do Giáo viên trường Đại học Nông Lâm Huế
thiết kế ........................................................................................................................... 24
Hình 1.18. Thiết bị chưng lọc nước ngọt từ nước biển, sử dụng năng lượng Mặt Trời 25
Hình 1.19. Khởi cơng Dự án cung cấp điện điện bằng NLMT tại Quảng Bình............ 26
Hình 1.20. Khởi cơng xây dựng nhà máy điện mặt trời Thiên Tân tại thôn Đạm Thủy,
xã Đức Minh, huyện Mộ Đức, tỉnh Quảng Ngãi ........................................................... 26
Hình 1.21. Dàn pin và ắc quy rích trữ điện năng tại Đồn Biên Phòng Khiểng Phước . 29
Hình 1.22. Hệ thống bơm trực tiếp từ nắng 1.5HP để phục vụ tưới tiêu cho vườn thanh
long . .............................................................................................................................. 30

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


xii

Hình 1.23. Dàn pin NLMT và bộ chuyển đổi tại khu cơng nghiệp Nhơn TRạCH Đồng
Nai ................................................................................................................................ 30
Hình 1.24. Hệ thống các cột đèn điện sử dụng điện Mặt Trời . ................................... 31
Hình 1.25. Hệ thống điện mặt trời trên nóc tịa nhà Bộ cơng thương Hà Nội . ............ 31
Hình 1.26. Trạm sạc ơ tơ điện Tesla tại Mỹ .................................................................. 32

Hình 1.27. Trạm sạc Energies-sol ................................................................................. 33
Hình 1.28. Trạm sạc NLMT của hãng xe BMW ........................................................... 33
Hình 1.29. Trạm sạc NLMT của hãng xe Mitsubishi .................................................... 34
Hình 1.30. Trạm sạc NLMT của hãng xe Toyota ......................................................... 34
Hình 3.1. Biểu đồ của hệ thống NLMT độc lập ............................................................ 43
Hình 3.2. Sơ đồ hệ thống ĐMT độc lập cho ngôi nhà................................................... 43
Hình 3.3. Ắc quy............................................................................................................ 45
Hình 3.4. Bộ điều khiển sạc cho pin mặt trời ................................................................ 47
Hình 3.5. Bộ kích điện DC-AC ..................................................................................... 48
Hình 3.6. Chuyển mạch tự động .................................................................................... 48
Hình 3.7. Nhiệt độ trung bình của Thừa Thiên Huế năm 2013 .................................... 49
Hình 3.8. Nhiệt độ trung bình của Thừa Thiên Huế năm 2014 ..................................... 50
Hình 3.9. Nhiệt độ trung bình của Thừa Thiên Huế năm 2015. .................................... 50
Hình 3.10. Hệ thống pin NLMT ở bán đảo Sơn Chà, huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên
Huế................................................................................................................................. 51
Hình 3.11. Đèn NLMT thắp sáng bán đảo Sơn Chà, huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên
Huế................................................................................................................................. 51
Hình 3.12. Hệ thống năng lượng điện mặt trời tại Đồn Biên Phòng Hồng Thái huyện A
Lưới, tỉnh Thừa Thiên Huế với cơng suất 4 kW ........................................................... 52
Hình 3.13. Hệ thống năng lượng mặt trời tại khách sạn Riverside Resort Huế. ........... 52
Hình 3.14. Dàn pin được lắp trên tàu cá ở huyện Phú Lộc .......................................... 53
Hình 3.15. Cột đèn chiếu sáng đường phố sử dụng pin NLMT tại đường Tơn Đức
Thắng, Tp. Huế .............................................................................................................. 54
Hình 3.16. Cột đèn tín hiệu giao thơng ứng dụng pin NLMT tại đường Tăng Bạt
Hổ,Tp. Huế .................................................................................................................... 54

