Xem mẫu
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8
LỰA CHỌN TỶ SỐ DC/AC
CHO HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI MÁI NHÀ
Trịnh Quốc Công1, Hồ Ngọc Dung1
1
Bộ môn Thủy điện và Năng lượng tái tạo, Khoa Công trình, Trường Đại học Thủy lợi
Email: hongocdung@tlu.edu.vn
1. GIỚI THIỆU CHUNG Nghiên cứu áp dụng cho dự án ĐMTMN tại
trang trại Baba Ao Quê, tại huyện Vụ Bản, tỉnh
Những năm gần đây các hệ thống điện mặt Nam Định với bức xạ 3,86 kWh/m²/ngày, quy
trời mái nhà (HT ĐMTMN) được Chính phủ mô công suất PMT 1MWp và thiết kế hệ thống
khuyến khích người dân đầu tư xây lắp do theo các phương án tỷ số DC/AC từ 1,01-1,35.
những lợi ích mang lại cho lưới điện quốc gia. Thông qua phần mềm PVsyst tính toán các
Ưu điểm của HTĐMTMN là sử dụng công thông số về điện năng, hiệu suất (PR)…, từ đó
trình hiện hữu, quy mô nhỏ, lắp đặt phân tán phân tích tài chính để lựa chọn tỷ số DC/AC
nên được đấu nối vào lưới điện hạ áp và trung hợp lý cho dự án.
áp hiện hữu, không cần đầu tư thêm hệ thống
lưới điện truyền tải, giúp làm giảm quá tải lưới 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
điện truyền tải từ các nguồn điện truyền thống.
2.1. HT ĐMTMN trang trại Baba Ao Quê
Trong thiết kế dự án điện mặt trời, tỷ số
DC/AC là một trong những tham số quan Hệ thống (HT) chính gồm: (i) HT tấm
trọng được xác định bằng tỷ số giữa công PMT công suất 440Wp; (ii) HT inverter
suất của hệ thống pin mặt trời (PMT) và chuỗi công suất 100 - 120 kWac; (iii) MBA
công suất inverter tại điều kiện tiêu chuẩn. 0,4/35kV; Đường dây 35kV dài 300m. Hệ
Thông thường, DC/AC >1 (công suất DC lớn thống còn lại, gồm: (i) Hộp đấu nối DC; (ii)
hơn công suất AC) vì trong thực tế vận hành Cáp điện DC; (iii) Cáp điện AC; HT tiếp địa,
các hệ thống điện mặt trời (HTĐMT) công (iv) HT rail gắn pin vào mái nhà...
suất của các tấm PMT bị giảm do ảnh hưởng
của nhiệt độ môi trường, độ bám bụi, điều
kiện bức xạ, hệ thống cáp DC... Do đó, việc
thiết kế công suất DC của hệ thống PMT lớn
hơn công suất AC của inverter ngoài việc bù
đắp các tổn thất nói trên mà còn giúp inverter
vận hành ở trạng thái đầy tải. Điều này giúp
giảm chi phí cho inverter cũng như các thiết Hình 2. Mô hình hệ thống điện mặt trời
bị điện AC, tăng hiệu quả đầu tư cho dự án.
2.2. Các thông số cơ bản hệ thống
Cùng một quy mô công suất HT ĐMTMN,
nhưng tỷ số DC/AC khác nhau sẽ làm thay ĐMTMN
đổi chi phí inverter, máy biến áp (MBA) , dây Điện năng sản xuất trong khoảng giờ ti
dẫn, thiết bị đấu nối vào lưới điện trung áp trong ngày tính theo công thức:
tương ứng… trong khi điện năng thay đổi E SPV ,i N mod ul ,i .Z .t. SPV (1)
không đáng kể. Do vậy, bài toán lựa chọn tỷ Trong đó: Nmodul,i , Z, Δt, ηSPV - công suất phát
số DC/AC hợp lý cho từng HT ĐMTMN để
điện của PMT, số lượng pin, thời gian phát điện
giảm tổn thất nhỏ nhất có thể và giảm chi phí
và hiệu suất trong giờ i trong ngày của hệ thống.
đầu tư tránh lãng phí là vấn đề được quan tâm
N mod ul ,i f G ,tt ,i , N mod ul ,G (2)
trong thiết kế và đầu tư dự án.
