Luận văn thạc sĩ HCMUTE về giải thuật giám sát tuổi thọ ắc quy

Nghiên cứu chuyên sâu Giải thuật giám sát tuổi thọ ắc quy trong luận văn thạc sĩ HCMUTE, phương pháp luận hiện đại, kết quả ứng dụng thực tế trong

• Tác giả: Đặng Phi Long
• Người hướng dẫn: TS. Võ Viết Cường
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Tử
• Đề tài: Quy Trình Thiết Kế Lắp Đặt Hệ Thống PV Không Nối Lưới
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1.2. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
• 1.3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
• 1.4. MỤC ĐÍCH, ĐỐI TƯỢNG VÀ KHÁCH THỂ NGHIÊN CỨU
• 1.4.1. Mục đích nghiên cứu
• 1.4.2. Đối tượng nghiên cứu
• 1.4.3. Khách thể nghiên cứu
• 1.5. NHIỆM VỤ, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
• 1.5.1. Nhiệm vụ của đề tài
• 1.6. BỐ CỤC LUẬN VĂN
• 2. CHƯƠNG 2: TÌNH HÌNH KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG HIỆN NAY
• 2.1. HIỆN TRẠNG KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG NL TRÊN TG
• 2.1.1. Hiện trạng khai thác và sử dụng NL hóa thạch
• 2.1.2. Năng lượng tái tạo – nguồn tài nguyên vô giá
• 2.2. HIỆN TRẠNG KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG NL TẠI VIỆT NAM
• 2.2.1. Tình hình khai thác và sử dụng điện tại Việt Nam
• 2.2.2. Các nguồn NLTT có thể khai thác ở Việt Nam
• 2.2.2.1. Điện hạt nhân
• 2.2.2.2. Năng lượng mặt trời
• 2.2.2.3. Năng lượng sinh khối (biomass)
• 2.3. VẤN ĐỀ PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TẠI VIỆT NAM
• 2.3.1. Tiềm năng điện Mặt Trời
• 2.3.2. Hiện trạng khai thác điện Mặt Trời
• 2.3.3. Một số khó khăn
• 3. CHƯƠNG 3: NĂNG LƯỢNG BỨC XẠ MẶT TRỜI
• 3.1. Bức xạ Mặt Trời
• 3.2. Tính toán bức xạ Mặt Trời
• 3.2.1. Tính góc giờ Mặt Trời ω
• 3.2.2. Tính bức xạ Mặt Trời ngoài và trong khí quyển
• 3.2.3. Tính hệ số chuyển đổi trực xạ Rb
• 3.2.4. Hệ số chuyển đổi tổng xạ (R)
• 4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG PV KHÔNG NỐI LƯỚI
• 4.1. Môi trường
• 4.2. Thiết kế mẫu
• 4.2.1. Giải thích lưu đồ
• 4.2.2. Tính toán phụ tải
• 4.2.3. Năng lượng bức xạ Mặt Trời
• 4.2.4. Dung lượng acquy
• 4.2.5. Tính giá tiền điện
• 4.3. Tính toán mẫu
• 4.3.1. Chọn tải điển hình
• 4.3.2. Các thông số tính toán
• 4.3.3. Tính toán công suất pv
• 4.3.4. Lựa chọn phương án khả thi
• 4.4. So sánh các phương pháp hiện có
• 4.5. Thiết kế hệ thống pv không nối lưới bằng phần mềm
• 4.5.1. Giới thiệu phần mềm
• 4.5.2. Tính toán mẫu theo phần mềm
• 5. CHƯƠNG 5: LẮP ĐẶT HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI
• 5.1. Các vấn đề cơ bản về mái nhà
• 5.1.1. Nhiệm vụ của mái nhà
• 5.1.2. Bề mặt của mái nhà
• 5.2. Lắp đặt trên mái nhà nghiên
• 5.2.1. Chịu lực của kết cấu
• 5.2.2. Lắp đặt trên mái nhà, mặt phẳng nằm ngang
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 6.1. Các kết quả đạt được
• 6.2. Đánh giá kết quả đạt được
• 6.3. Các hướng phát triển của đề tài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC 1: CÁC BẢNG TÍNH TOÁN VÀ KẾT QUẢ
• PHỤ LỤC 2: CODE PHẦN MỀM THIẾT KẾ PV

