ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHAN MINH TÚ

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG
ĐIỆN MẶT TRỜI NỔI TRÊN
HỒ THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 4

Chuyên ngành : Kỹ Thuật Điện
Mã số

: 60.52.02.02

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KĨ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2018


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS. LƯU NGỌC AN

Phản biện 1: TS. TRỊNH TRUNG HIẾU

Phản biện 2: TS. LÊ HỮU HÙNG

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc
sĩ kỹ thuật họp tại Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng vào ngày 03
tháng 3 năm 2018.

phủ đưa ra cần phát triển các dự án mặt trời nổi trên các hồ thủy điện
do có diện tích bỏ không lớn, phí thuê đất thấp, hiệu suất các tấm pin
cao do được làm mát từ nước hồ, mặt khác giảm được lượng bốc hơi
trên các mặt hồ để có thêm nước chạy các máy phát thủy điện.
Hồ Đồng Nai 4 nằm ở khu vực ít dân cư, giao thông tương đối
thuận lợi, lưới điện truyền tải đi gần khu vực hồ, độ chênh mực nước
hồ nhỏ do đó thuận lợi cho việc thiết kế một hệ thống điện mặt trời
nổi nối với lưới điện quốc gia.


2
Vì các lý do trên nên việc “Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điện
mặt trời nổi trên hồ thủy điện Đồng Nai 4” để cung cấp năng lượng
sạch cho lưới điện quốc gia là cần thiết và đó cũng là lý do Tôi chọn
đề tài này.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Thiết kế hệ thống nguồn điện từ các tấm pin mặt trời đặt nổi trên
mặt hồ thủy điện Đồng Nai 4, kết nối với hệ thống lưới điện 220kV
Quốc gia nhằm cung cấp nguồn cho hệ thống điện Quốc gia theo lộ
trình phát triển các nguồn điện sử dụng năng lượng tái tạo. Các mục
tiêu cụ thể bao gồm:
Khảo sát, tính toán và đưa ra được các phương án nối lưới cho
các máy phát điện mặt trời.
Xác định số lượng và vị trí lắp đặt các thiết bị (Tấm pin mặt
trời, inveter, máy biến áp…), lựa chọn thiết bị, thiết kế các giá và
phao đỡ cho các tấm pin mặt trời
Sử dụng phần mềm PVsyst để mô phỏng sơ đồ đấu nối và chạy
ra được kết quả cần thiết.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài này là thiết kế hệ thống máy phát

Tính thực tiễn: Góp phần phát triển hệ thống điện mặt trời nối
lưới tại các mặt hồ đặc biệt là các mặt hồ thủy điện để đáp ứng nhu
cầu về phát triển nguồn năng lượng sạch theo lộ trình của Chính phủ.
6. Bố cục đề tài
Mở đầu.
Chương 1: Tổng quan về năng lượng mặt trời trời
Chương 2: Khảo sát thực trạng tại hồ thủy điện Đồng Nai 4.
Chương 3: Tính toán, thiết kế hệ thống điện mặt trời nổi trên hồ
thủy điện Đồng Nai 4.
Kết luận và kiến nghị.


4

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN MẶT TRỜI
1.1. TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
1.1.1 Bức xạ mặt trời
1.1.2 Nguồn gốc năng lượng mặt trời
1.1.3 Quá trình phát triển và triển khai ứng dụng năng lượng
mặt trời
1.2. TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG ĐIỆN MẶT TRỜI TRÊN THẾ
GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM
1.1.1. Tình hình phát triển điện mặt trời trên thế giới
1.1.2. Tình hình phát triển điện mặt trời tại Việt Nam
1.2.2.1 Tiềm năng điện mặt trời ở Việt Nam
1.2.2.2 Những dự án điện mặt trời ở Việt Nam
1.2. MỘT SỐ CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG SỬ DỤNG TRONG
ĐỀ TÀI
1.2.1. Pin mặt trời

Tùy theo yêu cầu và điều kiện cụ thể tại nơi lắp đặt mà ta chọn
mô hình vận hành của hệ thống điện pin mặt trời thích hợp, để từ đó
tính toán và thiết kế hệ thống.


