Tài liệu Thiết kế và đánh giá hiệu quả kinh tế hệ thống điện mặt trời áp mái tại trạm biến áp 500kv pleiku gıa lai

  • Số trang: 121 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 8 |
  • Lượt tải: 0

Hệ thống đang quá tải...vui lòng truy cập lại sau.

Mô tả:

Theo dự báo tình hình năng lượng điện tại Việt Nam của viện Năng lượng quốc gia, nhu cầu điện dùng của Việt Nam tăng hơn 10%/năm cho đến năm 2020. Trong khi đó các nguồn năng lượng dự trữ như than đá, dầu mỏ, khí thiên nhiên …. đều có hạn, khiến cho nhân loại đứng trước nguy cơ thiếu hụt. Việc tìm kiếm và khai thác các nguồn năng lượng mới như năng lượng gió, năng lượng mặt trời, năng lượng địa nhiệt ….. là hướng quan trọng để phát triển nguồn năng lượng. Nguồn năng lượng điện mặt trời là một trong những nguồn thay thế, bởi đây là nguồn năng lượng được coi là vô tận, không gây ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, việc thiết kế hệ thống điện mặt trời khá phức tạp, các thông số giữa tính toán thiết kế và trong thực tế có hệ số sai số lớn làm ảnh hưởng đến chất lượng và tuổi thọ của hệ thống, hiệu suất chuyển đổi và tăng chi phí đầu tư … Vì vậy, việc sử dụng phần mềm PVsyts để thiết kế đánh giá hiệu quả kinh tế là một giải pháp nhằm giải quyết các vấn đề đó.
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ THANH XUÂN C C THIẾT KẾ VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI TẠI TRẠM BIẾN ÁP 500KV PLEIKU - GIA LAI R L T. DU LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Đà Nẵng - Năm 2020 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ THANH XUÂN THIẾT KẾ VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP C C MÁI TẠI TRẠM BIẾN ÁP 500KV PLEIKU - GIA LAI R L T. DU Chuyên ngành Mã số : Kỹ thuật điện : 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ Ngườı hướng dẫn khoa học: TS. LƯU NGỌC AN Đà Nẵng, Năm 2020 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Trong luận văn có trích dẫn một số tài liệu chuyên ngành điện của Việt Nam và một số tổ chức khoa học trên thế giới về thiết kế hệ thống năng lượng mặt trời áp mái, sử dụng phần mềm PVsyst chuyên dụng cho thiết kế, tính toán, mô phỏng hệ thống năng lượng mặt trời. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là rất trung thực và chưa từng được ai công bố bất kỳ trong công trình khác. Tác giả luận văn C C DU R L T. Hà Thanh Xuân ii THIẾT KẾ VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI TẠI TRẠM BIẾN ÁP 500KV PLEIKU – GIA LAI Học viên: Hà Thanh Xuân. Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 85202001- Khóa: K37.KTĐ.KT; Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng – ĐHĐN Tóm tắt: - Theo dự báo tình hình năng lượng điện tại Việt Nam của viện Năng lượng quốc gia, nhu cầu điện dùng của Việt Nam tăng hơn 10%/năm cho đến năm 2020. Trong khi đó các nguồn năng lượng dự trữ như than đá, dầu mỏ, khí thiên nhiên …. đều có hạn, khiến cho nhân loại đứng trước nguy cơ thiếu hụt. Việc tìm kiếm và khai thác các nguồn năng lượng mới như năng lượng gió, năng lượng mặt trời, năng lượng địa nhiệt ….. là hướng quan trọng để phát triển nguồn năng lượng. - Nguồn năng lượng điện mặt trời là một trong những nguồn thay thế, bởi đây là nguồn năng lượng được coi là vô tận, không gây ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, việc thiết kế hệ thống điện mặt trời khá phức tạp, các thông số giữa tính toán thiết kế và trong thực tế có hệ số sai số lớn làm ảnh hưởng đến chất lượng và tuổi thọ của hệ thống, hiệu suất chuyển đổi và tăng chi phí đầu tư … Vì vậy, việc sử dụng phần mềm PVsyts để thiết kế đánh giá hiệu quả kinh tế là một giải pháp nhằm giải quyết các vấn đề đó. Từ khóa: Nguồn năng lượng mới, hệ thống điện mặt trời, thiết kế đánh giá hiệu quả kinh tế. C C R L T. DU DESIGN AND EVALUATION OF ECONOMIC EFFICIENCY OF THE SOLAR SYSTEM IN ABC NON-SCHOOL - DA NANG CITY Summary - According to the forecast of electric energy situation in Vietnam of the National Energy Institute, Vietnam's electricity demand increases by more than 10% / year by 2020. Meanwhile, energy reserves such as coal and oil mines, natural gas ... are limited, making humanity at risk of shortages. Finding and exploiting new energy sources such as wind, solar, geothermal energy ... is an important way to develop energy sources. Solar energy sources are one of the alternative sources, because this is an energy source that is considered endless, does not pollute the environment. However, the design of solar