Tóm tắt

I. Giới thiệu về giải thuật giám sát tuổi thọ ắc quy

Giải thuật giám sát tuổi thọ ắc quy là một phần quan trọng trong việc quản lý và duy trì hiệu suất của hệ thống năng lượng tái tạo, đặc biệt là trong các hệ thống năng lượng mặt trời. Tuổi thọ của ắc quy ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của hệ thống PV không nối lưới. Việc áp dụng các giải thuật giám sát giúp theo dõi tình trạng của ắc quy, từ đó đưa ra các biện pháp bảo trì kịp thời. Theo nghiên cứu, việc giám sát thường xuyên có thể kéo dài tuổi thọ của ắc quy lên đến 30%. Điều này không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn giảm thiểu tác động đến môi trường.

1.1. Tầm quan trọng của việc giám sát tuổi thọ ắc quy

Việc giám sát tuổi thọ ắc quy không chỉ giúp phát hiện sớm các vấn đề mà còn tối ưu hóa hiệu suất sử dụng năng lượng. Các giải thuật giám sát hiện đại có khả năng phân tích dữ liệu từ cảm biến để đưa ra các dự đoán về tuổi thọ còn lại của ắc quy. Điều này cho phép người dùng lập kế hoạch thay thế ắc quy một cách hiệu quả, tránh tình trạng hỏng hóc đột ngột. Hệ thống giám sát cũng có thể cảnh báo người dùng về các vấn đề như quá tải hoặc nhiệt độ cao, từ đó bảo vệ ắc quy khỏi các hư hỏng nghiêm trọng.

II. Phân tích dữ liệu và mô hình dự đoán

Phân tích dữ liệu là một phần không thể thiếu trong việc giám sát tuổi thọ ắc quy. Các dữ liệu thu thập từ cảm biến sẽ được xử lý để xác định các chỉ số quan trọng như dung lượng, điện áp và nhiệt độ. Mô hình dự đoán được xây dựng dựa trên các thuật toán học máy, cho phép dự đoán tuổi thọ còn lại của ắc quy. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng các mô hình hồi quy có thể cải thiện độ chính xác trong việc dự đoán tuổi thọ ắc quy lên đến 90%. Điều này giúp người dùng có thể đưa ra quyết định kịp thời về việc bảo trì hoặc thay thế ắc quy.

2.1. Các chỉ số quan trọng trong phân tích dữ liệu

Các chỉ số như dung lượng, điện áp và nhiệt độ là những yếu tố quan trọng trong việc đánh giá tình trạng của ắc quy. Dung lượng ắc quy giảm dần theo thời gian sử dụng, và việc theo dõi chỉ số này giúp xác định thời điểm cần thay thế. Điện áp cũng là một chỉ số quan trọng, vì điện áp thấp có thể chỉ ra rằng ắc quy đang gặp vấn đề. Nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến hiệu suất của ắc quy; nhiệt độ quá cao có thể dẫn đến hư hỏng. Việc giám sát các chỉ số này giúp tối ưu hóa hiệu suất và kéo dài tuổi thọ của ắc quy.

III. Ứng dụng thực tiễn của giải thuật giám sát

Giải thuật giám sát tuổi thọ ắc quy có nhiều ứng dụng thực tiễn trong các hệ thống năng lượng tái tạo. Trong các hệ thống PV không nối lưới, việc giám sát ắc quy giúp đảm bảo rằng nguồn năng lượng luôn sẵn sàng khi cần thiết. Các ứng dụng này không chỉ giới hạn trong lĩnh vực năng lượng mà còn mở rộng ra các lĩnh vực khác như giao thông, viễn thông và các thiết bị di động. Việc áp dụng giải thuật giám sát giúp tiết kiệm chi phí và nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng, đồng thời giảm thiểu tác động đến môi trường.

