Chương 1. Tổng quan về hệ thống điện mặt trời - Chương 2. Nghiên cứu chế độ vận hành hệ thống phát điện trong nhà máy điện mặt trời Mỹ Hiệp nhằm hỗ trợ ổn định điện áp nút đấu nối - Chương 3. Mô phỏng chế độ vận hành hệ thống phát điện trong nhà máy điện mặt trời Mỹ Hiệp nhằm hỗ trợ ổn định điện áp nút đấu nối 8 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc 1.1 Sự phát triển năng lượng tái tạo trên thế giới Hiện nay nhiều nước trên thế giới đang hối hả phát triển, ứng dụng nguồn năng lượng tái tạo, chẳng hạn như Trung Quốc, Đức và Nhật Bản.
Nguyên nhân chính là năng lượng truyền thống (than, dầu, khí.) sắp cạn kiệt, nguồn cung cấp biến động về giá cả, chịu ảnh hưởng của chính trị và việc sử dụng chúng làm phát thải khí nhà kính, gây hiệu ứng nóng lên toàn cầu. Thế giới dường như đang đứng trước sự kết thúc của thời đại "vàng đen" giá rẻ. Đã từ không chỉ một năm nay giá dầu mỏ trên thị trường quốc tế không ngừng tăng với tốc độ phi mã, lập hết kỷ lục kinh hồn này đến kỷ lục kinh hồn khác. Và không có dấu hiệu là tiến trình này sẽ sớm kết thúc.
Điều đó đang buộc không ít quốc gia phải suy nghĩ tới những đề án tìm kiếm các nguồn năng lượng khác. Tính trung bình, các nước muốn thoát khỏi sự lệ thuộc vào dầu mỏ, khí đốt và than đá dự tính tới năm 2010 sẽ nhận được từ 5% tới 30% lượng điện năng nhờ sử dụng thủy điện, năng lượng mặt trời, gió, các chất sinh học… Những quốc gia có kế hoạch giàu tham vọng nhất theo hướng này là Áo (dự tính tới năm 2010 sẽ đáp ứng khoảng 78% nhu cầu về nhiên liệu của mình nhờ các nguồn năng lượng tái tạo), Thụy Điển (60%) và Latvia (49,3%). Nguồn "điện xanh" dồi dào nhất hiện nay là gió. Năm 2007, tổng sản lượng điện sản xuất từ gió trên thế giới đã tăng 28% so với năm 2006 và đạt mức 95 GW.
Lĩnh vực có tốc độ phát triển nhanh hơn cả là năng lượng mặt trời: năm 2007, tỉ lệ tăng trưởng của lĩnh vực này là 50% và đạt 7,7 GW. 9 Hiện nay, không dưới 60 quốc gia có các chương trình nhà nước nhằm gia tăng sản xuất năng lượng tái tạo. 48 quốc gia sử dụng chính sách cung cấp các ưu đãi khác nhau cho công nghiệp sản xuất "năng lượng sạch", tức là bằng cách đó khuyến khích sự từ chối nguồn năng lượng điện hạt nhân và hyđrôcácbon. Những nước tiêu thụ và sản xuất chính yếu nguồn nhiên liệu sinh học sẽ vẫn là Hoa Kỳ, Liên minh châu Âu và Brazil.
Dự đoán, etanol sẽ là thành phần chính tạo nên sự gia tăng sử dụng nhiên liệu sinh học vì chi phí sản xuất của nó sẽ ngày càng giảm nhanh hơn so với chi phí sản xuất diezel sinh học. Nhu cầu ngày một tăng của lương thực là một yếu tố hạn chế sản xuất nhiên liệu sinh học. Hiện nay, để sản xuất nhiên liệu sinh học trên thế giới đang sử dụng gần 14 triệu ha hay 1% diện tích ruộng canh tác.2 Sự phát triển năng lượng tái tạo ở Việt Nam Trong thời đại ngày nay khi mà nguồn tài nguyên năng lượng trên thế giới đang ngày càng cạn kiệt (theo dự đoán của nhiều chuyên gia, trữ lượng dầu mỏ trên thế giới sẽ được sử dụng hết vào năm 2050) thì việc tìm kiếm, phát triển các nguồn năng lượng tái tạo (NLTT) là rất quan trọng. NLTT là năng lượng từ những nguồn liên tục mà theo chuẩn mực của con người là vô hạn.
