BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

MAI NGỌC PHƯƠNG

GIẢI PHÁP XÂY DỰNG HỆ THỐNG PIN

MẶT TRỜI KẾT HỢP NGUỒN DIESEL

HIỆN CÓ CẤP ĐIỆN CHO HUYỆN ĐẢO

LÝ SƠN - QUẢNG NGÃI

Chuyên ngành: Mạng và Hệ thống điện

Mã số: 60.52.50

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2013

Công trình được hoàn thành tại

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Người hướng dẫn khoa học: TS. ĐOÀN ANH TUẤN

Phản biện 1: TS. TRẦN TẤN VINH

Phản biện 2: TS. NGUYỄN LƯƠNG MÍNH

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt

nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 25

tháng 5 năm 2013.

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại Học Đà Nẵng

1

MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài:

Trong khi các nguồn năng lượng truyền thống như than đá,

dầu mỏ đang dần cạn kiệt, giá thành cao, nguồn cung không ổn định,

việc vận chuyển khó khăn, tốn kém đặc biệt là tới những vùng sâu,

xa, hải đảo… thì nhiều nguồn năng lượng thay thế đang được các

nhà khoa học quan tâm, nghiên cứu đặc biệt là nguồn NLMT. Việc

tiếp cận để tận dụng nguồn NLMT không chỉ góp phần cung ứng kịp

nhu cầu năng lượng của xã hội mà còn giúp giảm thiểu việc ô nhiễm

môi trường.

Huyện Lý Sơn là một huyện đảo được tách ra từ huyện Bình

Sơn- tỉnh Quảng Ngãi năm 1993, cách đất liền 30km. Huyện nằm ở

phía Đông Bắc tỉnh Quảng Ngãi, có tọa độ địa lý từ 15032’ đến

150058’ Vĩ độ Bắc và 109

05’ đến 109

014’ Kinh độ Đông, nằm án ngữ

con đường ra biển Đông của khu vực kinh tế trọng điểm miền Trung

qua cửa ngõ Dung Quất.

Khu vực huyện đảo Lý Sơn có diện tích tự nhiên 9,97 km2,

gồm 3 xã An Hải, An Vĩnh (thuộc đảo lớn) và An Bình (đảo bé), dân

số toàn huyện hơn 20.000 người, với hơn 4.000 hộ. Do cách xa đất

liền nên Lý Sơn vẫn chưa được kết nối với lưới điện quốc gia. Nguồn

cung cấp điện duy nhất cho đảo là từ nhà máy điện Diesel Lý Sơn.

Đặc điểm của nguồn phát điện Diesel là nếu huy động phát thường

xuyên thì các tổ máy rất dễ xảy ra sự cố dẫn đến có thể ngừng cung

cấp điện toàn bộ Huyện.

Với lợi thế nằm trong khu vực có cường độ bức xạ mặt trời

trung bình cao 4,71 kWh/m2.ngày, việc xây dựng HTPMT kết hợp

với nguồn Diesel hiện có tại đảo có thể xem là một giải pháp hợp lý

nhằm tăng độ tin cậy cung cấp điện và mang lại những lợi ích thiết

2

thực về mọi mặt cho toàn huyện.

2. Mục đích nghiên cứu

Việc nghiên cứu giải pháp xây dựng HTPMT kết hợp nguồn

Diesel hiện có cấp điện cho huyện đảo Lý Sơn- tỉnh Quảng Ngãi

đóng vai trò hết sức quan trọng trong sự phát triển mọi mặt về vật

chất cũng như tinh thần của người dân trên đảo.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1. Đối tượng nghiên cứu

Huyện đảo Lý Sơn- tỉnh Quảng Ngãi.

3.2. Phạm vi nghiên cứu

Tìm hiểu, lựa chọn HTPMT, hệ thống kho ắc quy, các hệ

thống biến đổi, điều khiển và các giải pháp đấu nối. Phân tích các

chế độ làm việc của hệ thống điện ở Lý Sơn trước và sau khi xây

dựng HTPMT.

Tính toán hiệu quả kinh tế khi xây dụng thêm HTPMT kết hợp

nguồn Diesel hiện có tại đảo Lý Sơn.

4. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết về NLMT và các mô hình biến đổi

NLMT thành điện năng.

Thu thập, thống kê số liệu về cường độ bức xạ mặt trời vào

các tháng trong nhiều năm tại huyện đảo Lý Sơn.

Chọn địa điểm xây dựng HT PMT.

Các giải pháp kỹ thuật công nghệ chủ yếu của HT PMT-

Diesel.

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Từ thực tiễn nhu cầu tiêu thụ năng lượng của con người ngày

một tăng dần trong bối cảnh nguồn năng lượng truyền thống gây ô

nhiễm môi trường và càng lúc càng cạn kiệt theo thời gian. Vì thế,

3

chúng ta cần phải đi tìm và khai thác các nguồn năng lượng mới -

nguồn năng lượng tái tạo thân thiện với môi trường và một trong số

đó chính là nguồn NLMT.

Từ thực tiễn Lý Sơn là một huyện đảo nằm cách xa đất liền

chưa được kết nối với điện lưới quốc gia, nhà máy điện Diesel nơi

đây hoạt động thiếu ổn định, không đủ công suất để đáp ứng nhu cầu

phụ tải và chi phí sản xuất điện bằng dầu diesel cao do việc vận

chuyển dầu ra đảo khó khăn, tốn kém và giá dầu trên thế giới có xu

hướng tăng cao dần theo thời gian.

Nội dung luận văn muốn nghiên cứu xây dựng một HTPMT-

Diesel nhằm khai thác thế mạnh về tiềm năng mặt trời tại Lý Sơn,

đồng thời cũng vừa tận dụng được cơ sở vật chất là các máy phát

Diesel hiện có để giải quyết phần nào vấn đề thiếu điện của người

dân trên đảo.

6. Các nội dung nghiên cứu

Mở đầu.

Chương 1: Hiện trạng cung cấp, sử dụng điện năng và nhu cầu

xây dựng hệ thống điện mặt trời tại huyện đảo Lý Sơn, tỉnh quảng

ngãi.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết về NLMT. Các khảo sát, thống kê

tiềm năng bức xạ mặt trời tại huyện đảo Lý Sơn

Chương 3: Tính toán kết hợp HTPMT- Diesel tại huyện đảo

Lý Sơn và lựa chọn giải pháp kỹ thuật công nghệ chủ yếu.

Chương 4: Tổng mức đầu tư và tính hiệu quả khi xây dựng

HTPMT kết hợp nguồn Diesel hiện có tại huyện đảo Lý Sơn.

Kết luận và kiến nghị.

Các tài liệu tham khảo.

Các phụ lục

4

CHƯƠNG 1

HIỆN TRẠNG CUNG CẤP, SỬ DỤNG ĐIỆN NĂNG VÀ NHU

CẦU XÂY DỰNG HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI TẠI HUYỆN

ĐẢO LÝ SƠN, TỈNH QUẢNG NGÃI

1.1. HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG ĐIỆN TẠI HUYỆN ĐẢO LÝ

SƠN

1.1.1. Nguồn điện

Hiện tại, hệ thống điện Lý Sơn dùng sơ đồ nối điện máy phát -

máy biến áp - đường dây. Bảo vệ quá áp đã có các chống sét van 18

kV trên thanh cái 22 kV. Thao tác đóng cắt MBA nâng áp đã có FCO

phía 22 kV và phía 0,4 kV dùng các máy cắt hợp bộ đi kèm theo các

tổ máy Diesel phát điện. Đấu nối mạch lực từ các máy phát điện đến

các MBA nâng áp như sau:

+ Máy phát SKODA 7 (688 kW) đấu nối vào MBA T4 (1000

kVA).

+ Máy phát SKODA 6 (688 kW) đấu nối vào MBA T3 (1000

kVA).

+ Máy phát SKODA 9 (688 kW) đấu nối vào MBA T2 (1000

kVA).

+ Máy phát EGM 2 (200 kW) và SKODA 8 (688 kW) đấu nối

vào MBA T1 (1000 kVA).