power system is quite complicated, the parameters between design calculations and in fact have a large error factor affecting the quality and life of the system, conversion efficiency and increasing investment costs. Therefore, using PV Syst software to design and evaluate economic efficiency is a solution to solve these problems. Keywords: New energy source, solar power system, design evaluation of economic efficiency iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN............................................................................................................i TÓM TẮT .................................................................................................................... ii MỤC LỤC .................................................................................................................... iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIÊT TẮT ..................................................................vi DANH MỤC CÁC BẢNG .......................................................................................... vii DANH MỤC CÁC HÌNH.......................................................................................... viii MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài ..................................................................................................1 2. Phạm vi và phương pháp nghiên cứu................................................................... 4 3. Nội dung đề tài ...................................................................................................... 4 CHƯ NG 1. T NG QUAN VỀ NĂNG LƯ NG MẶT TRỜI VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯ NG MẶT TRỜI ............................................................................. 5 1.1. Tổng quan năng lượng tái tạo ................................................................................... 5 C C R L T. 1.1.1. Khái niệm ........................................................................................................ 5 1.1.2. Các dạng năng lượng tái tạo............................................................................ 5 DU 1.2. Năng lượng mặt trời .................................................................................................6 1.2.1. Nguồn năng lượng mặt trời ............................................................................. 6 1.2.2. Sản xuất điện năng từ năng lượng mặt trời .................................................. 12 1.2.3. Tiềm năng năng lượng mặt trời tại Việt Nam ............................................... 13 1.3. Hệ thống pin mặt trời .............................................................................................. 15 1.3.1. Pin mặt trời. Solar Cell ............................................................................... 15 1.3.2. Hệ thống pin quang điện ............................................................................... 19 1.4. Kết luận Chương 1.................................................................................................. 24 CHƯ NG 2. C SỞ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯ NG MẶT TRỜI ................................................................................................... 25 2.1. Mô hình hệ thống điện mặt trời nối lưới ................................................................ 25 2.1.1. Sơ đồ hệ thống điện mặt trời nối lưới có dự trữ............................................ 25 2.1.2. Sơ đồ hệ thống điện mặt trời nối lưới không có hệ thống dự trữ .................. 26 2.2. Tính toán thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời ............................................ 28 2.3. Số liệu tính toán hệ thống điện năng lượng mặt trời nối lưới tại trạm biến áp 500kV Pleiku – Gia Lai ................................................................................................. 30 2.3.1. Địa điểm thiết kế .......................................................................................... 30 2.3.2. Thông số phụ tải tại trạm biến áp 500kV Pleiku – Gia Lai .......................... 33 2.3.3. Thông số trạm biến áp tự dùng tại trạm biến áp 500kV Pleiku .................... 35 iv 2.3.4. Lựa chọn phương án và công suất của hệ thống điện mặt trời ..................... 35 2.4. Kết luận Chương 2.................................................................................................. 