LỜI NÓI ĐẦU
Trong tiến trình phát triển của loài người, việc sử dụng năng lượng là đánh
dấu một cột mốc rất quan trọng. Từ đó đến nay, loài người sử dụng năng lượng ngày
càng nhiều, nhất là trong vài thế kỷ gần đây. Trong cơ cấu năng lượng hiện
nay,chiếm phần chủ yếu là năng lượng tàn dư sinh học than đá, dầu mỏ, khí tự
nhiên. Kế là năng lượng nước thủy điện,năng lượng hạt nhân, năng lượng sinh khối
(bio.gas, …) năng lượng mặt trời, năng lượng gió chỉ chiếm một phần khiêm tốn.
Xã hội loài người không phát triển nếu không có năng lượng.
Ngày nay, năng lượng tàn dư sinh học, năng lượng không tái sinh, ngày càng
kiệt, giá dầu mỏ tăng từng ngày, ảnh hưởng xấu đến sự phát triển kinh tế xã hội và
môi trường sống. Tìm kiếm nguồn năng lượng thay thế là nhiệm vụ cấp bách của
các nhà khoa học ,kinh tế, các chính trị gia,… và mỗi người chúng ta. Nguồn năng
lượng thay thế đó phải sạch, thân thiện với môi trường, chi phí thấp, không cạn kiệt
(tái sinh), và dễ sử dụng.
Từ lâu, loài người đã mơ ước sử dụng năng lượng mặt trời. Nguồn năng
lượng hầu như vô tận, đáp ứng hầu hết các tiêu chí nêu trên. Nhiều công trình
nghiên cứu đã được thực hiện, năng lượng mặt trời không chỉ là năng lượng của
tương lai mà còn là năng lượng của hiện tại
Bạn không nên nghĩ rằng ứng dụng năng lượng mặt trời là công việc của
riêng của các nhà khoa học, đây cũng chính là nơi bạn có thể phát huy óc sáng tạo,
sự khéo tay, và tính kiên nhẫn của bạn. Còn gì thú vị hơn khi bạn tự thực hiện và
ứng dụng năng lượng mặt trời trong chính ngôi nhà của mình.
Đề tài này giới thiệu chi tiết các ứng dụng năng lượng mặt trời trong ngôi nhà
hoặc trên mảnh vườn của bạn. Các dự án đó tương đối đơn giản, chi phí trong tầm
tay của bạn, nhưng hiệu quả cao, không đòi hỏi lý thuyết cao siêu, chỉ cần bạn nhận
ra lợi ích của việc sử dụng năng lượng mặt trời và quyết tâm thực hiện. bạn có thể
thực hiện từng bước theo hướng dẫn trong từng dự án, khi đạt kết quả, bạn hoàn
toàn có thể chỉnh sửa, cải tiến để nâng cao hiệu suất và giảm chi phí tùy theo sự
năng động và tính sáng tạo của bạn. Các dự án này còn có thể được thực hiện trong
trường học, trường phổ thông và trường dạy nghề, giúp cho thầy cô giáo có thêm
phương cách thí nghiệm, học đi đôi với hành , giúp cho học sinh tính sáng tạo và

PHIẾU NHẬN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Tên đề tài: Thiết kế mô hình hệ thống điện năng lượng mặt trời một pha nối
lưới hạ áp công suất 345Wp phục vụ hỗ trợ cấp điện cho các hộ gia đình
Họ tên sinh viên:
1

Lê Thanh Tịnh

16402110

2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

Nguyễn Ngọc Thụy
Trần Kim Anh
Lê Văn Bình
Từ Quang Thắng
Nguyễn Văn Duy
Lê Trung Tú
Nguyễn Thanh Khanh

- Dự toán cho công trình.
3


- Lợi ích công trình mang lại.

Thời gian thực hiện:
- Ngày giao: Ngày 15 tháng 09 năm 2018
- Ngày nạp: Ngày 15 tháng 10 năm 2018
Trưởng bộ môn

Vinh, ngày…… tháng…….năm …..
Giáo viên hướng dẫn

4


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP VINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................



MỤC LỤC

7


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

8


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Giới thiệu tổng quan hệ thống năng lượng mặt trời
Hình 1.2 : Hệ thống năng lượng mặt trời độc lập
Hình 1.3 : Hệ thống năng lượng mặt trời hòa lưới không lưu trữ
Hình 1.4 : Hệ thống năng lượng mặt trời hòa lưới có dự tr
Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải
Hình 2.1: Sản lượng điện mặt trời thế giới năm 1995-2008
Hình 2.2: Vị trí đặt tấm pin năng lương mặt trời
Hình 2.3: Cường độ bức xạ của mặt trời theo hướng đặt
Hình 2.4: Hệ 2 mức năng lượng
Hình 2.5: Nguyên lý hoạt động của pin mặt trời
Hình 2.6: Quá trình tạo Module
Hình 2.7: Cấu tạo Module
Hình 2.8 : Sơ đồ inventer hòa lưới
Hình 2.9: Inverter - Nguyên tắc hoạt động
Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý làm việc
Hình 2.11: Các dạng sóng sin chuẩn
Hình 3.1: Quỹ đạo mặt trời


CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG
LƯỢNG MẶT TRỜI

Hình 1.1: Giới thiệu tổng quan hệ thống năng lượng mặt trời
I.GIỚI THIỆU CHUNG
Một tế bào quang điện (cell) Tấm Pin năng lượng mặt trời (solar cells panel)
Pin mặt trời, hay pin quang điện, ký hiệu là PV, là hệ thống các tấm vật liệu đặc biệt
có khả năng chuyển đổi quang năng của ánh sáng mặt trời thành điện năng. Pin mặt
trời được cấu tạo bằng các tế bào quang điện (cells) đơn tinh thể (monocrystalline)
và đa tinh thể (polycrystalline) có hiệu suất cao (15% - 18%), công suất từ 25Wp
đến 240Wp và có tuổi thọ trung bình 30 năm.
1. Phân loại các hệ thống năng lượng mặt trời
Hiện nay, năng lượng mặt trời đã trở nên rẻ hơn, phù hợp với túi tiền của các
hộ gia đình Việt Nam. Bài viết sau giúp cho các bạn có thêm thông tin về các mô
hình điện mặt trời điển hình đang được triển khai ở quy mô hộ gia đình trên thế
giới.
11


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải

1.1. Hệ thống năng lượng mặt trời độc lập (off grid solar system)
- Ưu điểm: Rất phù hợp cho những khu vực khó khăn về lưới điện, chưa có điện
lưới quốc gia EVN
- Nhược điểm:
+ Chi phí đầu tư ban đầu cao (chủ yếu ở ắc quy, pin)
+ Chi phí bảo dưỡng (bảo dưỡng ắc quy) lớn, tuổi thọ của hệ thống ắc qui không

điện lưới nhưng lại bao gồm thêm chi phí bảo dưỡng và thay thế ắc qui.

13


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải

Hình 1.4 : Hệ thống năng lượng mặt trời hòa lưới có dự tr
II.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT
TRỜI HÒA LƯỚI KHÔNG LƯU TRỮ
2.1: Sơ đồ hệ thống

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải
Mô tả hoạt động của hệ thống: từ giàn pin mặt trời (solar cells), ánh sáng
được biến đổi thành điện năng, tạo ra dòng điện một chiều (DC Power). Dòng điện
này được dẫn Bộ chuyển đổi điện DC-AC Inverter nối lưới là một thiết bị có chức
năng có chức năng tự động điều hòa dòng điện từ pin mặt trời biến đổi thành dòng
14


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải

điên AC 220V/50Hz để hòa vào lưới điện chạy các thiết bị trong gia đình như đèn
chiếu sáng, quạt, tivi, máy tính, tủ lạnh, máy bơm.
III .CẤU HÌNH TIÊU BIỂU CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT
TRỜI HÒA LƯỚI BÁM TẢI

và dây cáp hệ thống
4 Đồng hồ Chuyên dụng để đo
đo công

công suất, dòng

suất
5 Phụ kiện

điện, điện áp
Linh, phụ kiện

lắp đặt

đồng bộ khác

Bảng 1.1 : Cấu hình tiêu biểu hệ thống điện mặt trời
IV.ƯU, NHƯỢC ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG CỦA NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
HÒA LƯỚI BÁM TẢI
4.1. Ưu điểm
15


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải

• Giúp bạn tiết kiệm tiền
-



vững, góp phần bảo vệ môi trường của chúng tôi.
Nó không gây ô nhiễm không khí do khí carbon dioxide phát hành, oxit nitơ, khí
lưu huỳnh hoặc thủy ngân vào khí quyển giống như nhiều hình thức truyền thống

-

của các thế hệ điện không.
Vì vậy năng lượng mặt trời không đóng góp cho sự nóng lên toàn cầu, mưa axit

-

hoặc sương mù.
Nó tích cực góp phần vào việc giảm phát thải khí nhà kính có hại.
Bằng cách không sử dụng bất kỳ nhiên liệu, năng lượng mặt trời không đóng góp
cho các chi phí và các vấn đề của việc thu hồi và vận chuyển nhiên liệu hoặc lưu trữ
chất thải phóng xạ.

• Độc lập, bán độc lập
-

Năng lượng Mặt trời có thể được sử dụng để bù đắp năng lượng tiêu thụ, cung cấp
tiện ích. Giúp giảm hóa đơn điện của bạn, Một hệ thống năng lượng mặt trời có thể
hoạt động hoàn toàn độc lập, không đòi hỏi một kết nối đến một mạng lưới điện

-

hoặc khi ở tất cả. Hệ thống do đó có thể được cài đặt trong vị trí từ xa
Việc sử dụng năng lượng mặt trời làm giảm sự phụ thuộc vào các nguồn nước ngoài
và / hoặc tập trung năng lượng, ảnh hưởng do thiên tai, các sự kiện quốc tế và vì thế

-

Các chi phí ban đầu là bất lợi chính của việc cài đặt một hệ thống năng lượng mặt
trời, phần lớn là vì chi phí cao của các vật liệu bán dẫn được sử dụng trong việc xây
dựng một.
ngừng cung cấp điện trong trường hợp bị cúp điện.

-

Chi phí năng lượng mặt trời cũng là cao so với tiện ích-cung cấp điện không tái
tạo. Như tình trạng thiếu năng lượng đang trở nên phổ biến hơn, năng lượng mặt

-

trời ngày càng trở nên giá cạnh tranh.
Tấm năng lượng mặt trời đòi hỏi khá một vùng rộng lớn để cài đặt để đạt được một

-

mức độ hiệu quả.
Hiệu quả của hệ thống cũng phụ thuộc vào vị trí của mặt trời, mặc dù vấn đề này có

-

thể được khắc phục với việc cài đặt các thành phần nhất định.
Việc sản xuất năng lượng mặt trời bị ảnh hưởng bởi sự hiện diện của các đám mây,

-

gây ô nhiễm trong không khí.

máy tính và sử dụng làm nguồn cấp điện nối với điện lưới quốc gia. Trong sinh hoạt
của các hộ gia đình vùng sâu, vùng xa, các trạm pin mặt trời phát điện sử dụng để
thắp sáng, nghe đài, xem vô tuyến.
Trong ngành giao thông đường bộ, các trạm pin mặt trời phát điện dần được
sử dụng làm nguồn cấp điện cho các cột đèn đường chiếu sáng- Dự án phát điện lai
ghép giữa PMT và động cơ gió phát điện với công suất là 9 kW, trong đó PMT là 7
kW. Dự án trên được lắp đặt tại làng Kongu 2, huyện Đak Hà, tỉnh Kon Tum, do
Viện Năng lượng thực hiện. Công trình đã được đưa vào sử dụng từ tháng 11/2000,
cung cấp điện cho một bản người dân tộc thiểu số với 42 hộ gia đình. Hệ thống điện
do sở Công thương tỉnh quản lý và vận hành.- Các dàn pin đã lắp đặt ứng dụng tại
các tỉnh Gia Lai, Quảng Nam, Bình Định, Quảng Ngãi và Khánh Hoà, hộ gia đình
công suất từ 40 - 50 Wp. Các dàn đã lắp đặt ứng dụng cho các trung tâm cụm xã và
các trạm y tế xã có công suất từ 200 - 800 Wp. Hệ thống điện sử dụng chủ yếu để
thắp và truyền thông; đối tượng phục vụ là người dân, do dân quản lý và vận hành.
Ở khu vực phía Bắc, việc ứng dụng các dàn PMT phát triển với tốc độ khá
nhanh, phục vụ các hộ gia đình ở các vùng núi cao, hải đảo và cho các trạm biên
phòng. Công suất của dàn pin dùng cho hộ gia đình từ 40 - 75 Wp. Các dàn dùng
cho các trạm biên phòng, nơi hải đảo có công suất từ 165 - 300 Wp. Các dàn dùng
18


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải

cho trạm xá và các cụm văn hoá thôn, xã là 165 - 525 Wp. Tại Quảng Ninh có hai
dự án PMT do vốn trong nước (từ ngân sách) tài trợ:- Dự án PMT cho đơn vị bộ
đội tại các đảo vùng Đông Bắc. Tổng công suất lắp đặt khoảng 20 kWp. Dự án trên
do Viện Năng lượng và Trung tâm Năng lượng mới Trường đại học Bách khoa Hà
Nội thực hiện. Hệ thống điện sử dụng chủ yếu để thắp sáng và truyền thông, đối


Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải

(trung ương, địa phương): 20 - 30%.
4.4. Những khó khăn chính trong quá trình triển khai ứng dụng
* Về kỹ thuật: Người sử dụng không tuân theo qui trình vận hành. Đấu tắt không
qua bộ điều khiển khi ắc qui yếu, làm ắc qui cạn kiệt, dẫn đến mau hỏng.- Trong
100 dàn đầu tiên cho các hộ gia đình lắp tại tỉnh Tiền Giang và Trà Vinh, vì công
suất mỗi dàn quá nhỏ (22,5 Wp), nhu cầu dùng lại lớn nên ắc qui luôn luôn ở trạng
thái cạn kiệt và dẫn đến hỏng hàng loạt ắc qui.
* Về kinh tế: Trước mắt, PMT chỉ ứng dụng ở các vùng sâu, vùng cao và hải đảo,
nơi không thể đưa lưới điện quốc gia đến được. Song phần lớn thu nhập của người
dân vùng này thấp, trong khi giá thành đầu tư ban đầu của PMT hiện tại còn rất cao.
* Giá thành của PMT: Giá thành lắp đặt dàn PMT bình quân chung trong cả nước
vào khoảng 12 - 14 USD/Wp (áp dụng cho hộ gia đình và dàn tập thể). Giá thành
trên không bao gồm chi phí vận chuyển. Chi phí vận chuyển vào khoảng 5 - 7% giá
trị thiết bị. Kinh nghiệm triển khai ứng dụng Để việc triển khai ứng dụng đạt được
hiệu quả tốt, cần tiến hành những bước sau:- Các sở khoa học công nghệ hoặc các
sở công nghiệp của các tỉnh nên mở các lớp tập huấn và tuyên truyền, quảng cáo.Phối hợp với các cơ quan địa phương mở lớp tập huấn cho các cán bộ kỹ thuật địa
phương về lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa nhỏ.- Sau khi lắp đặt, cần
hướng dẫn cặn kẽ cho các hộ sử dụng về qui định vận hành, bảo quản và bảo dưỡng
thiết bị.- Trên cơ sở kết quả ứng dụng thí điểm, nghiên cứu thiết kế kỹ thuật lắp đặt
phù hợp với trình độ dân trí và hợp lý về qui mô công suất để đáp ứng nhu cầu và
khả năng kinh tế của dân địa phương.

20


Đồ án tốt nghiệp


+ Hiện trạng năng lực công nghiệp điện mặt trời Việt Nam
Tuy còn non trẻ song ngành công nghiệp ĐMT Việt Nam cũng đã đạt được
những thành tựu bước đầu đáng kể. Trong đó, các hệ thống Điện NLMT đã lắp đặt
khá nhiều nơi như: tp Hồ Chí Minh, Vũng Tàu, Đồng Nai, Ninh Thuận, Bình
Thuận,...
+ Định hướng phát triển công nghiệp điện mặt trời Việt Nam đến năm 2025
Việc đánh giá tiềm năng điện mặt trời là một bước quan trọng để phát triển điện mặt trời tại
Việt Nam. Quá trình này sẽ giúp xác định được danh sách các dự án điện mặt trời đến năm
2020 và các vùng thuận lợi để phát triển cho giai đoạn đến năm 2025 và 2030, các tiêu chí
để phát triển dự án. Quá trình đánh giá cũng sẽ đem lại những thông tin chuyên sâu về tiềm
năng điện mặt trời và thực trạng phát triển hiện nay tại Việt Nam.

Bà Sonia Lioret, Trưởng dự án Năng lượng tái tạo và Hiệu quả năng lượng của Tổ chức
Hợp tác phát triển điện gió Đức cho rằng: Việt Nam có tài nguyên điện mặt trời khá dồi
dào. Bức xạ mặt trời ở mức tương đương với các nước trong khu vực, bao gồm những thị
trường điện mặt trời đang phát triển như Trung Quốc, Thái Lan và Philippines cũng như
những thị trường đã rất phát triển như Italy, Tây Ban Nha. Vì vậy năng lượng mặt trời có
thể là giải pháp đối với nhu cầu năng lượng đang ngày càng tăng ở Việt Nam. Bà Sonia
Lioret đánh giá, tiềm năng phát triển và đầu tư của điện mặt trời trong các khu thương mại
và công nghiệp của Việt Nam là rất lớn. Các chỉ số đều cho thấy nền kinh tế Việt Nam sẽ
tiếp tục tăng trưởng ở mức 5-6% hàng năm.

Tuy nhiên, một số ý kiến của các chuyên gia cũng cho rằng, việc đầu tư cho năng lượng tái
22


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải



Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải

polycrystalline Chất liệu của khung nhôm Tuổi thọ trung bình của tấm pin : 30 năm
Có khả năng kết nối thành các trạm điện mặt trời công suất lớn không hạn chế, có
thể hòa lưới (grid), hoặc hoạt động độc lập như 1 hệ thống back-up điện. Trong một
ngày nắng, mặt trời cung cấp khoảng 1 kW/m² đến mặt đất (khi mặt trời đứng bóng
và quang mây, ở mực nước biển). Công suất và điện áp của một hệ thống sẽ phụ
thuộc và cách chúng ta nối ghép các tấm pin Panel mặt trời lại với nhau.Các tấm
pin Panel mặt trời được lắp đặt ở ngoài trời để có thể hứng được ánh nắng tốt nhất
từ mặt trời nên được thiết kế với những tính năng và chất liệu đặc biệt, có thể chịu
đựng được sự khắc nghiệt của thời tiết, khí hậu, nhiệt độ…

1.3. Hướng đặt

Hình 2.2: Vị trí đặt tấm pin năng lương mặt trời
Yêu cầu này xuất phát từ việc thu nhập các số liệu về bức xạ mặt trời và
các số liệu về thời tiết khí hậu khác. Bức xạ mặt trời phụ thuộc vào từng địa điểm
24


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải

trên mặt đất và các điều kiện tự nhiên của từng địa điểm đó. Các số liệu về bức xạ
mặt trời và khí hậu, thời tiết được các trạm khí tượng ghi lại và xử lý trong các
khoảng thời gian rất dài, hàng chục, có khi là hàng trăm năm. Vì các thông số này