1.1.2. Lưới điện

Lưới điện phân phối tại huyện đảo Lý Sơn gồm 2 xuất tuyến

471/Lý Sơn và 472/Lý Sơn có cấp điện áp 22 kV, cấp điện cho phụ

tải qua các trạm biến áp 22/0,4 kV.

Đường dây 22 kV:

- Đường dây trên không: Chiều dài tuyến 8.406 mét, dây dẫn

3M50.

5

- Cáp ngầm: Chiều dài tuyến 356 mét, dây dẫn

XLPE/DSTA/PVC-3M120.

Trạm biến áp phụ tải: Gồm 11 TBA 22/0,4 kV với tổng dung

lượng 2520 kVA.

Đường dây 0,4 kV:

- Chiều dài tuyến 17.501 mét, cơ bản đảm bảo cung cấp điện

cho các khu dân cư.

1.2. TÌNH HÌNH CUNG CẤP ĐIỆN VÀ KINH DOANH ĐIỆN

NĂNG

1.2.1. Tình hình cung cấp điện

Huyện đảo Lý Sơn chỉ được cấp điện từ 1 nguồn Diesel duy

nhất là Nhà máy điện Lý Sơn.

Phụ tải trong huyện khoảng 1500 kW. Từ ngày 3/07/2012 cho

đến nay, Điện lực Lý Sơn đã cấp điện liên tục cho nhân dân 06 giờ

một ngày và không cắt điện luân phiên như trước đây nữa. Để cấp

điện được như vậy Điện lực Lý Sơn đã huy động, vận hành toàn bộ

công suất các tổ máy đang có tại huyện đảo, nếu 01 tổ máy bị sự cố

thì việc cấp điện cho nhân dân sẽ bị gián đoạn, lịch cấp điện luân

phiên phải được thực hiện.

1.2.2. Tình hình kinh doanh điện năng

Số lượng khách hàng hiện nay trong toàn huyện khoảng 3.700

khách hàng. Hằng năm, Công ty điện lực Quảng Ngãi phải bù lỗ

hàng chục tỷ đồng cho quá trình vận hành và phát điện bằng nguồn

phát Diesel

1.3. KHẢ NĂNG KẾT NỐI VỚI LƯỚI ĐIỆN QUỐC GIA

Do cách xa đất liền nên Lý Sơn vẫn chưa được kết nối với lưới

điện quốc gia.

1.4. NHỮNG YẾU TỐ THÚC ĐẨY SỰ PHÁT TRIỂN NLMT

6

Nhu cầu sử dụng năng lượng của con người ngày càng tăng

cao

Nguồn năng lượng hóa thạch truyền thống ngày càng giảm dần

và gây tác động xấu đến môi trường.

1.5. TÌNH HÌNH SỬ DỤNG NLMT Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN

THẾ GIỚI

1.5.1. Tình hình sử dụng NLMT ở Việt Nam

1.5.2. Tình hình sử dụng NLMT trên thế giới

1.6. NHU CẦU XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI

CHO HUYỆN ĐẢO LÝ SƠN

Chưa kết nối được với điện lưới quốc gia

Nhà máy điện Diesel nơi đây cũ kỹ, hoạt động không ổn định,

hiệu quả và không đủ công suất để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ điện của

các hộ tiêu thụ.

Có lợi thế nằm trong khu vực có cường độ bức xạ mặt trời cao

4,71 kWh/m2.ngày.

1.7. KẾT LUẬN

Hiện tại, nguồn phát điện ở Lý Sơn là các máy phát Diesel đã

cũ kỹ, dễ xảy ra sự cố khi hoạt động liên tục và gây ô nhiểm môi

trường. Trong xu thế giá dầu Diesel ngày càng tăng cao dẫn đến chi

phí sản xuất điện lớn hơn nhiều so với giá thành bán điện cho khách

hàng, vì thế hằng năm Công ty điện lực Quảng Ngãi phải bù lỗ hàng

chục tỉ đồng để vận hành các tổ máy phát này.

