Đồ Án Tốt Nghiệp: Tính Toán Và Thiết Kế Hệ Thống Điện Năng Lượng Mặt Trời

Hệ thống điện năng lượng mặt trời đang trở thành giải pháp tối ưu cho các doanh… 107 trang · Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh · 2024.

• Tác giả: Phạm Hữu Chí
• Người hướng dẫn: ThS. Lê Bá Tân
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Năng Lượng Tái Tạo
• Đề tài: Thiết Kế Hệ Thống Điện Năng Lượng Mặt Trời Cho Công Ty Astro Engineering Việt Nam
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
• 1.1. Tình hình phát triển điện mặt trời trên thế giới
• 1.2. Lịch sử của tấm pin năng lượng mặt trời
• 1.3. Thực trạng năng lượng mặt trời hiện nay
• 1.4. Mục đích và mục tiêu của đề tài
• 1.5. Nội dung nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu
• 1.6. Giới hạn của đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Mặt trời hệ thống điện mặt trời
• 2.2. Hệ thống hòa lưới
• 2.3. Hệ thống hòa lưới có lưu trữ
• 2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến công suất của tấm PV
• 2.4.1. Loại pin và các công nghệ sản xuất
• 2.4.2. Điều kiện môi trường
• 2.4.3. Vị trí lắp đặt
• 2.4.4. Chất lượng hệ thống
• 2.4.5. Bảo trì bảo dưỡng
• 2.5. Phần mềm Pvsyst
• 2.6. Phần mềm autocad
• 2.7. Phần mềm Sketchup
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
• 3.1. Thông tin chung
• 3.1.1. Điều kiện thiên nhiên
• 3.1.2. Hiện trạng nhà máy
• 3.2. Tiêu chuẩn thiết kế
• 3.2.1. Phạm vi và đối tượng
• 3.2.2. Tiêu chuẩn và qui định
• 3.2.3. Thông tin khảo sát
• 3.2.3.1. Mặt bằng lắp đặt
• 3.2.3.2. Tải tiêu thụ của nhà máy
• 3.2.3.3. Nhu cầu của khách hàng
• 3.3. Phân tích và lựa chọn hệ thống
• 3.3.1. Phân tích và lựa chọn công suất
• 3.3.2. Phân tích hệ thống
• 3.3.3. Tính toán và lựa chọn hệ thống phù hợp
• 3.4. Sơ đồ bố trí tổng thể
• 3.5. Kế hoạch phòng cháy chữa cháy
• 3.6. Phân tích và lựa chọn thiết bị
• 3.6.1. Phân tích và lựa chọn tấm PV
• 3.6.2. Lựa chọn inverter
• 3.6.3. Tính toán thiết bị đóng cắt cho MSB-A1
• 3.6.4. Tính toán thiết bị đóng cắt cho MSB-A2
• 3.6.5. Tính toán thiết bị đóng cắt cho Inverter Growatt 110kW MAX 110KTL3 LV
• 3.6.6. Máy biến áp của hệ thống
• 3.7. Mô phỏng tổng quan trên phần mềm SketchUp
• 4. CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI
• 4.1. Thực hiện mô phỏng
• 4.2. Khai báo các thông số của hệ thống
• 4.3. Chất lượng của module
• 4.4. Tần thất suy giảm ánh sáng
• 4.5. Tần hao công suất
• 4.6. Mô phỏng bóng
• 4.7. Kết quả mô phỏng
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 5.1. Hướng phát triển của năng lượng mặt trời trong tương lai
• DANH SÁCH HÌNH
• DANH SÁCH BẢNG

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Thiết Kế Hệ Thống Điện Năng Lượng Mặt Trời

Hệ thống điện năng lượng mặt trời đang trở thành giải pháp tối ưu cho các doanh nghiệp tại Việt Nam. Đặc biệt, Công ty TNHH Astro Engineering Việt Nam đã nhận thấy tiềm năng to lớn từ việc áp dụng công nghệ này. Việc thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

1.1. Tình Hình Phát Triển Năng Lượng Mặt Trời Tại Việt Nam

Năng lượng mặt trời đã trở thành nguồn năng lượng tái tạo quan trọng tại Việt Nam. Theo báo cáo, công suất lắp đặt năng lượng mặt trời đã tăng mạnh trong những năm gần đây, với nhiều dự án lớn được triển khai.

