ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

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

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2017


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS. TRỊNH TRUNG HIẾU

Phản biện 1: TS. ĐOÀN ANH TUẤN

Phản biện 2: TS. THẠCH LỄ KHIÊM

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp
thạc sĩ kỹ thuật, chuyên ngành kỹ thuật điện họp tại Trường Đại học
Bách khoa Đà Nẵng vào ngày 07 tháng 11 năm 2017

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

đặt trạm biến áp kín công suất 75kVA để cấp điện cho khách sạn, chi
phí đầu tư nhánh rẽ cáp ngầm 22kV dài 390m và TBA là
845.000.000đ, nhưng thỏa thuận tuyến không được do vướng cảnh


2

quan đô thị trong thành phố, mặt khác cũng không cung cấp điện liên
tục được khi hệ thống lưới điện bị sự cố hay đang sửa chữa.
Đứng trước những khó khăn và thử thách đặt ra, tính thiết yếu
của đề tài “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 ứng dụng cho toàn bộ khách sạn có có qui
mô vừa và nhỏ trên địa bàn thành phố Nha Trang. Đề tài sau khi thực
hiện sẽ giúp chủ động trong việc thiết kế, cải tiến hệ thống điện của
khách sạn nhằm nâng cao chất lượng phục vụ cho khách hàng, đảm
bảo nguồn điện của khách sạn sẽ hoạt động xuyên suốt, không gián
đoạn.
2.

Mục tiêu nghiên cứu
Tính toán “Thiết kế hệ thống pin mặt trời nối lưới cung cấp

điện cho khách sạn Thanh Hải Tp Nha Trang”.
Đây là đề tài nghiên cứu ứng dụng, địa chỉ ứng dụng được xác
định rõ. Những kết quả nghiên cứu và ứng dụng của đề tài sẽ được
thực hiện trên thực tế. Giải pháp này khi đưa vào vận hành sẽ đạt
được các chỉ tiêu:
- Đảm bảo hệ thống điện của khách sạn hoạt động xuyên suốt,

Phương pháp nghiên cứu tính toán thiết kế: Tính toán thiết kế
trên cơ sở chung.
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Khảo sát thực nghiệm
trên hệ thống điện khách sạn Thanh Hải.
Phương pháp chuyên gia: Tham khảo các ý kiến khoa học từ
thực tiễn của các chuyên gia để nghe phân tích và nhận định.
6.

Dàn ý nội dung chính
Ngoài phần mở đầu và phần kết luận, luận văn gồm 3 chương:
Mở đầu


4

Chương 1: Tổng quan về hệ thống pin năng lượng mặt trời.
Chương 2: Tính toán - thiết kế hệ thống pin năng lượng mặt
trời nối lưới cấp điện cho khách sạn Thanh Hải.
Chương 3: Tính toán hiệu quả kinh tế của hệ thống pin mặt trời
nối lưới cấp điện cho khách sạn Thanh Hải.
Kết luận và hướng phát triển của đề tài
7.

Tổng quan về tài liệu nghiên cứu

- Các sách hướng dẫn đã được xuất bản
- Các báo cáo đã được công bố trong Hội nghị khoa học, Tạp chí
khoa học trong và ngoài nước, các đề tài khoa học các cấp, luận
án tiến sĩ, luận văn thạc sĩ,… của các tác giả trong và ngoài
nước.

Chúng va chạm vào nhau và gây ra hàng loạt các phản ứng hạt nhân.
Nguồn năng lượng của mặt trời chủ yếu do hai loại phản ứng hạt
nhân gây ra. Đó là các phản ứng tuần hoàn giữa các hạt nhân cacbon,
Nito và phản ứng hạt nhân Proton- Proton.
Khối lượng mặt trời xấp xỉ 21.027 tấn. Như vậy để mặt trời
chuyển hóa hết khối lượng của nó thành năng lượng cần một khoảng
thời gian là 15.1013 năm. Từ đó có thể thấy rằng nguồn năng lượng
mặt trời là khổng lồ và lâu dài.