Do cách xa đất liền nên Lý Sơn chưa được kết nối với lưới điện

quốc gia. Giải pháp xây dựng HTPMT - Diesel nơi đây có thể xem là

một giải pháp có nhiều ưu điểm nổi bậc như bảo vệ môi trường, tận

dụng được cơ sở thiết bị là các tổ máy phát Diesel hiện có của đảo, giảm

sự phụ thuộc hoàn toàn vào nguồn Diesel giá thành cao.

7

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI.

CÁC KHẢO SÁT, THỐNG KÊ TIỀM NĂNG BỨC XẠ MẶT

TRỜI TẠI HUYỆN ĐẢO LÝ SƠN

2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ NLMT

2.1.1. Giới thiệu về NLMT

2.1.2. Bức xạ mặt trời

2.1.3. Phương pháp tính toán năng lượng bức xạ mặt trời

2.2. PIN MẶT TRỜI, CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT

ĐỘNG

2.2.1. Cấu tạo pin mặt trời

2.2.2. Nguyên lý hoạt động

2.3. MÔ HÌNH BIẾN ĐỔI NLMT THÀNH ĐIỆN NĂNG

2.3.1. Mô hình hệ thống NLMT cấp điện độc lập

Hình 2.17- Sơ đồ điển hình của hệ thống NLMT độc lập.

2.3.2. Mô hình hệ thống độc lập kết hợp giữa NLMT và các

nguồn NL khác

Hình 2.19- Mô hình hệ thống độc lập kết hợp giữa NLMT- Diesel

8

Hình 2.20- Mô hình hệ thống độc lập kết hợp giữa NLMT- gió-

Diesel

2.3.3. Mô hình hệ thống NLMT kết nối lưới

a. Mô hình hệ thống NLMT kết nối lưới không dự trữ

Hình 2.21- Sơ đồ điển hình hệ thống NLMT kết nối lưới không dự trữ

b. Mô hình hệ thống NLMT kết nối lưới có dự trữ

Hình 2.23- Sơ đồ minh họa hệ thống NLMT kết nối lưới có dự trữ

9

2.4. CÁC KHẢO SÁT, THỐNG KÊ VỀ TIỀM NĂNG BỨC XẠ

MẶT TRỜI TẠI HUYỆN ĐẢO LÝ SƠN

Bảng 2.2a- Giá trị bức xạ mặt trời trung bình 6 tháng đầu năm tại Lý Sơn

Tháng I II III IV V VI

Số giờ

nắng 163,7 175,3 221,7 235 278,2 266,8

Tổng xạ

(kWh/

m2.tháng)

114.59 122.71 155.19 164.50 194.74 186.76

Bảng 2.2b- Giá trị bức xạ mặt trời trung bình 6 tháng cuối năm tại Lý Sơn

Tháng VII VIII IX X XI XII CN

Số giờ nắng 270,9 258,8 191,5 159,8 132,5 102,5 2456,7

Tổng xạ

(kWh/

m2.tháng)

189.63 181.16 134.05 111.86 92.75 71.21 1719,15

2.5. KẾT LUẬN

Chương này giới thiệu cơ sở lý thuyết về NLMT, đưa ra các

mô hình biến đổi NLMT thành điện năng. Trên cơ sở phân tích các

ưu, nhược điểm của tùng loại mô hình, điều kiện và cơ sở vật chất

hiện có tại huyện đảo Lý Sơn, tác giả đề xuất lựa chọn mô hình hệ

thống độc lập kết hợp giữa NLMT và nguồn phát điện Diesel. Mô

hình kiểu này có đầy đủ lợi thế của các nguồn năng lượng tiềm năng,

hiện có tại địa phương và đặc biệt phù hợp ở những nơi mà điện lưới

khó vươn tới như huyện đảo Lý Sơn.

Huyện đảo Lý Sơn thuộc khu vực có NLMT cao, cường độ

bức xạ mặt trời trung bình ngày khoảng 4,71 kwh/m2.ngày. Đây là

điều kiện thuận lợi để khai thác và phát triển NLMT.