1.2. Lợi Ích Của Hệ Thống Điện Năng Lượng Mặt Trời

Hệ thống điện năng lượng mặt trời mang lại nhiều lợi ích như giảm chi phí điện năng, tăng cường tính bền vững và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Đặc biệt, việc sử dụng năng lượng tái tạo giúp doanh nghiệp nâng cao hình ảnh và trách nhiệm xã hội.

II. Thách Thức Trong Thiết Kế Hệ Thống Điện Năng Lượng Mặt Trời

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời cũng gặp phải không ít thách thức. Các yếu tố như điều kiện khí hậu, chi phí đầu tư ban đầu và chính sách hỗ trợ từ chính phủ đều ảnh hưởng đến quá trình triển khai.

2.1. Điều Kiện Khí Hậu Ảnh Hưởng Đến Hiệu Suất

Điều kiện khí hậu tại Việt Nam có sự biến đổi lớn, ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống điện năng lượng mặt trời. Việc lựa chọn vị trí lắp đặt và loại pin phù hợp là rất quan trọng.

2.2. Chi Phí Đầu Tư Ban Đầu Cao

Chi phí đầu tư ban đầu cho hệ thống điện năng lượng mặt trời vẫn còn cao, điều này khiến nhiều doanh nghiệp e ngại khi quyết định đầu tư. Tuy nhiên, lợi ích lâu dài từ việc tiết kiệm chi phí điện năng có thể bù đắp cho khoản đầu tư này.

III. Phương Pháp Thiết Kế Hệ Thống Điện Năng Lượng Mặt Trời Hiệu Quả

Để thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp khoa học và công nghệ hiện đại. Việc tính toán chính xác công suất và lựa chọn thiết bị phù hợp là rất quan trọng.

3.1. Tính Toán Công Suất Hệ Thống

Việc tính toán công suất hệ thống điện năng lượng mặt trời cần dựa trên nhu cầu sử dụng điện của doanh nghiệp. Sử dụng phần mềm mô phỏng như PVsyst giúp đánh giá chính xác hiệu suất của hệ thống.

3.2. Lựa Chọn Thiết Bị Phù Hợp

Lựa chọn thiết bị như tấm pin mặt trời, inverter và các thiết bị phụ trợ khác cần dựa trên tiêu chuẩn chất lượng và hiệu suất. Việc này đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và hiệu quả.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Hệ Thống Điện Năng Lượng Mặt Trời Tại Astro Engineering

Công ty TNHH Astro Engineering Việt Nam đã triển khai thành công hệ thống điện năng lượng mặt trời tại các nhà máy của mình. Kết quả cho thấy sự cải thiện rõ rệt trong việc tiết kiệm chi phí điện năng.

4.1. Kết Quả Đạt Được Từ Hệ Thống

Hệ thống điện năng lượng mặt trời đã giúp công ty tiết kiệm được một khoản chi phí đáng kể hàng tháng. Điều này không chỉ giúp giảm chi phí hoạt động mà còn nâng cao hiệu quả sản xuất.

4.2. Phản Hồi Từ Người Dùng

Người dùng và nhân viên tại công ty đều có phản hồi tích cực về hệ thống điện năng lượng mặt trời. Họ nhận thấy sự cải thiện trong môi trường làm việc và sự giảm thiểu ô nhiễm.

V. Kết Luận Về Thiết Kế Hệ Thống Điện Năng Lượng Mặt Trời

Thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời cho Công ty TNHH Astro Engineering Việt Nam không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Đây là một bước đi quan trọng trong việc chuyển đổi sang năng lượng tái tạo.

5.1. Tương Lai Của Năng Lượng Mặt Trời Tại Việt Nam

Năng lượng mặt trời sẽ tiếp tục phát triển mạnh mẽ tại Việt Nam trong tương lai. Chính phủ đang có nhiều chính sách khuyến khích đầu tư vào lĩnh vực này.

