Nghiên cứu, tìm hiểu về các nguồn năng lượng tái tạo

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO
--------------------

NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

BÁO CÁO CUỐI KÌ
GVHD:

TS. NGUYỄN NHÂN BỔN

Lớp:

18142CL5, chiều thứ 5 (tiết 7-10)

SVTH:
Nguyễn Bảo Phúc
Phạm Quang Phú
Đinh Long Thiên
Lê Trung Tín
Phạm Thị Hồng Khun
Đỗ Hồng Lê Phúc
Nguyễn Việt Đức

18142185
18142181
18142217
18142225
18142141
18142182
18119068

TP.HCM, ngày…..tháng…...năm 2021


LỜI MỞ ĐẦU
Năng lượng tái tạo đang dần đóng một vai trị hết sức quan trọng. Nó là nguồn năng
lượng thay thế cực kì sạch và vơ hạn đối với sản xuất và đời sống. Nhờ có năng lượng tái
tạo mà các hiệu ứng nhà kính được giảm xuống, hao tổn điện năng giảm đáng kể và hiệu
suất hoạt động của các hệ thống cung cấp điện cũng tăng lên góp phần thúc đẩy cách mạng
khoa học kĩ thuật phát triển mẽ.
Chính vì tầm quan trọng của năng lượng tái tạo nên việc đảm bảo độ tin cậy cung
cấp điện và nâng cao chất lượng điện năng trở thành mối quan tâm hàng đầu của ngành
công nghiệp điện hiện nay. Vấn đề đặt ra là phải thiết kế một hệ thống năng lượng sạch
đảm bảo cấp đủ điện năng theo yêu cầu của các hộ phụ tải đồng thời phải thoả mãn các chỉ
tiêu về kinh tế và kĩ thuật. Quá trình học lý thuyết trên lớp và đồng thời tập thiết kế một hệ
thống năng lượng tái tạo trên mặt bằng thực tế tực chọn giúp chúng em có thêm cơ hội vận
dụng kiến thức đã học và thực tiễn, hiểu rõ hơn các khía cạnh của năng lượng sạch trong
đời sống hiện đại với nhu cầu cung cấp điện vơi độ tin cậy cao.
Nghiên cứu, tìm hiểu về các nguồn năng lượng tái tạo là bài tập lớn giúp chúng em
làm quen với công việc thiết kế các hệ thống điện sử dụng nguồn năng lượng sạch, biết vận
dụng các kiến thức lý thuyết đã học để tiến hành thiết kế cho một cơng trình thực tế.
Trong q trình làm báo cáo, chúng em đã nhận được sự giúp đỡ, chỉ dạy tận tình
của thầy Nguyễn Nhân Bổn tuy nhiên do chúng em kiến thức còn hạn chế, kinh nghiệm
thực tế chưa nhiều nên không thể tránh khỏi những sai lầm thiếu sót. Chúng em rất mong
nhận được sự đóng góp chân thành của thầy để đồ án được hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn !


PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN
Họ và tên sinh viên thực hiện:

- Nguyễn Bảo Phúc

- Phạm Thị Hoàng Khuyên

- Phạm Quang Phú

- Đỗ Hồng Lê Phúc

- Lê Trung Tín

- Nguyễn Việt Đức

- Đinh Long Thiên
Lớp chiều thứ 5, tiết 7-10
Chuyên ngành: CNKT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
Nội dung: BÀI BÁO CÁO CUỐI KÌ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
GV hướng dẫn và đánh giá: TS. NGUYỄN NHÂN BỔN
NỘI DUNG ĐÁNH GIÁ:
1. Nội dung và khối lượng bài tập:
………………………………………………………………………………………………
2. Ưu điểm:
………………………………………………………………………………………………
3. Khuyết điểm
………………………………………………………………………………………………
4. Nhận xét chung:
...............................................................................................................................................
5. Điểm số:……..(Điểm bằng chữ:……………………………………………….)
GIẢNG VIÊN ĐÁNH GIÁ