260
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8
Trong đó: G,tt ,i - tổng xạ; N mod ul ,G - công
Loại Monocrystalline
Công suất danh định (STC) 440Wp
suất phát điện phụ thuộc cường độ bức xạ chiếu Điện áp ở Pmax (Umpp) 41,0 V
tới bề mặt PMT do nhà sản xuất cung cấp. Dòng điện ở Pmax (Impp) 10,74 A
Hiệu suất ηSPV phụ thuộc hiệu suất inverter; Hiệu suất pin 19,8 %
Nhiệt độ hoạt động -40 ~ +85
MBA; các tổn hao do tấm pin: (i) nhiệt độ
0,4%/°C, (ii) chất lượng pin 0-1%,(iii) không Inverter: thu gom 18 chuỗi tấm PMT
Đầu vào (DC)
đồng nhất 1-2%, (iv) suy giảm trong giờ vận Dải điện áp tối ưu công suất 550– 850V
hành đầu tiên 1-3%,(v) Bụi bẩn: 1-3%; tổn hao Điện áp tối đa 1000 V
do cáp DC 1,5%, cáp AC 1%... Dòng điện tối đa 30 A
2.3. Tỷ số DC/AC Đầu ra (AC)
Công suất định mức 110 kW
Tỷ số DC/AC của HT ĐMTMN là tỷ lệ Hiệu suất 98,7%
giữa công suất của hệ thống PMT và công 3.2. Mô phỏng các phương án DC/AC
suất của các inverter. Ứng với một tỷ số cần
thiết kế một HT ĐMTMN khác nhau. Phương án 1: Tỷ số DC/AC=1,01
2.4. Thiết lập hệ thống ĐMTMN
Hệ thống DC: PMT được bố trí theo từng
mảng, mỗi mảng gồm các chuỗi pin nối tiếp
và song song, hộp đấu nối chính (phụ thuộc
Phương án 2: Tỷ số DC/AC=1,04
vào số lượng inverter); Hệ thống AC:
Inverter, Cáp AC; Thiết bị đóng, cắt; MBA
0,4/35 kV; Hệ thống khác: HT tiếp địa giàn
pin, tiếp địa inverter, tiếp địa máy biến áp;
HT đo đếm điện năng; Tủ hạ áp. Phương án 3: Tỷ số DC/AC=1,11
2.5. Phân tích tài chính dự án
Căn cứ vào HT ĐMTMN xác định tổng mức
đầu tư dự án; phân bổ: 40% vốn tự có, 60% vốn
vay lãi suất 10,5%, thời gian vay 10 năm; Giá Phương án 4: Tỷ số DC/AC=1,14
mua điện trước VAT: 8,38 Uscent/kWh. Từ đó
xác định: NPVf, FIRR, B/Cf ...
3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.1. Dữ liệu đầu vào Phương án 5: Tỷ số DC/AC=1,19
3.1.1. Vị trí, điều kiện bức xạ: HT
ĐMTMN được xây dựng tại huyện Vụ Bản,
tỉnh Nam Định với diện tích mái nhà
5928m². Tọa độ địa lý như sau: 22º25'24.13''
B; 106º4'48.05’’ Đ; Phương án 6: Tỷ số DC/AC=1,25
Phương án 7: Tỷ số DC/AC=1,30
Hình 2. Solar paths tại Vụ Bản, Nam Định
3.1.2. Hệ thống thiết bị chính
Tấm pin: Công nghệ tinh thể silic đơn
tinh thể.
261
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8
3.3. Kết quả tính toán suất đầu ra bằng công suất làm việc giới hạn.
Tuy nhiên, tổng thời gian để đạt tình trạng này
Mô phỏng tính toán cho HT ĐMTMN áp xảy ra rất ít do ảnh hưởng điều kiện bức xạ nên
dụng theo các phương án DC/AC = 1.01-1,35 cần cân nhắc chấp nhận tổn thất, giảm một phần
được thiết kế với cùng một công suất hệ thống nhỏ điện năng để giảm chi phí đầu tư inverter
PMT ~1MWp; Công suất hệ thống Inverter cùng hệ thống thiết bị AC tương ứng. Điều này
dao động từ 740 - 990kW và các thiết bị MBA, rất quan trọng vì chi phí cho thiết bị AC cũng
tủ điện, dây cáp DC và AC thay đổi tương ứng như MBA chiếm tỷ trọng không nhỏ trong dự
theo tỷ số DC/AC và nối lưới trung áp 35kV. án. Với dải phương án tỷ số DC/AC nêu trên
Kết quả tính toán điện năng theo các thông số điện năng trung bình năm giảm không nhiều 1-
thiết bị lựa chọn thông qua phần mềm PVSyst 2% do tổn thất tại inverter và các thiết bị AC
thể hiện trong bảng 1. tương ứng nhưng chi phí đầu tư giảm, giúp tăng
Kết quả điện năng phát giảm do sự thay đổi hiệu quả tài chính của dự án.