10

CHƯƠNG 3

TÍNH TOÁN KẾT HỢP HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI -

DIESEL TẠI HUYỆN ĐẢO LÝ SƠN VÀ LỰA CHỌN GIẢI

PHÁP KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CHỦ YẾU

3.1. LỰA CHỌN MÔ HÌNH HTPMT- DIESEL, VỊ TRÍ LẮP

ĐẶT HTPMT

3.1.1. Lựa chọn mô hình hệ thống

Mô hình hệ thống độc lập kết hợp giữa PMT-Diesel đã nêu ở

chương 2 được đề suất lựa chọn làm sơ đồ hệ thống

Hình 3.1- Sơ đồ HTPMT kết hợp với nguồn Diesel

3.1.2. Vị trí xây dựng HTPMT

Qua quá trình khảo sát thực tế ta thấy rằng địa điểm thích hợp để

lắp đặt HTPMT đáp ứng các yêu cầu trên là tại thôn tây xã An Vĩnh

Hình 3.3- Sơ đồ mặt bằng lưới điện tại huyện đảo Lý Sơn

11

3.2. CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CHỦ YẾU

3.2.1. Hệ thống PMT

Hiện nay, sản lượng phát của nhà máy điện Diesel Lý Sơn

khoảng EĐ = 4.000.000 (kWh/năm). Dự kiến xây dựng HTPMT có

sản lượng cần phát Ecấp = 1095,89 (kWh/ngày) đáp ứng khoảng

1/10 tổng sản lượng điện năng tiêu thụ hiện tại ở Lý Sơn

Tấm pin DYN300-24M có công suất 300 Wp và bộ biến đổi

điện DC-AC SMC 11000TL-10 có công suất 11,4 kW được đề xuất

lựa chọn.

3.2.2. Bộ biến đổi điện DC-AC (Inverter)

Trong đề tài này, tác giả đề suất lựa chọn bộ biến đổi điện DC-

AC Sunny Mini Central 11000TL ( SMC 11000TL-10) có tích hợp

sẵn thiết bị hòa lưới và bộ RS 485 để truyền thông tin đến bộ Sunny

WebBox, có thể lắp cùng các bộ biến đổi điện.

HT PMT có công suất 324 kWp gồm 1080 tấm pin được chia

thành 90 dãy đấu song song, trong đó mỗi dãy gồm 12 tấm pin đấu

nối tiếp với nhau. 90 dãy pin này sẽ được chia thành 30 nhóm, trong

đó mỗi nhóm gồm 3 dãy pin đấu song song với nhau để đấu vào 30

bộ biến đổi điện DC-AC SMC 11000TL-10. Cuối cùng, các bộ biến

đổi này sẽ được đấu nối vào bộ Sunny WebBox lắp đặt cùng với các

bộ biến đổi điện.

Hình 3.5- Sơ đồ ghép nối các tấm PMT với bộ biến đổi điện DC-AC

12

Bảng 3.1- Điện năng HTPMT sinh ra trong 6 tháng đầu năm

Tháng 1 2 3 4 5 6

Tổng xạ

(kWh/m2.t

háng)

114,59 122,71 155,19 164,5 194,74 186,76

SL điện

(kWh) 27845,37 29818,53 37711,17 39973,50 47321,82 45382,68

Bảng 3.2- Điện năng HTPMT sinh ra trong 6 tháng cuối năm và

cả năm HTPMT

Tháng 7 8 9 10 11 12 CN

Tổng xạ

(kWh/m2.t

háng)

1

89,63

1

81,16

1

34,05

1

11,86

9

2,75

7

1,21 1.719,15

SL điện

(kWh)

46080,0

9

44021,8

8

32574,1

5

27181,9

8

22538,2

5

17304,0

3 417753,45

Theo bảng kết quả trên ta thấy tháng 11, 12 do cường độ bức

xạ mặt trời thấp nên sản lượng điện năng HTPMT sinh ra là thấp

nhất, các tháng 5,6,7,8 có sản lượng cao nhất; các tháng còn lại có

sản lượng trung bình.

3.2.3. Hệ thống kho ắc quy.

Hệ thống ắc quy là thành phần rất quan trọng trong HTPMT-

Diesel. Chất lượng ắc quy sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ quá trình làm

việc của hệ thống.