37 CHƯ NG 3. NG DỤNG PHẦN MỀM CHU N DỤNG PVsyst THIẾT KẾ TỐI ƯU HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯ NG MẶT TRỜI ..................................... 38 3.1. Giới thiệu về phần mềm PVsyst ............................................................................. 38 3.2. Nghiên cứu cài đặt thông số trên phần mềm PVsyst .............................................. 39 3.2.1. Định vị địa điểm thiết kế để lấy số dữ liệu khí tượng ................................... 39 3.2.2. Lựa chọn mô hình ......................................................................................... 40 3.2.3. Cài đặt định hướng hệ thống pin quang điện ................................................ 40 3.2.4. Cài đặt công suất lắp đặt của hệ thống pin quang điện trong phần mềm...... 41 3.2.5. Chọn module pin quang điện ........................................................................ 42 3.2.6. Chọn biến tần cho hệ thống điện năng lượng mặt trời.................................. 46 3.2.7. Định cỡ hệ thống điện năng lượng mặt trời trong phần mềm PVsyst .......... 52 C C 3.2.8. Các thiết bị phụ trợ khác ............................................................................... 54 3.2.9. Thiết bị bảo vệ............................................................................................... 55 R L T. 3.2.10. Công tơ 2 chiều ........................................................................................... 58 3.2.11. Hệ thống chống sét nối đất, cứu hỏa. .......................................................... 59 DU 3.3. Mô phỏng và phân tích kết quả .............................................................................. 61 3.3.1. Mô phỏng ...................................................................................................... 61 3.3.2. Phân tích kết quả mô phỏng .......................................................................... 64 3.4. Kết luận Chương 3.................................................................................................. 71 CHƯ NG 4. TÍNH TOÁN HIỆU QUẢ KHI XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI TẠI TRẠM BIẾN ÁP 500KV PLEIKU ............................................... 72 4.1. Cơ sở lập mức đầu tư của dự án (Phụ lục kèm theo) .............................................. 72 4.2. Tính toán kinh tế ..................................................................................................... 72 4.2.1. Chi phí đầu tư và vay vốn ............................................................................. 72 4.2.2. Thông số phân tích lợi nhuận ........................................................................ 72 4.3. Phân tích hiệu quả đầu tư ....................................................................................... 74 4.3.1. Phương pháp chung....................................................................................... 74 4.3.2. Cơ sở và cách tính toán hiệu quả kinh tế như sau ......................................... 75 4.4. Phân tích kinh tế của dự án..................................................................................... 76 4.4.1 Phân tích hiệu quả kinh tế bằng phần mềm PVsyst, kết quả như sau: ........... 76 4.4.2. Phân tích hiệu quả kinh tế bằng phần mềm file excel, kết quả như sau: ...... 80 4.4.3. Phân tích hiệu quả kinh tế dự án ................................................................... 84 4.4.4. Về kết quả kinh doanh của dự án .................................................................. 86 4.4.5. Kết quả phân tích thời gian thu hồi vốn ........................................................ 93 v 4.5. Kết luận Chương 4.................................................................................................. 93 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao) C C DU R L T. vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT Ký hiệu Nội dung AC Điện áp xoay chiều DC Điện áp một chiều GHI Tổng xạ theo phương ngang Inverter Bộ biến tần IFC Tổ chức tài chính thế giới Module PV ONAN Mảng pin Làm mát dầu và gió tự nhiên PV Pin năng lượng mặt trời STC Điều kiện tiêu chuẩn C C DU R L T. vii DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng 1.1. 1.2. Tên bảng Trang Số liệu bức xạ các ở các khu vực nước ta. 14 Bảng số liệu về tiềm năng năng lượng mặt trời TBA 500kV Pleiku 14 1.3. Kế hoạch phát triển điện mặt trời của Việt Nam đến 2030 14 2.1. Dữ liệu thời tiết tại trạm biến áp 500kV 30 2.2. Năng lượng bức xạ mặt trời tại trạm biến áp 500kV Pleiku. 