tỷ số DC/AC. Việc chọn tỷ số DC/AC cao đồng Kết quả phân tích tài chính các phương án
nghĩa phải chấp nhận tổn thất cắt xén, nghĩa là thể hiện tại bảng 2 và phương án 6 với
tổn thất quá tải do năng lượng mặt trời từ PMT DC/AC = 1,25 được lựa chọn với chỉ tiêu tài
đưa vào inverter vượt quá khả năng chịu quá tải chính tốt nhất.
của inverter, buộc inverter phải giới hạn công
Bảng 1. Thông số chính các phương án
HIỆU SUẤT TỔNG MỨC
CÔNG SUẤT CÔNG SUẤT TỶ SỐ ĐIỆN NĂNG SUẤT TỦ HẠ
HỆ THỐNG MBA DZ35 ĐẦU TƯ
PA DC AC DC/AC NĂNG PHÁT ĐIỆN ÁP
PR TRƯỚC THUẾ
KWp KW KWh kWh/kWp/năm % m vnđ
1 1.002 990 1,01 1.146.240 1.144 80,5 1.000 1 300 13.448.953.333
2 1.002 960 1,04 1.146.092 1.143 80,5 1.000 1 300 13.444.145.000
3 1.002 900 1,11 1.145.794 1.143 80,5 1.000 1 300 13.441.486.667
4 1.002 880 1,14 1.145.694 1.143 80,5 1.000 1 300 13.365.920.000
5 1.002 840 1,19 1.145.496 1.143 80,4 1.000 1 300 13.339.762.857
6 1.002 800 1,25 1.145.297 1.143 80,4 800 1 300 12.736.570.000
7 1.002 770 1,30 1.145.148 1.142 80,4 800 1 300 12.750.648.571
8 1.002 740 1,35 1.144.999 1.142 80,4 800 1 300 12.769.079.459
Bảng 2. Kết quả phân tích tài chính các phương án
THÔNG SỐ
ĐƠN VỊ PA 1 PA 2 PA 3 PA 4 PA 5 PA 6 PA 7 PA 8
TÀI CHÍNH
DC/AC 1,01 1,04 1,11 1,14 1,19 1,25 1,3 1,35
TMĐT Tỷ đồng 13,449 13,444 13,441 13,366 13,340 12,737 12,751 12,769
NPVf Tỷ đồng 6.162 6.164 6.161 6.236 6.259 6.866 6.849 6.828
FIRR % 18,08% 18,09% 18,09% 18,29% 18,35% 20,06% 20,01% 19,95%
TG hoàn vốn năm 9,02 9,02 9,02 8,25 8,24 7,24 7,25 7,26
B/C 1,920 1,921 1,921 1,929 1,932 2,003 2,001 1,998
4. KẾT LUẬN 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
Trong thiết kế, lựa chọn tỷ số DC/AC cho [1] Kandasamy CP, Prabu P, Niruba K (2013)
HTĐMTMN phụ thuộc nhiều vào bức xạ mặt Solar Potential Assessment Using PVSYST
trời của khu vực dự án. Phân tích, lựa chọn tỷ Software. IEEE 667-672.
số DC/AC hợp lý đóng vai trò quan trọng [2] Sulaiman SA, Hussain HH, (2011) Effects
đối với một HTĐMT quy mô nhỏ. Đối với of Dust on the Performance of PV Panels.
những vùng có chỉ số bức xạ thấp như khu World Academy of Science, Engineering
vực miền Bắc nước ta khuyến cao nên chọn and Technology 5: 2028-2033.
tỷ số DC/AC từ 1,2 - 1,25 , sẽ giúp tăng hiệu
quả đầu tư vào dự án.
262
nguon tai.lieu . vn