3.1. Lợi ích kinh tế và môi trường

Việc áp dụng giải thuật giám sát tuổi thọ ắc quy không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn có tác động tích cực đến môi trường. Giảm thiểu việc thay thế ắc quy giúp tiết kiệm chi phí và giảm lượng rác thải điện tử. Hơn nữa, việc duy trì hiệu suất của hệ thống năng lượng tái tạo giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào các nguồn năng lượng hóa thạch, từ đó góp phần vào việc bảo vệ môi trường. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng năng lượng tái tạo có thể giảm lượng khí thải carbon lên đến 50% so với các nguồn năng lượng truyền thống.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam đang đứng trước thách thức lớn về an ninh năng lượng khi các nguồn năng lượng truyền thống như than, dầu mỏ và khí đốt ngày càng cạn kiệt, đồng thời giá nguyên liệu tăng cao và vấn đề ô nhiễm môi trường ngày càng nghiêm trọng. Theo ước tính, nguồn nhiên liệu hóa thạch còn lại ở Việt Nam và thế giới chỉ đủ dùng trong khoảng 40 đến 200 năm tùy loại nhiên liệu. Trong bối cảnh đó, năng lượng tái tạo, đặc biệt là năng lượng mặt trời (NLMT), được xem là giải pháp chiến lược nhằm đảm bảo phát triển bền vững và giảm sự phụ thuộc vào các nguồn năng lượng truyền thống.

Việt Nam có tiềm năng NLMT rất lớn với số giờ nắng trung bình hàng năm ở miền Nam đạt khoảng 2.588 giờ, miền Trung 1.980 giờ và miền Bắc 1.681 giờ. Giá thành thiết bị điện mặt trời đã giảm mạnh, chỉ còn khoảng 2.500 USD/kW, bằng một phần ba so với cách đây 5 năm, tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển hệ thống điện mặt trời. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là xây dựng quy trình thiết kế và lắp đặt hệ thống pin mặt trời (PV) không nối lưới phù hợp với điều kiện Việt Nam, đồng thời đề xuất các giải pháp thúc đẩy phát triển năng lượng mặt trời trong tương lai.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc tính toán các chỉ số bức xạ nhiệt, thiết kế kỹ thuật hệ thống PV không nối lưới, phân tích kinh tế và phát triển phần mềm hỗ trợ thiết kế trên nền tảng Visual Studio. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc góp phần giảm áp lực nguồn điện quốc gia, thúc đẩy phát triển năng lượng sạch và bảo vệ môi trường, đồng thời nâng cao năng lực kỹ thuật trong ngành công nghiệp điện mặt trời tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về năng lượng mặt trời và hệ thống PV không nối lưới, bao gồm:

• Lý thuyết bức xạ mặt trời: Phân tích các thành phần bức xạ trực xạ, tán xạ và tổng xạ, cùng các góc hình học đặc trưng như góc vĩ độ, góc nghiêng, góc phương vị, góc giờ mặt trời để tính toán năng lượng bức xạ trên bề mặt nghiêng.
• Mô hình thiết kế hệ thống PV không nối lưới: Bao gồm các thành phần chính như pin mặt trời, acquy lưu trữ, bộ điều khiển và tải tiêu thụ, với quy trình tính toán công suất, dung lượng acquy và lựa chọn phương án tối ưu.
• Khái niệm chính: Bức xạ mặt trời, công suất PV, dung lượng acquy, hệ số chuyển đổi trực xạ (Rb), hệ số chuyển đổi tổng xạ (R), và các chỉ số kinh tế như chi phí đầu tư và giá thành điện.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu bức xạ mặt trời thực tế tại các tỉnh thành Việt Nam, số liệu tiêu thụ điện của hộ gia đình điển hình, và các tài liệu nghiên cứu trong và ngoài nước về năng lượng mặt trời.
• Phương pháp phân tích: Sử dụng phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết, khảo sát thực tế, đánh giá tiềm năng NLMT, so sánh kết quả tính toán với dữ liệu thực tế và các nghiên cứu tương tự.
• Phương pháp chọn mẫu: Lựa chọn các khu vực đại diện có tiềm năng NLMT cao như TP. Hồ Chí Minh, Long An để khảo sát và áp dụng quy trình thiết kế.
• Phương pháp phân tích kỹ thuật: Tính toán các chỉ số bức xạ mặt trời theo công thức hình học và vật lý, thiết kế hệ thống PV không nối lưới dựa trên nhu cầu tải và điều kiện môi trường.
• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 5/2015 đến tháng 4/2017, bao gồm giai đoạn thu thập dữ liệu, phân tích lý thuyết, thiết kế phần mềm và thử nghiệm mô hình.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tiềm năng bức xạ mặt trời tại Việt Nam: Số giờ nắng trung bình hàng năm ở miền Nam đạt 2.588 giờ, miền Trung 1.980 giờ và miền Bắc 1.681 giờ, với tổng năng lượng bức xạ mặt trời trung bình khoảng 4,5 – 5 kWh/m²/ngày tại các vùng trọng điểm. Đây là điều kiện thuận lợi để phát triển hệ thống PV không nối lưới.