6

CHƯƠNG 2
KHẢO SÁT THỰC TRẠNG HỒ THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 4
2.1. TỔNG QUAN VỀ HỒ THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 4
Hồ thủy điện Đồng Nai 4 được hình thành bởi dự án thủy điện
Đồng Nai 3&4. Hiện nay hồ đang vận hành ổn định và thuộc quyền
quản lý của công ty thủy điện Đồng Nai, xã Quảng Khê huyện Đăk
Glong, xã Lộc Bảo huyện Bảo Lâm

Hình 2.1 Hồ thủy điện Đồng Nai 4 từ phần mềm
Google Earth.
2.1.1. Vị trí địa lý:
Hồ thủy điện Đồng Nai 4 nằm tại 110-12020 vĩ Bắc, 1070 –
108030 kinh đông, nơi giáp ranh giữa xã Quảng Khê, huyện Đăk
Glong, tỉnh Đăk Nông và xã Lộc Bảo, huyện Bảo Lâm, tỉnh Lâm
Đồng,. Đây là vị trí thuộc khu vực cao nguyên Nam trung bộ của
Việt Nam là khu vực có tiềm năng kỹ thuật để nghiên cứu, đầu tư
phát triển điện mặt trời CSP.
2.1.2. Tình trạng mặt thoáng:


7

Trong vận hành mực nước hồ giao động từ cao trình 474m đến



8

khá bằng phẳng có thể sử dụng để đặt nhà điều hành, máy biến áp
tăng áp 22/220kV và các thiết bị trạm phân phối.
2.1.4. Giao thông
Bên cạnh hồ có quốc lộ 28 chạy qua phía bên vai phải của đập
dâng và đập tràn, bên vai trái của đập đã có sẵn đường giao thông
nội bộ từ đập tràn đi cửa nhận nước của dự án thủy điện Đồng Nai 4.
Khu vực ven hồ và các vị trí đặt thiết bị cần được xây dựng thêm
đường để thi công và vận hành.

Hình 2.2 Các khu vực dự định đặt thiết bị.
2.2. TIỀM NĂNG ĐIỆN MẶT TRỜI LÝ THUYẾT TẠI KHU
VỰC
Hồ thủy điện Đồng Nai 4 nằm giáp ranh giữa 2 tỉnh Đăk Nông và
Lâm Đồng, theo thống kê được lấy từ các trạm khí tượng thủy văn
tại 2 trạm khí tượng Đăk Nông và Đà Lạt số liệu về năng lượng mặt
trời lấy được như sau
2.2.1. Số giờ nắng trung bình tháng năm tại khu vực


9

Hình 2.3 Biểu đồ số giờ nắng trong năm tại khu vực dự án
Số giờ nắng trung bình năm khu vực dự án khoảng 2281 giờ,
tương ứng khoảng 6.25 giờ/ngày là cao so với số giờ nắng trung bình
năm của cả nước.
2.2.2. Nhiệt độ trung bình tháng và năm tại khu vực.

2.3.2. Hệ thống lưới điện 22kV:
Hiện tại khu vực đã có lưới điện 22kV nối liền từ tỉnh Đăk
Nông với nhà máy thủy điện Đồng Nai 4.
Như vậy có thể sử dụng hệ thống điện mặt trời nổi trên mặt hồ
kết nối với lưới điện 22kV để phát cho các phụ tải địa phương, tự