31 2.3. Thiết bị tiêu thụ công suất tại trạm biến áp 500kV Pleiku 33 2.4. Sản lượng sử dụng điện của trạm biến áp 500kV Pleiku 34 3.1. Bảng so sánh các loại Biến tần 48 3.2. Thông số kỹ thuật Inverter 49 3.3. Một số thông số cơ bản của hệ thống. 3.4. Thông số kỹ thuật đối với Aptomat cấp nguồn từ inverter tới tủ AC hiện trạng 3.5. C C R L . T U Thông số kỹ thuật đối với Aptomat cấp nguồn từ các tấm pin tới tủ inverter D 54 57 58 3.6. Điện năng sử dụng tại trạm biến áp 500kV Pleiku 62 3.7. Thông số chính của hệ thống. 64 3.8. Tổn thất bức xạ mặt trời trên bề mặt pin quang điện trong 1 năm 69 3.9. Tổn thất bên trong hệ thống pin quang điện của hệ thống điện NLMT 70 4.1. Tổng hợp mức tăng giá điện trong giai đoạn 2009 - 2019 73 4.2. Kết quả đánh giá kinh tế của hệ thống điện mặt trời 76 4.3. Kết quả phân tích tài chính bằng phần mềm PVsyst 77 4.4. Kết quả phân tích lượng CO2 bằng phần mềm PVsyst 79 4.5. Tổng hợp dự toán công trình bằng phần mềm file excel 80 4.6. Tổng hợp các thành phần dự toán công trình bằng phần mềm file excel 81 4.7. Kết quả doanh thu điện mặt trời tại trạm biến áp 500kV Pleiku 85 4.8. Dự toán kết quả sản xuất kinh doanh của dự án bằng phần mềm file excel 87 4.9. Kết quả dòng tích lũy tài chính bằng phần mềm file excel 90 4.10. Kết quả tính toán thu hồi vốn của dự án 93 viii DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu hình 1.1. 1.2. 1.3. Tên hình Trang Góc nhìn mặt trời 7 Quá trình truyền năng lượng bức xạ mặt trời qua lớp khí quyển trái đất. Quan hệ các góc hình học của tia bức xạ mặt trời trên mặt phẳng nghiêng. 8 9 1.4. Các thành phần bức xạ lên bề mặt nghiêng. 11 1.5. Biểu đồ thể hiện sự phát triển của điện năng trên thế giới. 12 1.6. Bản đồ bức xạ mặt trời các vùng ở Việt Nam 13 1.7. Cấu tạo của pin mặt trời 15 1.8. Các vùng năng lượng. 16 1.9. Nguyên l hoạt động của pin mặt trời. 1.10. Cấu tạo của tấm pin mặt trời 1.11. Sơ đồ mạch điện tương đương của pin mặt trời 1.12. C C R L T. DU Đường cong đặc tính V-I của hệ thống năng lượng mặt trời và Pmp-Vmp của thiết bị MPPT 17 17 18 19 1.13. Các Modules giống nhau mắc nối tiếp. 20 1.14. Các Modules giống nhau mắc song song 20 1.15. Các Modules nối thành mảng. 21 1.16. Sơ đồ nguyên l của bộ chuyển đổi DC-DC nạp ac-quy 21 1.17. Sơ đồ nguyên l của bộ biến tần 3 pha hệ thống mặt trời nối lưới. 22 2.1. Sơ đồ mô hình hệ thống điện mặt trời nối lưới có dự trữ 25 2.2. Biểu đồ điện năng hệ thống điện mặt trời nối lưới có dự trữ 26 2.3. Sơ đồ mô hình hệ thống điện mặt trời nối lưới không có dự trữ 27 2.4. Biểu đồ điện năng của hệ thống điện mặt trời nối lưới không có dự trữ 27 2.5. Trạm biến áp 500kV Pleiku, huyện Chư Pah, tỉnh Gia Lai 30 2.6. Đồ thị sử dụng điện tự dùng trạm biến áp 500kV Pleiku 34 2.7. Mô hình bố trí lắp đặt các tấm pin và Module 37 3.1. Giao diện chính phần mềm PVsyst 6.68 38 3.2. Dữ liệu khí tượng theo tháng tại trạm biến áp 500kV Pleiku – Gia Lai 39 ix Số hiệu hình 3.3. Tên hình Trang Mô hình thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời nối lưới trong PVsyst 40 3.4. Cài đặt các thông số định hướng lắp đặt tấm pin quang điện 41 3.5. Cài đặt công suất cho hệ thống pin quang điện. 42 3.6. Lựa chọn module pin quang điện. 43 3.7. Thông số chính của module pin quang điện 43 3.8. Mô hình mạch điện tương đương của pin quang điện. 44 3.9. Đặc tính V-A của module pin quang điện SW 325W ở điều kiện nhiệt độ pin quang điện tiêu chuẩn 25oC. 45 3.10. Thông số chính của Biến Tần 50 3.11. Đặc tính hiệu suất làm việc của biến tần Symo 10.0-3M 51 3.12. C C Chọn biến tần cho hệ thống năng lượng mặt trời trong phần R L T. mềm. 51 3.13. Các thông số biến tần Symo 10.0-3-M trong phần mềm Pvsyst 52 3.14. Số lượng biến tần được tính toán trong phần mềm PVsyst. 52 3.15. Số lượng tấm pin quang điện nối tiếp và song song trong phần mềm. 53 3.16. DU Kết quả giá trị của quá trình định cỡ hệ thống trong phần mềm PVsyst. 