Dung lượng của hệ thống ắc quy tính ra Ah, phụ thuộc vào

hiệu điện thế V của hệ thống ắc quy, số ngày cần dự trữ năng lượng

(số ngày không có nắng) D, hiệu suất nạp phóng điện của ắc quy ηb,

13

độ sâu phóng điện thích hợp DOS (khoảng 0,6 ÷ 0,7) và được tính

theo công thức sau:

out

b

E .DC

V.η .DOS

[Ah] (3.2)

Ở đây tác giả đề suất lựa chọn loại ắc quy CL3000 do hãng

Vison sản xuất để xây dựng HTPMT.

Nếu V là hiệu điện thế làm việc của hệ thống ắc quy, còn là

hiệu điện thế của mỗi bình ắc quy thì số bình ắc quy mắc nối tiếp

trong hệ thống là:

Để có điện áp 48 V cần ghép 24 ắc quy CL 3000 nối tiếp lại

với nhau thành một dãy có dung lượng 3000Ah/48V.

Số dãy bình ắc quy mắc song song:

Chọn nss = 15. Như vậy, cần ghép song song 15 dãy ắc quy

3000Ah/48V. Trong đó dung lượng của mỗi bình là Cb tính ra [Ah].

Khi đó, tổng số bình ắc quy CL 3000 cần lắp đặt được xác

định:

n = nnt.nss = 24.15 = 360

Như vậy, hệ thống kho ắc quy lúc này có dung lượng

45.000Ah/48V gồm 360 ắc quy Vison CL3000 được lắp ghép với

nhau thành 15 dãy song song, mỗi dãy gồm 24 ắc quy mắc nối tiếp.

3.2.4. Bộ biến đổi điện ắc quy.

Trong đề tài nầy, tác giả đề suất lựa chọn bộ biến đổi điện ắc

quy là bộ Sunny Island SI 8.0H. HTPMT cần xây dựng có công suất

14

24kW, vì thế sử dụng 60 bộ SI 8.0H có công suất 6kW.

Hình 3.7- Sơ đồ bố trí hệ thống ắc quy

Trong đó:

1: Ắc quy CL 3000

2: Bộ biến đổi điện ắc quy gồm 4 bộ Sunny Island SI 8.0H

mắc song song.

3: Bộ Sunny WebBox

3.2.5. Hệ thống Diesel

Đây chính là hệ thống nhà máy điện Diesel của công ty điện

lực Lý Sơn hiện có đã nêu ở chương I.

3.3. PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA LƯỚI ĐIỆN

Điện năng trung bình HTPMT cung cấp là 417.753 kWh/năm

nên công suất phát trung bình của HTPMT khoảng 190 kW là nhỏ

hơn nhiều so với hệ thống Diesel có công suất khả dụng Pmax =

2260kW.

HTPMT chỉ phát công suất tác dụng, trong khi đó phụ tải có

tiêu thụ công suất phản kháng. Vì thế, cần đặt tụ bù để sinh công suất

phản kháng phát cho tải tiêu thụ tại vị trí của HTPMT.

Bằng phần mềm PowerWord, tác giả mô phỏng chế độ làm

việc của hệ thống điện huyện đảo Lý Sơn trước và sau khi có

HTPMT ở 2 chế độ làm việc là phụ tải cực đại và cực tiểu.

Chọn Scb = 1000kVA, Ucb = 22kV.

15

Bảng 3.4- Thông số dữ liệu nhánh nhập vào phần mềm PowerWord

From

Number

From

Name

To

Number To Name R X

1

THANH

CAI C41 2 2 0.1649 0.1388

1

THANH

CAI C41 20 20 0.7702 0.6486

2 2 3 AN HAI 5 1.0992 0.9256

2 2 4 4 0.2669 0.2248

4 4 5 5 0.2355 0.1983

4 4 8 8 0.212 0.1785

5 5 6 AN HAI 4 0.2905 0.2446

5 5 7 AN HAI 1 0.1963 0.1653

8 8 9 AN VINH 5 0.1201 0.1012

8 8 10 10 0.785 0.661

10 10 11 AN VINH 2 0.1664 0.1402

10 10 12 12 0.6006 0.5058

12 12 13 AN VINH 6 0.3784 0.3187

12 12 14 14 0.4915 0.4139

14 14 15 AN VINH 1 0.1727 0.1455

14 14 16 16 0.3431 0.2889

16 16 17 AN VINH 3 0.0275 0.0231

16 16 18 AN VINH 4 0.2198 0.1851

19 HTPMT 16 16 0.2789 0.3099

20 20 21 AN HAI 2 0.0086 0.0073

20 20 22 AN HAI 3 0.7679 0.6466

3.3.1. Chế độ phụ tải cực đại:

Dựa vào số liệu các MBA, giả sử tải cực đại ứng với 100%

công suất định mức MBA, lấy cos = 0,85.