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


xiii

Hình 3.17. Cột đèn tín hiệu giao thơng ứng dụng NLMT tại đường Đào Duy Anh,
Tp.Huế ........................................................................................................................... 55
Hình 3.18. Cột đèn vàng tại ngã tư Phạm Văn Đồng và Lưu Hữu Phước, Tp.Huế ...... 55
Hình 3.19. Đèn NLMT tại Trung tâm bảo trợ trẻ em ở Thủy Xuân, Tp.Huế ............... 55
Hình 3.20. Hệ thống nước nóng NLMT 10.000 lít tại khách sạn MORIN ở Huế........... 57
Hình 3.21. Bản đồ địa lý các huyên của tỉnh Thừa Thiên Huế ..................................... 62
Hình 3.22. Góc nghiêng  của hệ thống ĐMT .............................................................. 67
Hình 3.23. Sơ đồ khối hệ thống điện mặt trời ............................................................... 68
Hình 3.24. Biểu đồ so sánh chi phí 1kW điện khi dùng điện NLMT và điện lưới ....... 83
Hình 3.25. So sánh ảnh hưởng của tỷ lệ lạm phát và tỉ lệ lãi suất đến công suất của hệ
thống NLMT độc lập ..................................................................................................... 86
Hình 3.26. So sánh ảnh hưởng của tỷ lệ lạm phát và tỉ lệ lãi suất đến cơng suất của hệ
thống NLMT độc lập ..................................................................................................... 87
Hình 3.27. So sánh ảnh hưởng của tỷ lệ lạm phát và tỉ lệ lãi suất đến công suất của hệ
thống NLMT độc lập ..................................................................................................... 88
Hình 3.28. So sánh ảnh hưởng của tỷ lệ lạm phát và tỉ lệ lãi suất đến cơng suất của hệ
thống NLMT độc lập ..................................................................................................... 89
Hình 3.29. So sánh ảnh hưởng của tỷ lệ lạm phát và tỉ lệ lãi suất đến công suất của hệ
thống NLMT độc lập ..................................................................................................... 89
Hình 3.30. Dàn xe điện phục vụ tham quan Đại Nội Huế ............................................. 90
Hình 3.31. Bến xe Nguyễn Hồng – Nơi tập kết đưa đón khách của xe điện ............... 91
Hình 3.32. Trạm sạc SUDI ............................................................................................ 92
Hình 3.33. Mơ hình trạm sạc cho xe điện tại bến xe Nguyễn Hoàng, TP. Huế ............ 95

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


1

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Năng lượng mới là mối quan tâm hàng đầu của các quốc gia khi nguồn năng
lượng hóa thạch có hạn, khiến nguy cơ thiếu năng lượng trầm trọng. Việc tìm kiếm và
khai thác nguồn năng lượng mới là một trong những hướng quan trọng trong kế hoạch
phát triển năng lượng đối với các nước. Những chất thải từ các nguồn năng lượng hóa
thạch đã ảnh hưởng lớn đến mơi trường. Vì vậy, điện NLMT được xem là lựa chọn
thay thế điện lưới quốc gia ở các nơi phát triển điện lưới không khả thi về mặt kinh tế.
Nước ta có tiềm năng khá lớn về nguồn NLMT. Trong những năm gần đây, các
hoạt động nghiên cứu ứng dụng NLMT nói chung và hệ thống ĐMT nói riêng đã được
triển khai. Tuy nhiên, việc ứng dụng chưa phát triển, chưa được sâu rộng mà mới chỉ
dừng ở quy mô các dự án dành cho người nghèo được chính phủ và các tổ chức nước
ngồi tài trợ. Hoặc một số cơ quan nhà nước, các hộ gia đình đã tự phát và đi tiên
phong trong vấn đề sử dụng. Một trong những rào cản lớn của dạng năng lượng đầy
tiềm năng này là giá thành chi phí đầu tư ban đầu khá cao, đại đa số người dân chưa
nhận thức được lợi ích của nó, chưa tìm hiểu kỹ cơng nghệ, tính năng kỹ thuật và quy
trình vận hành, bảo dưỡng thiết bị nên chưa mặn mà với việc đầu tư xây dựng. Đồng
thời các nghiên cứu về hệ thống ĐMT phục vụ sinh hoạt chưa nhiều, chưa tính hết sự
phụ thuộc vào khí hậu cho từng khu vực, các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật với việc phân
tích kinh tế của hệ thống. Vì vậy, việc nghiên cứu thiết kế hệ thống ĐMT độc lập thỏa
mãn được các điều kiện nêu trên là cần thiết nên tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu thiết
kế và phân tích kinh tế hệ thống điện mặt trời độc lập tại tỉnh Thừa Thiên Huế”.
2. Mục tiêu của đề tài
2.1. Mục tiêu chung
Nghiên cứu thiết kế hệ thống ĐMT độc lập nhằm thỏa mãn chỉ tiêu kinh tế và
kỹ thuật phù hợp với điều kiện khí tượng của từng vùng tại Thừa Thiên Huế để làm cơ
sở xây dựng các giải pháp thúc đẩy phát triển sử dụng NLMT cho phát điện.
2.2. Mục tiêu cụ thể
- Nghiên cứu thực trạng sử dụng hệ thống ĐMT tại Thừa Thiên Huế.
- Tính tốn thiết kế và phân tích kinh tế hệ thống ĐMT phù hợp với điều kiện