53 3.17. Điện năng sử dụng trạm biến áp 500kV Pleiku 63 3.18. Kết quả mô tả trào lưu công suất của ngày ít nắng trong năm 70 3.19. Kết quả mô tả trào lưu công suất của ngày nhiều nắng trong năm 71 4.1. Mức tăng giá điện bán lẻ bình quân từ năm 2009 đến 2019 73 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Ngày nay, với nhu cầu sử dụng điện năng ngày càng tăng, cùng với vấn đề ô nhiễm môi trường, sự cạn kiệt nguồn tài nguyên …. thì việc sử dụng các nguồn năng lượng mới và năng lượng tái tạo trở nên cấp bách. Trong đó, nguồn năng lượng mặt trời được xem là dạng năng lượng ưu việt trong tương lai, đó là dạng năng lượng sẵn có, siêu sạch và miễn phí. Do vậy năng lượng mặt trời đã và ngày càng được sử dụng rộng rãi ở các nước trên thế giới cũng như ở nước ta, đóng góp một phần đáng kể để giải quyết những vấn đề đã nêu ở trên. a.Tiềm năng và xu hướng phát triển năng lượng mặt trời tại Việt Nam Việt Nam là một trong số rất nhiều quốc gia có tiềm năng để phát triển năng lượng tái tạo nói chung, năng lượng điện mặt trời nói riêng, đây sẽ là nguồn năng lượng lớn có thể khai thác bổ sung cho nguồn điện lưới quốc gia, thay thế các nguồn năng lượng truyền thống. Để khai thác tốt các tài nguyên năng lượng sạch và bền vững cũng như hạn chế C C R L T. những bất cập các dạng năng lượng có ảnh hưởng đến môi trường, Chính phủ đã có các quyết định như sau: DU - Quyết định số 2068/QĐ-TTg, ngày 25/11/2015 của Thủ tướng Chính phủ, phê duyệt Chiến lược phát triển năng lượng tái tạo đến năm 2030, có xét tới năm 2050, trong đó đặc biệt chú trọng khai thác sử dụng năng lượng mặt trời. - Quyết định số 428/QĐ-TTg, ngày 18/3/2016 của Thủ tướng Chính phủ, phê duyệt điều chỉnh quy hoạch phát triển điện lực Quốc gia giai đoạn 2011-2020 có xét đến năm 2030. Theo đó đưa tổng công suất nguồn điện mặt trời từ mức không đáng kể lên khoảng 850MW vào năm 2020, khoảng 4.000 MW vào năm 2025 và khoảng 12.000MW vào năm 2030. Với mục tiêu trên, tính đến hết ngày 31/12/2019 đã có 90 nhà máy điện mặt trời, với tổng công suất khoảng 4.696 MW đã được Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia kiểm tra điều kiện và đóng điện thành công. Như vậy đến nay nguồn điện mặt trời đã chiếm tỷ lệ 8.39% công suất đặt của hệ thống điện Việt Nam. Theo đó, dự kiến, trong năm 2020, tiếp tục đóng điện đưa vào vận hành thêm 28 nhà máy điện mặt trời, với tổng công suất 1.529 MW, nâng tổng số nhà máy điện mặt trời trong toàn hệ thống lên 118 nhà máy. Thực hiện chiến lược phát triển năng lượng tái tạo của Chính phủ, Tập đoàn Điện lực Việt Nam đã chủ trương xây dựng chiến lược phát triển điện mặt trời: + Nghị quyết số 145/NQ-HĐTV ngày 24/5/2017 của Tập đoàn Điện lực Việt Nam về định hướng nghiên cứu phát triển Điện mặt trời trong EVN. 2 + Văn bản số 2220/EVN-ĐT ngày 2/6/2017 của Tập đoàn Điện lực Việt Nam về định hướng nghiên cứu phát triển Điện mặt trời trong EVN. + Văn bản số 2483/EVN-KD thông qua chủ trương lắp đặt điện mặt trời áp mái tại trụ sở các Tổng công ty Điện lực, các Công ty Điện lực và các Điện lực; nhà điều hành các trạm biến áp từ 110kV trở lên của các Tổng công ty Điện lực và Tổng công ty Truyền tải điện Quốc gia. b. Tiềm năng và yêu cầu thực tế về năng lượng mặt trời áp mái trên các trạm biến áp Công ty Truyền tải điện 3 quản lý vận hành. Với mục tiêu triển khai lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời áp mái trên các nhà điều hành của 16 trạm biến áp 220kV – 500kV, với tổng diện tích mái khoảng 7.909m2 chưa sử dụng do Công ty Truyền tải điện 3 quản lý vận hành nhằm tiết kiệm điện tự dùng từ nguồn lưới điện và bán lại cho EVN nếu dư thừa. Trạm biến áp 500kV Pleiku - Gia Lai là một trong những trạm biến áp 500kV C C trong hệ thống điện Việt Nam. Trạm biến áp 500kV Pleiku được thiết kế lắp đặt xây dựng trên diện tích 16 ha tại Thị trấn Phú Hòa - Huyện Chư Pảh – tỉnh Gia Lai, Nhà R L T. điều hành Trạm biến áp 500kV Pleiku có quy mô 02 tầng, tổng diện tích xây dựng 1.526m2; có tầng thượng cao, bằng phẳng, diện tích mái 763m2, không bị che chắn bởi DU cao trình cây cối, thích hợp cho việc lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời áp mái phục vụ cho quá trình sử dụng điện trong trạm biến áp. c. Công nghệ PV và các chính sách khuyến khích phát triển. - Công nghệ PV đã phát triển mạnh mẽ trên thế giới trong những năm gần đây, giá thành liên tục giảm. - Nguồn năng lượng sạch, giảm phát thải và thân thiện môi trường. - Quyết định số 11/2017/QĐ-TTg ngày 11/4/2017 của Thủ tướng Chính phủ về cơ chế khuyến khích phát triển các dự án điện mặt trời tại Việt Nam. - Thông tư số 16/2017/TT-BCT ngày 12/9/2017 của Bộ Công Thương quy định về phát triển dự án và Hợp đồng mua bán điện mẫu áp dụng cho các dự án điện mặt trời. - Quy định hệ thống điện phân phối ban hành kèm Thông tư số 39/TT-BCT ngày 18/11/2015 của Bộ Công Thương. Theo đó trong thời gian qua Chính Phủ và các Bộ ngành đã ban hành các Quyết định và Thông tư hướng dẫn, điều chỉnh cụ thể như: + Quyết định số 02/2019/QĐ- TTg ngày 08/01/2019 sửa đổi bổ sung