Tài liệu Thiết kế hệ thống pin mặt trời nối lưới cung cấp điện cho khách sạn thanh hải tp nha trang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRẦN TUẤN VĨNH THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI NỐI LƯỚI CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHÁCH SẠN THANH HẢI THÀNH PHỐ NHA TRANG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRẦN TUẤN VĨNH THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI NỐI LƯỚI CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHÁCH SẠN THANH HẢI THÀNH PHỐ NHA TRANG Chuyên ngành : Kỹ thuật điện Mã số : 60 52 02 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS. TRỊNH TRUNG HIẾU Đà Nẵng - Năm 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận văn TRẦN TUẤN VĨNH ii TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI NỐI LƯỚI CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHÁCH SẠN THANH HẢI – THÀNH PHỐ NHA TRANG Học viên: Trần Tuấn Vĩnh Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60520202 Khóa: K33.KTĐ.KH Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN Tóm tắt – Hiện nay, các khách sạn vừa và nhỏ nhận nguồn từ các TBA công cộng lại bị khống chế công suất dưới 20kW (khi đấu nối tại lưới hạ áp gần nhất) và dưới 40kW (khi đấu nối từ đầu nguồn TBA), công suất này sẽ không đáp ứng được nhu cầu phụ tải vào những mùa cao điểm du lịch. Việc đầu tư về đường dây và TBA rất tốn kém về kinh tế và gặp nhiều khó khăn trong giai đoạn hiện nay (điểm đấu nối hầu như đã kín, chi phí lắp đặt đường dây cáp ngầm trung áp rất tốn kém nhưng rất khó khăn thi công do vướng cảnh quan đô thị, mặt bằng lắp đặt TBA chật hẹp không đảm bảo an toàn, …). Ngày 11/4/2017 Thủ tướng Chính phủ đã ban hành QĐ số 11/2017/QĐ-TTg “Về cơ chế khuyến khích phát triển các dự án mặt trời tại Việt Nam” áp dụng cho các tổ chức, cá nhân tham gia phát triển các dự án điện mặt trời tại Việt Nam. Luận văn thiết kế hệ thống pin mặt trời nối lưới cung cấp điện cho khách sạn Thanh Hải – Tp Nha Trang là rất cần thiết, ứng dụng thực tế trong điều kiện hiện nay không chỉ riêng cho khách sạn Thanh Hải mà còn có thể áp dụng cho các khách sạn có qui mô vừa và nhỏ trên địa bàn Tp Nha Trang. Từ khóa – năng lượng mặt trời; pin mặt trời; mô hình biến đổi năng lượng mặt trời thành điện năng; kết nối lưới điện DESCRIPTION OF ELECTRICCITY SUPPLY CONNECTOR SYSTEM FOR THANH HAI HOTEL – NHA TRANG CITY Abstract – Currently, small and medium hotels receiving power from public substations are subject to a capacity under 20kW (when connected at the nearest low voltage grid) and under 40kW (when connected from the source of the substation), this capacity will not be able to meet peak demand during tourist season. Investing in power lines and substations is very costly and difficult for the current period (the connection point is almost closed, the cost of installing underground medium voltages cables is very expensive but difficult due to the urban landscape, the intallation of narrow substaion is not secure,…). On 11/4/2017, the Prime Minister issued Decision No. 11/2017/QĐ-TTg “ Regarding mechanisms to encourage the development of solar projects in Viet Nam” applicable to organizations and individuals involved in the development of solar power projects in Viet Nam. Thesis design grid connected solar power system to supply electricity to Thanh Hai hotel – Nha Trang city is very necessary, practical application in present conditions not only for Thanh Hai hotel but also applicable to small and medium hotels in Nha Trang city. Key words - solar; solar battery; the model converts solar energy into electricity; grid connection iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH .......................................................................... ii MỤC LỤC ................................................................................................................ iii DANH MỤC CAC BẢNG .......................................................................................vi DANH MỤC CAC HINH ...................................................................................... vii MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài ......................................................................................1 2. Mục tiêu nghiên cứu ...........................................................................................2 3. Đối tượng nghiên cứu .........................................................................................3 4. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................3 5. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................3 6. Dàn ý nội dung chính ..........................................................................................4 7. Tổng quan về tài liệu nghiên cứu........................................................................4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ...........................................................................................................................5 1.1. NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ..........................................................................5 1.1.1. Khái niệm năng lượng mặt trời ................................................................5 1.1.2. Vai trò và lợi ích của năng lượng mặt trời................................................6 1.1.3. Bức xạ mặt trời .........................................................................................6 1.1.4. Phương pháp tính toán năng lượng bức xạ mặt trời ...............................10 1.2. PIN MẶT TRỜI CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ ...........................................18 1.2.1. Cấu tạo pin mặt trời ................................................................................18 1.2.2. Nguyên lý hoạt động ...............................................................................19 1.2.3. Đặc tính làm việc của pin mặt trời .........................................................22 1.2.4. Ứng dụng ................................................................................................26 1.2.5. Cách ghép nối các tấm năng lượng mặt trời ...........................................26 1.3. MÔ HÌNH BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI THÀNH ĐIỆN NĂNG ...............................................................................................................................30 1.3.1. Mô hình hệ thống năng lượng mặt trời cấp điện độc lập .......................30 1.3.2. Mô hình hệ thống độc lập, kết hợp giữa năng lượng mặt trời và các nguồn năng lượng khác ....................................................................................31 1.3.3. Mô hình hệ thống năng lượng mặt trời kết nối lưới ...............................32 iv 1.4. CÁC KHẢO SÁT, THỐNG KÊ TIỀM NĂNG BỨC XẠ MẶT TRỜI TẠI THÀNH PHỐ NHA TRANG, TỈNH KHÁNH HÒA ..........................................35 1.5. KẾT LUẬN ....................................................................................................36 CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI NỐI LƯỚI CẤP ĐIỆN CHO KHÁCH SẠN THANH HẢI ...........37 2.1. GIỚI THIỆU VỀ KHÁCH SẠN THANH HẢI ................................………37 2.2. NHU CẦU XÂY DỰNG HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI NỐI LƯỚI CHO KHÁCH SẠN THANH HẢI ................................................................................39 2.3. MÔ HÌNH HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI KẾT HỢP NỐI LƯỚI, VỊ TRÍ LẮP ĐẶT ..............................................................................................................39 2.3.1. Lựa chọn mô hình hệ thống ....................................................................39 2.3.2. Vị trí xây dựng hệ thống pin năng lượng mặt trời nối lưới ....................42 2.4. TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI NỐI LƯỚI CẤP ĐIỆN CHO KHÁCH SẠN THANH HẢI ............................................................43 2.4.1. Xác định phụ tải của khách sạn Thanh Hải ............................................43 2.4.2. Tính toán lựa chọn Pin năng lượng mặt trời...........................................50 2.4.3. Lựa chọn bộ biến đổi điện DC-AC (Inverter) ........................................58 2.4.4. Hệ thống kho Ắcquy...............................................................................61 2.4.5. Bộ điều khiển sạc Ắcquy ........................................................................64 2.4.6. Bộ biến đổi điện DC-AC từ Ắcquy đến tải ............................................65 2.5. ĐẤU NỐI HỆ THỐNG .................................................................................67 2.5.1. Một số lưu ý khi đấu nối .......................................................................67 2.5.2. Sơ đồ đấu nối ........................................................................................67 2.5.3. Giải pháp lắp đặt Pin mặt trời lên tầng thượng khách sạn .....................71 2.6. ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PV*SOL MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI THIẾT KẾ .........................................................................72 2.7. KẾT LUẬN ....................................................................................................76 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI NỐI LƯỚI CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHÁCH SẠN THANH HẢI ..................................................................................................77 3.1. TỔNG MỨC ĐẦU TƯ HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI NỐI LƯỚI CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHÁCH SẠN THANH HẢI ............................77 3.1.1. Chi phí xây dựng (CPXD) .....................................................................78 3.1.2. Chi phí mua thiết bị (CPTB)..................................................................79 3.1.3. Chi phí tư vấn đầu tư xây dựng (CPTVĐTXD) và chi phí khác (CPK)79 v 3.1.4. Chi phí vận hành và bảo dưỡng hệ thống (CPVHBD). .........................80 3.1.5. Các chi phí khấu hao hằng năm (CPKH) ...............................................81 3.2. PHÂN TÍCH TÍNH HIỆU QUẢ KHI XÂY DỰNG HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI CHO KHÁCH SẠN THANH HẢI ............................................................81 3.3. KẾT LUẬN ....................................................................................................82 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................84 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ...............................................................86 PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI. BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN vi DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 1.1 Lượng bức xạ mặt trời tại các vùng miền của nước ta 36 2.1 Phụ tải của khách sạn Thanh Hải những ngày trong mùa du lịch 47 2.2 Phụ tải của khách sạn Thanh Hải ngày thường 48 2.3 Bảng thông số vật lý Pin mặt trời IREX 53 2.4 Thông số kỹ thuật Pin mặt trời IREX 54 2.5 Thông số kỹ thuật của INVERTER Sunny Tripower 12000TL-10 59 2.6 Thông số kỹ thuật Ắc quy CL3000 62 2.7 Thông số kỹ thuật bộ điều khiển sạc Ắc quy SYMC-48300 65 3.1 Chi phí xây dựng nhà điều hành 78 3.2 Chi phí gia công, lắp dựng giá đỡ ắc quy và dàn pin mặt trời 78 3.3 Chi phí mua thiết bị hệ thống pin mặt trời 79 3.4 3.5 Chi phí tư vấn đầu tư xây dựng và chi phí khác khi xây dựng hệ thống pin mặt trời Chi phí vận hành và bảo dưỡng hệ thống hệ thống pin mặt trời 79 81 vii DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu hình Tên hình Trang 1.1 Dải bức xạ điện từ 6 1.2 Góc nhìn mặt trời 8 1.3 Quá trình truyền năng lượng bức xạ mặt trời qua lớp khí quyển của Trái đất 9 1.4 Vị trí của Trái đất và mặt trời thay đổi trong năm 10 1.5 Quan hệ các góc hình học của tia bức xạ mặt trời trên mặt phẳng nghiêng 12 1.6 Sơ đồ phân bố các thành phần bức xạ khuyếch tán 15 1.7 Các thành phần bức xạ lên bề mặt nghiêng 16 1.8 Bức xạ trực xạ trên bề mặt nằm ngang và nghiêng 17 1.9 Cấu tạo của pin mặt trời 18 1.10 Tế bào PMT cơ bản 18 1.11 Các loại cấu trúc pin mặt trời 19 1.12 Nguyên lý hoạt động của pin mặt trời 20 1.13 Hệ thống 2 mức năng lượng (E1 - Xem thêm -