5.2. Khuyến Khích Doanh Nghiệp Đầu Tư

Các doanh nghiệp nên xem xét đầu tư vào hệ thống điện năng lượng mặt trời để không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn nâng cao hình ảnh thương hiệu và trách nhiệm xã hội.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Sự gia tăng nhu cầu năng lượng phục vụ sản xuất công nghiệp và đời sống dẫn đến việc khai thác quá mức nhiên liệu hóa thạch, gây ra ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu. Trước tình hình đó, việc chuyển dịch sang các nguồn năng lượng tái tạo, đặc biệt là điện mặt trời, trở thành xu hướng tất yếu. Tại Việt Nam, với số giờ nắng trung bình khoảng 2.500 giờ mỗi năm và cường độ bức xạ đạt từ 4 đến 5 kWh/m²/ngày, tiềm năng phát triển quang điện là rất lớn. Tính đến cuối năm 2022, tổng công suất điện mặt trời lắp đặt trên cả nước đã đạt 20.165 MW, chiếm gần 26% tổng công suất hệ thống điện quốc gia. Tuy nhiên, giai đoạn hiện nay đặt ra các rào cản về năng lực truyền tải và chính sách kết nối, dẫn đến định hướng ưu tiên mô hình tự cung tự tiêu (Zero-Export), không phát điện dư thừa lên lưới.

Đề tài tập trung giải quyết 5 nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:

1. Tìm hiểu các mô hình hệ thống điện năng lượng mặt trời, tập trung vào hệ thống hòa lưới bám tải.
2. Khảo sát mặt bằng lắp đặt thực tế về vị trí địa lý, diện tích, hướng và độ nghiêng của mái nhà xưởng.
3. Tính toán và lựa chọn cấu hình thiết bị chính cho hệ thống gồm tấm pin quang điện (PV), biến tần (inverter), hệ thống dây dẫn và giàn khung đỡ.
4. Thiết kế kỹ thuật, mô phỏng bố trí tổng thể và mô phỏng đổ bóng thông qua các phần mềm AutoCAD, SketchUp và PVsyst.
5. Đánh giá tính khả thi và tính toán hiệu quả kinh tế khi vận hành hệ thống.

Đối tượng nghiên cứu là hệ thống điện mặt trời áp mái hòa lưới bám tải. Không gian thực hiện là Công ty TNHH Astro Engineering Việt Nam tại phường Tân Hiệp, thành phố Tân Uyên, tỉnh Bình Dương. Phạm vi mặt bằng được khảo sát bao gồm 4 khối nhà xưởng A1, A2, A3 và A4 trên tổng diện tích khuôn viên 47.000 m². Thời gian hoàn thành nghiên cứu ghi nhận vào tháng 6 năm 2024.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đề tài hệ thống hóa lý thuyết về hiệu ứng quang điện và phân loại 3 cấu hình hệ thống điện mặt trời chính:

• Hệ thống độc lập (Off-grid): Sử dụng tấm PV, bộ điều khiển sạc, pin lưu trữ và biến tần để cung cấp điện độc lập cho phụ tải không qua lưới điện quốc gia.
• Hệ thống hòa lưới (On-grid): Chuyển đổi điện một chiều (DC) thành điện xoay chiều (AC) để cấp cho phụ tải và hòa vào lưới điện theo nguyên tắc bù trừ.
• Hệ thống hòa lưới có lưu trữ (Hybrid): Kết hợp biến tần hòa lưới và hệ thống ắc quy/pin lưu trữ nhằm tối ưu hóa khả năng cấp điện liên tục.

Các yếu tố kỹ thuật và môi trường ảnh hưởng đến hiệu suất hệ thống được khảo sát gồm: cường độ bức xạ mặt trời; nhiệt độ môi trường (nhiệt độ vận hành cao làm giảm công suất pin từ 10% đến 20% so với điều kiện tiêu chuẩn 25°C); tổn thất do bụi bẩn (suy giảm từ 1% đến 3%); độ ẩm gây ăn mòn; góc nghiêng và hướng lắp đặt; hiện tượng che bóng; chất lượng cáp dẫn và công tác bảo trì định kỳ.

Nghiên cứu áp dụng đồng bộ hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế và quy định hiện hành:

• Tiêu chuẩn quốc tế: IEC TS 62738 (hướng dẫn thiết kế), IEC 62930 (cáp DC 1500V), IEC 60904 (thiết bị quang điện), IEC 61683 (đo hiệu suất), IEC 61724 (hiệu suất hệ thống PV), IEC 31727 và IEC 62116 (giao diện nối mạng và chống hòa lưới độc lập - Islanding), IEC 61730 (an toàn tấm PV), IEC 61829 (đo đặc tính mảng PV tại hiện trường), IEC 62093 (thiết bị phụ trợ), IEC 60502 (cáp nguồn hạ thế), IEC 62109 (an toàn bộ chuyển đổi), IEC 62446 (thử nghiệm và bảo trì), IEC 62548 (mã thiết kế pin PV), IEC 62852 (kết nối cơ - điện DC).
• Quy chuẩn Việt Nam: QCVN 06:2020/BXD về an toàn cháy cho nhà và công trình; TCVN 3890:2009 về phương tiện phòng cháy chữa cháy; định hướng cơ chế phát triển điện mặt trời tự dùng không phát ngược lưới.

Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa đo đạc khảo sát hiện trường và mô phỏng số học:

• Khảo sát thực địa: Đo đạc kích thước hình học mái tôn, đánh giá tải trọng kết cấu móng cọc, khung thép và hiện trạng phụ tải nhà máy.
• Dữ liệu khí tượng: Thu thập bức xạ, số giờ nắng và nhiệt độ trung bình từ cơ sở dữ liệu Meteonorm tích hợp trong PVsyst tại tọa độ dự án ở Bình Dương.
• Công cụ phần mềm: Sử dụng AutoCAD để xuất bản vẽ kỹ thuật 2D; SketchUp mô hình hóa không gian 3D của các khối nhà xưởng và máng cáp; PVsyst để tính toán cân bằng năng lượng, mô phỏng tổn hao bức xạ, bóng che và hạch toán tài chính.

Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật

Kết quả khảo sát mặt bằng cho thấy nhà xưởng A3 và A4 có nhiều ống khói thiết bị sản xuất và mái tôn đã bị rỉ sét nặng nên bị loại bỏ. Hai mái xưởng A1 và A2 có kết cấu chắc chắn, độ dốc 9%, diện tích mỗi mái là 4.316,5 m² (dài 89 m, rộng 48,5 m), tạo ra tổng diện tích lắp đặt khả dụng là 8.633,99 m². Với phụ tải vận hành 24/24 tiêu thụ trung bình 1.000 kW/h (tương đương 24.000 kWh/ngày), công suất thiết kế được xác định là 1.069,2 kWp, dự kiến bù đắp 15% đến 16% lượng điện tiêu thụ của nhà máy.

Hệ thống sử dụng 1.944 tấm pin quang điện đơn tinh thể AE Solar AE550W-AURORA (công nghệ Mono 144 cell, kích thước 2.278 x 1.134 x 30 mm, khối lượng 26,4 kg, Pmax 550 Wp, Vmpp 42,92 V, Impp 13,88 A, hiệu suất quang năng 22,26%). Các tấm pin được đấu nối tiếp thành các chuỗi (string) gồm 18 tấm, phân bố trên mái xưởng A1 và A2 theo hướng Đông Bắc - Tây Nam, đặt cách mép mái tối thiểu 1,5 m.

Nhóm nghiên cứu đã phân tích so sánh kỹ thuật và kinh tế giữa hai giải pháp công nghệ chuyển đổi:

Tiêu chí so sánh	Phương án Micro Inverter (Growatt NEO 2000M-X)	Phương án String Inverter (Growatt 110kW MAX 110KTL3-LV)
Hiệu suất chuyển đổi	Tối ưu hóa trên từng tấm pin riêng lẻ	Tối ưu hóa theo toàn bộ hệ thống (98,8%)
Ảnh hưởng bóng che	Rất ít bị ảnh hưởng do hoạt động độc lập	Chịu ảnh hưởng lớn hơn khi có bóng che cục bộ
Độ an toàn điện áp DC	An toàn hơn do điện áp DC phân tán thấp	Nguy cơ cháy nổ cao hơn do điện áp chuỗi DC lớn
Độ phức tạp thi công	Phức tạp, sử dụng số lượng thiết bị rất lớn	Thi công, lắp đặt và bảo trì thuận tiện
Sản lượng điện trung bình	119.425 kWh/tháng (~3.980 kWh/ngày)	126.700 kWh/tháng (~4.223 kWh/ngày)
Chi phí đầu tư ban đầu	Cao (khoảng 14,980 tỷ VNĐ)	Thấp hơn (khoảng 10,223 tỷ VNĐ)
Thời gian hoàn vốn	5,9 năm	4,1 năm
Kết luận lựa chọn	Chưa khả thi cho quy mô công nghiệp lớn	Được chọn nhờ tối ưu chi phí và hoàn vốn nhanh

Về hạ tầng đấu nối và phân phối điện: Hệ thống lắp đặt trạm Inverter tập trung và các tủ điện MSB-A1, MSB-A2 đặt cạnh nhà máy. Thiết bị đóng cắt hạ thế sử dụng MCCB 3P 1000A 50kA (NS100N3M2), MCCB 3P 1250A 50kA (NS125N3M2) và MCCB Schneider 3P 250A 25kA, kết nối đồng bộ vào máy biến áp 2.000 kVA THIBIDI và hệ thống máy cắt không khí ACB 1600A - 2000A có rơ-le chống chạm đất. Dây dẫn sử dụng cáp DC chuyên dụng và cáp AC Cadivi CV4.

Giải pháp kiểm soát và an toàn tuân thủ:

• Cơ chế Zero-Export: Tích hợp chức năng chống phát ngược theo tổng công suất thông qua bộ điều khiển thông minh của Growatt, đảm bảo tổng công suất phát vào lưới tại điểm hòa đồng bằng 0 kW.
• An toàn phòng cháy chữa cháy: Bố trí các mảng pin thành từng nhóm kích thước không vượt quá 40 x 40 m, khoảng cách giữa các nhóm tối thiểu 1,5 m; khoảng lùi biên mái 2,5 m; tạo khoảng cách ly an toàn 3 m quanh các lối lên mái, thang thoát nạn và cửa mở; trang bị nút ngắt khẩn cấp tại trạm biến tần và tủ phân phối theo QCVN 06:2020/BXD và TCVN 3890:2009.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan đề tài

Trình bày lịch sử phát triển pin quang điện từ phát hiện hiệu ứng quang điện của Edmond Becquerel (1839), pin selenium của Charles Fritts (1883), lý thuyết của Albert Einstein (1905), tế bào silicon của Bell Labs (1954) đến bước nhảy vọt hiệu suất của Hoffman Electronics (1960). Phân tích hiện trạng năng lượng tái tạo tại Trung Quốc, Mỹ, Ấn Độ, châu Âu và Việt Nam (tổng công suất 20.165 MW năm 2022). Nêu rõ bối cảnh khó khăn về truyền tải dẫn đến định hướng lắp đặt tự dùng. Xác định rõ mục tiêu, nhiệm vụ, nội dung nghiên cứu và giới hạn phạm vi đề tài của nhóm 2 thành viên.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Hệ thống hóa cấu tạo và nguyên lý của 3 dạng hệ thống: độc lập, hòa lưới và hòa lưới có lưu trữ. Phân tích định lượng các yếu tố làm suy giảm công suất PV như nhiệt độ (làm sụt giảm 10% - 20% khi vượt ngưỡng 25°C), bụi bẩn (tổn hao 1% - 3%), độ ẩm và bóng che. Giới thiệu chức năng và giao diện của các phần mềm ứng dụng gồm AutoCAD trong thiết kế bản vẽ kỹ thuật, SketchUp trong dựng mô hình trực quan 3D và PVsyst trong mô phỏng khí tượng, chuỗi tổn thất và tính toán kinh tế.

Chương 3: Tính toán và thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời

Khảo sát điều kiện tự nhiên tại Bình Dương với nhiệt độ trung bình 27,5°C và phân tích hiện trạng mặt bằng 47.000 m² của Công ty Astro Engineering Việt Nam. Thiết lập danh mục tiêu chuẩn thiết kế quốc tế (hệ thống tiêu chuẩn IEC) và tiêu chuẩn Việt Nam. Đánh giá số liệu phụ tải (1.000 kW/h, 24.000 kWh/ngày) để định cỡ công suất 1.069,2 kWp. Thực hiện so sánh chi tiết giữa String Inverter và Micro Inverter, đi đến quyết định chọn biến tần chuỗi Growatt 110kW MAX 110KTL3-LV kết hợp tấm pin AE Solar 550W. Thiết kế chi tiết sơ đồ bố trí tấm pin, máng cáp, sơ đồ đơn tuyến, trạm biến tần, giải pháp Zero-Export, hệ thống tủ phân phối MSB-A1, MSB-A2, máy biến áp 2.000 kVA THIBIDI và kế hoạch PCCC theo QCVN 06:2020/BXD.

Chương 4: Mô phỏng và phân tích hiệu quả của hệ thống điện mặt trời

Khai báo các thông số đầu vào trên PVsyst: mô-đun AE Solar 550Wp, hệ số nhiệt, tổn thất điện trở dây dẫn, tổn hao bụi bẩn bề mặt, suy giảm quang năng (LID) và độ suy thoái hàng năm. Mô phỏng đổ bóng chi tiết bằng mô hình 3D (ngày mô phỏng tiêu biểu 23/6). Trích xuất các biểu đồ sản lượng điện đầu vào/đầu ra, biểu đồ phân phối năng lượng và lập bảng cân đối tài chính cho thấy sản lượng trung bình hàng tháng đạt 126.700 kWh.

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển

Đánh giá mức độ hoàn thành mục tiêu đề tài về mặt kỹ thuật, an toàn và hiệu quả tài chính. Đưa ra nhận định tổng quan về xu hướng phát triển của ngành năng lượng mặt trời trong tương lai gắn liền với các công nghệ lưu trữ và tối ưu hóa điều độ lưới.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu mang lại các kết quả định lượng cụ thể:

• Xác lập cấu hình kỹ thuật hoàn chỉnh cho hệ thống 1.069,2 kWp với 1.944 tấm pin AE Solar 550W AURORA trên diện tích 8.633,99 m² của mái xưởng A1 và A2.
• Lựa chọn giải pháp biến tần chuỗi Growatt 110kW MAX 110KTL3-LV mang lại sản lượng điện trung bình 126.700 kWh/tháng (~4.223 kWh/ngày), cấp 16% nhu cầu điện tự dùng của cơ sở sản xuất.
• Thời gian hoàn vốn đầu tư đạt 4,1 năm (với tổng vốn đầu tư ban đầu ước tính khoảng 10,223 tỷ VNĐ), rút ngắn 1,8 năm so với phương án dùng Micro Inverter (5,9 năm với mức vốn 14,980 tỷ VNĐ).

Đóng góp thực tiễn của đề tài:

• Đưa ra giải pháp chống phát ngược lưới (Zero-Export) theo tổng công suất, giải quyết triệt để rào cản pháp lý và kỹ thuật khi hòa lưới trong giai đoạn ngành điện dừng tiếp nhận nguồn phát dư thừa.
• Thiết kế hệ thống đáp ứng đầy đủ các điều kiện nghiêm ngặt về an toàn công trình và khoảng cách kỹ thuật phòng cháy chữa cháy theo QCVN 06:2020/BXD, tạo tiền đề thực thi an toàn cho nhà xưởng công nghiệp.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án:

• Do quy mô nhóm gồm 2 sinh viên, nghiên cứu chủ yếu tập trung vào tính toán hiệu quả thiết bị và phương án mặt bằng cơ bản, chưa đi sâu vào lập trình giám sát SCADA điều khiển chi tiết từng biến tần.
• Dữ liệu phụ tải dựa trên mức ước tính hoạt động bình quân 1.000 kW/h của nhà máy, chưa cập nhật biểu đồ phụ tải dao động theo từng giây của các dây chuyền sản xuất phức tạp.

Hướng phát triển tiếp theo:

• Nghiên cứu tích hợp hệ thống pin lưu trữ năng lượng (BESS) khi chi phí thiết bị lưu trữ giảm, nhằm lưu trữ lượng điện dư vào các khung giờ nắng cao điểm để phát lại vào ban đêm.
• Thiết kế tích hợp hệ thống rửa tấm pin tự động và bổ sung các cảm biến giám sát nhiệt độ tiếp xúc chuỗi pin nhằm tối ưu hóa công tác vận hành và bảo dưỡng (O&M).

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu kỹ thuật hữu ích đối với sinh viên các chuyên ngành Năng lượng tái tạo, Kỹ thuật điện, Hệ thống điện và Cơ khí động lực khi thực hiện đồ án môn học hoặc khóa luận tốt nghiệp về điện mặt trời áp mái công nghiệp (C&I). Các kỹ sư thiết kế và tư vấn dự án năng lượng có thể tham khảo trực tiếp phương pháp so sánh kinh tế - kỹ thuật giữa Micro Inverter và String Inverter, quy trình mô phỏng chuỗi tổn thất trên PVsyst và bộ giải pháp thiết kế khoảng cách an toàn PCCC tuân thủ QCVN 06:2020/BXD.

Câu hỏi thường gặp

Vì sao đồ án loại bỏ mái nhà xưởng A3 và A4 khỏi phương án lắp đặt? Qua khảo sát thực tế, mái xưởng A3 và A4 có mật độ bố trí ống khói của các thiết bị sản xuất dày đặc gây ảnh hưởng lớn đến việc sắp xếp tấm pin và khả năng che bóng. Đồng thời, bề mặt tôn của hai xưởng này đã xuất hiện dấu hiệu rỉ sét nặng, không đảm bảo tải trọng và tuổi thọ vận hành an toàn cho hệ thống điện mặt trời.

Giải pháp chống phát ngược (Zero-Export) được lựa chọn theo nguyên lý nào? Đề tài lựa chọn giải pháp Zero-Export theo tổng công suất của biến tần Growatt. Nguyên lý vận hành là duy trì tổng công suất lấy từ lưới và phát vào lưới của cả 3 pha bằng 0 kW (ví dụ khi phụ tải các pha L1, L2, L3 lệch nhau, biến tần phát đều công suất các pha để bù trừ nội bộ, không để công suất dư đẩy ngược qua đồng hồ đo đếm của điện lực).

Vì sao phương án String Inverter được lựa chọn thay cho Micro Inverter? Mặc dù Micro Inverter tối ưu tốt công suất khi có bóng che và an toàn hơn về điện áp DC, nhưng mặt bằng mái xưởng A1 và A2 thông thoáng, ít bị che bóng. Bên cạnh đó, String Inverter có chi phí đầu tư ban đầu thấp hơn (khoảng 10,223 tỷ VNĐ so với 14,980 tỷ VNĐ), sản lượng điện mô phỏng cao hơn (126.700 kWh/tháng so với 119.425 kWh/tháng), dẫn đến thời gian hoàn vốn nhanh hơn đáng kể (4,1 năm so với 5,9 năm).

Quy chuẩn phòng cháy chữa cháy quy định khoảng cách lắp đặt tấm pin trên mái ra sao? Theo QCVN 06:2020/BXD, các tấm pin phải chia thành từng nhóm có diện tích không quá 40 x 40 m; khoảng cách giữa hai nhóm không nhỏ hơn 1,5 m; các tấm pin bố trí cách chu vi mép mái 2,5 m; đồng thời giữ khoảng cách ly an toàn tối thiểu 3 m xung quanh lối lên mái qua buồng thang bộ, thang chữa cháy hoặc cửa sổ mở.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Phạm Hữu Chí và Trần Nguyễn Nam Bình đã hoàn thành việc tính toán, thiết kế hệ thống điện mặt trời áp mái 1.069,2 kWp cho Công ty TNHH Astro Engineering Việt Nam. Bằng việc lựa chọn cấu hình 1.944 tấm pin AE Solar 550W kết hợp biến tần chuỗi Growatt 110kW và tích hợp giải pháp Zero-Export, hệ thống dự kiến cung cấp 126.700 kWh mỗi tháng cho phụ tải nhà máy. Công trình đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật điện IEC, quy chuẩn an toàn cháy nổ QCVN 06:2020/BXD và chứng minh tính khả thi kinh tế với thời gian hoàn vốn 4,1 năm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CHO CÔNG TY TNHH ASTRO ENGINEERING VIỆT NAM GVHD: ThS. LÊ BÁ TÂN SVTH: PHẠM HỮU CHÍ TRẦN NGUYỄN NAM BÌNH SKL013077 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2024 f BÞ GIÁO DĂC VÀ ĐÀO T¾O TR¯âNG Đ¾I HàC S¯ PH¾M Kþ THU¾T TP. Hæ CHÍ MINH KHOA C¡ KHÍ ĐÞNG LĂC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN VÀ THI¾T K¾ HÞ THäNG ĐIÞN NNG L¯ĀNG M¾T TRâI CHO CÔNG TY TNHH ASTRO ENGINEERING VIÞT NAM SVTH: MSSV: PH¾M HĀU CHÍ 20154025 TRÀN NGUYÄN NAM BÌNH 20154023 GVHD: ThS.

LÊ BÁ TÂN TP. Hç Chí Minh, tháng 6 nm 2024 LâI CÀM ¡N Kính th°a Ban quÁn lý tr°ãng Đ¿i hßc S° ph¿m kỹ thuÁt Thành phã Hå Chí Minh. Kính th°a các thầy cô giáo trong khoa C¢ khí đßng lực. Tr°ác hÁt, cho phép chúng em đ°āc bày tá lòng biÁt ¢n sâu sắc đÁn sự quan tâm, giúp đÿ cāa quý thầy cô trong suãt 4 nm hßc tÁp và rèn luyán t¿i tr°ãng Đ¿i hßc S° ph¿m kỹ thuÁt Thành phã Hå Chí Minh.

Trong quá trình hßc tÁp, chúng em đã gÁp phÁi rÃt nhiÃu khó khn, đÁc biát là trong quá trình thực hián đå án tãt nghiáp. Nhã sự tÁn tình h°áng d¿n, giúp đÿ cāa quý thầy cô, chúng em đã có thÅ v°āt qua nhāng khó khn đó và hoàn thành đå án mßt cách tãt nhÃt. Chúng em xin bày tá sự biÁt ¢n đÁc biát đÁn thầy Lê Bá Tân, ng°ãi đã trực tiÁp h°áng d¿n, giúp đÿ chúng em trong suãt quá trình thực hián đå án. Thầy đã luôn tÁn tình giÁi đáp nhāng thắc mắc cāa chúng em, giúp chúng em hiÅu rõ h¢n và đà tài và hoàn thián đå án mßt cách tãt nhÃt.

Chúng em xin chân thành cÁm ¢n quý thầy cô đã dành cho chúng em nhāng kiÁn thức quý báu, nhāng lãi đßng viên, khích lá giúp chúng em tr°ång thành và hoàn thián bÁn thân. Chúng em xin đ°āc gÿi lãi chúc sức kháe, h¿nh phúc và thành công đÁn quý thầy cô. MỤC LỤC CH¯¡NG 1 TæNG QUAN Đ TÀI .1 Tình hình phát triÅn đián mÁt trãi trên thÁ giái .1 Lßch sÿ cÿa t¿m pin năng l±ÿng mặt trßi. Thÿc tr¿ng năng l±ÿng mặt trßi hiện nay .2 Mÿc đích và mÿc tiêu cāa đà tài.3 Nßi dung nghiên cứu và ph¿m vi nghiên cứu.

4 CH¯¡NG 2: C¡ Sä LÝ THUYÀT .1 Mßt sã há thãng đián mÁt trãi .2 Hệ thßng hòa l±ßi .3 Hệ thßng hòa l±ßi có l±u trÿ.2 Các yÁu tã Ánh h°ång đÁn công suÃt cāa tÃm PV .1 Lo¿i pin và các công nghệ s¿n xu¿t .2 Đißu kiện môi tr±ßng .4 Ch¿t l±ÿng hệ thßng. 10 CH¯¡NG 3: TÍNH TOÁN VÀTHIÀT KÀ Hà THâNG ĐIàN NNG L¯ĀNG MÀT TRâI .1 Thông tin chung .1 Đißu kiện thiên nhiên .2 Hiện tr¿ng nhà máy .2 Tiêu chuẩn thiÁt kÁ .1 Ph¿m vi và đßi t±ÿng .2 Tiêu chu¿n và qui đßnh .3 Thông tin khÁo sát .1 Mặt b¿ng l¿p đặt .2 T¿i 琀椀êu thÿ cÿa nhà máy .3 Nhu c¿u cÿa khách hàng .4 Phân tích và lựa chßn há thãng.1 Phân 琀ch và lÿa chßn công su¿t .2 Phân 琀ch hệ thßng .3 Tính toán và lÿa chßn hệ thßng phù hÿp .5 S¢ đå bã trí tçng thÅ .2 K¿ ho¿ch phòng cháy chÿa cháy .6 Phân tích và lựa chßn thiÁt bị .1 Phân 琀ch và lÿa chßn t¿m PV .2 Lÿa chßn inverter .3 Tính toán thi¿t bß đóng c¿t cho MSB-A1 .4 ính toán thi¿t bß đóng c¿t cho MSB-A2 .5 Tính toán thi¿t bß đóng c¿t cho Inverter Growa琀琀 110kW MAX 110KTL3 LV .6 Máy bi¿n áp cÿa hệ thßng .9 Mô pháng tçng quan trên phần mÃm Sket Chup.