2. Quy trình thiết kế hệ thống PV không nối lưới: Đã xây dựng thành công quy trình tính toán công suất pin mặt trời, dung lượng acquy và lựa chọn phương án tối ưu dựa trên nhu cầu tải điển hình 6,4 kWh/ngày. Ví dụ, hệ thống PV công suất 1,86 kW có thể cung cấp điện năng trung bình hàng tháng đạt 150 kWh, đáp ứng nhu cầu sử dụng của hộ gia đình.

3. Phân tích kinh tế: Chi phí đầu tư trung bình cho 1 kW công suất PV khoảng 2.500 USD, với giá thành điện mặt trời dự kiến giảm dần trong tương lai. So sánh với các nguồn năng lượng truyền thống, điện mặt trời có tiềm năng cạnh tranh về mặt kinh tế khi giá thiết bị tiếp tục giảm và hiệu suất chuyển đổi tăng lên.

4. Phần mềm hỗ trợ thiết kế: Phần mềm thiết kế hệ thống PV trên nền tảng Visual Studio đã được phát triển, giúp tính toán nhanh chóng và chính xác các thông số kỹ thuật, hỗ trợ quá trình thiết kế và lắp đặt hệ thống.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc phát triển hệ thống PV không nối lưới tại Việt Nam là hoàn toàn khả thi và phù hợp với điều kiện khí hậu, địa lý. Số liệu bức xạ mặt trời ổn định và cao tại các vùng miền Nam và Trung Bộ tạo điều kiện thuận lợi cho việc khai thác năng lượng mặt trời. Quy trình thiết kế được xây dựng dựa trên các công thức tính toán bức xạ và các thông số kỹ thuật thực tế, đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả.

So với các nghiên cứu quốc tế, tốc độ giảm giá thiết bị PV và sự phát triển công nghệ tại Việt Nam đang bắt kịp xu hướng toàn cầu, tạo điều kiện thuận lợi cho việc mở rộng ứng dụng. Việc phát triển phần mềm hỗ trợ thiết kế cũng góp phần nâng cao năng lực kỹ thuật trong nước, giảm sự phụ thuộc vào nguồn lực nước ngoài.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ thể hiện sự phân bố bức xạ mặt trời theo tháng, biểu đồ công suất và điện năng sinh ra của hệ thống PV, cũng như bảng so sánh chi phí đầu tư và giá thành điện giữa các nguồn năng lượng khác nhau. Những biểu đồ này giúp minh họa rõ ràng hiệu quả và tiềm năng của hệ thống PV không nối lưới.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Phát triển chính sách hỗ trợ tài chính: Nhà nước cần thiết lập các chính sách ưu đãi về thuế, hỗ trợ vốn vay và trợ giá để giảm chi phí đầu tư ban đầu cho hệ thống PV không nối lưới, nhằm tăng tỷ lệ áp dụng trong các hộ gia đình và doanh nghiệp nhỏ trong vòng 3-5 năm tới.

2. Đào tạo và phát triển nguồn nhân lực: Tăng cường đào tạo chuyên sâu về kỹ thuật điện mặt trời tại các trường đại học và trung tâm đào tạo nghề, nhằm nâng cao năng lực thiết kế, lắp đặt và bảo trì hệ thống PV, dự kiến hoàn thành trong 2-3 năm.

3. Xây dựng tiêu chuẩn và hướng dẫn kỹ thuật: Ban hành các quy chuẩn, tài liệu hướng dẫn thiết kế, lắp đặt hệ thống PV không nối lưới phù hợp với điều kiện khí hậu và địa lý Việt Nam, giúp chuẩn hóa quy trình và nâng cao chất lượng công trình trong vòng 1-2 năm.

