Nghiên Cứu Hệ Thống Điện Mặt Trời Áp Mái Tại Bình Định

Hệ thống điện mặt trời áp mái đang trở thành một giải pháp năng lượng bền vững tại Bình Định. 69 trang · Trường Đại Học Quy Nhơn · 2022.

• Tác giả: Lê Đình Nam
• Người hướng dẫn: TS. Ngô Minh Khoa
• Trường học: Trường Đại Học Quy Nhơn
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
• Đề tài: Nghiên Cứu Hệ Thống Điện Mặt Trời Áp Mái Tại Bình Định
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Bình Định

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• MỞ ĐẦU
• Lý do chọn đề tài
• Mục đích nghiên cứu
• Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• Đối tượng nghiên cứu
• Phạm vi nghiên cứu
• Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài
• Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• Đặt tên đề tài
• Bố cục luận văn
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ÁP MÁI NỐI LƯỚI
• 1.1. Khái quát về nguồn năng lượng mặt trời
• 1.1.1. Khái niệm về nguồn năng lượng mặt trời
• 1.1.2. Sử dụng năng lượng mặt trời
• 1.2. Tình hình phát triển của hệ thống điện mặt trời
• 1.2.1. Tình hình phát triển của hệ thống điện mặt trời đến nay
• 1.3. Tiềm năng phát triển năng lượng mặt trời
• 1.4. Hiện trạng HTĐ tỉnh Bình Định
• 1.4.1. Hiện trạng chung
• 1.4.2. Hiện trạng nguồn điện
• 1.4.3. Hiện trạng lưới điện Tuy Phước
• 1.5. Dự báo nhu cầu điện tỉnh Bình Định đến năm 2035
• 1.6. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC TIÊU CHÍ VÀ YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI NỐI LƯỚI
• 2.1. Các chỉ tiêu kỹ thuật đánh giá ảnh hưởng của hệ thống ĐMTAM
• 2.1.1. Các chỉ tiêu chung
• 2.1.2. Yêu cầu kỹ thuật đối với HTĐMT nối lưới hạ thế 0,4 kV
• 2.1.3. Yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống điện mặt trời nối lưới trung thế
• 2.2. Ảnh hưởng của hệ thống ĐMTAM nối lưới đến lưới điện
• 2.2.1. Ảnh hưởng của ĐMTAM nối lưới đến lưới điện trung thế
• 2.2.2. Ảnh hưởng của hệ thống ĐMTAM nối lưới đến LĐPP
• 2.3. Ưu nhược điểm của các hệ thống ĐMTAM nối lưới
• 2.3.1. Nhược điểm
• 2.4. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA TỔ HỢP ĐMTAM ĐẾN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT KINH TẾ CỦA LĐPP HUYỆN TUY PHƯỚC
• 3.1. Hiệu quả mang lại cho chủ đầu tư
• 3.1.1. Hiệu quả của hệ thống ĐMTAM tại Huyện Tuy Phước
• 3.1.2. Hiệu quả của hệ thống ĐMTAM tại Xã Phước Lộc
• 3.1.3. So sánh hiệu quả của các hệ thống ĐMTAM theo vị trí lắp đặt trên địa bàn Huyện Tuy Phước
• 3.1.3.1. So sánh theo mô hình dự báo
• 3.1.3.2. So sánh theo hình thức mục đích sử dụng điện của chủ đầu tư
• 3.2. Hiệu quả mang lại cho ngành điện
• 3.2.1. Hiệu quả giảm tổn thất điện năng
• 3.2.2. Hiệu quả về tăng ĐTC CCĐ và giảm suất đầu tư
• 3.3. Hiệu quả đối với môi trường
• 3.4. Kết luận chương 3
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• Tổn thất xuất tuyến 477/PSO

Tóm tắt

I. Tổng quan về hệ thống điện mặt trời áp mái tại Bình Định

Hệ thống điện mặt trời áp mái đang trở thành một giải pháp năng lượng bền vững tại Bình Định. Với tiềm năng năng lượng mặt trời dồi dào, việc lắp đặt hệ thống này không chỉ giúp giảm chi phí điện năng mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Nghiên cứu này sẽ phân tích các khía cạnh quan trọng của hệ thống điện mặt trời áp mái, từ công nghệ đến hiệu quả kinh tế.