khí hậu và phụ tải ngơi nhà (Tính tốn cơng suất pin mặt trời cần sử dụng, Tính tốn ắc
quy lưu trữ, Tính tốn bộ chuyển đổi nguồn điện, Tính tốn bộ điều khiển sạc) cho 3 vị
trí tại trạm khí tượng: thành phố Huế, huyện Nam Đơng và huyện A lưới.
- Tính tốn cơng suất tối ưu hệ thống ĐMT độc lập (công suất pin mặt trời,
công suất ắc quy) cho một khu vực tại Thừa Thiên Huế.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


2

- Thiết kế và tính tốn trạm sạc NLMT cho xe điện tham quan Đại nội Huế tại
bến xe Nguyễn Hoàng, thành phố Huế.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
3.1. Ý nghĩa khoa học
Kết quả nhiên cứu của đề tài làm cơ sở khoa học cho sự phát triển nghiên cứu
ứng dụng khai thác ĐMT.
3.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Kết quả tính tốn, thiết kế hệ thống ĐMT độc lập phù hợp với điều kiện thời
tiết một số vùng của Thừa Thiên Huế, thỏa mãn chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật.
- Giúp cho các cán bộ kỹ thuật, người dân hiểu rõ được tính năng kỹ thuật của
hệ thống, từ đó dễ dàng lựa chọn và vận hành, bảo dưỡng thiết bị.
- Góp phần khuyến khích thúc đẩy phát triển ứng dụng khai thác ĐMT tại Thừa
Thiên Huế để bảo vệ môi trường.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu
1.1.1. Khái niệm về năng lượng mặt trời
Năng lượng (NL) mặt trời thu được trên trái đất là NL của dòng bức xạ điện
từ xuất phát từ mặt trời đến trái đất. Chúng ta sẽ tiếp tục nhận được dòng NL này cho
đến khi phản ứng hạt nhân trên mặt trời hết nhiên liệu, vào khoảng 5 tỷ năm nữa. Có
thể trực tiếp thu lấy NL này thông qua hiệu ứng quang điện, chuyển NL
các photon của mặt trời thành điện năng, như trong pin mặt trời. NL của các photon
cũng có thể được hấp thụ để làm nóng các vật thể, tức là chuyển thành nhiệt năng, sử
dụng cho bình đun nước nóng bằng mặt trời, hoặc làm sơi nước trong các nhà
máy nhiệt điện của tháp mặt trời, hoặc vận động các hệ thống nhiệt như máy điều hòa
mặt trời.
1.1.2. Sự cần thiết phát triển năng lượng mặt trời
Trong quá trình phát triển, các quốc gia luôn đặt vấn đề an toàn NL lên hàng
đầu. Cùng với sự phát triển kinh tế, đời sống của người dân ngày càng tăng cao nên
nhu cầu sử dụng NL ngày càng tăng. Nguồn NL truyền thống đang sử dụng chủ yếu là
dầu, than đá, khí ga. Nguồn NL hóa thạch này đang được khai thác và sử dụng mạnh
mẽ nên đang cạn kiệt dần, dẫn đến mất an ninh NL ở nhiều quốc gia, khu vực và quốc
tế; Việc khai thác và sử dụng nhiên liệu hố thạch q mức đã phát thải khí nhà kính
làm trái đất nóng lên gây ra biến đổi khí hậu đã tác động khơng nhỏ đến đời sống, môi
trường của con người; Sự biến động giá cả của dầu mỏ trên thế giới đã tác động đến
giá của nguồn cung NL.Vì vậy, việc phát triển khai thác năng lượng tái tạo (NLTT),
đặc biệt là NLMT đang được nhiều nước trên thế giới quan tâm phát triển.
1.1.3. Các ứng dụng của năng lượng mặt trời
Ngày nay, con người đã ứng dụng NLMT trong nhiều lĩnh vực như: sưởi ấm
không gian và làm mát thông qua kiến trúc NLMT, chưng cất nước uống và khử trùng,
chiếu sáng và sinh hoạt, bình nước nóng, sấy thực phẩm, nấu ăn, chạy và sạc xe điện
(xe ô tô, xe đạp), sản xuất hydro, sưởi ấm, máy bay, đèn giao thông, chiếu sáng, đồng
hồ, bảng quảng cáo, sạc pin, thuyền, túi xách, sân vận động,… [5].
Người ta sử dụng 2 công nghệ để phát điện đó là: Cơng nghệ quang điện và