Các dạng NLTT rất đa dạng bao gồm là năng lượng mặt trời, địa nhiệt, năng lượng sinh ra khi sinh khối.được ứng dụng cho nhiều lĩnh vực. Việt Nam được đánh giá có tiềm năng dồi dào về NLTT, nhưng việc phát hiện, khai thác và sử dụng NLTT đang còn là vấn đề mới được quan tâm, và tất nhiên chưa có vị trí xứng tầm với tiềm năng của nó. Việt Nam có nhiều tiềm năng về phát triển thủy điện, phong điện, điện mặt trời, địa nhiệt… Do cấu trúc địa lý, Việt Nam là một trong số 14 nước trên thế giới đứng đầu về tiềm năng thuỷ điện. 10 Sở hữu nguồn năng lượng gió tốt nhất khu vực Đông Nam Á và 2.500 giờ nắng mỗi năm tương đương gần 44 triệu tấn dầu quy đổi, nhưng lâu nay Việt Nam lại chưa khai thác hợp lý nguồn tài nguyên này.
Về năng lượng mặt trời, nhiều nước trên thế giới đã ra thác hiệu quả nhưng ở Việt Nam vẫn chưa tận dụng được hết nguồn năng lượng sạch và tiết kiệm này. Năng lượng mặt trời dùng để sản xuất điện ở Việt Nam chủ yếu là công nghệ nguồn điện pin mặt trời được ứng dụng ở khu vực nông thôn, miền núi, vùng sâu, vùng xa và hải đảo. Ngoài phong điện, tiềm năng sinh khối trong phát triển năng lượng bền vững ở Việt Nam cũng khá lớn. Nguồn sinh khối chủ yếu ở Việt Nam là trấu, bã mía, sắn, ngô, phân động vật, rác sinh học đô thị và phụ phẩm nông nghiệp.
Trong đó, tiềm năng sinh khối từ bã mía là 200-250 MW, trong khi trấu có tiềm năng tối đa là 100 MW. Hiện cả nước có khoảng 43 nhà máy mía đường, trong đó 33 nhà máy sử dụng hệ thống đồng phát nhiệt điện bằng bã mía với tổng công suất lắp đặt 130 MW. Tính đến cuối năm 2014, đầu năm 2015, tổng công suất lắp đặt điện mặt trời trong cả nước đạt xấp xỉ 4,5 MWp, trong đó khoảng 20% tổng công suất (tương đương với 900 kWp) được đấu nối vào lưới điện. Các trạm điện mặt trời nối lưới này có công suất trung bình khoảng 50 kWp và thuộc sở hữu của một số tổ chức và doanh nghiệp lớn, như Intel Corporation, Big C (Hà Nội)… Năm 2018, điện mặt trời của Việt Nam ghi nhận mức tăng trưởng đáng kể, nhưng con số này vẫn còn quá nhỏ so với một số quốc gia có tiềm năng tương tự, như Mỹ, Ý, Philippines, thậm chí còn thấp hơn Malaysia, Thái Lan.
Cụ thể, tổng công suất điện mặt trời Việt Nam năm 2018 chỉ là 106 MWp, chưa bằng 1% so với Ý và chỉ bằng khoảng 4% của Thái Lan. 11 Năm 2019, tổng công suất điện mặt trời đã tăng lên khoảng 5 GWp, trong đó 4,5 GWp là của các nhà máy điện mặt trời nối lưới và gần 0,4 GWp của hệ thống điện mặt trời áp mái. Sự phát triển mạnh mẽ này là do các nhà đầu tư đã tăng tốc độ triển khai dự án để tận dụng các ưu đãi của Chính phủ theo Quyết định số 11/2017/QĐ-TTg ngày 11/4/2017 về cơ chế khuyến khích phát triển các dự án điện mặt trời tại Việt Nam. Theo EVN, số liệu cập nhật đến ngày 31-12-2020, cả nước đã có 101.029 công trình điện mặt trời mái nhà (ĐMTMN) được đấu nối vào hệ thống điện quốc gia với tổng công suất lắp đặt lên tới gần 9.
Tổng sản lượng phát điện lên lưới từ ĐMTMN lũy kế đến nay đã đạt hơn 1,15 tỷ kWh, góp phần đảm bảo cung cấp điện cho hệ thống điện quốc gia. Còn nếu tính chung các dự án điện mặt trời (bao gồm cả điện mặt trời mái nhà và điện mặt trời mặt đất), đến thời điểm hiện tại, tổng công suất lắp đặt trên cả nước đã đạt tới 19.400 MWp (trong đó có gần 9.300 MWp là điện mặt trời mái nhà), tương ứng khoảng 16.500 MW - chiếm khoảng 25% tổng công suất lắp đặt nguồn điện của hệ thống điện quốc gia.2 Năng lƣợng mặt trời Năng lượng mặt trời là một trong các nguồn năng lượng tái tạo quan trọng nhất mà thiên nhiên ban tặng cho hành tinh chúng ta. Đồng thời nó cũng là nguồn gốc của các nguồn năng lượng tái tạo khác như năng lượng gió, năng lượng sinh khối, năng lượng các dòng sông… Năng lượng mặt trời có thể nói là vô tận. Tuy nhiên, để khai thác, sử dụng nguồn năng lượng này cần phải biết các đặc trưng và tính chất cơ bản của nó, đặc biệt khi tới bề mặt quả đất.1 Cấu trúc của mặt trời Một cách khái quát có thể chia mặt trời thành hai phần chính: phần phía trong và phần khí quyển bên ngoài (hình 1.
Phần khí quyển bên ngoài lại gồm 3 miền và được gọi là quang cầu, sắc cầu và nhật miện. Còn phần bên trong của nó cũng có thể chia thành 3 lớp và gọi là tầng đối lưu, tầng trung gian và lõi mặt trời. Một số thông số của các lớp của mặt trời được cho trên hình 1.1: Cấu trúc của mặt trời Từ mặt đất nhìn lên ta có cảm giác mặt trời là một quả cầu lửa ổn định. Thực ra bên trong mặt trời luôn luôn có sự vận động mạnh mẽ không ngừng.
Sự ẩn hiện của các đám đen, sự biến đổi của quầng sáng và sự bùng phát dữ dội của khu vực xung quanh các đám đen là bằng chứng về sự vận động không ngừng trong lòng mặt trời. Ngoài ra, bằng kính thiên văn có thể quan sát được cấu trúc hạt, vật thể hình kim, hiện tượng phụt khói, phát xung sáng.luôn luôn thay đổi và rất dữ dội.2 Năng lượng mặt trời Về mặt vật chất thì mặt trời chứa đến 78,4% khí Hydro (H2), Heli (He) chiếm 19,8%, các nguyên tố kim loại và các nguyên tố khác chỉ chiếm 1,8%. 13 Năng lượng do mặt trời bức xạ ra vũ trụ là một lượng khổng lồ. Mỗi giây nó phát ra 3,865.1026J, tương đương với năng lượng đốt cháy hết 1,32.1016 tấn than đá tiêu chuẩn.
Nhưng bề mặt quả đất chỉ nhận được một năng lượng rất nhỏ và bằng 17,57.1016J hay tương đương năng lượng đốt cháy của 6. Năng lượng khổng lồ từ mặt trời được xác định là sản phẩm của các phản ứng hạt nhân. Theo thuyết tương đối của Anhxtanh và qua phản ứng nhiệt hạt nhân khối lượng có thể chuyển thành năng lượng. Nhiệt độ mặt ngoài của mặt trời khoảng 60000K, còn ở bên trong mặt trời nhiệt độ có thể lên đến hàng triệu đô.
Áp suất bên trong mặt trời cao hơn 340. Do nhiệt độ và áp suất bên trong mặt trời cao như vậy nên vật chất đã nhanh chóng bị ion hóa và chuyển động với năng lượng rất lớn. Chúng va chạm vào nhau và gây ra hàng loạt các phản ứng hạt nhân. Người ta đã xác định được nguồn năng lượng mặt trời chủ yếu do hai loại phản ứng hạt nhân gây ra.
Đó là các phản ứng tuần hoàn giữa các hạt nhân Cacbon và Nitơ (C.N) và phản ứng hạt nhân Proton. Khối lượng của mặt trời xấp xỉ 2.
