Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Sau giai đoạn phát triển nhanh chóng của các hệ thống điện mặt trời áp mái tại Việt Nam theo các cơ chế biểu giá hỗ trợ (FIT-1 và FIT-2), chính sách giá FIT-2 của Thủ tướng Chính phủ đã hết hiệu lực và chưa có cơ chế biểu giá mới thay thế tại thời điểm nghiên cứu (năm 2022). Tình trạng này khiến các dự án điện mặt trời mới không thể thực hiện thủ tục đấu nối bán điện dư và xin cấp công tơ hai chiều với Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN). Do đó, đối với các doanh nghiệp sản xuất công nghiệp, bài toán đầu tư điện mặt trời áp mái đã chuyển dịch từ hình thức bán điện sinh lời sang mô hình tự sản xuất - tự tiêu thụ nhằm giảm thiểu chi phí tiền điện lưới.

Vào khung giờ cao điểm, giá điện kinh doanh thương mại đạt khoảng 4.500 đồng/kWh, trong khi giá điện sản xuất vào khung giờ cao điểm là khoảng 3.000 đồng/kWh, làm cho thời gian thu hồi vốn của các nhà máy sản xuất kéo dài thêm từ 2 đến 3 năm so với các khách hàng thương mại. Nếu đầu tư hệ thống có công suất quá lớn vượt nhu cầu phụ tải, lượng điện dư thừa phát lên lưới sẽ không được ghi nhận doanh thu, gây lãng phí vốn đầu tư và kéo dài thời gian hoàn vốn. Ngược lại, nếu quy mô quá nhỏ, hệ thống sẽ không tối ưu hóa được chi phí tiết kiệm điện. Vì vậy, việc tính toán lựa chọn quy mô công suất phù hợp với biểu đồ phụ tải thực tế là vấn đề cốt lõi trước khi ra quyết định đầu tư.

Nhà máy Quảng Việt (Long An) là cơ sở sản xuất thuộc ngành may trang phục, có nhu cầu sử dụng điện năng lớn, điều kiện diện tích mái nhà xưởng thuận lợi và tọa lạc tại khu vực có nguồn tài nguyên bức xạ dồi dào. Khóa luận tập trung giải quyết bài toán xác định công suất điện mặt trời áp mái tối ưu cho nhà máy này.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài bao gồm:

  1. Khảo sát hiện trạng mặt bằng mái xưởng, điều kiện khí hậu bức xạ và phân tích dữ liệu phụ tải tiêu thụ thực tế của Nhà máy Quảng Việt.
  2. Ứng dụng phần mềm HOMER Pro để mô phỏng, phân tích dữ liệu kinh tế - kỹ thuật nhằm xác định khoảng công suất lắp đặt tối ưu cho hệ thống điện mặt trời tự dùng.
  3. Lựa chọn thiết bị chính (tấm pin quang điện, bộ biến tần), xây dựng mô hình 3D trên SketchUp và mô phỏng kỹ thuật chi tiết trên PVsyst để đánh giá tổn hao, bóng che và xác định phương án bố trí tối ưu.
  4. Đánh giá tính khả thi tài chính của dự án thông qua việc tính toán dòng tiền, thời gian hoàn vốn, tỷ suất hoàn vốn nội bộ (IRR) và giá trị hiện tại thuần (NPV) trong vòng đời 20 năm.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống điện mặt trời áp mái nối lưới tự dùng và đồ thị phụ tải tiêu thụ điện của Nhà máy Quảng Việt.
  • Phạm vi không gian: Nhà máy may Quảng Việt tại Lô NL1, Khu công nghiệp Đức Hòa III - Việt Hóa, Xã Đức Lập Hạ, Huyện Đức Hòa, Tỉnh Long An (tổng diện tích khu đất khoảng 30.000 m², tổng diện tích 4 mái nhà xưởng là 12.707,83 m²).
  • Phạm vi thời gian: Dữ liệu đo đạc phụ tải theo từng giờ của năm 2020; dữ liệu khí tượng bức xạ nhiều năm từ NASA; vòng đời dự án được phân tích tài chính trong 20 năm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng hệ thống tính toán dựa trên các khung lý thuyết chuyên ngành kỹ thuật năng lượng và tài chính dự án:

  1. Lý thuyết bức xạ mặt trời và thiết kế quang điện (PV):

    • Xác định năng lượng bức xạ trung bình ngoài khí quyển $H_0$ dựa trên hằng số mặt trời $I_{SC}$, số ngày trong năm $n$, và góc lệch mặt trời $\delta$.
    • Tính tổng năng lượng bức xạ mặt trời trung bình ngày $H$ thông qua mô hình hồi quy tuyến tính theo số giờ nắng $n$ và số giờ nắng tối đa $N$ ($H/H_0 = a + b(n/N)$).
    • Xác định tỷ số bức xạ $R_b$ và hệ số chuyển đổi tổng xạ $R$ để tính tổng bức xạ trên mặt nghiêng $H_T$.
    • Tính toán số lượng tấm pin $N_{PV}$, xác định dải điện áp cực đại (MPPT), số lượng tấm PV tối đa ($N_{mod.max}$) và tối thiểu ($N_{mod.min}$) trên một chuỗi (string) để đảm bảo điện áp hở mạch $V_{oc}$ và điện áp làm việc $V_{mpp}$ luôn nằm trong vùng làm việc của bộ biến tần (Inverter) ở các điều kiện nhiệt độ môi trường khắc nghiệt (từ nhiệt độ thấp nhất đến 70°C).
    • Tính chọn tiết diện cáp dẫn điện một chiều (DC), xoay chiều (AC) theo dòng điện cho phép $I_Z \ge I_{max}$, thiết kế hệ thống nối đất an toàn ($R_d \le 10\ \Omega$) và chống sét lan truyền.

  2. Lý thuyết phân tích phụ tải điện:

    • Phân tích đồ thị phụ tải ngày, tháng, năm nhằm xác định công suất cực đại ($P_{max}$), công suất trung bình ($P_{tb}$), điện năng tiêu thụ ($A$), hệ số điền kín đồ thị phụ tải và hệ số công suất ($\cos\varphi$).
    • Ứng dụng các phương pháp tính toán phụ tải theo hệ số cực đại ($k_m$) và hệ số sử dụng ($k_{sd}$), tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất ($p_0$), và xác định dòng điện phụ tải đỉnh nhọn ($I_{dn}$).

  3. Lý thuyết phân tích tài chính năng lượng:

    • Giá trị hiện tại thuần ($NPV$): $\text{NPV} = \sum_{t=0}^n R_t (1+i)^{-t} - R_0$.
    • Tỷ suất thu hồi vốn nội bộ ($IRR$): Giá trị chiết khấu làm cho $\text{NPV} = 0$.
    • Thời gian hoàn vốn ($T$ - Payback Period).
    • Chi phí vốn bình quân ($WACC$): $\text{WACC} = \frac{E}{V} R_e + \frac{D}{V} R_d (1 - T_C)$.
    • Chi phí điện quy dẫn ($LCOE$): Tỷ số giữa tổng chi phí vòng đời và tổng sản lượng điện năng tạo ra trong suốt vòng đời dự án.

Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa thu thập số liệu thực nghiệm, xử lý chuỗi thời gian, mô phỏng tối ưu hóa hệ thống và phân tích kinh tế:

  • Nguồn dữ liệu: Dữ liệu bức xạ và nhiệt độ theo giờ được trích xuất từ cơ sở dữ liệu vệ tinh của NASA; dữ liệu phụ tải điện năng năm 2020 của nhà máy được trích xuất từ hệ thống đo ghi công tơ định kỳ của EVN (bước thời gian 60 phút, gồm 8.760 điểm dữ liệu, được hiệu chỉnh đồng bộ theo các ngày nghỉ lễ/Tết).
  • Công cụ mô phỏng: HOMER Pro (tối ưu hóa kinh tế theo tải), PVsyst (mô phỏng kỹ thuật, phân tích bóng che 3D và tổn hao hệ thống), SketchUp (dựng hình khối 3D công trình), và AutoCAD (triển khai mặt bằng kỹ thuật).

Thiết kế kỹ thuật và công cụ mô phỏng

Đồ án triển khai quy trình thiết kế kỹ thuật dựa trên sự tích hợp của bốn phần mềm chuyên dụng:

Phần mềm Vai trò và nhiệm vụ kỹ thuật trong đồ án
HOMER Pro Nhập dữ liệu chuỗi thời gian phụ tải (8.760 giờ) và số liệu bức xạ/nhiệt độ từ NASA; cấu hình biểu giá điện EVN theo khung giờ (bình thường, cao điểm, thấp điểm); chạy mô phỏng độ nhạy nhằm xác định dải công suất tối ưu kinh tế cho hệ thống tự dùng.
SketchUp Dựng mô hình 3D thực tế của toàn bộ khuôn viên nhà xưởng, mái tôn và các vật cản xung quanh; mô phỏng sơ bộ quỹ đạo mặt trời và góc chiếu bóng đổ theo các thời điểm trong năm.
PVsyst Nhập mô hình 3D từ SketchUp để tính toán phân tích che bóng chi tiết; thiết lập các thông số tổn thất (tổn thất nhiệt độ, tổn hao đường dây DC/AC, suy giảm mismatch module, tổn thất bám bụi); mô phỏng so sánh 4 phương án bố trí tấm pin để chọn phương án đạt hiệu suất cao nhất.
AutoCAD Thiết kế bản vẽ mặt bằng bố trí 2D các tấm pin trên mái nhà xưởng, sơ đồ kết cấu khung giàn đỡ và định tuyến hệ thống cáp điện.

Thông số kỹ thuật của các thiết bị chính được tính chọn trong đồ án:

  • Tấm pin quang điện (PV Module): Longi Mono 450W (Model: LR4-72 HIH 450 M G2), công nghệ đơn tinh thể đơn diện, hiệu suất cao, có đặc tính suy giảm công suất theo thời gian được tích hợp vào mô hình tính sản lượng.
  • Bộ biến tần (Inverter): Growatt MAX 100 KTL3-X LV (công suất định mức 100 kW), tích hợp nhiều bộ theo dõi điểm công suất tối đa (MPPT) độc lập, dải điện áp làm việc rộng phù hợp với điều kiện vận hành nhiệt độ cao tại Long An.

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG 1. Tiềm năng và sự phát triển về hệ thống điện năng lượng mặt trời

Chương 1 tổng hợp bức tranh phát triển điện mặt trời trên thế giới và tại Việt Nam. Trên phạm vi toàn cầu, năm 2020 đã có hơn 138 GW điện mặt trời được lắp đặt mới, nâng tổng công suất tích lũy lên 773 GW. Tại Việt Nam, với số giờ nắng trung bình từ 1.600 – 2.700 giờ/năm và lượng bức xạ 4 – 5 kWh/m²/ngày, tiềm năng khai thác ước tính đạt khoảng 13 GW. Tính đến cuối tháng 12/2020, cả nước đã phát triển được 105.212 hệ thống điện mặt trời áp mái với tổng công suất 9.730 MWp.

Chương này cũng trình bày lý do chọn đề tài xuất phát từ việc cơ chế giá FIT-2 hết hạn, giá điện sản xuất giờ cao điểm ở mức khoảng 3.000 đồng/kWh đòi hỏi phải tối ưu hóa quy mô tự dùng. Hệ thống công thức toán học tính toán bức xạ mặt trời, phương pháp xác định phụ tải điện (phụ tải ngày/tháng/năm, tính theo hệ số cực đại, hệ số nhu cầu, suất diện tích), lý thuyết tính toán các chỉ số kinh tế ($NPV, IRR, T, WACC, LCOE$) và chức năng của các phần mềm (SketchUp, PVsyst, HOMER Pro, AutoCAD) được thiết lập đầy đủ làm nền tảng cho các bước tiếp theo.

CHƯƠNG 2 & 3. Khảo sát dự án nhà máy Quảng Việt

Chương này trình bày kết quả khảo sát thực địa toàn diện tại Nhà máy Quảng Việt (Long An) - doanh nghiệp may trang phục thành lập năm 2014, đăng ký kinh doanh năm 2015 do ông/bà Wu, Yang - Han làm đại diện pháp luật:

  • Vị trí và bức xạ: Tọa độ địa lý $10^\circ56'09''\text{N} - 106^\circ27'02''\text{E}$, thuộc vùng Đồng bằng sông Cửu Long với lượng bức xạ trung bình $4,8 - 5,2\text{ kWh/m}^2\text{/ngày}$. Góc phương vị mái lệch $30,8^\circ$ từ hướng Nam về phía Tây; góc nghiêng mái tôn là $4,6^\circ$.
  • Mặt bằng mái: Tổng diện tích mái khả dụng của 3 tòa nhà xưởng chính đạt 12.174 m² (Tòa nhà 1: 6.965 m²; Tòa nhà 2: 3.299 m²; Tòa nhà 3: 1.910 m²). Với định mức diện tích $6 - 7\text{ m}^2\text{/kWp}$, tổng tiềm năng lắp đặt tối đa của mái xưởng đạt khoảng 2,03 MWp. Mái sử dụng kết cấu tôn thép xây dựng từ 2014, tuổi thọ 30-50 năm, đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn chịu lực, độ võng xà gồ và chịu tải trọng gió bão.
  • Đặc tính phụ tải: Kết quả xử lý chuỗi số liệu đo đạc năm 2020 cho thấy mức tiêu thụ điện trung bình ngày là 3.286,5 kWh/ngày, công suất tiêu thụ trung bình là 136,94 kW, công suất phụ tải đỉnh nhọn đạt 607 kW. Phụ tải hoạt động chủ yếu trong khung giờ từ 6h00 đến 18h00, tiêu thụ cao nhất từ 9h00 đến 11h00, giảm nhẹ vào giờ nghỉ trưa (12h00); tháng tiêu thụ điện lớn nhất là tháng 4 và thấp nhất là tháng 2.
+-------------------------------------------------------------------------+
|                    BẢNG TỔNG HỢP MẶT BẰNG MÁI NHÀ XƯỞNG                 |
+-------------------+----------------------+------------------------------+
| Phân khu tòa nhà  | Diện tích mái (m²)   | Tiềm năng lắp đặt ước tính   |
+-------------------+----------------------+------------------------------+
| Tòa nhà 1         | 6.965                | 1,16 MWp                     |
| Tòa nhà 2         | 3.299                | 0,55 MWp                     |
| Tòa nhà 3         | 1.910                | 0,32 MWp                     |
+-------------------+----------------------+------------------------------+
| Tổng cộng         | 12.174               | 2,03 MWp                     |
+-------------------+----------------------+------------------------------+

CHƯƠNG 4. Xác định công suất tối ưu thông qua phân tích kinh tế

Chương 4 thực hiện mô phỏng trên HOMER Pro để xác định điểm dung hòa giữa quy mô đầu tư và khả năng tự hấp thụ sản lượng của nhà máy. Dữ liệu tải 8.760 giờ được xử lý đặc biệt cho các kỳ nghỉ lễ năm 2020 (Tết Dương lịch và Tết Âm lịch từ 1/1 đến 29/1, Giỗ tổ Hùng Vương 2/4, 30/4 - 3/5, Quốc khánh 2/9) tương đương với ngày Chủ nhật.

Khi nhập biểu giá điện phân theo giờ của EVN, chi phí đầu tư thiết bị, chi phí thay thế Inverter theo chu kỳ và chi phí vận hành bảo dưỡng ($O&M$), HOMER Pro tiến hành quét các dải công suất và phân tích độ nhạy. Kết quả phân tích biểu đồ tương quan giữa chi phí năng lượng ($LCOE$), tỷ suất sinh lời ($IRR$) và công suất PV cho thấy mức công suất tối ưu được xác định quanh ngưỡng 581 kW (gần tương ứng với mức công suất đỉnh của phụ tải nhà máy là 607 kW). Ở mức công suất này, toàn bộ lượng điện sinh ra trong khung giờ nắng được nhà máy tiêu thụ trực tiếp tại chỗ, loại bỏ lượng điện phát ngược lên lưới không được thanh toán.

CHƯƠNG 5. Phân tích kỹ thuật đối với công suất tối ưu

Trên cơ sở mức công suất tối ưu đã chọn, chương 5 tiến hành thiết kế kỹ thuật chi tiết:

  • Lựa chọn tấm pin Longi Mono 450W và bộ biến tần Inverter Growatt MAX 100 KTL3-X LV (100 kW). Tính toán phối ghép số chuỗi (string) và số lượng tấm pin trên mỗi chuỗi để đảm bảo điện áp chuỗi pin luôn nằm trong dải MPPT của biến tần ở dải nhiệt độ môi trường thực tế.
  • Xây dựng mô hình hình học 3D trong PVsyst (phối hợp dữ liệu dựng hình từ SketchUp) nhằm mô phỏng quỹ đạo mặt trời và phân tích góc che bóng giữa các tòa nhà và kết cấu mái.
  • Thiết lập và khảo sát 4 phương án bố trí tấm pin với các hướng đặt và góc nghiêng khác nhau. Tính toán chi tiết các thành phần tổn thất bao gồm tổn thất nhiệt độ bề mặt pin, tổn thất rơi áp trên cáp điện DC/AC, sai số phẩm cấp pin (module quality loss), tổn thất không đồng đều chuỗi (mismatch) và tổn thất do bám bẩn. Từ đó, chọn lựa phương án bố trí có sản lượng điện phát cao nhất và tổn thất bóng che thấp nhất để đưa vào bản vẽ mặt bằng 2D hoàn chỉnh.

CHƯƠNG 6. Phân tích kinh tế đối với công suất tối ưu

Chương 6 hoàn thiện bài toán tài chính cho hệ thống trong suốt vòng đời dự án 20 năm:

  • Tổng hợp cơ cấu chi phí: Vốn đầu tư ban đầu (CAPEX) bao gồm tấm pin, biến tần, kết cấu khung giàn, cáp điện và phụ kiện; chi phí dự kiến thay thế bộ biến tần theo định kỳ; chi phí vận hành và bảo trì hàng năm ($O&M$).
  • Dự báo sản lượng điện phát hàng năm có tính đến hệ số suy giảm công suất (degradation rate) của tấm pin quang điện theo từng giai đoạn 5 năm (từ năm 1 đến năm 20).
  • Xây dựng bảng kế hoạch trả nợ vay ngân hàng (chia làm 2 giai đoạn: năm 1 đến năm 3 và năm 4 đến năm 7), tính toán khấu hao, thuế thu nhập doanh nghiệp (TNDN), chi phí vốn bình quân ($WACC$).
  • Lập bảng luân chuyển dòng tiền chi tiết và tính toán các chỉ số kinh tế tổng hợp ($NPV, IRR$, thời gian hoàn vốn $T$), chứng minh dự án có tỷ suất sinh lời cao và tính khả thi tài chính vững chắc khi đưa vào triển khai thực tế.

Kết quả và đóng góp

Kết quả nghiên cứu chính

Hạng mục thông số Giá trị xác định trong đồ án
Địa điểm khảo sát Nhà máy may Quảng Việt, KCN Đức Hòa III - Việt Hóa, Long An
Tọa độ / Góc nghiêng / Phương vị $10^\circ56'09''\text{N},\ 106^\circ27'02''\text{E}$ / Mái nghiêng $4,6^\circ$ / Azimuth lệch $30,8^\circ$ Nam - Tây
Diện tích mái khảo sát $12.174\text{ m}^2$ (3 tòa nhà xưởng); tiềm năng lý thuyết: $2,03\text{ MWp}$
Mức tiêu thụ điện bình quân $3.286,5\text{ kWh/ngày}$; công suất bình quân: $136,94\text{ kW}$
Công suất phụ tải đỉnh nhọn ($P_{max}$) $607\text{ kW}$ (tháng cao điểm: tháng 4; khung giờ cao: 9h00 – 11h00)
Công suất hệ thống tối ưu kinh tế $581\text{ kW}$ (được xác định qua HOMER Pro)
Thiết bị chính lựa chọn Tấm pin Longi Mono 450W & Inverter Growatt MAX 100 KTL3-X LV
Công cụ mô phỏng phối hợp HOMER Pro, SketchUp, PVsyst, AutoCAD
Thời gian phân tích vòng đời 20 năm (có tính chi phí thay Inverter và suy giảm quang điện)

Giải pháp và kiến nghị của tác giả

  • Về mặt quy hoạch công suất: Do cơ chế mua điện dư từ lưới chưa được ban hành, doanh nghiệp chỉ nên lắp đặt hệ thống có công suất xấp xỉ mức phụ tải cực đại giờ hành chính (khoảng 581 kW), không nên đầu tư hết toàn bộ tiềm năng diện tích mái (2,03 MWp) nhằm tránh lãng phí sản lượng điện không thể phát ngược lên lưới.
  • Về mặt kỹ thuật kết cấu và bố trí: Cần kiểm định tải trọng an toàn chịu lực của hệ khung kèo, xà gồ mái tôn thép trước khi gắn khung đỡ pin; lựa chọn phương án bố trí module tối ưu hóa theo độ dốc mái thực tế ($4,6^\circ$) để giảm thiểu tổn hao che bóng cục bộ và tận dụng khả năng tự làm sạch của nước mưa.
  • Về mặt tài chính: Doanh nghiệp nên tận dụng đòn bẩy tài chính với kế hoạch vay vốn chia kỳ hạn trả nợ hợp lý (năm 1-3 và năm 4-7) để đảm bảo dòng tiền ròng hàng năm luôn dương dựa trên khoản tiền điện tiết kiệm được từ EVN.

Đóng góp của đề tài

Khóa luận đã xây dựng được quy trình tính toán thiết kế tích hợp liên phần mềm (HOMER Pro - PVsyst - SketchUp - AutoCAD) giải quyết trọn vẹn bài toán chuyển đổi mô hình điện mặt trời áp mái công nghiệp: từ mô hình phụ thuộc giá FIT sang mô hình tự sản xuất - tự tiêu thụ tối ưu theo dữ liệu chuỗi thời gian phụ tải thực tế tại Việt Nam.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế của đề tài: Đề tài chỉ dừng lại ở mức độ đánh giá tính khả thi kỹ thuật và hiệu quả kinh tế vĩ mô; chưa đi sâu vào thiết kế chi tiết hệ thống điện như sơ đồ nguyên lý đấu nối nội bộ tủ phân phối AC/DC, cấu hình bảo vệ rơle, hệ thống giám sát SCADA và chi tiết chuyển mạch Inverter. Về mặt kinh tế, đề tài chủ yếu phân tích dòng tiền và thời gian hoàn vốn tĩnh/động mà chưa đánh giá sâu các kịch bản biến động phức tạp của thị trường tài chính và giá thiết bị tương lai.
  • Hướng phát triển tiếp theo: Nghiên cứu tích hợp hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin (BESS) để lưu trữ lượng điện mặt trời dư thừa vào giờ nghỉ trưa (12h00) phát lại vào các khung giờ sản xuất cao điểm; lập hồ sơ thiết kế bản vẽ thi công cơ điện chi tiết và tính toán ổn định động học cho hệ thống khi kết nối lưới phân phối.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên và học viên ngành Năng lượng tái tạo, Kỹ thuật điện, Kỹ thuật Năng lượng: Nắm vững phương pháp luận khảo sát phụ tải công nghiệp, quy trình tính toán bức xạ mặt trời và các bước thiết kế hệ thống quang điện áp mái nối lưới.
  • Kỹ sư thiết kế và tư vấn dự án điện mặt trời: Tham khảo quy trình phối hợp công cụ mô phỏng (HOMER Pro xử lý kinh tế phụ tải, PVsyst phân tích tổn hao/bóng che 3D, SketchUp mô hình hóa không gian) để lập báo cáo nghiên cứu khả thi (Pre-FS/FS) cho các nhà máy công nghiệp trong bối cảnh không có giá bán điện FIT.
  • Chủ đầu tư và nhà quản lý năng lượng tại các nhà máy sản xuất: Tham khảo phương pháp đánh giá hiệu quả kinh tế, cơ cấu nguồn vốn vay và thời gian hoàn vốn thực tế trước khi phê duyệt đầu tư hệ thống điện mặt trời tự dùng.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao đề tài không lựa chọn lắp đặt tối đa công suất theo toàn bộ diện tích mái (2,03 MWp) mà chỉ chọn mức 581 kW?
Do tại thời điểm thực hiện, chính sách giá FIT-2 đã hết hạn và EVN không mua lại lượng điện dư phát ngược lên lưới. Nếu lắp đặt toàn bộ 2,03 MWp, hệ thống sẽ phát sinh lượng điện thừa rất lớn trong các khung giờ nắng cao điểm mà nhà máy không dùng hết, dẫn đến lãng phí chi phí đầu tư và kéo dài thời gian hoàn vốn. Mức 581 kW được HOMER Pro tính toán tương thích tối ưu với công suất đỉnh phụ tải của nhà máy (607 kW), đảm bảo hầu hết sản lượng điện tạo ra được tự tiêu thụ tại chỗ.

2. Phụ tải điện của Nhà máy may Quảng Việt có những đặc trưng gì qua số liệu đo đạc năm 2020?
Nhà máy có mức tiêu thụ điện trung bình ngày là 3.286,5 kWh/ngày, công suất trung bình 136,94 kW và công suất đỉnh là 607 kW. Phụ tải hoạt động tập trung từ 6h00 đến 18h00, tiêu thụ cao nhất vào khung giờ 9h00 – 11h00, giảm nhẹ vào giờ nghỉ trưa (12h00). Tháng có mức tiêu thụ điện cao nhất là tháng 4 và thấp nhất là tháng 2.

3. Bốn phần mềm chuyên ngành được phối hợp thực hiện theo quy trình nào trong đồ án?
HOMER Pro đóng vai trò phân tích chuỗi dữ liệu phụ tải 8.760 giờ và dữ liệu khí tượng NASA để tìm ra khoảng công suất tối ưu kinh tế. SketchUp được sử dụng để dựng mô hình không gian 3D của các tòa nhà xưởng và vật cản. PVsyst tiếp nhận mô hình 3D để mô phỏng bóng che chi tiết, cấu hình chuỗi pin/inverter và phân tích các hệ số tổn thất kỹ thuật. Cuối cùng, AutoCAD được sử dụng để triển khai bản vẽ kỹ thuật bố trí mặt bằng và đấu nối 2D.

4. Các thiết bị quang điện chính được lựa chọn cho dự án là gì?
Dự án lựa chọn tấm pin quang điện Longi Mono 450W (Model: LR4-72 HIH 450 M G2) kết hợp cùng bộ biến tần Inverter Growatt MAX 100 KTL3-X LV có công suất định mức 100 kW.

5. Điều kiện kết cấu mái nhà xưởng tại Nhà máy Quảng Việt có đảm bảo để lắp đặt hệ thống pin mặt trời không?
Mái xưởng sử dụng tôn thép được xây dựng từ năm 2014, có tuổi thọ thiết kế 30-50 năm và kết cấu còn chịu lực tốt. Đồ án đã chỉ ra các tiêu chuẩn khảo sát cần thiết bao gồm: an toàn chịu lực (kéo, nén, uốn, mất ổn định tổng thể), an toàn sử dụng (kiểm tra độ võng và chuyển vị của xà gồ, khung thép) và an toàn chịu tải trọng gió bão, dông lốc.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Đinh Xuân Lượng và Ngô Đức Anh Quân đã giải quyết thành công bài toán xác định quy mô công suất tối ưu cho hệ thống điện mặt trời áp mái tại Nhà máy Quảng Việt trong bối cảnh cơ chế giá bán điện FIT đã kết thúc. Bằng phương pháp tích hợp các công cụ mô phỏng chuyên dụng gồm HOMER Pro, PVsyst, SketchUp và AutoCAD, nghiên cứu đã lựa chọn được mức công suất 581 kW phù hợp với biểu đồ phụ tải thực tế, giảm thiểu tối đa điện phát ngược lưới không sinh lời. Công trình mang lại giá trị tham khảo thực tiễn cao về cả phương diện kỹ thuật bố trí lẫn phân tích tài chính đầu tư cho các dự án năng lượng tái tạo tự dùng trong khu vực sản xuất công nghiệp.