Cơng nghệ hội tụ NLMT.
Cơng nghệ NLMT có 2 hình thức hoạt động, hoặc thụ động, hoặc chủ động tùy
thuộc vào cách chúng nắm bắt, chuyển đổi và phân phối NLMT. Kỹ thuật NLMT chủ
động bao gồm việc sử dụng các tấm pin quang điện và các tấm thu nhiệt để khai thác
NL. Cịn kỹ thuật NLMT thụ động có thể minh họa bằng việc hướng một tịa nhà về
phía mặt trời, lựa chọn vật liệu có khối lượng nhiệt thuận lợi hoặc ánh sáng phân tán

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


4

và thiết kế khơng gian lưu thơng khơng khí tự nhiên trong ngơi nhà đó để khai thác
một cách hiệu quả lượng nhiệt thu được từ mặt trời.
1.1.4. Khái quát về Pin NLMT
Pin NLMT thường gọi là pin mặt trời hay pin quang điện, bao gồm nhiều tế
bào quang điện là phần tử bán dẫn có chứa trên bề mặt một số lượng lớn các cảm biến
ánh sáng là điốt quang, thực hiện biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện.
Sự chuyển đổi này thực hiện theo hiệu ứng quang điện.
1.1.4.1. Hiệu ứng quang điện
Hiệu ứng quang điện được phát hiện đầu tiên vào năm 1839 bởi nhà vật lý Pháp
Alexandre Edmond Becquerel. Tuy nhiên, cho đến năm 1883 một pin năng lượng mới
được tạo thành, bởi Charles Fritts, ông phủ lên mạch bán dẫn selen một lớp cực mỏng
vàng để tạo nên mạch nối. Thiết bị chỉ có hiệu suất 1%, Russell Ohl xem là người tạo
ra pin năng lượng mặt trời đầu tiên năm 1946. Sau đó Sven Ason Berglund đã có các
phương pháp liên quan tới việc tăng khả năng cảm nhận ánh sáng của pin.
Xét một hệ 2 mức NL điện tử E1
< E2, bình thường điện tử chiếm mức
năng lượng thấp hơn E1. Khi nhận bức
xạ mặt trời, lượng tử ánh sáng photon

có NL hv (trong đó h là hằng số Planck,
v là tần số ánh sáng) bị điện tử hấp thụ
và chuyển lên mức NL E2. Ta có
phương trình cân bằng NL:

Hình 1.1. Hệ 2 mức năng lượng

Hv = E2 – E1
Trong các vật thể rắn, do tương tác rất, mạnh của mạng tinh thể lên điện tử
vịng ngồi, nên các mức NL của nó bị tách ra nhiều mức sát nhau và tạo thành các
vùng NL. Vùng NL thấp bị các điện tử chiếm đầy khi ở trạng thái cân bằng gọi là vùng
hóa trị, mà mặt trên của nó là mức NL Ev. Vùng NL phía trên tiếp đó hồn toàn trống
hoặc chỉ bị chiếm một phần gọi là vùng dẫn, mặt dưới của vùng có NL là Ec. Cách ly
giữa hai vùng hóa trị và vùng dẫn là một vùng cấp có độ rộng với NL là Eg, trong đó
khơng có mức NL cho phép nào của điện tử .
Khi nhận bức xạ mặt trời, photon có NL hv tới hệ thống và bị điện tử ở vùng có
hóa trị thấp hấp thu và trở thành điện tử tự do e-, để lại ở vùng hóa trị một lỗ trống có
thể xem như hạt mang điện dương, kí kiệu là h+. Lỗ trống này có thể di chuyển và
tham gia vào quá trình dẫn điện.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