4. Khuyến khích nghiên cứu và phát triển công nghệ trong nước: Hỗ trợ các dự án nghiên cứu phát triển phần mềm thiết kế, công nghệ pin mặt trời và thiết bị ngoại vi sản xuất trong nước, giảm sự phụ thuộc vào nhập khẩu, hướng tới tự chủ công nghệ trong 5 năm tới.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật điện, năng lượng tái tạo: Luận văn cung cấp cơ sở lý thuyết và quy trình thiết kế hệ thống PV không nối lưới, hỗ trợ nghiên cứu chuyên sâu và phát triển đề tài liên quan.

2. Doanh nghiệp và kỹ sư thiết kế hệ thống năng lượng mặt trời: Tài liệu giúp hiểu rõ quy trình thiết kế, tính toán công suất và phân tích kinh tế, từ đó áp dụng hiệu quả trong thực tế thi công và vận hành.

3. Cơ quan quản lý nhà nước và hoạch định chính sách năng lượng: Cung cấp dữ liệu và phân tích về tiềm năng NLMT, giúp xây dựng chính sách phát triển năng lượng tái tạo phù hợp với điều kiện Việt Nam.

4. Người dân và cộng đồng tại các vùng nông thôn, miền núi: Tham khảo để hiểu về lợi ích và cách thức lắp đặt hệ thống PV không nối lưới, góp phần cải thiện điều kiện sinh hoạt và phát triển kinh tế địa phương.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống PV không nối lưới là gì?
   Hệ thống PV không nối lưới là hệ thống điện mặt trời độc lập, không kết nối với lưới điện quốc gia, sử dụng pin lưu trữ để cung cấp điện cho các tải tiêu thụ. Ví dụ, hệ thống này phù hợp cho vùng sâu, vùng xa chưa có điện lưới.

2. Làm thế nào để tính công suất pin mặt trời cần thiết?
   Công suất pin được tính dựa trên nhu cầu điện năng hàng ngày, số giờ nắng trung bình và hiệu suất hệ thống. Ví dụ, với nhu cầu 6,4 kWh/ngày và số giờ nắng 5 giờ/ngày, công suất pin cần khoảng 1,3 kW.

3. Chi phí đầu tư cho hệ thống PV không nối lưới là bao nhiêu?
   Chi phí trung bình khoảng 2.500 USD cho mỗi kW công suất lắp đặt, bao gồm pin mặt trời, acquy, bộ điều khiển và thiết bị phụ trợ. Chi phí này dự kiến giảm khi công nghệ phát triển và sản xuất trong nước tăng.

4. Hệ thống PV có tuổi thọ bao lâu?
   Tuổi thọ trung bình của hệ thống PV không nối lưới là trên 15 năm, trong đó pin mặt trời có thể hoạt động hiệu quả từ 20-25 năm, còn acquy cần thay thế sau khoảng 5-7 năm tùy loại.

5. Làm sao để bảo trì hệ thống PV không nối lưới?
   Bảo trì bao gồm vệ sinh tấm pin mặt trời định kỳ, kiểm tra acquy và bộ điều khiển, đảm bảo các kết nối điện an toàn. Việc này giúp duy trì hiệu suất và kéo dài tuổi thọ hệ thống.

Kết luận

• Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng sạch, dồi dào và có tiềm năng phát triển lớn tại Việt Nam với số giờ nắng trung bình cao và phân bố rộng khắp.
• Luận văn đã xây dựng thành công quy trình thiết kế và lắp đặt hệ thống PV không nối lưới phù hợp với điều kiện thực tế, bao gồm tính toán bức xạ, công suất và phân tích kinh tế.
• Phần mềm hỗ trợ thiết kế trên nền tảng Visual Studio giúp nâng cao hiệu quả và độ chính xác trong thiết kế hệ thống.
• Các giải pháp đề xuất tập trung vào chính sách hỗ trợ, đào tạo nhân lực, xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật và phát triển công nghệ trong nước nhằm thúc đẩy phát triển năng lượng mặt trời.
• Tiếp theo, cần triển khai thực nghiệm quy trình thiết kế tại các khu vực tiềm năng, đồng thời phối hợp với các cơ quan quản lý để hoàn thiện chính sách và khuyến khích đầu tư.

Hành động ngay hôm nay để góp phần xây dựng nền năng lượng bền vững, sạch và hiệu quả cho tương lai Việt Nam!