6

1.1.2. Vai trò và lợi ích của năng lượng mặt trời
Năng lượng mặt trời có tiềm năng thay thế các nguồn năng
lượng hóa thạch và năng lượng nguyên tử. Trên lý thuyết, chỉ với
một hiệu suất chuyển đổi là 10% và trên một diện tích 700 x 700 km
ở sa mạc Sahara thì đã có thể đáp ứng được nhu cầu năng lượng trên
toàn thế giới bằng cách sử dụng năng lượng mặt trời.
Việc sử dụng năng lượng tái tạo đặc biệt là năng lượng mặt
trời sẽ mang lại nhiều lợi ích về sinh thái cũng như là lợi ích gián
tiếp cho kinh tế. So với các nguồn năng lượng khác, năng lượng tái
tạo có nhiều ưu điểm hơn vì tránh được các hậu quả có hại đến môi
trường.
1.1.3. Bức xạ mặt trời
1.2. PIN MẶT TRỜI CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ
Pin năng lượng mặt trời là thiết bị bán dẫn chứa lượng lớn các
diod p-n, dưới sự hiện diện của ánh sáng mặt trời có khả năng tạo ra
dòng điện sử dụng được. Sự chuyển đổi này gọi là hiệu ứng quang
điện. Vì thế, năng lượng mặt trời đặc biệt thích hợp cho các vùng mà
lưới điện chưa vươn tới được.


Bên cạnh đó bộ chuyển đổi điện có chế độ thông minh, tự dò
tìm và đồng bộ pha nhằm kết nối giữa điện năng tạo ra từ hệ pin mặt
trời và điện lưới.
Chế độ làm việc thông minh của bộ chuyển đổi điện với việc
ưu tiên sử dụng lượng điện năng từ hệ pin mặt trời để cung cấp trực
tiếp cho tải sử dụng sẽ giúp tối ưu hóa năng lượng từ hệ pin mặt trời.
Điện thu được từ tấm pin là điện 1 chiều, qua bộ hòa lưới, có
chức năng đổi từ điện DC – AC cùng pha cùng tần số với điện lưới,
sau đó hệ thống sẽ hòa chung với điện lưới:
+ Khi công suất hòa lưới bằng công suất tải thì tải tiêu thụ
điện hoàn toàn từ pin mặt trời.
+ Khi công suất tải tiêu thụ lớn hơn công suất hòa lưới thì tải
sẽ lấy thêm lưới bù vào.
+ Khi công suất tải tiêu thụ nhỏ hơn công suất hòa lưới thì
điện từ bộ hòa lưới sẽ trả ra lưới. Không được tính tiền khi hòa dư vì
hiện tại EVN vẫn chưa cho đồng hồ quay ngược.
b. Mô hình hệ thống năng lượng mặt trời kết nối lưới có dự
trữ


9

Hệ thống này tương tự hệ thống nối lưới tuy nhiên được thiết
kế thêm một hệ thống dự trữ nhỏ hoặc vừa cung cấp cho tải ưu tiên
để khi mất điện lưới vẫn dùng được. Các tải ưu tiên thường có công
suất nhỏ nhưng luôn cần điện ổn định như đèn, module mạng, hệ
thống camera an ninh, máy tính …
Hệ thống kết hợp giữa hệ thống hòa lưới với hệ thống độc lập
giúp tiết kiệm điện, để luôn có 1 lượng điện dự trữ cho các thiết bị

Dưới đây là bảng số liệu về lượng bức xạ mặt trời tại các vùng
miền nước ta.
Giờ nắng
trong năm

Cường độ BXMT
(kWh/m2, ngày)

Ứng dụng

Đông Bắc

1600 – 1750

3,3 – 4,1

Trung bình

Tây Bắc

1750 – 1800

4,1 – 4,9

Trung bình

Vùng


11


Tốt

1.5. KẾT LUẬN
Chương này giới thiệu cơ sở lý thuyết về năng l ượng mặt
t r ời , cấu t ạo và nguyê n l ý pi n mặt t r ời , đưa ra các mô hình
biến đổi năng l ượ ng mặt t rờ i thành điện năng. Các khảo sát
thống kê tiềm năng bức xạ mặt trời tại Thành phố Nha Trang – tỉnh
Khánh Hoà, là tỉnh nằm ở khu vực Duyên hải Nam Trung Bộ có số
giờ nắng trung bình vào loại cao nhất nước (khoảng 2600 giờ/năm),
cường độ bức xạ mặt trời trung bình hơn 5kWh/m2/ngày, là khu vực
rất thuận lợi để phát triển điện mặt trời. Mô hình biến đổi năng lượng
mặt trời thành điện năng có đầy đủ lợi thế của các nguồn năng lượng
tiềm năng, hiện có tại địa phương.

CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI
CẤP ĐIỆN NỐI LƯỚI CHO KHÁCH SẠN THANH HẢI
2.1. GIỚI THIỆU VỀ KHÁCH SẠN THANH HẢI
Khách sạn gồm có 1 tầng trệt và 8 tầng lầu, được xây dựng


12

trên diện tích nền khá chật hẹp (S = 12,5 x 32 = 400m2). Những ngày
bình thường lượng khách du lịch đến khoảng 20 – 30 người (tương
ứng khoảng 10 -15 phòng), những ngày cuối tuần thì lượng khách
tăng gần gấp đôi so với ngày thường, đặc biệt những ngày nghỉ lễ và
Festival biển thì công suất hoạt động của khách sạn hầu như đều đầy
tải.



14

sẽ được chuyển đổi thành nguồn điện xoay chiều (AC) thông qua bộ
chuyển đổi điện nối lưới. Với bộ chuyển đổi này sẽ đảm bảo nguồn
năng lượng được tạo ra từ hệ pin mặt trời sẽ được chuyển đổi ở chế
độ tốt nhất nhằm tối ưu hóa nguồn năng lượng từ hệ pin mặt trời và
cung cấp điện năng cho tải. Đồng thời hệ thống kết hợp giữa hệ
thống hòa lưới với hệ thống độc lập để luôn có 1 lượng điện dự trữ
cho tải.
Bên cạnh đó việc bộ chuyển đổi điện có chế độ thông minh, tự
dò tìm và đồng bộ pha nhằm kết nối giữa điện năng tạo ra từ hệ pin
mặt trời và điện lưới.
Chế độ làm việc thông minh của bộ chuyển đổi điện với việc
ưu tiên sử dụng lượng điện năng từ hệ pin mặt trời để cung cấp trực
tiếp cho tải sử dụng sẽ giúp tối ưu hóa năng lượng từ hệ pin mặt trời.
2.3.2. Vị trí xây dựng hệ thống pin năng lượng mặt trời nối
lưới
Hệ thống Pin năng lượng mặt trời được dự kiến xây dựng trên
tầng thượng của khách sạn Thanh Hải với tổng diện tích S = 12,5 x32
= 400m2 .
2.4. TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI
NỐI LƯỚI CẤP ĐIỆN CHO KHÁCH SẠN THANH HẢI
2.4.1. Xác định phụ tải của khách sạn Thanh Hải
Hiện nay có nhiều phương pháp để tính phụ tải tính toán.
Thông thường, những phương pháp đơn giản tính toán thuận tiện lại


15

* Nhận xét:
- Nếu lắp đặt hệ thống pin mặt trời cho tổng công suất phụ tải của khách
sạn Thanh Hải vào những ngày trong mùa du lịch ( Ewp (ngày

mùa DL)

=

323kW ), thì số lượng tấm pin mặt trời cần lắp đặt là Nngày mùa DL =
1077 tấm, tương đương tổng diện tích dàn pin mặt trời là SdPMT ngày
thường

= 2083,35 m2 > Stầng thượng = 400m2. Vì vậy không thể thực hiện

được theo phương án này.
- Nếu lắp đặt hệ thống pin mặt trời cho tổng công suất phụ tải của khách
sạn Thanh Hải vào những ngày thường ( Ewp (ngày thường) = 185kW ), thì
số lượng tấm pin mặt trời cần lắp đặt là Nngày thường = 617 tấm, tương
đương tổng diện tích dàn pin mặt trời là SdPMT ngày thường = 1193,52 m2
> Stầng

thượng

= 400m2. Vì vậy cũng không thể thực hiện được theo

phương án này.


Lựa chọn phương án cuối cùng : Lắp đặt hệ thống pin mặt


2.4.5. Bộ điều khiển sạc ắc quy
2.4.6. Bộ biến đổi điện DC-AC (Inverter) từ Ắcquy đến tải
2.5. ĐẤU NỐI HỆ THỐNG
2.5.1. Một số lưu ý khi đấu nối
2.5.2. Sơ đồ đấu nối
2.6. KẾT LUẬN
Chương này giới thiệu về vị trí địa lý, đặc điểm phụ tải của
khách sạn Thanh Hải và nhu cầu cần thiết xây dựng hệ thống pin năng
lượng mặt trời nối lưới cho khách sạn. Lựa chọn mô hình xây dựng hệ
thống pin mặt trời nối lưới có dự trữ cho khách sạn Thanh Hải, mặc dù
chi phí đầu tư cao hơn hệ thống pin mặt trời nối lưới không dự trữ, tuy
nhiên những ngày trong mùa du lịch mà lượng ánh nắng mặt trời
không có hoặc rất ít, hệ thống pin mặt trời đáp ứng được công suất