một số điều của Quyết định số 11 /2017 QĐ- TTg của Thủ tướng Chính phủ. + Quyết định số 280/2019/QĐ- TTg ngày 13/3/2019 phê duyệt chương trình quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả giai đoạn 2019-2030 của Thủ 3 tướng Chính phủ; mục tiêu đến giai đoạn 2025, giảm tổn thất điện năng xuống thấp hơn 6,6%. giai đoạn đến 2030, giảm tổn thất điện năng xuống thấp hơn 6%. + Thông tư số 05/2019/TT-BCT ngày 11/3/2019 của Bộ Công Thương sửa đổi, bổ sung một số điều của Thông tư số 16/2017/TT-BCT. + Tập đoàn Điện lực Việt Nam ban hành văn bản số 1532/EVN-KD ngày 27/03/2019 về việc hướng dẫn thực hiện đối với các dự án điện mặt trời trên mái nhà. Với những lý do ở trên cho thấy việc nghiên cứu đề tài “Thiết kế và đánh giá hiệu quả kinh tế hệ thống điện mặt trời áp mái tại trạm biến áp 500kV Pleiku – Gia Lai” là một yêu cầu thiết phục vụ cho nhu cầu điện tự dùng của trạm biến áp 500kV Pleiku phù hợp với chủ trương tiết kiệm năng lượng của Tập đoàn Điện lực Việt Nam, đồng thời đáp ứng mục tiêu chiến lược phát triển nguồn điện mặt trời và chương trình quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả tại Việt Nam mà Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt. C C d. Ý nghĩa của đề tài. Thông qua nội dung đánh giá và thực hiện chiến lược phát triển năng lượng tái R L T. tạo của Chính phủ, EVN đã chủ trương trong việc phát triển năng lượng mặt trời. Đề tài: “Thiết kế và đánh giá hiệu quả kinh tế hệ thống điện mặt trời áp mái DU tại trạm biến áp 500kV Pleiku – Gia Lai” với mục tiêu tiết kiệm điện tự dùng cho trạm biến áp, tạo tiền đề lắp đặt hệ thống điện mặt trời áp mái trên nhà điều hành của các trạm biến áp 220kV – 500kV thuộc Công ty Truyền tải điện 3. e. Mục tiêu của đề tài Thực hiện chiến lược phát triển nguồn năng lượng tái tạo của Tập đoàn Điện lực Việt Nam, các mục tiêu cụ thể bao gồm: - Tổng công ty Truyền tải điện Quốc gia triển khai chủ trương lắp đặt hệ thống điện mặt trời áp mái trên mái nhà điều hành của các trạm biến áp truyền tải 220kV – 500kV nhằm tiết kiệm điện năng tự dùng từ nguồn lưới điện, giảm tổn thất điện năng, giảm tiền mua điện để phục vụ việc quản l vận hành. - Thiết kế, tính toán hệ thống điện mặt trời áp mái nối lưới để phục vụ công tác quản l vận hành trong trạm biến áp 500kV Pleiku – Gia Lai. (Tổng công suất phục vụ công tác quản lý vận hành trong trạm biến áp 500kV Pleiku là khoảng 38.000kWh ÷ 40.000kWh/tháng; 464.116kWh/năm). - Ứng dụng kết quả nghiên cứu để góp phần hoàn thiện nội dung thiết kế, triển khai thực hiện tại 16 trạm biến áp 220kV – 500kV, với tổng diện tích mái 7.909m2 chưa sử dụng do Công ty Truyền tải điện 3 quản l vận hành. 4 2. Phạm vi và phương pháp nghiên cứu a. Mục tiêu nghiên cứu - Thiết kế, tính toán hệ thống điện mặt trời áp mái nối lưới để phục vụ công tác quản l vận hành trong trạm biến áp 500kV Pleiku – Gia Lai. - Xác định và lựa chọn thiết bị, số lượng và vị trí lắp đặt các thiết bị (Tấm pin mặt trời, inverter, …. , lựa chọn các thiết bị. Sử dụng phần mềm PVsyst để mô phỏng sơ đồ và chạy ra được kết quả cần thiết. b. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu * Đối tượng nghiên cứu Thiết kế và đánh giá hiệu quả kinh tế hệ thống điện mặt trời áp mái tại trạm biến áp 500kV Pleiku – Gia Lai. * Phạm vi nghiên cứu Sử dụng phần mềm PVsyst để thiết kế và mô phỏng hệ thống điện mặt trời áp C C mái tại trạm biến áp 500kV Pleiku – Gia Lai. c. Phương pháp nghiên cứu Để giải quyết các mục tiêu trên, luận văn đưa ra phương pháp nghiên cứu như sau: R L T. DU - Nghiên cứu lý thuyết: Các lý thuyết về năng lượng mặt trời, cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống pin mặt trời. - Thiết kế hệ thống điện mặt trời áp mái nối lưới trong trạm biến áp 500kV Pleiku – Gia Lai. - Mô phỏng hệ thống pin năng lượng mặt trời áp mái nối lưới bằng phần mềm PVsyst, tính toán hiệu quả kinh tế. d. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Kết quả của đề tài giúp đánh giá tiềm năng về năng lượng mặt trời, các thông số kỹ thuật của hệ thống năng lượng mặt trời nối lưới, tính khả thi của hệ thống. Từ đó, kết luận tư vấn trạm biến áp 500kV Pleiku – Gia Lai xây dựng hệ thống điện mặt trời áp mái nối hệ thống lưới điện sao cho tối ưu nhất. 3. Nội dung đề tài Chương 1: Tổng quan về năng lượng mặt trời và hệ thống điện năng lượng mặt trời. Chương 2: Cơ sở tính toán thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời Chương 3: Ứng dụng phần mềm PVsyst thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời nối lưới. Chương 4: Đánh giá hiệu quả kinh tế. Kết luận và kiến nghị. 5 CHƯ NG 1 T NG QUAN VỀ NĂNG LƯ NG MẶT TRỜI VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯ NG MẶT TRỜI Nội dung tổng quát của Chương 1 là giới thiệu nguồn năng lượng tái tạo đang được con người sử dụng, trong đó đặc biệt giới thiệu chi tiết nguồn năng lượng mặt trời – nguồn năng lượng được nghiên cứu trong luận văn. 1.1. Tổng quan năng lượng tái tạo . . . hái niệm Năng lượng tái tạo là năng lượng từ những nguồn liên tục mà được hiểu là vô hạn như: năng lượng mặt trời, gió, mưa, thủy triều, sóng và địa nhiệt. Vô hạn có hai nghĩa: Một là năng lượng tồn tại nhiều đến mức mà không thể trở thành cạn kiệt vì sự sử dụng của con người hoặc là năng lượng tự tái tạo trong thời gian ngắn và liên tục trong các quy trình còn tiếp diễn trong một thời gian dài trên Trái Đất. C C R L T. 1.1.2. ác ạng năng lượng tái tạo 1.1.2.1. ăng lượng mặt trời DU Năng lượng mặt trời thu được trên Trái Đất là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất phát từ mặt trời đến Trái Đất. Chỉ cần khu vực có ánh sáng mặt trời đều có thể sử dụng hệ thống điện mặt trời, không phụ thuộc vào độ cao và giới hạn địa lý. Có thể trực tiếp thu lấy năng lượng này thông qua hiệu ứng quang điện, chuyển năng lượng các photon của mặt trời thành điện năng như trong pin mặt trời. Năng lượng 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 mặt trời, hoặc làm sôi nước trong các máy nhiệt điện của tháp mặt trời, hoặc vận động các hệ thống nhiệt như máy điều hòa mặt trời. Ngoài ra năng lượng từ các photon có thể được hấp thụ và chuyển hóa thành năng lượng trong các liên kết hóa học của các phản ứng quang học. Các nguồn năng lượng có sẵn ở khắp mọi nơi và do đó có thể cung cấp điện ở gần mà không cần vận chuyển đường dài. Tránh được tổn thất điện năng gây ra bởi đường dây tải điện và lãng phí nguồn nhân lực và ít tác động đến môi trường. 1.1.2.2. ăng lượng gió Năng lượng gió là động năng của không khí di chuyển trong bầu khí quyển Trái Đất. Năng lượng gió là một hình thức gián tiếp của năng lượng mặt trời. Năng lượng gió được con người khai thác từ các tua bin gió. 1.1.2.3. ăng lượng đ a nhiệt Địa nhiệt là nguồn năng lượng có sẵn trong lòng đất. Cụ thể hơn, nguồn năng 6 lượng nhiệt này tập trung ở khoảng vài km dưới bề mặt Trái Đất, phần trên cùng của vỏ Trái Đất. Cùng với sự tăng nhiệt độ khi đi sâu vào vỏ Trái Đất, nguồn nhiệt lượng liên tục từ lòng đất này được ước đoán tương đương với một khoảng năng lượng cỡ 42 triệu MW. Địa nhiệt là dạng năng lượng sạch và bền vững. So với các dạng năng lượng tái tạo khác như gió, thủy điện hay điện mặt trời, địa nhiệt không phụ thuộc vào các yếu tố thời tiết và khí hậu. 1.1.2.4. ăng lượng đại dương Năng lượng thủy triều hay điện thủy triều là năng lượng điện thu được từ năng lượng chứa trong khối nước chuyển động do thủy triều. Hoạt động theo sự biến thiên cột nước giữa biển và vùng cửa vịnh. Năng lượng nhiệt đại dương: Có thể xem như một nhà máy nhiệt hoạt động với nguồn nóng trên bề mặt và nguồn lạnh dưới tầng sâu tương tự như các máy nhiệt trong các nhà máy nhiệt điện, nhưng máy nhiệt đại dương lại không cần dùng một loại nhiên C C R L T. liệu nào cả. Năng lượng sóng biển: Đây cũng là một nguồn năng lượng rất lớn và hấp dẫn. Tiềm năng năng lượng sóng biển phụ thuộc vào vị trí địa lý, thậm chí ngay ở một vị trí đã cho năng lượng sóng biển cũng biến đổi theo thời gian từng giờ, từng ngày và từng mùa. Tùy theo nguyên lý hoạt động mà các thiết bị khai thác sóng biển được nghiên cứu, thiết kế và chế tạo theo tầng loại khác nhau. DU 1.1.2.5. ăng lượng sinh khối Sinh khối là một thuật ngữ có nghĩa bao hàm rất rộng dùng để mô tả các vật chất có nguồn gốc sinh học vẫn có thể được sử dụng như một nguồn năng lượng hoặc do các thành phần hóa học của nó. Các công nghệ nhiệt hóa: Công nghệ sinh hóa sử dụng các phản ứng lên men sinh khối như lên men rượu, lên men kỵ khí nhờ các chủng loại vi sinh để biến đổi sinh khối ở áp suất và nhiệt độ thấp thành các loại nhiên liệu khí (khí sinh học) hoặc lỏng ethanol, methanol… . Các công nghệ biến đổi sinh hóa: Ngược lại công nghệ nhiệt hóa sử dụng các quá trình nhiệt độ cao để biến đổi sinh khối nhờ các quá trình đốt cháy, nhiệt phân, khí hóa, chất lỏng. 1.2. Năng lượng mặt trời 1.2. . gu n năng lượng mặt trời 1.2.1.1. hái niệm Năng lượng mặt trời là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất phát từ mặt trời, cộng với một phần nhỏ năng lượng của các hạt nguyên tử khác phóng ra từ ngôi sao 7 này. Dòng năng lượng này sẽ tiếp tục phát ra cho đến khi phản ứng nhiệt hạch trong mặt trời hết nhiện liệu, vào khoảng 5 tỷ năm nữa. 1.2.1.2. ăng lượng bức ạ mặt trời thành ph n bức ạ Đặc trưng của bức xạ mặt trời truyền trong không gian bên ngoài mặt trời là một phổ rộng trong đó cực đại của bức xạ nằm trong dải 10-1-10 µm và hầu như một nửa tổng năng lượng mặt trời tập trung trong khoảng bước sóng 0,38 - 0,78 µm đó là vùng nhìn thấy của phổ. Chùm tia truyền thẳng từ mặt trời gọi là bức xạ trực xạ. Tổng hợp các tia trực xạ và tán xạ gọi là tổng xạ. Mật độ dòng bức xạ trực xạ ở ngoài lớp khí quyển, tính đối với 1m2 bề mặt đặt vuông góc với tia bức xạ, được tính theo công thức: q = φD_T .C0.(T/100)4 (1.1) Ở đây: φD_T là hệ số góc bức xạ giữa trái đất và mặt trời. φD_T = β2/4 β là góc nhìn mặt trời và β ≈ 32’ C C (1.2) C0 = 5,67 W/m2.K4 – hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối. T ≈ 5762 oK – nhiệt độ bề mặt mặt trời xem như vật đen tuyệt đối). Vậy: q= 2.3,14.32 2 ( 360.60 ) DU R L T. 4 .5,67. ( 5762 4 100 ) ≈1353 W/m2 Do khoảng cách giữa trái đất và mặt trời thay đổi theo mùa trong năm nên β cũng thay đổi, do đó q cũng là hằng số mặt trời. Yếu tố cơ bản xác định cường độ của bức xạ mặt trời ở một điểm nào đó trên trái đất là quãng đường nó đi qua. Sự mất mát năng lượng trên quãng đường đó gắn liền với sự tán xạ, hấp thụ bức xạ và phụ thuộc vào thời gian trong ngày, mùa, vị trí địa lý. Hình 1.1. Góc nhìn mặt trời 8 Khi truyền qua lớp khí quyển bao quanh trái đất, các chùm tia bức xạ bị hấp thụ và tán xạ bởi tầng ozôn, hơi nước và bụi trong khí quyển, chỉ một phần năng lượng được truyền xuống trái đất. Phần năng lượng bức xạ mặt trời truyền tới bề mặt trái đất trong những ngày quang đãng không có mây ở thời điểm cao nhất vào khoảng 1000W/m2 . C C R L T. DU Hình 1.2. Quá trình truyền năng lượng bức xạ mặt trời qua lớp khí quyển trái đất. Các mùa hình thành là do sự nghiêng của trục trái đất đối với mặt phẳng quỹ đạo của nó quanh mặt trời gây ra. Góc nghiêng vào khoảng 66,50 và thực tế xem như không đổi trong không gian. Sự định hướng như vậy của trục quay trái đất trong chuyển động của nó đối với mặt trời gây ra những sự dao động quan trọng về độ dài ngày đêm trong năm. 1.2.1.3. Tính toán năng lượng mặt trời - Cường độ bức xạ mặt trời trên trái đất chủ yếu phụ thuộc hai yếu tố: Góc nghiêng của các tia sáng đối với mặt phẳng bề mặt tại điểm đã cho và độ dài đường đi của tia sáng trong khí quyển hay nói chung là phụ thuộc vào độ cao của mặt trời (góc giữa phương từ điểm quan sát đến mặt trời và mặt phẳng nằm ngang đi qua điểm đó . - Quan hệ giữa bức xạ mặt trời ngoài khí quyển và thời gian trong năm có thể xác định theo phương trình sau: Eng = Eo(1+0,033cos , W/m2 (1.3) Trong đó, Eng là bức xạ ngoài khí quyển được đo trên mặt phẳng vuông góc với tia bức xạ vào ngày thứ n trong năm. 9 - Tính toán góc tới của bức xạ trực xạ và bức xạ mặt trời ngoài khí quyển lên mặt phẳng nằm ngang: + Trực xạ là bức xạ mặt trời nhận được khi không bị bầu khí quyển phát tán. + Tán xạ là bức xạ mặt trời nhận được sau khi hướng của nó đã bị thay đổi do sự phát tán của bầu khí quyển. + Tổng xạ là tổng của trực xạ và tán xạ trên một bề mặt (phổ biến nhất là tổng xạ trên một bề mặt nằm ngang, thường gọi là bức xạ cầu trên bề mặt). + Cường độ bức xạ (W/m2 là cường độ năng lượng bức xạ mặt trời đến một bề mặt tương ứng với một đơn vị diện tích bề mặt. + ăng lượng bức xạ (J/m2 là năng lượng bức xạ mặt trời truyền tới một đơn vị diện tích bề mặt trong một khoảng thời gian, như vậy năng lượng bằng tích phân của cường độ bức xạ trong một khoảng thời gian. + Giờ mặt trời là thời gian dựa trên chuyển động biểu kiến của mặt trời trên bầu trời, với quy ước giờ mặt trời chính ngọ là thời điểm mặt trời đi qua thiên đỉnh của C C R L T. người quan sát. Giờ mặt trời là thời gian được sử dụng trong quan hệ về góc mặt trời, nó không đồng nghĩa với giờ trong đồng hồ. - Quan hệ hình học giữa một mặt phẳng bố trí bất kỳ trên mặt đất và bức xạ của mặt trời truyền tới, tức là vị trí của mặt trời so với mặt phẳng đó có thể được xác định theo các góc đặc trưng như Hình 1.3 . DU Hình 1.3. Quan hệ các góc hình học của tia bức xạ mặt trời trên mặt phẳng nghiêng. + Góc vĩ độ Φ là vị trí góc tương ứng với vĩ độ về phía bắc hoặc về phía nam đường đường xích đạo trái đất, với hướng bắc là hướng dương. -90o ≤ Ф ≤ 90o
- Xem thêm -