5

Hình 1.2. Các vùng năng lượng
Hiệu ứng lượng tử của q trình hấp thụ photon có thể mơ tả bằng phương trình:
Ev +hv → e- + h+
Điều kiện để điện tử có thể hấp thu NL của photon và chuyển từ vùng hóa trị
lên vùng dẫn, tạo ra cặp điện tử - lổ trống là hv = hc/>= Ec – Ev. Từ đó có thể tính

được bước sóng tới hạn c của ánh sáng để có thể tạo ra cặp e- và h+:

c =

hc
h
1,24
(m)
= c =
Ec − Ev E g
Eg

Trong thực tế các hạt dẫn bị kích thích e- và h+ đều tự phát tham gia vào quá
trình phục hồi, chuyển động đến mặt của các vùng NL: điện tử e- giải phóng để chuyển
đến mặt của vùng dẫn Ec, còn lỗ trống h+ chuyển đến mặt của Ev, quá trình phục hồi
chỉ xảy ra trong khoảng thời gian rất ngắn 10-12 - 10-1giây và gây ra dao động mạnh
(photon). NL bị tổn hao do quá trình phục hồi sẽ là Eph = hv – Eg.
Tóm lại, khi vật rắn nhận tia bức xạ mặt trời, điện tử ở vùng hóa trị hấp thụ
năng lượng photon hv và chuyển lên vùng dẫn tạo ra cặ hạt dẫn điện tử - lỗ trống e- h+, tức là đã tạo ra một điện thế. Hiện tượng đó gọi là hiệu ứng quang điện bên trong.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


6

Hình 1.3. Nguyên lý hoạt động của pin mặt trời
1.1.4.2. Hiệu suất của q trình biến đổi quang điện
Ta có thể xác định hiệu suất giới hạn về mặt lý thuyết  của quá trình biến đổi
quang điện của hệ thống 2 mức sau:
c

=

Eg  J 0 ( )d
0



 hc 

 J ( )   d
0

0

Trong đó:
J 0 ( ) là mật độ photon có bước  ;

J 0 ( )d là tổng số photon tới có bước sóng trong khoảng  :  + d ;
hc /  là NL của photon;

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


7

c

Eg =  J 0 ( )d là NL hữu ích mà điện tử hấp thụ của photon trong quá trình
0



quang điện,  J 0 ( )
0

hc 
d là tổng NL của các photon tới hệ.
  

Như vậy hiệu suất  là một hàm của E g (hình1.4).
Bằng tính tốn lý thuyết đối với chất bán dẫn Silicon thì hiệu suất   0.44

Hình 1.4. Quan hệ giữa hiệu suất và năng lượng hữu ích
1.1.4.3. Cấu tạo pin mặt trời
Hiện nay nguyên liệu chủ yếu cho pin mặt trời là các silic tinh thể. Pin mặt trời
từ các tinh thể silic chia thành 3 loại:
* Đơn tinh thể mô đun sản xuất
dựa trên quá trình Crochralski. Đơn
tinh thể loại này có hiệu suất lên tới
16%. Chúng thường rất đắt tiền do
được cắt từ các thỏi hình ống, các tấm
đơn thể này có mặt trống ở góc nối các
mơ đun [12]

