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

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

Nguyễn Ngọc Thụy

16402111

3

Trần Kim Anh

16502052

4

Lê Văn Bình

16502053

5

Từ Quang Thắng


16402173

11

Nguyễn Duy Nga

16504013

12

Phạm Quốc Cường

16502054

13

Nguyễn
N
Tiến Hoàn

16402179

Lớp : K3DKTĐDLT
Khoa : CÔNG NGHỆ
Ngành : Công nghệ kỹ thuật điện - điện tử
Nội dung thuyết minh và tính toán
- Giới thiệu tổng quan về hệ thống năng lượng mặt trời
- Phương pháp thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời 1 pha làm việc nối lưới
hạ áp.

..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................

Ngày 15 tháng 10 năm 2018
Giảng viên hướng dẫn

Nguyễn Thanh Quảng


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 PHẢN BIỆN

……. ..................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................

Ngày ……. Tháng……năm 2018
Giảng viên phản biện



I.PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ....................................................................... 11
1.1. Ưu thế của năng lượng mặt trời ...................................................................... 11


1.2. Tìm hiểu chung về tấm pin năng lượng mặt trời.............................................. 13
1.3. Hướng đặt ....................................................................................................... 14
1.4. Nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời ........................................... 16
1.4.1.Hiệu ứng quang điện ..................................................................................... 16
1.5. Cấu tạo pin mặt trời ........................................................................................ 18
II.BỘ CHUYỂN ĐỔI DC-AC (INVERTER HÒA LƯỚI) ..................................... 20
2.1 Loại Inverter cho hệ thống năng lượng mặt trời hòa lưới ................................. 20
2.1.1: Thông số kỹ thuật ........................................................................................ 20
2.1.2. Hoạt đông của Inverter................................................................................. 22
2.2. Tính toán kích cở tấm pin mặt trời cần sử dụng .............................................. 31
2.3. Tính toán bộ inverter ...................................................................................... 32
2.4. Thiết kế solar charge controller ....................................................................... 32
CHƯƠNG III : THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN CỤ THỂ ......................................... 32
I. CHỌN VỊ TRÍ ,HƯỚNG VÀ GÓC LẮP ĐẶT TẤM PIN NLMT ...................... 33
II. XÁC ĐỊNH TỔNG ĐIỆN HÒA LƯỚI MỖI NGÀY ........................................ 34
III .TÍNH INVENTER ............................................. Error! Bookmark not defined.
1- Tính toán bộ inverter ........................................... Error! Bookmark not defined.
IV. KHUNG GÁ VÀ DÂY CÁP ........................................................................... 35
V. ĐỒNG HỒ ĐO CÔNG SUẤT .......................................................................... 36
VI. CÁC PHỤ KIỆN LẮP ĐẶT ............................................................................ 36
CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI .......... 37
I. KẾT LUẬN........................................................................................................ 37
II. HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ...................................................................... 38


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Từ viết tắt

Ý nghĩa

1

NLMT

2

ĐMT

Điện mặt trời

3

PMT

Pin mặt trời

4

PV

Năng lượng mặt trời

Pin quang điện


Đồ án tốt nghiệp

- 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
cao, chỉ khoảng 2-5 năm tùy loại ắc quy
+ Hiệu suất chuyển đổi điện thấp (chủ yếu do hệ thống ắc qui, giữa chu trình phóng
và chu trình nạp bị tiêu hao rất lớn)

Hình 1.2 : Hệ thống năng lượng mặt trời độc lập

1.2. Hệ thống điện mặt trời nối lưới (on grid solar system)
- Ưu điểm
+ Chi phí đầu tư ban đầu thấp, không phải bỏ chi phí cho hệ thống ắc quy
+ Phi phí bảo dưỡng thấp
+ Hiệu quả chuyển đổi năng lượng rất cao
- Nhược điểm
+Về mặt chính sách, chưa được cho phép triển khai ở trên diện rộng. Do hệ thống
phát điện trực tiếp vào lưới, có thể khiến quay ngược đồng hồ khi tải trong hộ gia

2


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải

đình thấp. Ở các nước khác, ví dụ như Thái Lan, các hộ gia đình được khuyến khích
triển khai hệ thống này, tiền điện cuối tháng sẽ được khấu trừ, đôi khi nhà nước còn
phải trả ngược tiền phát điện cho các hộ gia đình. Hi vọng trong tương lai gần, Việt


4


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải

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

TT
1

2

Tên thiết bị

Ghi chú

Tấm pin năng lượng mặt trời Monocrystalline (đơn tinh thể ) Polycrytalline (đa
(Solar Cells Panel)

tinh thể)

Bộ chuyển đổi

Dạng sóng ra : Step Wave hoặc Sine Wave


gia đình của bạn sử dụng điện.
- Nếu hệ thống pin mặt trời sản xuất năng lượng nhiều hơn thì EVN sẽ mua

điện từ bạn theo Quyết định số 11/2017/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ được
ban hành ngày 11/4/2017 về cơ chế khuyến khích phát triển các dự án điện mặt trời
tại Việt Nam. Nó sẽ giúp bạn tiết kiệm tiền trên hóa đơn điện của bạn hàng tháng.
- Nó không bị ảnh hưởng bởi việc cung cấp và nhu cầu nhiên liệu và do đó

5


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải

không phải chịu mức giá ngày càng tăng của xăng dầu.
- Tiết kiệm được ngay lập tức và trong nhiều năm tới.

 Thân thiện với môi trường:
- Năng lượng mặt trời sạch, tái tạo (không giống như dầu, khí đốt và than đá)

và bền 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.



Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải

4.2. Nhược điểm

- 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.
- Tương tự như vậy, không có năng lượng mặt trời sẽ được sản xuất vào ban

nguồn cấp điện dự phòng cho các thiết bị điều khiển trạm biến áp 500 kV, thiết bị
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
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
tượng phục vụ là bộ đội, do đơn vịquản lý và vận hành.- Dự án PMT cho các cơ
quan hành chính và một số hộ dân của huyện đảo Cô Tô. Tổng công suất lắp đặt là

8



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

9


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải

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.

10


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải

+ 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
tạo không hề đơn giản và gặp nhiều hạn chế tại các nước đang phát triển như Việt Nam,
đặc biệt về vốn đầu tư và công nghệ. Đối với các nước nghèo, nhìn chung vấn đề không

mặt trời để biến thành điện năng. Một số thông tin cơ bản về tấm pin mặt trời Hiệu
suất: từ 15% - 18% Công suất: từ 25Wp đến 175 Wp Số lượng cells trên mỗi tấm
pin : 72 cells Kích thước cells: 5 – 6 inchs Loại cells: monocrystalline và
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…

13


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải

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
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
biết đổi rất phức tạp, nên với mục đích thiết kế đúng hệ thống Pin mặt trời cần phải
lấy các số liệu ở các trạm khí tượng đã hoạt động trên mười năm. Khi thiết kế hệ