11

dùng nhà máy Đồng Nai 4 và phụ tải 22kV phía Đăk Nông tuy nhiên
công suất sẽ không được lớn do phụ tải tại khu vực nhỏ và đường
dây mạch đơn dẫn ra trạm 22kV Đăk Nông sử dụng dây ACSR95
nên công suất truyền tải cũng không được lớn.
2.3.3. Lưới điện 230kV
Tại gần khu vực dự định đặt trạm phân phối của dự án có 2 vị trí
có đường dây 230kV gần đó và cách trạm phân phối 500kV Đăk
Nông khoảng 10 km.
Để thực hiện nối lưới hệ thống điện mặt trời nổi trên hồ thủy điện
Đồng Nai 4 với hệ thống điện 230kV Quốc gia đạt hiệu quả cao nhất
ta chọn phương án đấu nối vào đường dây kép từ trạm 230kV Đồng
Nai 3 tới trạm 500kV Đăk Nông
2.4. KẾT LUẬN
Các điều kiện tại hồ thủy điện Đồng Nai 4 có khá nhiều điểm
thuận lợi cho việc thiết kế 1 hệ thống điện mặt trời đặt nổi trên mặt
hồ như
- Độ chênh mực nước thấp.
- Các số liệu khảo sát khí tượng thủy văn tại khu vực phù hợp với
điều kiện xây dựng và phát triển điện mặt trời
- Giao thông thuận lợi, đã có đường quốc lộ chạy qua và đường
vận hành nội bộ của khu vực đập tràn và cửa nhận nước.

đánh giá khả năng của các hệ thống thông qua những vùng đặc tính
làm việc tối ưu của nó.
+ Tính toán các tổn thất trong hệ thống một cách chi tiết.
+ Đánh giá khả năng đáp ứng của hệ thống năng lượng mặt trời
đối với phụ tải.
+ Tính toán kinh tế của hệ thống năng lượng mặt trời từ đó kết
luận có nên thực hiện dự án hay không.
3.2. ĐỊNH VỊ ĐỊA ĐIỂM LẤY SỐ DỮ LIỆU KHÍ TƯỢNG
3.2.1. NHẬP SỐ LIỆU ĐẦU VÀO
Nhập các số liệu đầu vào cần thiết vào mục Meteo database


13

Hình 3.1 Giao nhập số liệu và kết quả của chương trình
3.2.2. Kết quả số liệu của chương trình
Sau khi nhập số liệu chương trình sẽ ra được bảng số liệu như Số
liệu khí tượng lấy từ phần mềm PVsyst

Hình 3.2 Số liệu khí tượng lấy từ phần mềm PVsyst
Nhận xét: Các dữ liệu khí tượng lấy từ phần mềm gần giống với dữ
liệu lấy từ các trạm thủy văn khi khảo sát tại CHƯƠNG 2
3.3. LỰA CHỌN, BỐ TRÍ CÁC TẤM PV
3.3.1. Góc nghiêng tấm Pin
Dự án nhà máy điện mặt trời nổi tại hồ thủy điện Đồng Nai 4
nằm ở vĩ độ 11,88o Bắc. Qua phân tích từ phần mềm PVsyst, góc
nghiêng tối ưu để đón lượng bức xạ cực đại là từ 12-20o, góc phương


14

Số chuỗi pin song song tối đa vào một inverter
𝑛𝑠𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔_𝑚𝑎𝑥 ≤

𝐼𝑚𝑝𝑝_𝑖𝑛𝑣𝑡
𝐼𝑚𝑝𝑝_𝑃𝑉

=

1635
8,74

= 187 (chuỗi)

3.3.4. Thiết kế, lựa chọn hệ thống giá đỡ và phao nổi
3.3.4.1. Giá đỡ các tấm pin trên cạn
Các thanh trụ thép , thanh chống xiên thanh dầm đỡ xà gồ và xà
gồ được liên kết với nhau bằng bu lông. Liên kết giã đới với cột bê
tông cốt thép bằng các bu lông
Các tấm pin mặt trời liên kết với xà gồ bằng bu lông vào
các vị trí đã định vị

Hình 3.4 Giá đỡ các tấm pin trên cạn.