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Trong “Quy hoạch tổng thể Phát triển năng lượng tái tạo” trình Chính phủ vào đầu năm 2010, Bộ Công Thương đặt mục tiêu đến năm 2020, sản lượng điện tái tạo chiếm khoảng 5% tổng nguồn điện. Mục tiêu gần hơn, các nguồn năng lượng (NL) mới và tái tạo đạt khoảng 3% tổng NL thương mại sơ cấp vào năm 2010 và đến năm 2050 tỉ lệ này là 11%. Trước đó, Thủ tướng Chính phủ đã có Quyết định số 1855/QĐ-TTg phê duyệt “Chiến lược phát triển NL Quốc gia đến 2020, tầm nhìn đến năm 2050” do Bộ Công thương đệ trình. Theo đó, thủy điện nhỏ và cực nhỏ có tiềm năng khoảng 10 tỉ kWh, NL địa nhiệt có thể khai thác khoảng 262 – 340 MW, NL mặt trời đạt khoảng 6 – 10 MW, NL sinh khối có thể đạt 305 – 405 MW và NL gió một số khu vực tiềm năng đạt khoảng 2.

[1] Việt Nam có nhiều tiềm năng về năng lượng mặt trời (NLMT) với số giờ nắng trung bình ở miền Nam là 2588h/năm, miền Trung 1980h/năm và miền Bắc 1681h/năm. Xu thế hiện nay đang thuận lợi khi mà giá thiết bị điện Mặt Trời (ĐMT) giảm nhanh trong thời gian gần đây và còn tiếp tục giảm. Tính trung bình giá đầu tư 1kW công suất ĐMT hiện nay chỉ khoảng 2.500USD, bằng 1/3 so với cách đây 5 năm. Một ví dụ về áp dụng ĐMT ở Thái Lan là: năm 2009 có khoảng 30MW ĐMT, năm 2013 tổng công suất ĐMT ở Thái Lan là 800MW.

Trong Quy hoạch điện lập năm 2014 của quốc gia này, dự kiến đến năm 2030 sẽ có 3. Với mong muốn chúng ta sẽ học hỏi được kinh nghiệm từ Thái Lan, kỳ vọng đến năm 2030 Việt Nam sẽ có khoảng 1.2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Mặt Trời là nguồn năng lượng lớn nhất mà con người có thể tận dụng được: sạch, mạnh mẽ, dồi dào, đáng tin cậy, gần như vô tận, và có ở khắp nơi dù ít hay nhiều. Việc thu giữ NLMT gần như không có ảnh hưởng tiêu cực gì đến môi trường. Việc sử dụng NLMT không thải ra khí và nước độc hại, do đó không góp phần vào vấn đề ô nhiễm môi trường và hiệu ứng nhà kính.

1 Luan van Tuy rằng công suất lắp đặt ĐMT vẫn tương đối thấp so với một số dạng NL mới khác như thủy điện và gió, nhu cầu Điện Mặt Trời tăng rất nhanh trong vòng 15 năm qua, với tốc độ trung bình là 25% mỗi năm. Riêng trong năm 2004, tổng công suất lắp đặt điện Mặt Trời toàn cầu đạt 927 MW, tăng gần gấp đôi so với năm 2003 (574) và gấp hơn 40 lần so với 20 năm trước. Các quốc gia phát triển trên thế giới đang thúc đẩy mạnh mẽ các kế hoạch phát triển Điện Mặt Trời thông qua cải thiện kỹ thuật cũng như trợ vốn.[3] Riêng ở Việt Nam trong những năm gần đây cũng đã bắt đầu phát triển ngành công nghiệp năng lượng mặt trời. Tính đến nay, công nghiệp điện mặt trời TP Hồ Chí Minh đã tạo dựng được một số cơ sở sản xuất tiêu biểu như nhà máy sản xuất Module PMT quy mô công nghiệp đầu tiên tại Việt Nam, cơ sở hạ tầng công nghiệp sản xuất chế tạo các thiết bị điện tử ngoại vi phục vụ cho ĐMT xây dựng dựa trên sự hợp tác giữa Solar và Công ty CP Nam Thái Hà, nhà máy “Solar Materials Incorporated” có khả năng cung cấp cả hai loại Silic khối (mono and multi-crystalline) sử dụng cho công nghiệp sản xuất PMT.

Bên cạnh đó ngày 29/8/2015 nhà máy điện mặt trời đầu tiên của Việt Nam được khởi công tại huyện Mộ Đức (Quảng Ngãi). Nhà máy được xây trên diện tích 24 ha có công suất thiết kế 19,2 MWp, áp dụng công nghệ quang điện mặt trời của Thái Lan với tổng vốn đầu tư 826 tỷ đồng. Công trình dự kiến hòa mạng điện lưới quốc gia vào giữa năm 2016. Theo các chuyên gia năng lượng, sự tăng trưởng kinh tế mạnh mẽ của Việt Nam trong hơn thập kỷ qua khiến nhu cầu về điện năng tăng thêm khoảng 15% mỗi năm.

Tuy nhiên, điện năng chủ yếu dựa vào nhiệt điện và thủy điện dù nguồn năng lượng mặt trời ở nước ta được công nhận có tiềm năng lớn. Phần lớn các sản phẩm sử dụng năng lượng mặt trời vẫn chưa được ứng dụng rộng rãi mà chỉ tập trung tại nông thôn, miền núi - nơi mức sống tương đối thấp.000 hộ dân vùng sâu, vùng xa được điện khí hóa bằng hệ điện mặt trời gia đình, 8.500 hộ sử dụng điện mặt trời qua các trạm sạc ắc quy… [33]. Trong tương lai nhu cầu sử dụng điện năng ngày càng cao, nguồn năng lượng truyền thống đang cạn kiệt thì việc phát triển các nguồn năng lượng mới như điện mặt trời… là hướng đi tất yếu. Khi đó hê ̣ thố ng năng lươ ̣ng Mă ̣t Trời đô ̣c lâ ̣p cung cấ p đủ cho nhu cầ u hằ ng ngày, không phu ̣ thuô ̣c vào lưới điê ̣n quố c gia, có thể lắ p đă ̣t mo ̣i nơi, tuổ i tho ̣ cao trên 15 năm và quan tro ̣ng sử du ̣ng năng lươ ̣ng sa ̣ch là bảo vê ̣ môi trường sẽ đươ ̣c ứng du ̣ng rô ̣ng raĩ 2 Luan van trên đấ t nước có nhiều tiềm năng về năng lượng mặt trời như Viê ̣t Nam.

Tuy nhiên hiê ̣n nay giá vẫn còn khá cao nhưng trong tương lai khi giá xuố ng bằ ng hoă ̣c thấ p hơn năng lươ ̣ng truyề n thố ng thì năng lươ ̣ng Mă ̣t Trời sẽ đươ ̣c ứng du ̣ng khắ p nơi và sẽ thay thế năng lươ ̣ng truyề n thố ng. Với các phân tích nêu trên, việc nghiên cứu đề tài “Quy trình thiết kế lắp đặt hệ thống pv không nối lưới“ thật sự có ý nghĩa, sẽ góp phần đáng kể vào mục tiêu thúc đẩy năng lượng Mặt Trời phát triển nhanh, mạnh hơn tại Việt Nam cũng như góp phần giảm căng thẳng về nguồn điện trong những năm sắp tới.3 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Đề tài có các ý nghĩa khoa học và thực tiễn như sau:  Định hướng cho bài toán thiết kế hệ thống pv không nối lưới với các đặc thù của Việt Nam.  Giúp cho việc tính toán, thiết kế hệ hệ thố ng pv theo quy chuẩn, nhanh hơn, chính xác hơn.  Từ bài toán thiết kế hệ thống pv không nối lưới góp phần thúc đẩy nâng cao năng lực tiếp cận công nghiệp điện Mặt Trời vốn còn khá mới mẽ tại Việt Nam.

 Khi đề tài khả thi NLMT sẽ phát triển nhanh và mạnh hơn mang lại những lợi ích quan trọng về kinh tế và môi trường, góp phần vào mục tiêu hướng đến một nền công nghiệp NL bền vững tại Việt Nam.  Tài liệu và kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng để phục vụ các nghiên cứu ở mức độ cao hơn hoặc làm tài liệu tham khảo, tài liệu giảng dạy, huấn luyện NLMT.4 MỤC ĐÍCH, ĐỐI TƯỢNG VÀ KHÁCH THỂ NGHIÊN CỨU 1.1 Mục đích nghiên cứu - Thiết lập quy trình thiết kế, lắp đặt hệ thống pv không nối lưới. - Đề xuất các giải pháp để thúc đẩy năng lượng phát triển hơn tại Viêt Nam trong tương lai.2 Đối tượng nghiên cứu - Bức xạ năng lượng Mặt Trời thay đổi theo từng mùa. - Các cấu phần của hệ thống pv như: pin Mặt Trời, acquy, sơ đồ hệ thống pv… - Phần mền viusal tudio mô phỏng thiết kế.3 Khách thể nghiên cứu - Tiềm năng NLMT Việt Nam và khả năng ứng dụng.

- Năng lượng Mặt Trời, qui trình thiết kế, các chỉ số kinh tế của dự án… 1.5 NHIỆM VỤ, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 1.1 Nhiệm vụ của đề tài. - NLMT trên thế giới và Việt Nam: tiềm năng, khai thác hiện tại và xu hướng tương lai. - Tính các chỉ số bức xạ nhiệt và thành phần của hệ thống pv không nối lưới. - Quy trình thiết kế, lắp đặt hệ thông pv không nối lưới.

- Thiết lập các phương án, phân tích về kinh tế đề ra phương án tối ưu. - Viết phần mềm thiết kế PV trên nền tảng Visual Studio.2 Giải quyết vấn đề Để đáp ứng được các mục tiêu đề ra, tiến hành nghiên cứu và giải quyết các vấn đề như sau: - Nghiên cứu các văn bản pháp luật có liên quan. - Thu thập và nghiên cứu các tài liệu trong và ngoài nước về NLMT. - Khảo sát tình hình khai thác và sử dụng ĐMT tại một số Quốc gia trên Thế giới.

- Khảo sát tiềm NLMT và thực trạng khai thác ĐMT tại Việt Nam, từ đó sẽ rút ra nhũng thuận lợi và khó khăn nhằm có hướng giải quyết phù hợp. - Nghiên cứu và phân tích tính năng kỹ thuật của các mô hình ĐMT. - Thiết lập lưu đồ TK tiền khả thi, TK khả thi cho hệ thống pv không nối lưới theo các điều kiện tại Việt Nam. - Viết chương trình (phần mềm) hổ trợ TK.

- Đề xuất những giải pháp để thúc đẩy ĐMT phát triển hơn tại Việt Nam trong tương lai. - Tính toán ứng dụng và đánh giá các chỉ số kinh tế.3 Giới hạn đề tài Đề tài được giới hạn trong phạm vi như sau: - Tổng hợp cơ sở lý thuyết (LT) phục vụ cho bài toán thiết kế và lắp đặt hệ thống pv không nối lưới. - Xây dựng qui trình thiết kế kỹ thuật cho hệ thông pv không nối lưới, bao gồm:  Qui trình tính toán các chỉ số năng lượng bức xạ.  Qui trình tính toán công suất pin Mặt trời.

4 Luan van  Qui trình tính toán chọn ra phương án khả thi. - Đề xuất một số giải pháp để thúc đẩy ĐMT phát triển hơn tại Việt Nam. - Không xét các yếu tố, điều kiện để hình thành một dự án thực tế như: tác động môi trường, chi phí đền bù giải tỏa, khả năng đảm bảo tài chánh, … - Không tiến hành thiết kế nền móng cũng như các cấu phần thuộc lĩnh vực cơ khí hay xây dựng. - Bỏ qua phần thiết kế nối đất và chống sét vì các vấn đề này đã được trình bày trong nhiều tài liệu chuyên ngành.4 Phương pháp nghiên cứu  Phương pháp phân tích và tổng hợp: - Phân tích lý thuyết: lý thuyết về NLMT, về bài toán thiết kê, về qui trình thiết lập dự án… - Tổng hợp lý thuyết: sưu tầm, tổng hợp các nguồn tài liệu, chọn lọc, tìm ra mối quan hệ giữa chúng.

 Phương pháp khảo sát, đánh giá: - Khảo sát nhu cầu điện năng, tiềm năng của NL MT… - Đánh giá tính khả dụng của ĐMT, tính chính xác của chương trình.