Hình 1.5. Pin mặt trời

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma

8

* Đa tinh thể làm từ các thỏi đúc – đúc từ silic nung chảy cẩn thận được làm
nguội và làm rắn. Các pin này thường rẻ hơn các pin đơn tinh thể, tuy nhiên hiệu suất
kém hơn. Nhưng chúng có thể tạo thành các tấm vng che phủ bề mặt nhiều hơn loại
đơn tinh thể bù lại cho hiệu suất thấp của nó.
* Dãy silic tạo từ các tấm phin mỏng từ silic nóng chảy và có cấu trúc đa tinh
thể. Loại này thường có hiệu suất thấp nhất, tuy nhiên nó rẻ nhất trong các loại vì
khơng cần phải cắt từ thỏi silicon.
Một lớp tiếp xúc bán dẫn p-n có khả năng biến đổi trực tiếp NL bức xạ NLMT
nhờ hiệu ứng quang điện bên trong gọi là pin mặt trời. Pin mặt trời được sản xuất và
ứng dụng phổ biến hiện nay là các pin mặt trời được chế tao từ vật liệu tinh thể bán
dẫn Silicon (Si) có hóa trị 4. Tinh thể Si tinh khiết, để có vật liệu tinh thể bán dẫn Si
loại n, người ta pha tạp chất donor là photpho có hóa trị 5. Còn vật liệu tinh thể bán
dẫn loại p thì tạp chất acceptor được dùng để pha vào Si là Bo có hóa trị 3. Đối với pin
mặt trời từ tinh thể Si, khi bức xạ mặt trời chiếu đến thì hiệu điện thế hở mạch giữa 2
cực khoảng 0,55V và dịng ngắn mạch của nó khi bức xạ mặt trời có cường độ
1000W/m2 vào khoảng 25 ÷ 30mA/cm2.
Hiện nay người ta đã chế tạo Pin mặt trời bằng Si vơ định hình (a-Si). So với
Pin mặt trời tinh thể Si thì Pin mặt trời a-Si giá thành rẻ hơn nhưng hiệu suất thấp hơn
và kém ổn định.
Công nghệ chế tạo pin mặt trời gồm nhiều công đoạn khác nhau để cuối cùng ta
được mơ đun. Ví dụ để chế tạo pin mặt trời từ Si đa tinh thể cần qua các cơng đoạn
như hình 1.6

Hình 1.6. Q trình tạo mô đun pin mặt trời

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma

9

Hình 1.7. Cấu tạo mơ đun mặt trời
Các thơng tin cơ bản về tấm pin mặt trời:
+

Công suất từ 25Wp - 175Wp;

+

Số lượng tế bào trên mỗi tấm pin: 72 tế bào;

+

Kích thước tế bào 5 - 6;

+

Hiệu suất : từ 15% - 18%;

+

Chất liệu của khung: thương là nhôm;

+

Loại tế bào: monocrystalline và polycrystalline;

+ Tuổi thọ trung bình của mỗi tấm pin: 25 ÷ 30 năm
1.1.4.4. Các tham số ảnh hưởng đến chế độ và hiệu suất của pin mặt trời.

Các tham số ảnh hưởng đến chế độ làm việc và hiệu suất của pin mặt trời:
- Điện trở sơn RSh;
- Điện trở nội (điện trở nối tiếp) Rs;
- Dòng bão hòa Is;
- Cường độ bức xạ mặt trời E;
- Nhiệt độ của pin mặt trời T.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


10

Ba tham số đầu là chủ quan và 2 tham số sau là khách quan của pin mặt trời. Ở
điều kiện bức xạ bình thường (khơng hội tụ) các tham số trên có thể xem như các tham
số độc lập, chỉ trừ dòng điện bão hòa IS và nhiệt độ T.
Điện trở sơn RSh đặc trưng cho dòng dò qua lớp tiếp xúc pn, phụ thuộc vào
công nghệ chế tạo lớp tiếp xúc. Thông thường giá trị của RSh rất lớn, nên dịng dị có
thể bỏ qua.
Điện trở nội RS là tổng của các điện trở: điện trở tiếp xúc giữa điện cực dưới và
bán dẫn p, R1; điện trở bán dẫn loại p, R2; điện trở bán dẫn loại p, R3; điện trở tiếp xúc
giữa bán dẫn n và cực kim loại trên, R4; điện trở của cực lưới kim loại mặt trên, R5 và
điện trở của các thanh góp kim loại mặt trên, R6 , tức là:
𝑅𝑆 = ∑6i=1 R i = R1 + R 2 + R 3 + R 4 + R 5 + R 6
Sự tăng RS hoặc sự giảm RSh ảnh hưởng đến công suất phát điện của pin mặt trời.
1.1.4.5. Đặc tính kinh tế của pin năng lượng mặt trời
Trong bối cảnh NLMT đang được chú trọng đầu tư phát triển mạnh mẽ trên thế
giới, hiệu quả sử dụng, hiệu quả kinh tế ngày càng cao thể hiện rõ ở chỗ số lượng pin
và các phụ kiện của hệ thống điện mặt trời xuất hiện trên thị trường càng nhiều, giá
thành càng ngày càng thấp nhưng tính cơng nghệ khơng hề giảm mà càng được cải
thiện với chất lượng rất cao. Trong khoảng 10 năm trở lại đây, do có sự đầu tư của nhà