Hình 3.5 Mặt bằng tổ hợp các tấm pin trên cạn


16

Trên thực tế kinh nghiệm sản xuất phao cho nhà máy điện mặt
trời nổi ở Việt Nam còn rất hạn chế, dẫn đến chi phí đầu tư cho công

đại (MPPT), cung cấp các thiết bị đóng cắt và cách ly hệ thống với
các chức năng bảo vệ phù hợp với nhiều chế độ vận hành của hệ
thống điện.
Dự án điện mặt trời nổi trên hồ thủy điện Đồng Nai 4 có công
suất lắp đặt dự kiến khoảng 40MWac nối lưới nên đề xuất chọn loại
inverter trung tâm model Sunny Central 2500-EV của hãng SMA
thông số kỹ thuật chi tiết được trình bày tại bảng 4.2
3.5. LỰA CHỌN, ĐẤU NỐI CÁP DC:
Tiêu chí thiết kế hệ thống DC được xác định theo các yêu cầu sau khi
tham khảo các hướng dẫn của IFC:
- Sụt áp không quá 3% trên các mạch có chiều dài khác nhau
(từ chuỗi PV đến Inverter);
- Tổng tổn thất năng lượng trên cáp DC không quá 1%;


18

- Đầu nối với Inverter: các Inverter thường có đầu cốt đấu nối
cáp điện tối đa đến 400mm2;
Ngoài ra cáp được chọn cũng phải có tiết diện dây đáp ứng được
mật độ dòng điện cho phép theo tiêu chuẩn IEC 60439-1
Chiều dài các đoạn cáp được khảo sát theo kích thước các mảng
PV và vị trí thực tế của các thiết bị dự định đặt và đo tương đối từ
phần mềm Google earth.
3.6. NHẬP CÁC THÔNG SỐ HỆ THỐNG CHO PHẦN MỀM
3.6.1. Nhập cá thông số chính đầu vào
Qua các kết quả tính toán và lựa chọn các thiết bị như trên ta nhập
các thông số đầu vào của hệ thống cho phần mềm PVsyst như Giao
diện phần mềm sau khi nhập dữ liệu đầu vào


3.7.3. Biểu đồ tổn thất trong cả năm


22

Hình 3.12 Lược đồ tổn thất trong năm của dự án
3.8. KẾT NỐI THIẾT BỊ
Đầu ra các hộp gom dây sẽ được kéo về các trạm inverter bằng
cáp đồng nhiều lõi bọc cách diện 2x50mm2, mỗi bộ inverter sẽ được
nối với 15 hộp gom dây. Trạm A và B mỗi trạm có 13 bộ inverter,
trạm C có 14 bộ inverter.
Mỗi trạm inverter dự định sẽ được đặt 5 đến 6 máy biến thế tăng
áp 0.55/22kV công suất 6MVA,. Như vậy phía AC của 2 bộ inverter
sẽ được nối đến phía hạ thế của 1 máy biến áp.
Phía cao thế của máy biến áp được nối với thanh cái chung của
từng trạm sau đó nối với đường dây 22kV từ đường dây này sẽ được
kéo về trạ phân phối 230kV đưa vào 1 thanh cái sau đó nối với phần
hạ thế của 1 máy biến áp 22/230kV, 63MVA.


23

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
 Sau một thời gian tìm tòi, học hỏi và nghiên cứu, vận dụng
các kiến thức chuyên ngành và tìm hiểu kiến thức bên ngoài cũng
như các dự án tương tự luận văn đã được hoàn thành. Trong đó bao
gồm tổng quan về năng lượng mặt trời, tìm hiểu các hệ thống điện
năng lượng mặt trời và phân tích, đánh giá để đưa ra phương án thiết
kế hợp lý, và đặc biệt là đã sử dụng thành công phần mềm PVsyst để
thiết kế cho hệ thống máy phát điện mặt trời nổi trên mặt hồ thủy