1.1. Khái niệm về hệ thống điện mặt trời áp mái

Hệ thống điện mặt trời áp mái là một giải pháp sử dụng tấm pin năng lượng mặt trời lắp đặt trên mái nhà để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng. Công nghệ này giúp tận dụng không gian mái nhà, giảm thiểu diện tích đất sử dụng.

1.2. Lợi ích của hệ thống điện mặt trời áp mái

Hệ thống điện mặt trời áp mái mang lại nhiều lợi ích như giảm chi phí điện năng, tăng cường tính tự chủ về năng lượng và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Đặc biệt, nó giúp các doanh nghiệp tiết kiệm chi phí sản xuất.

II. Thách thức trong việc triển khai hệ thống điện mặt trời tại Bình Định

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc triển khai hệ thống điện mặt trời áp mái tại Bình Định cũng gặp phải một số thách thức. Những vấn đề này cần được giải quyết để tối ưu hóa hiệu quả của hệ thống.

2.1. Chi phí lắp đặt hệ thống điện mặt trời

Chi phí lắp đặt hệ thống điện mặt trời áp mái vẫn còn cao, điều này khiến nhiều doanh nghiệp e ngại khi đầu tư. Cần có các chính sách hỗ trợ tài chính để khuyến khích đầu tư vào công nghệ này.

2.2. Thiếu hụt thông tin và kiến thức

Nhiều doanh nghiệp và hộ gia đình chưa có đủ thông tin về lợi ích và cách thức hoạt động của hệ thống điện mặt trời. Việc nâng cao nhận thức và cung cấp thông tin đầy đủ là rất cần thiết.

III. Phương pháp nghiên cứu hiệu quả hệ thống điện mặt trời áp mái

Nghiên cứu này sử dụng các phương pháp phân tích dữ liệu và mô phỏng để đánh giá hiệu quả của hệ thống điện mặt trời áp mái tại Bình Định. Các chỉ tiêu kỹ thuật và kinh tế sẽ được xem xét.

3.1. Phân tích dữ liệu thực tế

Dữ liệu thực tế từ các hệ thống điện mặt trời áp mái sẽ được thu thập và phân tích để đánh giá hiệu quả hoạt động. Điều này giúp xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống.

3.2. Mô phỏng hiệu suất hệ thống

Sử dụng phần mềm mô phỏng để dự đoán hiệu suất của hệ thống điện mặt trời áp mái trong các điều kiện thời tiết khác nhau. Điều này giúp tối ưu hóa thiết kế và vận hành hệ thống.

IV. Ứng dụng thực tiễn của hệ thống điện mặt trời tại Bình Định

Hệ thống điện mặt trời áp mái đã được triển khai tại nhiều doanh nghiệp và hộ gia đình ở Bình Định. Những ứng dụng thực tiễn này cho thấy rõ hiệu quả kinh tế và môi trường của công nghệ này.

4.1. Các dự án điện mặt trời áp mái thành công

Nhiều dự án điện mặt trời áp mái đã được triển khai thành công tại Bình Định, giúp giảm chi phí điện năng cho các doanh nghiệp. Những dự án này cũng góp phần vào việc bảo vệ môi trường.

4.2. Tác động đến lưới điện phân phối

Hệ thống điện mặt trời áp mái không chỉ cung cấp điện cho các hộ gia đình mà còn có tác động tích cực đến lưới điện phân phối, giúp giảm tổn thất điện năng và tăng độ tin cậy của hệ thống.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của hệ thống điện mặt trời tại Bình Định

Nghiên cứu cho thấy hệ thống điện mặt trời áp mái có tiềm năng lớn tại Bình Định. Với các chính sách hỗ trợ và nâng cao nhận thức, việc triển khai công nghệ này sẽ ngày càng phát triển.

5.1. Tương lai của năng lượng mặt trời tại Bình Định

Với tiềm năng năng lượng mặt trời dồi dào, Bình Định có thể trở thành một trong những tỉnh dẫn đầu trong việc phát triển năng lượng tái tạo. Cần có các chính sách khuyến khích đầu tư và phát triển công nghệ.