nước và các danh nghiệp tư nhân nên giá thành ngày càng hạ.
Điều quan trọng liên quan đến tính kinh tế của hệ thống ĐMT là giá thành của
hệ thống, chi phí ban đầu cao so với mức thu nhập trung bình người Việt Nam. Việc
đầu tư hệ thống ĐMT độc lập còn là một điều xa vời với các hộ bình dân, nhưng sẽ
khơng q xa trong lương lai.
1.1.4.6. Các yếu tố ảnh hưởng đến công suất hệ thống điện mặt trời
-

Sự thay đổi hàng ngày, liên quan đến vịng quay trái đất và mùa;

-

Vị trí khu đất (bức xạ mặt trời tại đó);

-

Độ nghiêng của thiết bị;

-

Góc phương vị;

-

Bóng đổ;

-

Nhiệt độ.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


11

1.1.4.7. Các chú ý khi sử dụng pin mặt trời
Các tấm pin mặt trời được lắp đặt ở ngoài trời, những nơi có thể đón nhận được
ánh sáng tốt nhất từ mặt trời vì chúng được thiết kế với những tính năng và chất liệu
đặc biệt, có thể chịu đựng được sự khắc nghiệt của thời tiết, khí hậu, nhiệt độ.
Để tính tốn kích cỡ các tấm pin mặt trời cần sử dụng, ta phải tính cơng suất
cực đại (Wp) cần có của tấm pin mặt trời. Lượng Wp mà pin mặt trời tạo ra lại tùy
thuộc vào khí hậu của từng vùng trên thế giới. Cùng 1 tấm pin mặt trời nhưng đặt ở
nơi này thì mức độ hấp thu NL sẽ khác với khi đặt nó nơi khác.
Lựa chọn tấm pin mặt trời phù hợp với mục đích sử dụng vì hiện tại trên thị
trường có rất nhiều loại pin.
Để tối đa hóa hiệu suất của hệ thống pin mặt trời cần được lắp đặt theo 1 góc
nghiêng và chọn ví trí các tấm pin có thể hấp thụ ánh nắng được tốt nhất cho cả ngày.
1.2. Cơ sở thực tiễn của các vấn đề nghiên cứu
1.2.1 Tình hình phát triển năng lượng mặt trời trên thế giới
Trong các năm gần đây, các cơng nghệ NLTT, trong đó có các cơng nghệ NLMT
có tốc độ tăng trưởng cao và liên tục. Lý do của xu hướng trên là: Cơng nghệ ngày càng
hồn thiện, dẫn đến giá NLTT càng ngày càng giảm sâu; Vấn đề an ninh NL. NLTT là
nguồn NL địa phương nên không phụ thuộc vào nguồn nhập khẩu, do đó khơng phụ
thuộc vào các biến đổi chính trị và các tác động khác; Các nguồn NL hóa thạch đã dần
cạn kiệt, trong lúc nhu cầu NL khơng ngừng tăng; Ơ nhiễm mơi trường do khai thác sử
dụng NL hóa thạch đã đến mức báo động, dẫn đến các hiện tượng biến đổi khí hậu trên
tồn cầu. Để cắt giảm một phần sự phát thải khí nhà kính các quốc gia cần khuyến khích
sử dụng các nguồn NL sạch và các nguồn NLTT.
Đến năm 2013, NLTT đã chiếm tỷ lệ 22,1% trong tổng sản xuất điện năng trên
tồn cầu. Nếu kể thêm cả sản xuất nhiệt thì tỷ lệ NLTT trong tổng sản xuất NL trên