18

phụ tải bị thiếu nhờ vào nguồn dự trữ, độ tin cậy cung cấp điện cao
hơn, từ đó sẽ đem lại nhiều lợi ích kinh tế cho Khách sạn Thanh Hải.
Tính toán – thiết kế hệ thống pin mặt trời nối lưới cấp điện cho
khách sạn Thanh Hải với công suất cần phải bù thêm cho khách sạn
Thanh Hải vào những ngày trong mùa du lịch là 8,624W tương ứng
dung lượng dàn pin mặt trời cần lắp đặt khoảng 57kWp (số lượng tấm
pin sử dụng là 190 tấm pin IREX công suất 300Wp); để tận dụng hết
diện tích của tầng thượng, nâng cao hiệu quả sử dụng hệ thống pin
mặt trời, giảm bớt chi phí mua điện từ TBA công cộng, ta có thể lắp
đặt 200 tấm pin mặt trời tương ứng với công suất hệ thống là 60kWp.
Hướng dẫn phương pháp đấu nối và sơ đồ đấu nối hệ thống pin
mặt trời gồm 200 tấm pin có công suất 300 Wp được chia thành 20
dãy đấu song song, trong đó mỗi dãy gồm 10 tấm pin đấu nối tiếp


ĐVT

SL

Đơn giá

Thành tiền

Pin mặt trời Irex
300 Wp
Ắc quy vision
CL3000
Bộ điều khiển sạc
ắc quy SYMC-48300
Bộ biến đổi điện
Sunny Tripower
12000TL-10

Bộ

200

3.480.000

696.000.000

Bộ

60

Bộ

10

24.100.000

241.000.000

6

Sunny Web box

Bộ

2

9.8000.000

19.600.000

TỔNG CỘNG

1.368.000.000

3.1.3. Chi phí tư vấn đầu tư xây dựng (CPTVĐTXD) và chi
phí khác (CPK)
TT

Các khoản mục


12.558.240

3
4
5

Thẩm tra thiết kế kỹ
thuật
Giám sát thi công
xây dựng
Giám sát thi công
lắp đặt thiết bị

Cách tính

Chi phí (đồng)
32.510.172

II

Chi phi khác

1

Bảo hiểm công trình

Chi phí (XD+TB)*0,25%

2


đầu tư
Thẩm định thiết kế
kỹ
thuật
Thẩm định tổng dự
toán

Chi phí
(XD+TB)*0,291%*70%
Chi phí
(XD+TB)*0,0215%

2.912.503
307.407

Chi phí XD*0,0819%

50.614

Chi phí XD*0,086%

53.148

TỔNG CỘNG

44.272.810

Tổng mức đầu tư công trình (TMĐT) chính là tổng cộng các
chi phí xây dựng, chi phí mua thiết bị, đền bù, quản lý dự án, tư vấn
đầu tư xây dựng và chi phí khác được tính ở trên:


3

Bảo dưỡng hệ thống ắc quy

0,05% chi phí đầu
tư

TỔNG CỘNG

148.700
68.850.690


22

3.1.5. Các chi phí khấu hao hằng năm (CPKH)
Giả thuyết thời gian khấu hao của hệ thống là 25 năm, giá trị
còn lại sau 25 năm sử dụng là 20% tổng giá trị đầu tư công trình.
Giá trị khấu hao hằng năm của HTPMT là:


CPKH

= (TMĐT – 20% x TMĐT)/25

CPKH

= (1.474.072.810 - 20% x 1.474.072.810) / 25
= 47.170.330 (đồng/năm)

ngày trong mùa du lịch là:
EWp bù ngày mùa DL = 79.109 x 80/365ngày = 17.339 (kWh)
- Lượng điện năng hệ thống pin mặt trời cung cấp cho ngày bình
thường:

EWp ngày thường = 79.109 – 17.339 = 61.770 (kWh)
Số tiền khách sạn Thanh Hải phải chi trả thêm cho lượng
điện năng cung cấp cho khách sạn trong một năm nếu không có
hệ thống Pin mặt trời:
Tnăm = Tbù ngày mùa DL + Tngày thường
= 17.339 x 6.900 + 67.770 x 2.320 = 276.865.500
(đồng)
Một năm khách sạn không phải trả khoản chi phí:
Tcp = Tnăm – CPVHBD
= 276.865.500 - 68.850.690 = 208.014.810 (đồng)
Như vậy, thời gian thu hồi vốn của dự án:
TTHV = TMĐT / Tcp = 1.474.072.810 / 208.014.810= 7,09
(năm)