5.2. Đề xuất giải pháp phát triển bền vững

Để phát triển bền vững hệ thống điện mặt trời áp mái, cần có sự phối hợp giữa chính quyền, doanh nghiệp và cộng đồng. Các giải pháp như hỗ trợ tài chính và nâng cao nhận thức sẽ rất quan trọng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Sự bùng nổ của nguồn năng lượng tái tạo tại Việt Nam, đặc biệt là điện mặt trời áp mái, đang tạo ra những chuyển dịch sâu sắc trong cấu trúc vận hành của hệ thống điện phân phối. Tỉnh Bình Định thuộc khu vực duyên hải Nam Trung Bộ với tiềm năng bức xạ dồi dào, đạt cường độ bức xạ trung bình 5,3 kWh/m²/ngày và tổng số giờ nắng trong năm dao động từ 2.200 đến 2.700 giờ. Đến cuối tháng 3/2020, toàn tỉnh đã ghi nhận 565 khách hàng lắp đặt hệ thống điện mặt trời áp mái với tổng công suất đạt 3.638,52 kWp. Tốc độ tăng trưởng nhu cầu điện thương phẩm toàn tỉnh giai đoạn 2016 - 2020 đạt mức cao 14,17%/năm và dự báo công suất cực đại toàn hệ thống vượt mốc 370 MW.

Trước áp lực gia tăng phụ tải và mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính, việc tích hợp ồ ạt các nguồn điện phân tán vào lưới điện trung và hạ áp đặt ra nhiều thách thức kỹ thuật phức tạp. Trên địa bàn huyện Tuy Phước, hệ thống lưới điện 22 kV tiếp nhận nguồn từ trạm 110 kV Phước Sơn dung lượng 25 MVA và trạm 110 kV An Nhơn công suất 2x25 MVA. Sự xuất hiện của các tổ hợp nguồn điện mặt trời áp mái có quy mô từ 3 kWp đến dưới 1.000 kWp đã làm thay đổi bản chất lưới điện từ cấu trúc hình tia thụ động sang mạng lưới đa nguồn chủ động.

Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là đánh giá toàn diện tác động kỹ thuật và hiệu quả kinh tế của tổ hợp điện mặt trời áp mái đấu nối vào lưới điện phân phối 22 kV huyện Tuy Phước. Nghiên cứu tập trung giải quyết bài toán dao động điện áp, trào lưu công suất ngược, sụt giảm hệ số công suất và biến động tổn thất kỹ thuật trong giai đoạn vận hành 2020 - 2022. Ý nghĩa thực tiễn của công trình thể hiện ở việc xác lập cơ sở khoa học giúp đơn vị quản lý điện lực tối ưu hóa phương thức vận hành, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, đồng thời giúp các chủ đầu tư định lượng chính xác sản lượng và hiệu quả tài chính dài hạn.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu xây dựng trên nền tảng lý thuyết phân tích lưới điện phân phối có tích hợp nguồn điện phân tán (Distributed Generation - DG) và lý thuyết chuyển hóa quang điện (Photovoltaic). Theo nguyên lý truyền tải điện năng, việc tích hợp nguồn phát tại chỗ làm thay đổi phương trình cân bằng công suất nút, làm biến đổi biên độ điện áp và dòng điện chạy trên các xuất tuyến trung áp 22 kV. Mô hình toán học về phân tích trào lưu công suất và điều độ điện áp được thiết lập dựa trên các quy định kỹ thuật nghiêm ngặt của Thông tư 39/2015/TT-BCT, Thông tư 18/2020/TT-BCT và tiêu chuẩn quốc tế IEEE 929-2000.

Bốn khái niệm kỹ thuật cốt lõi được ứng dụng xuyên suốt bao gồm:

• Hiện tượng trào lưu công suất ngược: Dòng công suất phát ngược từ cấp hạ thế 0,4 kV lên thanh cái trung áp 22 kV khi công suất phát của tấm pin quang điện vượt quá công suất tiêu thụ của phụ tải cục bộ vào thời điểm bức xạ cực đại giữa trưa.
• Độ méo sóng hài tổng (Total Harmonic Distortion - THD): Chỉ số định lượng chất lượng điện áp và dòng điện sinh ra từ các bộ biến tần bán dẫn (Inverter), yêu cầu giới hạn THD điện áp không vượt quá 6,5%.
• Hệ số công suất (cos phi): Tỷ số giữa công suất tác dụng và công suất biểu kiến tại điểm đo đếm ranh giới, bắt buộc duy trì từ 0,90 trở lên theo quy chuẩn kỹ thuật điện lực.
• Khả năng mang tải và dung lượng thâm nhập tối ưu: Tỷ lệ công suất điện mặt trời tích hợp vào lưới (tính bằng %) so với phụ tải đỉnh mà không gây quá tải dây dẫn hay vi phạm ngưỡng ổn định điện áp cho phép (từ 85% đến 110% điện áp danh định).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp phương pháp thu thập dữ liệu vận hành thực chứng và phương pháp mô hình hóa tính toán kỹ thuật điện. Dữ liệu đầu vào bao gồm nhật ký đo đếm SCADA từ Điện lực Tuy Phước, thông số vận hành của 11 xuất tuyến 22 kV và 35 kV, cùng dữ liệu vi khí hậu từ hệ thống Global Solar Atlas của Ngân hàng Thế giới (World Bank) với các chỉ số bức xạ trực tiếp DNI 1.437,0 kWh/m²/ngày và bức xạ tổng xạ ngang GHI 1.847,4 kWh/m²/ngày.

Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm toàn bộ 540 khách hàng đã hòa lưới điện mặt trời áp mái trên địa bàn huyện Tuy Phước. Phương pháp chọn mẫu phân tầng theo quy mô công suất được áp dụng để bao quát toàn bộ đối tượng:

• Nhóm công suất nhỏ dưới 10 kWp: Gồm 479 khách hàng, chiếm tỷ lệ áp đảo 88,7% số lượng lắp đặt.
• Nhóm công suất trung bình từ 10 kWp đến 100 kWp: Gồm 51 khách hàng, chiếm tỷ lệ 9,59%.
• Nhóm quy mô lớn trên 100 kWp đến 1.000 kWp: Gồm 10 khách hàng (trong đó có 5 dự án trọng điểm công suất lớn hơn 200 kWp như Công ty Cổ phần SPI Việt Nam 992,25 kWp và Công ty Năng lượng tái tạo POWER Việt Nam 712,05 kWp).

Lý do lựa chọn phương pháp phân tầng và phân tích định lượng thực tế này là nhằm bảo đảm tính đại diện, phân biệt rõ sự ảnh hưởng phân tán của các hộ gia đình với tác động tập trung của các nhà máy công nghiệp lên xuất tuyến 22 kV. Tiến trình nghiên cứu được triển khai liên tục từ năm 2020 đến năm 2022, trong đó dữ liệu đo đếm trọn vẹn 12 tháng liên tục của các khách hàng tiêu biểu được phân tích chi tiết để đối soát giữa mô hình dự báo lý thuyết và kết quả vận hành thực tế.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình phân tích dữ liệu thực nghiệm đã mang lại những kết quả quan trọng về kỹ thuật và kinh tế:

• Độ chính xác cao của mô hình dự báo sản lượng: Tại vị trí khách hàng dân dụng điển hình công suất 10,8 kWp (trang bị 22 tấm pin Canadian 330 W và biến tần INVT 10 kW 3 pha), hệ thống Global Solar Atlas dự báo sản lượng đạt 14.314 kWh/năm (tương đương 4,0 kWh/kWp/ngày). Dữ liệu vận hành thực tế ghi nhận sản lượng đạt 4,2 kWh/kWp/ngày, nhỉnh hơn 5,0% so với dự báo. Các tháng mùa khô ghi nhận 9 tháng liên tục có sản lượng vượt trên 1.000 kWh/tháng, trong đó tháng 5 đạt đỉnh 1.597,26 kWh.
• Giảm tải máy biến áp và trì hoãn vốn đầu tư nâng cấp: Tại các trạm biến áp phân phối thường xuyên đầy tải như Trạm Tân Thuận (mức mang tải 95%) và Trạm Phước Long 2 (mức mang tải 107%), việc các hộ phụ tải tiêu thụ trực tiếp nguồn điện mặt trời tại chỗ đã giúp giảm mức mang tải đỉnh xuống dưới 80%, giúp kéo dài tuổi thọ thiết bị và trì hoãn nhu cầu đầu tư nâng công suất máy biến áp.
• Suy giảm nghiêm trọng hệ số công suất cos phi tại các phụ tải công nghiệp: Do các bộ biến tần PV vận hành ở chế độ phát công suất tác dụng tối đa (hệ số cos phi xấp xỉ 1,00) để hưởng lợi nhuận bán điện theo cơ chế giá khuyến khích, lượng công suất phản kháng mà phụ tải yêu cầu vẫn phải nhận hoàn toàn từ lưới điện EVN. Kết quả khảo sát tại Công ty Kinh doanh Quang Vũ cho thấy khi hệ thống điện mặt trời 226 kWp phát điện đầy tải, hệ số cos phi tại điểm đo đếm tụt mạnh từ 0,95 xuống chỉ còn 0,82, vi phạm giới hạn quy định tại Thông tư 39/2015/TT-BCT.
• Tác động không đồng đều giữa các nhóm quy mô công suất: 88,7% các hệ thống nhỏ dưới 10 kWp được đấu nối rải rác chỉ chiếm từ 5% đến 10% dung lượng máy biến áp phân phối nên tác động gây méo sóng hài và dao động điện áp là không đáng kể. Ngược lại, 5 dự án lớn trên 200 kWp đấu nối vào xuất tuyến 477/Phước Sơn gây ra hiện tượng tăng áp cục bộ từ 2% đến 3% tại điểm cuối đường dây trong các khung giờ phụ tải thấp.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi dẫn đến hiện tượng trào lưu công suất ngược và sụt giảm hệ số cos phi bắt nguồn từ đặc tính kinh tế - kỹ thuật của hệ thống điện mặt trời áp mái. Do các chủ đầu tư chỉ được thanh toán tiền điện dựa trên sản lượng điện hữu công (kWh) phát lên lưới, các bộ biến tần thương mại của Goodwe, Sungrow hay Growatt đều được cài đặt hệ số công suất bằng 1,0 để tối đa hóa doanh thu. Điều này đẩy toàn bộ gánh nặng cung cấp công suất phản kháng về phía các trạm biến áp trung gian 110/22 kV, khiến hiệu suất vận hành của máy biến áp phân phối sụt giảm nghiêm trọng.

Bên cạnh đó, biến động bức xạ do mây che đột ngột tạo ra sự sụt giảm công suất tức thời với tốc độ lên tới 1 MW trong vòng 10 giây đối với các cụm công nghiệp lớn. Để bù đắp độ biến thiên này, hệ thống điện đòi hỏi dung lượng điều tần dự phòng tăng từ 2,5% (khi tỷ lệ thâm nhập điện mặt trời là 10%) lên mức 10,0% (khi tỷ lệ thâm nhập đạt 30%). Kết quả nghiên cứu hoàn toàn tương đồng với các công bố quốc tế tại Nhật Bản và Hoa Kỳ về độ ổn định lưới điện khi tỷ lệ thâm nhập nguồn phân tán vượt quá ngưỡng 20%.

Trong thực tế tính toán kỹ thuật, toàn bộ diễn biến sản lượng thực tế và dữ liệu trào lưu công suất có thể được trực quan hóa thông qua đồ thị so sánh đường cong phát điện 12 tháng với đường bức xạ GTI (Global Tilted Irradiance), kết hợp bảng cân bằng trào lưu công suất tác dụng - phản kháng tại từng nút phụ tải 22 kV. Điển hình như tại cơ sở kinh doanh Quang Vũ, bảng tính cho thấy việc tính toán chính xác lượng thiếu hụt công suất phản kháng đã xác định chuẩn xác dung lượng tủ tụ bù cần lắp thêm là 23,3 kVAr nhằm nâng hệ số cos phi từ 0,82 lên mức tối ưu 0,95.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm giải quyết triệt để các bất cập kỹ thuật và phát huy tối đa hiệu quả kinh tế của tổ hợp điện mặt trời áp mái trên lưới điện phân phối, 4 giải pháp chiến lược được đề xuất:

• Lắp đặt tủ tụ bù tự động điều chỉnh công suất phản kháng: Bắt buộc các khách hàng sản xuất kinh doanh có công suất điện mặt trời từ 40 kWp trở lên phải trang bị hệ thống tụ bù hạ áp với dung lượng tính toán chính xác (từ 20 kVAr đến 50 kVAr tùy quy mô), mục tiêu nâng hệ số cos phi tại điểm đo đếm lên tối thiểu 0,95; thời gian triển khai hoàn thành trong quý 1 và quý 2 năm 2023; chủ thể thực hiện là các doanh nghiệp chủ đầu tư dưới sự giám sát của Điện lực Tuy Phước.
• Kích hoạt tính năng điều khiển điện áp tự động (Volt-VAR) trên biến tần thông minh: Yêu cầu các hệ thống điện mặt trời quy mô lớn trên 100 kWp cài đặt lại chế độ vận hành của bộ nghịch lưu theo chuẩn IEEE 1547, cho phép biến tần tự động hấp thụ hoặc phát công suất phản kháng để giữ ổn định độ lệch điện áp nút trong dải ±5%; thời gian hoàn thiện trong vòng 6 tháng; chủ thể thực hiện là đơn vị cung cấp thiết bị và chủ đầu tư dự án.
• Ứng dụng phần mềm SCADA tích hợp công cụ dự báo bức xạ thời gian thực: Công ty Điện lực Bình Định cần trang bị hệ thống thu thập dữ liệu giám sát trực tuyến từ các biến tần lớn, kết hợp dự báo thời tiết cục bộ để giảm sai số dự báo phát điện xuống dưới 5%, giúp điều độ viên chủ động huy động nguồn dự phòng điều tần; lộ trình thực hiện từ năm 2023 đến năm 2024.
• Thí điểm lắp đặt hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin (BESS) tại các xuất tuyến trọng điểm: Tổng công ty Điện lực miền Trung và các khu công nghiệp phối hợp đầu tư trạm pin lưu trữ lithium-ion dung lượng khoảng 1 MWh - 2 MWh tại xuất tuyến 477/Phước Sơn nhằm cắt đỉnh công suất phát thừa vào buổi trưa và phát lại vào giờ cao điểm tối; lộ trình thực hiện trong giai đoạn 2024 - 2026.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang giá trị ứng dụng cao cho 4 nhóm đối tượng trọng tâm:

• Kỹ sư điều độ và quản lý kỹ thuật tại các Công ty Điện lực: Vận dụng phương pháp tính toán trào lưu công suất, phân tích sóng hài và đánh giá khả năng mang tải của xuất tuyến 22 kV nhằm xây dựng quy trình đóng điện nghiệm thu và vận hành an toàn hệ thống phân phối.
• Doanh nghiệp sản xuất và chủ đầu tư hệ thống điện mặt trời áp mái: Sử dụng dữ liệu thực chứng và công thức tính toán dung lượng tụ bù để chủ động tối ưu chi phí mua công suất phản kháng, lựa chọn biến tần đạt hiệu suất chuyển đổi trên 97,5% và quản trị rủi ro dòng tiền đầu tư.
• Cơ quan quản lý nhà nước và đơn vị tư vấn thiết kế năng lượng: Tham khảo các luận cứ thực tế để hoàn thiện khung tiêu chuẩn kỹ thuật đấu nối nguồn phân tán, xây dựng cơ chế giá điện hai thành phần (công suất và điện năng) phù hợp với xu thế phát triển năng lượng tái tạo.
• Giảng viên, học viên cao học và sinh viên ngành Kỹ thuật điện: Khai thác làm tài liệu tham khảo chuẩn mực trong việc kết hợp dữ liệu vệ tinh Global Solar Atlas với số liệu SCADA thực tế phục vụ các đề tài nghiên cứu về lưới điện thông minh (Smart Grid) và nguồn điện phân tán.

Câu hỏi thường gặp

• Tiềm năng bức xạ mặt trời tại huyện Tuy Phước và tỉnh Bình Định mang lại hiệu quả phát điện thực tế như thế nào? Theo số liệu quan trắc, huyện Tuy Phước sở hữu tổng xạ ngang GHI đạt 1.847,4 kWh/m²/năm và số giờ nắng trung bình 7 giờ/ngày. Thực tế vận hành hệ thống 10,8 kWp tại thị trấn Tuy Phước cho thấy sản lượng điện đạt 14.300 kWh/năm (tương đương 4,2 kWh/kWp/ngày), trong đó có 9 tháng liên tục đạt trên 1.000 kWh/tháng, chứng minh hiệu quả khai thác thương mại rất cao.

• Tại sao việc lắp đặt điện mặt trời áp mái lại làm suy giảm hệ số công suất cos phi của phụ tải doanh nghiệp? Biến tần điện mặt trời thông thường chỉ tạo ra công suất tác dụng P với hệ số cos phi bằng 1,0 để tối đa sản lượng bán điện. Khi phụ tải tự dùng tiêu thụ điện mặt trời tại chỗ, công suất tác dụng nhận từ lưới EVN giảm mạnh trong khi nhu cầu công suất phản kháng Q giữ nguyên, khiến tỷ số cos phi tại công tơ đo đếm sụt giảm dưới mức chuẩn 0,90 (thực tế tại Công ty Quang Vũ tụt xuống 0,82).

• Hiện tượng trào lưu công suất ngược trên xuất tuyến trung áp 22 kV xảy ra khi nào và gây ra tác hại gì? Hiện tượng này xảy ra vào khoảng 11h00 đến 13h00 khi tổng công suất phát của các tấm pin mặt trời vượt quá phụ tải tiêu thụ trên đường dây. Dòng công suất chạy ngược về trạm 110 kV có thể gây quá tải dây dẫn, làm tăng điện áp thanh cái cuối tuyến lên thêm 2% đến 3% và gây sai lệch tác động của các rơle bảo vệ định hướng.

• Các tiêu chuẩn kỹ thuật cốt lõi cần tuân thủ khi đấu nối hệ thống điện mặt trời áp mái vào lưới điện hạ áp 0,4 kV là gì? Theo Thông tư 39/2015/TT-BCT, hệ thống phải duy trì vận hành trong dải tần số 49 Hz đến 51 Hz, điện áp làm việc từ 85% đến 110% định mức, độ lệch mất cân bằng pha không quá 5%, dòng điện một chiều xâm nhập không vượt quá 0,5% dòng định mức và độ méo sóng hài điện áp tổng THD phải dưới 6,5%.

• Lưới điện phân phối cần những giải pháp gì để ứng phó với hiện tượng sụt giảm công suất do mây che đột ngột? Khi mây che làm sụt giảm 1 MW công suất trong 10 giây, lưới điện phải kích hoạt nguồn dự phòng điều tần nhanh tăng thêm từ 2,5% đến 10%. Các giải pháp tối ưu gồm có: phân bố địa lý các dự án trên diện tích rộng trên 100 km² để giảm hiệu ứng đồng thời, kết hợp trang bị hệ thống pin tích năng BESS và ứng dụng biến tần có chức năng hỗ trợ tần số nhanh.

Kết luận

• Luận văn đã phân tích toàn diện hiện trạng tích hợp của 540 hệ thống điện mặt trời áp mái trên lưới điện phân phối 22 kV huyện Tuy Phước, làm rõ đặc tính phát điện với năng suất thực tế đạt 4,2 kWh/kWp/ngày.
• Công trình chứng minh rằng các hệ thống phân tán nhỏ dưới 10 kWp chiếm 88,7% số lượng hầu như không gây tiêu cực cho lưới điện, trong khi các tổ hợp trên 200 kWp đòi hỏi các biện pháp kiểm soát quá điện áp nghiêm ngặt.
• Nghiên cứu đã làm sáng tỏ cơ chế suy giảm hệ số công suất cos phi xuống mức 0,82 tại các phụ tải công nghiệp, đồng thời đưa ra công thức tính toán lắp đặt tủ tụ bù 23,3 kVAr để khôi phục cos phi về 0,95.
• Đóng góp khoa học then chốt là việc xây dựng thành công quy trình đánh giá kết hợp giữa dữ liệu vi khí hậu Global Solar Atlas và dữ liệu SCADA lưới điện thực tế phục vụ công tác điều độ vận hành.
• Lộ trình 2023 - 2025 cần tập trung chuẩn hóa hệ thống giám sát thời gian thực, trang bị hệ thống pin lưu trữ BESS và hoàn thiện cơ chế điều khiển biến tần thông minh nhằm kiến tạo hệ thống điện phân phối linh hoạt, an toàn và bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Mở đầu Chƣơng 1: Tổng quan về hệ thống điện năng lƣợng mặt trời áp mái nối lƣới. Chƣơng 2: Các tiêu chí và yêu cầu kỹ thuật của hệ thống điện mặt trời áp mái nối lƣới. Chƣơng 3: Đánh giá ảnh hƣởng của tổ hợp các nguồn điện mặt trời áp mái đến các thông số kỹ thuật – kinh tế của LĐPP huyện Tuy Phƣớc. Kết luận và kiến nghị.

4 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI ÁP MÁI NỐI LƢỚI 1. Khái quát về nguồn năng lƣợng mặt trời 1. Khái niệm về nguồn năng lượng mặt trời Năng lƣợng mặt trời bao gồm bức xạ ánh sáng và năng lƣợng nhiệt từ mặt trời đƣợc con ngƣời khai thác, lƣu trữ và chuyển đổi thành điện năng thông qua tấm pin năng lƣợng mặt trời (PV Panel). Đây đƣợc xem nhƣ là nguồn năng lƣợng sạch vô tận đƣợc thiên nhiên ban tặng cho loài ngƣời.

Năng lƣợng mặt trời gần nhƣ không có ảnh hƣởng tiêu cực đến môi trƣờng, là một nguồn nguyên liệu sạch, thân thiện, góp phần bảo vệ môi trƣờng và giảm thiểu hiệu ứng nhà kính. Sử dụng năng lượng mặt trời Hệ thống điện mặt trời là một hệ thống bao gồm các thành phần nhƣ tấm pin mặt trời, các thiết bị tích trữ năng lƣợng, các bộ nghich lƣu, các bộ điều phối năng lƣợng. với chức năng là tạo ra điện năng cung cấp cho phụ tải. Năng lƣợng mặt trời đƣợc chuyển thành điện năng thông qua hệ thống quang điện hay hiểu đơn giản là tấm pin năng lƣợng mặt trời (PV) thƣờng đƣợc gắn trên mái nhà hoặc trên mặt đất, hay bất cứ nơi nào có ánh sáng mặt trời.

Các hệ thống quang điện có kích cỡ khác nhau tùy vào mục đích sử dụng, CCĐ cho một phần ngôi nhà hay nhiều ngôi nhà, dây chuyền sản xuất, nhà máy,. Các thành phần cần có của một hệ thống quang điện để chuyển hóa quang năng thành điện năng: + Tấm pin năng lượng mặt trời: Là công nghệ sản xuất ra điện năng từ các chất bán dẫn dƣới tác dụng của ánh sáng mặt trời. Khi ánh sáng chiếu tới các tế bào quang điện, nó sẽ sản sinh ra điện năng. Thƣờng đƣợc lắp đặt trên mái nhà hoặc sân, những nơi nhận đƣợc nhiều ánh sáng.

Tấm pin năng lƣợng mặt trời + Biến tần: Chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều. Bộ biến tần (Inverter) + Thiết bị lưu trữ và ổn định điện năng từ năng lượng mặt trời: Để lƣu trữ năng lƣợng điện do tấm pin quang điện thu đƣợc, ngƣời ta thƣờng sử dụng các hệ thống lƣu trữ. Phổ biến nhất hiện nay là ắc quy do giá thành rẻ, dễ lắp đặt, thay thế. Ắc quy Vì thời gian nghiên cứu có hạn, do đó tác giả chỉ tập trung vào các hệ thống ĐMTAM nối lƣới.

Do vậy, cụm từ “hệ thống điện mặt trời” trong phạm vi luận văn này đƣợc hiểu là hệ thống điện mặt trời mái nhà nối lƣới. Tình hình phát triển của hệ thống điện mặt trời 1. Tình hình phát triển của hệ thống điện mặt trời đến nay. Điện mặt trời áp mái đƣợc lắp đặt nhiều ở các mái nhà trong thành phố, trong khu công nghiệp.

Từ năm 2017 trở về trƣớc, do giá thành thiết bị cũng nhƣ sự hiểu biết của các đơn vị còn chƣa cao cộng với đó là việc chƣa ra đời các chính sách hỗ trợ cụ thể cho các chủ đầu tƣ hệ thống điện mặt trời. Do vậy, các hệ thống điện mặt trời nối lƣới trên lãnh thổ Việt Nam nói chung, cũng nhƣ tỉnh Bình Định nói riêng là không đáng kể. Hiện tổng công suất điện mặt trời chiến khoảng 25% công suất lắp đặt nguồn điện hệ thống.