toàn cầu cịn có tỷ lệ cao hơn nhiều. Đặc biệt, trong các năm gần đây, giai đoạn 20082013, tốc độ tăng trưởng NLTT nói chung và NLMT nói riêng đạt giá trị khá cao. Trừ
2 nguồn thủy điện và địa nhiệt có tốc độ dưới 4%/năm thì các nguồn NLTT khác có
tốc độ tăng trưởng trên 10%/năm. Ấn tượng nhất là tốc độ tăng trưởng của các công
nghệ NLMT: ĐMT tăng 55%; nhiệt điện mặt trời - 48% và nhiệt mặt trời (chủ yếu để
đun nước nóng) - 14%/năm.
Xu thế chung ngày càng rõ nét của tất cả các nước trên thế giới hiện nay là tăng
tỷ phần NLTT và giảm NL hóa thạch. Ví dụ, năm 2013, ở Đan Mạch và Tây Ban Nha,
điện NL gió đáp ứng lần lượt là 33,2% và 21% tổng nhu cầu điện; nhiều cộng đồng và
vùng lãnh thổ đặt mục tiêu sử dụng 100% điện NLTT vào năm 2020 như Dijibouti,

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


12

Scotland và các quốc gia đảo vùng Tuvalu; nước Đức đặt ra mục tiêu đến năm 2020,
khoảng 20 triệu dân (trên tổng số 65 triệu) sống ở các vùng sử dụng 100% NLTT .
Tổng công suất pin mặt trời đã lắp đặt giai đoạn 1995 ÷ 2013 trên thế giới . Đến
năm 2013, tổng cơng suất pin mặt trời tồn cầu đạt đến 137GW. Nói riêng, cơng suất
pin mặt trời lắp đặt của một số nước và vùng lãnh thổ dẫn đầu như sau: Năm 2013,
Đức lắp thêm 3,3GW, đưa tổng công suất đến 2013 lên 36GW; Trung Quốc lắp thêm
12,9GW, chiếm khoảng 72% tổng công suất điện pin mặt trời lắp thêm năm 2013 trên
toàn thế giới, trở thành nước có vị trí thứ 2, với tổng cơng suất khoảng 19GW; Vị trí
thứ 3 là Ý, với tổng cơng suất đến 2013 khoảng 17,5GW; Mỹ đứng vị trí thứ 5 sau
Nhật Bản, có tổng cơng suất 12,5GW, năm 2013 lắp thêm 4,8MW; Nhật Bản lắp thêm
6,9GW, tăng 50% so với cơng suất đã xây dựng trước đó, đưa tổng công suất lên
khoảng 14GW.
Số nước trên thế giới tham gia khai thác NLMT, đặc biệt để sản xuất điện tăng
thêm hàng năm. Tổng công suất điện năng ở một số nước tăng nhanh chóng. Nước
Đức vẫn đứng ở vị trí số 1 và giữ tỷ lệ tổng công suất điện mặt trời lớn gấp 3 lần nước

đứng thứ 2. Với bảng xếp hạng năm 2013, các nước lớn Đức, Ý, Trung quốc, Nhật và
Mỹ nay đã có mặt trong tốp 5. Các nước trong tốp 5 đều có mức tăng trưởng tuyệt đối
của tổng sản lượng ĐMT, 2013 so với 2010, rất cao. Nước Ý tăng 17 lần, Mỹ tăng 7
lần, Trung quốc tăng 6 lần, Nhật tăng 4,5 lần và Đức tăng 3,6 lần.
Theo đà tăng trưởng ĐMT của thế giới, trên hình 1.8 mơ tả sự tăng trưởng của
tổng sản lượng ĐMT theo từng năm, từ 1995 đến 2013. Rõ ràng, trong 5 năm cuối, đà
tăng trưởng diễn ra rất nhanh, gần đến 15 lần.

Hình 1.8.Tình hình xây dựng các nhà máy ĐMT trong các năm 2001-2015
Năm 2010, giá mô đun giảm đến khoảng 2000 USD/kWp, dẫn đến giá hệ thống
(nối lưới) giảm còn khoảng hơn 6000 USD/kWp. Nhưng cuối 2013, có sự giảm giá rất
kịch tính: giá mơ đun chỉ cịn 1000 USD/kWp; giá cả hệ thống cịn khoảng 3000 ÷

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma