I. Tổng Quan Về Dự Án Điện Mặt Trời Áp Mái Tại Việt Nam 55 ký tự
Năng lượng đóng vai trò then chốt trong sự phát triển của xã hội. Cuộc khủng hoảng năng lượng cuối thế kỷ XIX đã thúc đẩy tìm kiếm nguồn năng lượng mới. Năng lượng tái tạo, miễn phí và dồi dào, trở thành giải pháp. Các quốc gia tích cực thúc đẩy phát triển các nguồn năng lượng này. Chính phủ Việt Nam cũng có những hành động tích cực như đẩy mạnh hợp tác quốc tế trong việc ứng dụng và chuyển giao công nghệ năng lượng mới. Các doanh nghiệp, nhà quản lý và nhà khoa học cũng đã đồng loạt hợp tác để thiết lập khung 1 chính hỗ trợ các nguồn năng lượng mới, tái tạo như điện mặt trời và điện gió. Các quốc gia phát triển như Đức và Nhật Bản cũng đã hỗ trợ chuyển giao công nghệ.
Điện mặt trời, đặc biệt là điện mặt trời áp mái, đã trở thành một phần không thể thiếu trong hệ thống điện Việt Nam trong những năm gần đây. Theo EVN, tổng công suất hệ thống điện mặt trời đạt 16. Hệ thống điện PV mang lại lợi ích về kinh tế, điện và môi trường. Các hệ thống PV phân tán giảm tổn thất điện năng bằng cách tạo ra điện trực tiếp cho phụ tải. Hơn nữa, các hệ thống PV giảm lượng khí thải CO2. Tuy nhiên, công suất lớn của hệ thống PV có thể gây ra các vấn đề về chất lượng điện như quá điện áp hoặc sóng hài.
1.1. Thực trạng phát triển điện mặt trời áp mái ở Việt Nam
Từ năm 2019, điện mặt trời phân tán tại Việt Nam đã phát triển với tốc độ chóng mặt. Hình 0-1 cho thấy mức tăng công suất điện mặt trời được lắp đặt từ năm 2010 đến năm 2020. Theo EVN, tổng công suất hệ thống điện mặt trời đạt 16. Trong khi đó, công suất năng lượng tái tạo được lắp đặt hoàn chỉnh đạt 20.670 MW, chiếm 27% công suất hệ thống được lắp đặt dung lượng [1], [2]. Hệ thống điện PV không chỉ có lợi thế về kinh tế mà còn về điện và môi trường. Ví dụ, các hệ thống PV phân tán có thể giảm tổn thất điện năng bằng cách tạo ra điện trực tiếp cho phụ tải thay vì phụ thuộc vào các nguồn từ xa. Hơn nữa, các hệ thống PV có thể giảm lượng khí thải CO2 từ các nhà máy điện hóa thạch đồng thời đáp ứng nhu cầu năng lượng tăng trưởng hàng năm.
1.2. Tiêu chuẩn chất lượng điện năng và điện áp trong lưới điện
Tiêu chuẩn lưới điện (Grid Code) quốc gia quy định chặt chẽ về chất lượng điện áp. Dải điện áp hoạt động cho phép dao động trên lưới điện hạ thế là 10% điện áp định mức, theo tiêu chuẩn Châu Âu EN 50160. Lưới điện 50 kV trở xuống ở Canada phải duy trì điện áp ở trạng thái ổn định trong khoảng từ 0,917 đến 1,042 p. Theo Thông tư 30/2019/TT-BCT [5], dải điện áp hoạt động cho phép của Việt Nam là +10% và -5% từ 35 kV trở xuống. Khi điện áp thay đổi đáng kể, bộ đổi điện áp máy biến áp và bộ điều chỉnh điện áp có thể được yêu cầu vận hành hoặc điều chỉnh để giữ điện áp trong phạm vi cho phép.
II. Thách Thức Khi Tích Hợp Điện Mặt Trời Áp Mái Phân Tán 57 ký tự
Việc tích hợp điện mặt trời vào lưới điện đặt ra nhiều thách thức. Các vấn đề về chất lượng điện như quá điện áp, công suất ngược, và sóng hài có thể phát sinh. Sự biến động của công suất phát của PV phụ thuộc nhiều vào thời tiết, gây áp lực lớn lên công tác quản lý, thiết kế và vận hành lưới điện. Các công ty điện lực cần đảm bảo lưới điện phân phối linh hoạt và tin cậy. Để giải quyết các vấn đề về đồ thị điện áp luận văn đưa ra 2 giải pháp: (i) thu thập dữ liệu thực tế và đánh giá thực trạng của hệ thống PV bằng mô phỏng. (ii) Hai giải pháp, đó là thay đổi điện áp vận hành của máy biến áp và cắt giảm công suất phát của hệ thống PV, đã cải thiện được đồ thị điện áp và được xác nhận bằng mô phỏng.
2.1. Ảnh hưởng của điện mặt trời đến tổn thất điện năng
Các nghiên cứu đã chứng minh rằng tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo vào lưới phân phối có thể giảm tổn thất điện năng và tăng hiệu suất của lưới điện. Theo một nghiên cứu của [7] sử dụng các công nghệ năng lượng tái tạo như mặt trời và gió có thể giảm tổn thất điện năng từ 10-20%, đồng thời tăng khả năng ổn định của lưới điện. Ngoài ra, nghiên cứu của [8] đã thử nghiệm tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo vào lưới phân phối và cho thấy rằng việc sử dụng các thiết bị lưu trữ năng lượng như hệ thống pin có thể giảm đáng kể tổn thất điện năng.
2.2. Khó khăn trong việc dự báo sản lượng điện mặt trời
Các nguồn năng lượng tái tạo thường không ổn định và không thể dựa trên chúng để cung cấp điện năng liên tục. Ở mức thâm nhập cao có thể dẫn đến hiện tượng quá điện áp trong lưới điện. Vấn đề phát sinh chủ yếu khi công suất PV đạt cực đại trong lưới hạ áp, cho dù đó là tải nhẹ. Do đó, phải thiết lập biểu đồ công suất phát điện và phụ tải điện hàng năm, mối quan hệ giữa các hệ thống điện mặt trời phân tán và an ninh hệ thống điện phải được kiểm tra cẩn thận và việc triển khai các hệ thống điện mặt trời phân tán phải được tối ưu hóa để đạt được sự tích hợp hiệu quả về chi phí [9].
III. Cách Tính Toán Hiệu Quả Kinh Tế Dự Án Điện Mặt Trời 59 ký tự
Tính toán hiệu quả kinh tế của dự án điện mặt trời áp mái bao gồm việc xem xét các yếu tố như chi phí lắp đặt, tổng tiền thu được từ hệ thống, và so sánh với các phương án đầu tư khác như gửi tiết kiệm ngân hàng. Chi phí lắp đặt bao gồm chi phí tấm pin, inverter, và các thiết bị phụ trợ. Tổng tiền thu được từ hệ thống phụ thuộc vào sản lượng điện tạo ra và giá bán điện. So sánh với gửi tiết kiệm ngân hàng giúp đánh giá tính khả thi của dự án. Luận văn đã thu thập dữ liệu về lưới điện Hương Khê và các nhà máy điện mặt trời ở đó. Tuy nhiên, dữ liệu thu thập vẫn chưa đầy đủ do vấn đề kỹ thuật. Đầu tiên, đưa ra bài toán kinh tế đầu tư hệ thống điện mặt trời áp mái cho các trang trại tại Hương Khê, kết quả cho thấy khi chủ đầu tư đầu tư vào hệ thống điện mặt trời sẽ lãi hơn gửi số tiền đầu tư vào ngân hàng để nhận lãi là khoảng 3 - 4 lần sau 25 năm.
3.1. Chi phí lắp đặt hệ thống điện mặt trời áp mái
Chi phí lắp đặt hệ thống điện mặt trời áp mái bao gồm chi phí các thành phần chính như tấm pin năng lượng mặt trời, inverter, hệ thống khung đỡ, dây dẫn, và các thiết bị bảo vệ. Ngoài ra, còn có chi phí nhân công lắp đặt, chi phí thiết kế hệ thống, và chi phí xin phép đấu nối vào lưới điện. Việc lựa chọn các thiết bị chất lượng cao và nhà thầu uy tín sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí đầu tư ban đầu.
3.2. Tính toán sản lượng điện và doanh thu từ hệ thống
Sản lượng điện của hệ thống phụ thuộc vào công suất lắp đặt, bức xạ mặt trời tại địa điểm, và hiệu suất của các thiết bị. Cần tính toán chi tiết sản lượng điện hàng năm để dự trù doanh thu. Doanh thu từ hệ thống điện mặt trời áp mái đến từ việc bán điện cho EVN theo giá FIT (Feed-in Tariff) hoặc sử dụng điện tự dùng và giảm chi phí tiền điện.
IV. Phân Tích Tổn Thất Điện Năng Trên Lưới Điện Phân Phối 57 ký tự
Nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn điện mặt trời phân tán đến tổn thất điện năng của lưới phân phối là rất quan trọng. Việc tính toán tổn thất điện năng giúp đánh giá hiệu quả của hệ thống và đề xuất các giải pháp giảm tổn thất. Thuật toán tính tổn thất điện năng dựa trên các thông số của lưới điện và sản lượng điện từ các nguồn điện mặt trời. Kết quả tính toán cho thấy ảnh hưởng của việc tích hợp điện mặt trời đến tổn thất điện năng trên các lộ đường dây khác nhau. Luận văn xét lần lượt sự cắt giảm 50% và 70% tổng công suất phát của PVs và đã giảm được tổn thất điện năng một cách đáng kể. Tuy nhiên với đề xuất thứ này sẽ gây những khó khăn lớn về kinh tế cho chủ đầu tư.
4.1. Thuật toán tính toán tổn thất điện năng chi tiết
Tính toán tổn thất điện năng trên lưới phân phối cần sử dụng các thuật toán phù hợp, dựa trên mô hình lưới điện và dữ liệu vận hành thực tế. Các phương pháp phổ biến bao gồm phương pháp tính toán dựa trên dòng công suất (power flow), phương pháp sử dụng hệ số tổn thất, và phương pháp mô phỏng bằng phần mềm chuyên dụng.
4.2. So sánh tổn thất điện năng trước và sau khi lắp điện mặt trời
Phân tích so sánh tổn thất điện năng trên lưới điện trước và sau khi tích hợp điện mặt trời áp mái giúp đánh giá hiệu quả của việc lắp đặt hệ thống. Việc này cho thấy liệu hệ thống có thực sự giúp giảm tổn thất điện năng, hay lại gây ra các vấn đề khác như quá điện áp hoặc tăng tổn thất do dòng công suất ngược.
V. Giải Pháp Giảm Tổn Thất và Cải Thiện Điện Áp Lưới Điện 59 ký tự
Để giải quyết các vấn đề phát sinh từ việc tích hợp điện mặt trời phân tán, cần có các giải pháp giảm tổn thất điện năng và cải thiện điện áp lưới điện. Các giải pháp bao gồm điều chỉnh điện áp vận hành của máy biến áp, cắt giảm công suất phát của điện mặt trời vào giờ cao điểm, và sử dụng các thiết bị bù công suất phản kháng. Việc lựa chọn giải pháp phù hợp cần dựa trên phân tích kỹ thuật và kinh tế cụ thể cho từng trường hợp. Nên giải pháp này sẽ đưa ra kịch bản khi xét các sự kiện, các nhà máy điện mặt trời này bảo trì hoặc sự cố tại một số thời điểm nhất định.
5.1. Điều chỉnh điện áp vận hành của máy biến áp
Điều chỉnh điện áp vận hành của máy biến áp là một giải pháp đơn giản và hiệu quả để cải thiện điện áp lưới điện. Việc hạ điện áp vận hành có thể giúp giảm quá điện áp và cải thiện độ ổn định của hệ thống. Tuy nhiên, cần đảm bảo điện áp vẫn nằm trong phạm vi cho phép theo quy định.
5.2. Cắt giảm công suất phát của điện mặt trời vào giờ cao điểm
Cắt giảm công suất phát của điện mặt trời vào giờ cao điểm là một giải pháp khác để giảm quá điện áp và tổn thất điện năng. Giải pháp này có thể được thực hiện thông qua điều khiển biến tần của hệ thống điện mặt trời. Tuy nhiên, cần cân nhắc đến ảnh hưởng đến doanh thu của chủ đầu tư.
VI. Triển Vọng và Tương Lai của Điện Mặt Trời Áp Mái 53 ký tự
Với những lợi ích về kinh tế và môi trường, điện mặt trời áp mái có tiềm năng phát triển lớn tại Việt Nam. Chính phủ cần tiếp tục có các chính sách hỗ trợ để khuyến khích đầu tư vào lĩnh vực này. Các nghiên cứu và phát triển công nghệ mới cũng đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả và giảm chi phí của hệ thống. Tuy nhiên, sự phối hợp của các thiết bị bảo vệ, sóng hài,v.) có thể phát sinh đối với lưới truyền tải hoặc phân phối sau khi tích hợp do biến động của công suất phát của PV phụ thuộc nhiều vào thời tiết [3], [4]. Tất cả những điều này cộng lại gây áp lực lớn lên công tác quản lý, thiết kế và vận hành lưới điện phân phối linh hoạt và tin cậy của các công ty Điện lực.
6.1. Chính sách hỗ trợ phát triển điện mặt trời áp mái
Chính phủ cần tiếp tục duy trì và phát triển các chính sách hỗ trợ như giá FIT ưu đãi, cơ chế net metering (bù trừ điện năng), và các ưu đãi về thuế để khuyến khích đầu tư vào điện mặt trời áp mái. Ngoài ra, cần có các quy định rõ ràng và minh bạch về thủ tục cấp phép và đấu nối vào lưới điện.
6.2. Ứng dụng công nghệ mới để nâng cao hiệu quả
Việc ứng dụng các công nghệ mới như tấm pin hiệu suất cao, inverter thông minh, và hệ thống lưu trữ năng lượng sẽ giúp nâng cao hiệu quả và giảm chi phí của hệ thống điện mặt trời áp mái. Ngoài ra, cần có các nghiên cứu và phát triển về công nghệ dự báo sản lượng điện mặt trời để giúp quản lý lưới điện hiệu quả hơn.