TS. NGUYỄN NHÂN BỔN

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ........................................................................................... 1
1.1. Giới thiệu về năng lượng tái tạo ở Việt Nam: ...................................................... 1
1.1.1. Hiện trạng ....................................................................................................... 1
1.1.2. Tiềm năng ...................................................................................................... 1
1.2. Giới thiệu về năng lượng mặt trời: ...................................................................... 2
1.3. Tiềm năng phát triển năng lượng mặt trời tại Thành phố Hồ Chí Minh: ......... 2
1.4. Các phương pháp khai thác năng lượng mặt trời: .............................................. 3
1.5. Tìm hiểu về điện năng lượng mặt trời: ................................................................ 3
1.6. Mục tiêu của đề tài................................................................................................ 4
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CÁC THÀNH PHẦN TRONG ........................................ 5
HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI .................................................................... 5
2.1. Panel mặt trời ....................................................................................................... 5
2.2. Bộ hòa lưới điện mặt trời (Inverter) .................................................................... 5
2.2.1. Nguyên lý hoạt động của bộ hòa lưới điện mặt trời (Inverter) ..................... 5
2.2.2. Phân loại bộ hòa lưới điện mặt trời ............................................................... 6
CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN HỆ THỐNG ...................................................................... 7
NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI .......................................................................................... 7
3.1. Mặt bằng lựa chọn ................................................................................................ 7
3.2. Tính tốn phụ tải điện .......................................................................................... 7
3.2.1. Tính tốn công suất tiêu thụ trong ngày và trong tháng .............................. 9
3.2.2. Lựa chọn sơ đồ khối ..................................................................................... 10
3.2.3. Số tấm pin tính tốn ..................................................................................... 10
3.2.4. Xác định cách ghép nối các tấm pin ............................................................ 11
3.2.5. Tính tốn cơng suất của bộ inverter: ........................................................... 11
3.2.6. Lựa chọn hãng sản xuất, công suất và công nghệ tấm pin.......................... 12
3.2.7. Lựa chọn inverter ......................................................................................... 13
3.2.8. Lựa chọn dây dẫn ......................................................................................... 14

3.3. Tính tốn và nhận xét về tính kinh tế,mức độ hồn vốn của đề tài .................. 16
CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG GIÓ ......................... 19
4.1. Tổng quan năng lượng gió.................................................................................. 19
4.2. Các thành phần của hệ thống phát điện gió ...................................................... 21


4.2.1. Turbin gió ..................................................................................................... 21
4.2.2. Trục đỡ.......................................................................................................... 23
4.2.3. Hệ thống điều khiển...................................................................................... 24
4.2.4.Hệ thống hòa lưới .......................................................................................... 24
4.2.5. Hệ thống dự trữ năng lượng ........................................................................ 25
4.3. Thiết kế lắp đặt hệ thống điện gió quy mơ nhỏ ................................................. 25
4.3.1. Chọn mơ hình hệ thống phát điện................................................................ 25
4.3.2. Thơng số đầu vào .......................................................................................... 27
CHƯƠNG 5: NĂNG LƯỢNG SÓNG BIỂN ............................................................... 31
5.1. Tổng quan về năng lượng gió và sóng biển........................................................ 31
5.2. Khái niệm ............................................................................................................ 31
5.3. Khai thác năng lượng từ sóng biển .................................................................... 31
CHƯƠNG 6: THỦY ĐIỆN........................................................................................... 35
6.1. Tổng quan ........................................................................................................... 35
6.2. Những khái niệm ................................................................................................ 35
6.3. Trạm thủy điện ................................................................................................... 35
6.3.1. Phân loại ....................................................................................................... 35
6.3.2. Turbine và máy phát .................................................................................... 36
6.3.3. Hệ thống truyền tải và phân phối ................................................................ 37
6.4. Hiệu quả kinh tế và tác động môi trường của thủy điện................................... 37
6.4.1. Hiệu quả kinh tế từ thủy điện ...................................................................... 37
6.4.2. Tác động môi trường .................................................................................... 37
6.5. Thủy điện tại Việt Nam ...................................................................................... 37
6.5.1. Tình hình năng lượng thủy điện tại Việt Nam ............................................ 37

6.5.2. Các khó khăn trong việc khai thác nguồn năng lượng thủy điện tại Việt
Nam ......................................................................................................................... 39
6.5.3. Tiềm năng của năng lượng thủy điện trong tương lai ................................ 40
CHƯƠNG 7: NĂNG LƯỢNG ĐỊA NHIỆT ................................................................ 42
7.1. Tổng quan ........................................................................................................... 42
7.2. Công nghệ khai thác các nguồn địa nhiệt .......................................................... 43
7.2.1. Nhà máy điện hơi khô – Dry steam ( Nhà máy phát điện trực tiếp) .......... 43
7.2.2. Nhà máy điện đèn flash hơi ( Nhà máy phát điện gián tiếp )...................... 43


7.2.3. Nhà máy điện chu trình kép ......................................................................... 44
7.3. Các ứng dụng khác của địa nhiệt ....................................................................... 45
7.3.1. Năng lượng địa nhiệt tự dùng ...................................................................... 45
7.3.3. Đồng phát nhiệt – điện từ địa nhiệt ............................................................. 46
7.4. Hiệu quả kinh tế và tác động môi trường .......................................................... 46
7.4.1. Hiệu quả kinh tế ........................................................................................... 46
7.4.2. Tác động môi trường .................................................................................... 47
7.5. Tiềm năng và cơ hội khai thác địa nhiệt ở Việt Nam ........................................ 47
7.5.1. Tiềm năng địa nhiệt ở Việt Nam .................................................................. 47
7.5.2. Lợi ích của năng lượng địa nhiệt tại Việt Nam ........................................... 48
7.5.3. Khó khăn trong việc khai thác năng lượng địa nhiệt .................................. 48
CHƯƠNG 8: NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI ................................................................ 50
8.1 Tổng quan ............................................................................................................ 50
8.2. Hiện trạng đóng góp của năng lượng sinh khối của Việt Nam ......................... 51
8.2.1. Năng lượng sinh khối tại Việt Nam ............................................................. 51
8.2.2. Lợi ích của năng lượng sinh khối tại Việt Nam........................................... 53
8.2.3. Các khó khăn trong việc khai thác nguồn năng lượng sinh khối ở Việt
Nam ......................................................................................................................... 54
8.3. Các sản phẩm nhiên liệu từ sinh khối ................................................................ 55
8.3.1. Các sản phẩm nhiên liệu khí từ sinh khối ................................................... 55

8.3.2. Những sản phẩm nhiên liệu lỏng từ sinh khối ............................................. 56
8.4. Ví dụ về việc tính tốn, khai thác năng lượng từ sinh khối .............................. 57
8.4.1. Cách tính tốn xây dựng hầm biogas .......................................................... 57
8.4.2. Nhà máy phát điện trấu và bã mía .............................................................. 57
CHƯƠNG 9 : ĐÁNH GIÁ KHÍ THẢI VỊNG ĐỜI .................................................... 61
9.1. Giới Thiệu ........................................................................................................... 61
9.2. Xác định mục đích và phạm vi LCA .................................................................. 61
9.3. Xử lý dữ liệu đầu vào và đầu ra ......................................................................... 64
9.4. Tổng quan LCA .................................................................................................. 64
9.5. Lựa chọn bối cảnh .............................................................................................. 65
9.6. Vấn đề tập hợp .................................................................................................... 65
9.7. Chuỗi tính tốn ................................................................................................... 66


9.8. Ma trận tính tốn ................................................................................................ 67
9.9. Giao tiếp với người ra quyết định ...................................................................... 67
9.10. LCA đối với khí thải nhà kính ......................................................................... 67
CHƯƠNG 10: CƠ CHẾ PHÁT TRIỂN SẠCH ........................................................... 70
10.1. Tổng quan ......................................................................................................... 70
10.2. Tổng quan nghị định thư Kyoto. ...................................................................... 70
10.2.1. Tình trạng khí thải CO2 trên thế giới........................................................ 70
10.2.2. Sự gia tăng của mực nước biển. ................................................................. 71
10.3. Cơ chế phát triển sạch (CDM) ......................................................................... 71
10.3.1. Tình hình CDM trên thế giới ..................................................................... 71
10.3.2. Quy trình chung của các dự án CDM ở Việt Nam .................................... 73
KẾT LUẬN ................................................................................................................... 75


Năng lượng tái tạo

TS. Nguyễn Nhân Bổn

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về năng lượng tái tạo ở Việt Nam:
1.1.1. Hiện trạng
Ở Việt Nam, nguồn năng lượng hóa thạch đang suy giảm dần do trữ lượng có hạn mà
nhu cầu sử dụng ngày càng lớn, kèm theo đó là việc tiêu thụ nguồn năng lượng này đang
gây ra ô nhiễm mơi trường nghiêm trọng. Trong khi đó, tiềm năng để phát triển năng lượng
mới và năng lượng tái tạo là rất lớn, việc phát triển năng lượng tái tạo sẽ góp phần giảm
tiêu hao năng lượng hóa thạch, đồng thời giảm phát thải khí nhà kính.
Do đó, các nguồn điện được sản xuất ra từ các nguồn năng lượng tái tạo đang được xem
là sự bổ sung lý tưởng cho sự thiếu hụt điện năng và không chỉ giúp đa dạng hóa các nguồn
năng lượng mà cịn góp phần phân tán rủi ro, tăng cường, đảm bảo an ninh năng lượng
Quốc gia.

1.1.2. Tiềm năng
Việt Nam là một trong những nước có tiềm năng rất lớn về nguồn năng lượng tái tạo
phân bổ rộng khắp trên tồn quốc. Ước tính tiềm năng sinh khối từ các sản phẩm hay chất
thải nông nghiệp có sản lượng khoảng 10 triệu tấn dầu/năm. Khí sinh học xấp xỉ 10 tỉ
pg. 1


Năng lượng tái tạo

TS. Nguyễn Nhân Bổn

m3/năm có thể thu được từ rác, phân động vật và chất thải nông nghiệp. Nguồn năng lượng
mặt trời phong phú với bức xạ nắng trung bình là 5 kWh/m2 /ngày. Bên cạnh đó, với vị trí
địa lý hơn 3.400 km đường bờ biển giúp Việt Nam có tiềm năng rất lớn về năng lượng gió
ước tính khoảng 500-1000 kWh/m2/năm. Những nguồn năng lượng tái tạo này được sử

dụng sẽ đáp ứng được nhu cầu năng lượng ngày càng tăng nhanh.
1.2. Giới thiệu về năng lượng mặt trời:
Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng sạch, to lớn, vơ tận, có ở khắp nơi mà
chúng ta có thể khai thác. Nó mang lại nhiều giá trị cho con người. Những năm gần đây các
nước trên thế giới đang cùng nhau khai thác và đưa nguồn năng lượng sạch này vào sử
dụng. Quá trình khai thác không gây ảnh hưởng tiêu cực nào đến môi trường. Mà ngược lại
năng lượng mặt trời mang lại rất nhiều lợi ích khác.
1.3. Tiềm năng phát triển năng lượng mặt trời tại Thành phố Hồ Chí Minh:
TP HCM có điều kiện khí hậu rất phù hợp để phát triển điện mặt trời, nắng quanh
năm, dù mùa mưa thì trong ngày vẫn có nắng. Theo đó, cường độ bức xạ mặt trời trung
bình của TP HCM là khá cao nên có tiềm năng phát triển và ứng dụng năng lượng mặt trời
tương đối lớn. Ước tính tổng bức xạ theo phương ngang (GHI) trung bình hằng năm tại khu
vực phía Nam (trong đó có TP HCM) là 4,8-5,5 (kWh/m2/ngày).
Từ tháng 4/2017, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Quyết định số 11/2017/QĐTTg về cơ chế khuyến khích phát triển các dự án điện mặt trời tại Việt Nam. Quyết định
này cũng đã thúc đẩy mạnh mẽ sự đầu tư vể các dự án điện mặt trời và đặc biệt là dự án
điện mặt trời trên mái nhà. Sau khi Quyết định được ban hành, Sở Công Thương TP.HCM
đã làm việc với Tổng công ty Điện lực TP.HCM nhằm hỗ trợ người dân, DN trong việc ký
hợp đồng mua điện, điểm đầu nối, cấp đồng hồ đo đếm 2 chiều... Đến nay, trên địa bàn đã
có 274 khách hàng lắp đặt điện mặt trời nối lưới với tổng công suất là 3,6 MWp, trong đó
245/274 khách hàng đăng ký bán lại phần điện dư cho ngành Điện đã được kiểm tra thử
nghiệm các yêu cầu kỹ thuật nối lưới và gắn điện kế 2 chiều.

pg. 2


Năng lượng tái tạo

TS. Nguyễn Nhân Bổn

Với tổng số giờ nắng trung bình khoảng 2400 – 2500 giờ/năm, TP HCM được xem

là rất có tiềm năng trong việc phát triển điện Năng lượng mặt trời.

Trạm
TP HCM

Tháng
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Năm

245 246 272 239 195 171 180 172 162 182 200 223 2487

1.4. Các phương pháp khai thác năng lượng mặt trời:
Mặt trời là nguồn năng lượng vơ tận mà chúng ta có thể khai thác và sử dụng. Trong
lịch sử khai thác năng lượng mặt trời của con người. Chúng ta có thể chia ra làm hai phương
pháp chính. Đó là phương pháp khai thác chủ động và phương pháp thụ động.
Phương pháp thụ động là phương pháp sử dụng các nguyên tắc thu giữ nhiệt trong
cấu trúc vật liệu các cơng trình xây dựng.
Phương pháp chủ động hiện đại hơn là sử dụng các thiết bị đặc biệt để thu năng
lượng từ bức xạ mặt trời. Sau đó dùng hệ thống quạt hay máy bơm để phân phối nhiệt năng
lượng mặt trời.
1.5. Tìm hiểu về điện năng lượng mặt trời:
Để khai thác được điện từ năng lượng mặt trời. Người ta tiến hành ghép nối từ nhiều
tấm pin mặt trời (hay còn gọi là pin quang điện vì nó sản xuất dựa trên các tế bào quang
điện). Các tấm pin được sản xuất từ silic đa tinh thể, đơn tinh thể hay màng mỏng. Nó có
hiệu suất khác nhau từ 15% đến 18%. và tuổi thọ trung bình của các tấm pin mặt trời từ 25
đến 35 năm.
Các tấm pin mặt trời sẽ trực tiếp biến đổi từ năng lượng mặt trời thành điện năng.
Dòng điện pin mặt trời tạo ra là dòng điện một chiều. Nó sẽ được bộ sạc năng lượng mặt
trời điều chỉnh và sạc đầy cho hệ thống ắc quy lưu trữ. Để dòng điện nay phù hợp với các
thiết bị điện thường dùng. Hệ thống sẽ sử dụng thêm thiết bị inverter chuyển đổi nguồn
điện. Thiết bị này sẽ trực tiếp chuyển đổi dòng điện từ ắc quy lưu trữ thành dòng điện xoay

pg. 3


Năng lượng tái tạo

TS. Nguyễn Nhân Bổn

chiều 220V. Và cung cấp điện cho các trải tiêu thụ phục vụ cho sinh hoạt và sản xuất, kinh
doanh.
1.6. Mục tiêu của đề tài
- Tìm hiểu sơ lược về tiềm năng và nguồn lực của các nguồn năng lượng tái tạo ở Việt Nam
- Hiểu thêm về tầm quan trọng cũng như tầm nhìn của ngành năng lượng tái tạo ở Việt Nam
và trên thế giới
- Đánh giá tính khả thi, tính kinh tế của đề tài
- Thu thập số liệu, thiết kế hệ thống, tính tốn kinh tế cho các hệ thống năng lượng tái tạo
có thể áp dụng vào mặt bằng thực tế

pg. 4


Năng lượng tái tạo

TS. Nguyễn Nhân Bổn

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CÁC THÀNH PHẦN TRONG
HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
2.1. Panel mặt trời
Panel mặt trời là phần cốt lõi của hệ thống điện mặt trời. Panel mặt trời chính xác là
panel quang điện mặt trời, nó tạo ra năng lượng từ ánh sáng mặt trời. năng lượng mặt trời
càng manh thì công suất nhận được càng cao. Hầu hết các panel mặt trời đều gồm các tế
bào (pin) quang điện ghép lại với nhau. Pin mặt trời thông dụng hiện nay chỉ tạo ra điện
khoảng 0.5V, do đó phải ghép chúng lại với nhau bên trong panel để tạo ra điện áp hữu
dụng.
Nối các panel lại với nhau có thể tạo ra 1 mảng panel mặt trời. nối nhiều panel như
vậy với nhau sẽ giuups ta tạo ra dòng điện cường độ cao hơn ( mắc song song) hoặc tạo ra

điện áp cao hơn (mắc nối tiếp). Bất kể mắc nối tiếp hay song song hoặc kết hợp cả hai thì
đều cho cơng suất tồn hệ thống tăng.
2.2. Bộ hịa lưới điện mặt trời (Inverter)
Khi các tấm pin năng lượng mặt trời tiếp nhận ánh sáng mặt trời và chuyển thành
dòng điện một chiều. Dòng điện này sẽ được chuyển trực tiếp xuống bộ chuyển đổi điện
hòa lưới (inverter hòa lưới). Tại đây dòng điện một chiều được inverter chuyển thành dòng
điện xoay chiều và cung cấp nguồn điện cho các tải tiêu thụ.
Với hệ thống Bộ hòa lưới điện mặt trời này giúp chuyển đổi toàn bộ năng lượng thu
được từ pin mặt trời. Từ đó tối ưu hóa nguồn điện mặt trời và cung cấp điện cho các mục
đích sinh hoạt.
Hệ thống Inverter cịn có chế độ thơng minh. Nó tự tìm và đồng bộ pha để kết nối
điện mặt trời và điện lưới lại làm một.
2.2.1. Nguyên lý hoạt động của bộ hòa lưới điện mặt trời (Inverter)
Nguyên lý hoạt động của bộ hòa lưới điện mặt trời khá đơn giản. Khi pin mặt trời
chuyển đổi từ quan năng của ánh sáng mặt trời thành điện năng một chiều. Dòng điện DC
pg. 5


Năng lượng tái tạo

TS. Nguyễn Nhân Bổn

này sẽ được bộ inverter chuyển thành AC. Sau khi dòng điện đã cùng pha, cùng tần số thì
sẽ tự động hịa vào nguồn điện lưới.
Trong q trình sử dụng điện mặt trời hịa lưới có 3 trường hợp xảy ra:
 Khi nguồn điện mặt trời tạo ra bằng với điện tiêu thụ của các tải. Lúc này tải
sẽ tiêu thụ 100% từ điện năng lượng mặt trời.
 Khi nguồn điện mặt trời tạo ra nhỏ hơn tải tiêu thụ. Lúc này hệ thống sẽ tự
động lấy thêm điện từ điện lưới để cung cấp đủ cho các tải tiêu thụ.
 Khi nguồn điện mặt trời tạo ra lớn hơn các tải tiêu thụ. Lúc này nguồn điện

dư ra từ điện mặt trời sẽ được trả ra điện lưới. (Nhà nước sẽ mua lại số điện
dư thừa và hòa vào điện lưới của bạn).
2.2.2. Phân loại bộ hịa lưới điện mặt trời
Có 2 loại chính là bộ hịa lưới có lưu trữ và bộ hịa lưới khơng lưu trữ:


Bộ hịa lưới có dự trữ đi kèm với hệ thống là bình ắc quy dự trữ. Khi pin mặt trời
hoạt động và tạo ra năng lượng sẽ được ưu tiên nạp đầy ắc quy dự trữ. Sau đó mới
hịa vào điện lưới và cung cấp điện bình thường. Khi mất điện tất cả các tải điện ưu
tiên sẽ chuyển sang sử dụng nguồn điện từ ắc quy dự trữ. Lúc này hệ thống pin mặt
trời sẽ cung cấp điện để sạc ắc quy tạo ra nguồn điện liên tục. Khi có điện trở lại pin
mặt trời sẽ sạc đầy ắc quy và hòa vào điện lưới như bình thường.



Bộ hịa lưới điện mặt trời khơng có lưu trữ sẽ khơng có hệ thống ắc quy đi kèm. Khi
pin mặt trời tạo ra nguồn điện dư nó sẽ chuyển thẳng lên điện lưới mà khơng được
lưu trữ. Chính vì vậy mà khi điện lưới bị cắt hệ thống cũng sẽ ngừng cung cấp điện
cho các tải.

pg. 6


Năng lượng tái tạo

TS. Nguyễn Nhân Bổn

CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN HỆ THỐNG
NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
3.1. Mặt bằng lựa chọn

Địa điểm: Thành phố Biên Hịa, tỉnh Đồng Nai
Diện tính mái: 140 m2
Diện tích lắp đặt PV: 60 m2
Hướng lắp: mái hướng Đơng Nam của căn nhà.

3.2. Tính tốn phụ tải điện
 Bảng kê khai công suất:
Phụ tải

Số

Công suất (W)

lượng(cái)
Tivi led sony 32 inches

3

Thời gian sử
dụng (h)

69

3

Tủ lạnh Panasonic NR-BJ176 152 lít 1

130

24

Máy giặt Toshiba AW-E920LV 1

410

1

8.2Kg
pg. 7


Năng lượng tái tạo

TS. Nguyễn Nhân Bổn

Bóng đèn huỳnh quang 1.2m (Rạng 15

36

5

Đơng)
Máy lạnh

4

1200

12

Quạt bàn

3

67

8

Máy tính sách tay

2

160

3

Bộ Phát Sóng Wifi TP-Link TL- 2

5.4

24

WR740N
Nồi Cơm SHARP KSH-317V

1

600

1

Camera IP

4

15

24

 Hóa đơn tiền điện

 Bảng phân tích hóa đơn tiền điện theo giá điện bậc thang
Bậc

kWh

Đ/kWh

VNĐ

1

50

1678

92290

2

50

1734

95370

3

100

2014

221540
pg. 8


Năng lượng tái tạo

TS. Nguyễn Nhân Bổn
4

100

2536

278960

5

100

2834

311740

6

201.1473 2927

647634

Điện hàng tháng

601.1473

1647534

Tỷ lệ dùng điện ban ngày:

60%

Đ

Lượng dùng điện ban ngày

360.6884 1125469.78 3120.338

(kWh):

 Đồ thị phụ tải

3.2.1. Tính tốn cơng suất tiêu thụ trong ngày và trong tháng
Điện năng tiêu thụ trong một ngày (Ang) của tải được xác định:
𝒏

𝑨 = ∑ 𝑷𝒕 [𝒌𝑾𝒉]
𝒊=𝟏

Aday = 69x3x3 + 130x1x24 +410x1x1+ 36x15x5 + 1200x4x12 + 67x3x8 + 160x2x3 +
5,4x2x24 + 600x1x1 + 15x4x24 = 69,078(kWh).
pg. 9


Năng lượng tái tạo

TS. Nguyễn Nhân Bổn

Điện năng tiêu thụ trong một tháng
A tháng= A ngày x N tháng
Amonth = (69x3x3 + 130x1x24 +410x1x1+ 36x15x5 + 1200x4x12 + 67x3x8 + 160x2x3 +
5.4x2x24 + 600x1x1 + 15x4x24) x 30 = 2 072, 346kWh.
Điện năng tiêu thụ trong một năm
A năm = A ngày x 12.
A năm= 2072.346 x 12= 24686 (kWh)
3.2.2. Lựa chọn sơ đồ khối
Do tình hình tài chính của khách hàng và diện tích lắp đặt của mặt bằng chỉ có 60
m2 nên chỉ lắp được tối đa 30 tấm pin. Từ những lý do trên chúng em quyết định lắp hệ
mặt trời hịa lưới có lưu trữ
3.2.3. Số tấm pin tính tốn
Số lượng module pin mặt trời được tính tốn theo cơng thức

𝑁𝑝𝑣 =

𝐴 𝑛ă𝑚
𝑃𝑜𝑝𝑡. 𝑝𝑣 𝑥 𝐾 𝑡. 𝑝𝑣 𝑥 𝐾𝑎𝑡. 𝑝𝑣 𝑥 𝑛 𝑥 365 𝑥 ℎ𝑛

Ta có số giờ nắng trung bình hang ngày trong năm tại một số địa phương

Suy ra:
Npv =

24 868
0,32𝑥0,9𝑥(0,8𝑥0,8)𝑥(0,85𝑥0,85)𝑥6,8𝑥365

= 75 module.
pg. 10


Năng lượng tái tạo

TS. Nguyễn Nhân Bổn

Nhưng do:
Diện tích tấm pin=1,956x0,992 = 1,94m2
Diện tích lắp đặt 60m2.
Nên chỉ lắp đặt được tối đa 30 tấm pin.
3.2.4. Xác định cách ghép nối các tấm pin
Xác định số tấm pin mắc nối tiếp
Ta có cơng thức sau
𝑁𝑛𝑡 =

𝑉𝑙𝑣 𝑠𝑦𝑠
𝑉𝑙𝑣 𝑃𝑉

Điện áp định mức đầu vào của inverter từ 320-800v và dự định lắp đặt 30 tấm pin
mỗi tấm có điện áp đỉnh là 37.5V. Nhưng ta sẽ chọn giá trị điện áp thấp hơn giá trị nhà sản
xuất đưa ra. Nên điện áp làm việc của module sẽ chọn là 36V
Số tấm pin nối tiếp= 540/36=15 (module)
Số dãy tấm pin mắc song song
𝑁𝑠𝑠 =

𝑁𝑝𝑣
𝑁𝑛𝑡

=

30
15

= 2 (𝑑ã𝑦)

Tính tốn bộ pin lưu trữ
Cbat=Ang.Nd/D.ninv= 2072.346 x2/50% x85%=9752.616(kWh)
Cbat(Ah)=Cbat(kWh)/V lvsys= 9752.616/540=18Ah
3.2.5. Tính tốn cơng suất của bộ inverter:
Ta có cơng suất đỉnh của phụ tải là:
Pmax=69.3+130+410+36.15+1200.4+3.67+160.2+5,4.2+600+15.4
=3682.8(W)
Cơng suất của bộ inveter được tính như sau:
pg. 11

Năng lượng tái tạo
𝑃𝑖𝑛𝑣 = 𝑛𝑑𝑝 .

TS. Nguyễn Nhân Bổn
𝑃𝑚𝑎𝑥.𝑙𝑜𝑎𝑑
3682.8
=
. 1,3 = 8283.115(𝑊)
𝜂𝑠𝑦𝑠
0,8.0,85.0,85

3.2.6. Lựa chọn hãng sản xuất, công suất và công nghệ tấm pin
Công nghệ tấm pin lựa chọn: Đa tinh thể (polycristaline).
Hãng sản xuất: AE solar.
Đặc điểm tấm pin: 72 cell, cơng suất đỉnh: 320 W.
Đặc tính kĩ thuật tấm pin

pg. 12


Năng lượng tái tạo

TS. Nguyễn Nhân Bổn

3.2.7. Lựa chọn inverter
Chọn Inverter hịa lưới TRIO-8.5-TL-OUTD cơng suất 8.7kW 3 pha.

pg. 13

Năng lượng tái tạo

TS. Nguyễn Nhân Bổn

3.2.8. Lựa chọn dây dẫn
Nguồn điện sử dụng trong hệ thống điện là nguồn 1 pha. Lựa chọn dây dẫn/ cáp theo
điều kiện phát nóng./ cáp theo điều kiện phát nóng.
Dây dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép sẽ đảm bảo cho cách
điện của dây dẫn không bị phá hỏng do nhiệt độ day dẫn đạt đến chỉ số nguy hiểm cho cách
điện của day, điều này dk thực hiện khi dịng điện phát nóng cho phép của day phải lớn hơn
dòng điện làm việc lâu dài cực đại chạy trong day dẫn.
Đối với dây / cáp trên không:
𝐼𝐶𝑃 ≥

𝐼𝑙𝑣𝑚𝑎𝑥
𝐾

𝐼𝑙𝑣𝑚𝑎𝑥 : Dịng làm việc cực đại .
𝐾 : Tích các hệ số hiệu chỉnh .
K=𝐾1. 𝐾2. 𝐾3
 𝐾1 : Thể hiện ảnh hưởng của cách lắp đặt.
 𝐾2 : Thể hiện ảnh hưởng tương hổ của hai mạch đặt liền kề nhau.
 𝐾3 : Thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ tương ứng với dạng cách điện.
 Dây nối giữa các pin trong chuỗi:
Dựa theo điều kiện lắp đặt và cách đi dây cho hệ thống, các hệ số K được chọn như sau
(Theo giáo trình Cung cấp điện của PGS. TS Quyền Huy Ánh):
 K1=0.95 (Cáp treo trần nhà)
 K2=0.82 (Hàng đơn nằm ngang hoặc trên máng đứng)
 K3=0.93 (Nhiệt độ môi trường 35oC)

 K=K1.K2.K3=0.72
Công suất tiêu thụ: Ptt = 24686W
Dịng điện tính tốn: I =

𝑃
𝑈

=

24686
220

= 112,209A

pg. 14


Năng lượng tái tạo
Dòng cho phép: Icp =

TS. Nguyễn Nhân Bổn
112,209
0,72

= 154,88A

𝐼

154,88

𝐽

6

Tiết diện dây dẫn: S = =

= 25,8mm2

Trong đó:
– J: là mật độ dòng điện cho phép (A/mm2)
– S: là tiết diện dây dẫn (mm²)
+ Đối với dây đồng: Mật độ dòng điện cho phép JCu = 6 A/mm²
+ Đối với dây nhơm: Mật độ dịng điện cho phép JAl = 4,5 A/mm²

 Vậy tiết diện tối thiểu của dây điện đường trục chính trong gia đình là 25,8mm². Để
dự phòng phát triển phụ tải nên sử dụng cỡ dây 35mm²
 Chọn dây kết nối từ inverter đến các chuỗi song song
 K1=0.95 (Cáp treo trần nhà)
 K2=0.82 (Hàng đơn nằm ngang hoặc trên máng đứng)
 K3=0.93 (Nhiệt độ môi trường 35oC)
 K=K1.K2.K3=0.72
𝐼𝑙𝑣𝐼𝑁𝑉 =

𝑃𝐼𝑁𝑉
8700
=
= 56,5 𝐴
𝑈. 𝐶𝑂𝑆𝜑 220.0,7

𝐼𝑐𝑝𝑡𝑡 =

𝐼𝑙𝑣𝐼𝑁𝑉 56,5
=
= 78,46 𝐴
𝐾
0,72
pg. 15


Năng lượng tái tạo

TS. Nguyễn Nhân Bổn

Theo sách Giáo trình Cung cấp điện của PGS.TS Quyền Huy Ánh về thiết kế và tính
chọn dây dẫn, ta chọn cáp điện lực CV ruột dẫn bằng đồng nhiều sợi xoắn, cách điện PVC
660V do công ty CADIVI sản xuất với các thông số tƣơng ứng cho từng tủ phân phối như
sau:

 Tiết diện danh định (mm2 ): 11
 Số sợi/đường kính sợi (N/mm): 7/1,4
 Đường kính tổng (mm): 6,8
 Trọng lượng gần đúng (kg/km): 132
 Cường độ tối đa (A): 75
 Điện áp rơi (V/A/km): 3,1
Tính tốn chọn dây dẫn và CB trên phần mềm Etap

pg. 16


Năng lượng tái tạo

TS. Nguyễn Nhân Bổn

pg. 17


Năng lượng tái tạo

TS. Nguyễn Nhân Bổn

3.3. Tính tốn và nhận xét về tính kinh tế,mức độ hồn vốn của đề tài

pg. 18