Với cos = 0,85 tg = 0,62.

Nhập thông số dữ liệu của hệ thông điện ở chế độ phụ tải cực

đại vào phần mềm PowerWord để tiến hành mô phỏng.

Ứng với các giá trị tải trên, chọn nút 1- Diesel là nút cân bằng

16

Hình 3.9- Sơ đồ mô phỏng hệ thống điện huyện đảo Lý Sơn ở chế độ

phụ tải cực đại khi có HTPMT

vì công suất phát của nhà máy Diesel lơn hơn nhiều so với HTPMT.

Sau khi xây dựng sơ đồ hệ thống và nhập đầy đủ các dữ liệu

nút, nhánh ta tiến hành chạy phần mềm PowerWorld để mô phỏng và

so sánh hệ thống điện tại Lý Sơn trước và sau có HTPMT

Hình 3.8- Sơ đồ mô phỏng hệ thống điện huyện đảo Lý Sơn ở chế độ

phụ tải cực đại khi chưa có HTPMT

17

Nhận xét:

Tổn thất công suất trong trường hợp không có HTPMT là

36,501 kW lớn hơn so với trường hợp có HTPMT là 25,350 kW

Điện áp tại các nút đều nằm trong phạm vi cho phép từ (0,95

1,05) pu

3.3.2. Chế độ phụ tải cực tiểu:

Tương tự như trường hợp chế độ phụ tải cực đại nhưng tải cực

tiểu chỉ lấy khoảng 50% công suất định mức các máy biến áp, cắt các

tụ bù ra khỏi tải vì trong trường hợp nầy nếu bù có thể làm tăng điện

áp tại các nút tải.

Hình 3.10- Sơ đồ mô phỏng hệ thống điện huyện đảo Lý Sơn ở chế

độ phụ tải cực tiểu khi chưa có HTPMT

18

Nhận xét:

Tổn thất công suất ở chế độ phụ tải cực tiểu trong trường hợp

không có HTPMT là 9,976 kW lớn hơn so với trường hợp có

HTPMT là 4,997 kW

Điện áp tại các nút đều nằm trong phạm vi cho phép từ (0,95

1,05)pu

Điện áp của các nút đều nằm trong phạm vi cho phép (0,95

1,05)pu.

3.4. KẾT LUẬN

Ở chương này tác giả đã tính toán và đưa ra các giải pháp công

nghệ chủ yếu để xây dựng HTPMT kết hợp nguồn Diesel hiện có tại

huyện đảo Lý Sơn. Khi kết nối HTPMT với lưới điện để vận hành,

điện áp của các nút đều nằm trong phạm vi cho phép (0,95 1,05)pu

và tổn thất công suất giảm xuống so với trường hợp chỉ phát điện

bằng máy phát Diesel như hiện tại.

Hình 3.11- Sơ đồ mô phỏng hệ thống điện huyện đảo Lý Sơn ở chế

độ phụ tải cực tiểu khi có HTPMT

19

CHƯƠNG 4

TỔNG MỨC ĐẦU TƯ VÀ TÍNH HIỆU QUẢ KHI XÂY DỰNG

HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI KẾT HỢP NGUỒN DIESEL

HIỆN CÓ TẠI HUYỆN ĐẢO LÝ SƠN

4.1. TÍNH TOÁN SƠ LƯỢC TỔNG MỨC ĐẦU TƯ KHI XÂY

DỰNG THÊM HTPMT TẠI HUYỆN ĐẢO LÝ SƠN

4.1.1. Các cơ sở để tính toán

4.1.2. Nội dung tính toán

Tổng mức đầu tư công trình bao gồm các khoản chi phí từ

khâu khảo sát, thiết kế… cho đến nghiệm thu đưa vào sử dụng.

a. Chi phí xây dựng (CPXD)

Chi phí xây dựng gồm chi phí xây dựng nhà điều hành và chi

phí gia công, lắp dựng giá đỡ ắc quy và dàn pin mặt trời:

CPXD = 1.000.000.000 + 2.378.500.000 = 3.378.500.000 (đồng)

b. Chi phí mua thiết bị (CPTB)

CPTB = 23.133.000.000 (đồng)

c. Chi phí đền bù (CPĐB), quản lý dự án (CPQLDA), tư vấn

đầu tư xây dựng (CPTVĐTXD) và chi phí khác (CPK)

Bảng 4.4. Chi phí đền bù, quản lý dự án, tư vấn đầu tư xây dựng và

chi phí khác khi xây dựng HTPMT

TT Các khoản mục Cách tính Chi phí (đồng)

I Chi phí đền bù Định mức giá đất

ở Quảng Ngãi 330.000.000

II Chi phí quản lý dự án Chi phí

(XD+TB)*3,587% 950.967.505

III Chi phí tư vấn đầu tư

xây dựng

702.026.054

IV Chi phi khác 741.482.022

Tổng mức đầu tư công trình (TMĐT) chính là tổng cộng các

20

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:

TMĐT = CPXD + CPTB + CPĐB + CPQLDA +

CPTVĐTXD + CPK

TMĐT = 3.378.500.000 + 23.133.000.000+ 330.000.000 +

950.967.505 + 702.026.054 + 741.482.022 = 29.235.975.580 (đồng)

d. Chi phí vận hành và bảo dưỡng hệ thống (CPVHBD).

Chi phí vận hành và bảo dưỡng hệ thống gồm các khoản chi

phí trả lương cho nhân viên, chi phí bảo dưỡng HTPMT.

TT Các khoản mục Định mức Chi phí (đồng/năm)

1 Trả lương 4.000.000 đồng/

người.tháng 192.000.000

2 Bảo dưỡng

HTPMT 110 đồng/kWh 45.952.880

3 Bảo dưỡng hệ

thống ắc quy

0,05% chi phí đầu

tư 2.700.000

TỔNG CỘNG 240.652.880

e. Các chi phí khấu hao hằng năm (CPKH)

Giả thuyết thời gian khấu hao của hệ thống là 20 năm, giá trị

còn lại sau 20 năm sử dụng là 20% tổng giá trị đầu tư công trình.

Giá trị khấu hao hằng năm của HTPMT là:

CPKH = (TMĐT – 20%xTMĐT)/20

CPKH = (29.235.975.580 – 0,2x29.235.975.580)/20 =

1,169,439,023 (đồng/năm)

4.2. PHÂN TÍCH TÍNH HIỆU QUẢ KHI XÂY DỰNG HTPMT

TẠI HUYỆN ĐẢO LÝ SƠN

Hiện tại, các tổ máy phát Diesel ở Lý Sơn hoạt động 6 giờ

mỗi ngày, có suất tiêu hao nhiên liệu dầu Diesel khoảng 0,22 l/kWh

và tổng chi phí để sản xuất điện năng tại đây khoảng 8.103

21

đồng/kWh. Do chi phí sản xuất điện lớn nên Công ty Điện lực Lý

Sơn thực hiện bán điện cho khách hàng theo Quyết định số 105/QĐ-

UBND ngày 29/6/2012 của UBND tỉnh Quảng Ngãi về việc phê

duyệt giá bán điện tại huyện đảo Lý Sơn, Quảng Ngãi với giá khá

cao so với mặt bằng chung trên cả nước.

Theo tính toán ở chương 3, lượng điện năng trung bình

HTPMT cần cung cấp một năm là 417.753 kWh.

Chi phí sản xuất điện năng từ HTPMT một năm chính là chi

phí khấu hao và chi phí vận hành bảo dưỡng:

CPSXĐ = CPKH + CPVHBD

CPSXĐ = 1,169,439,023 + 240.652.880 = 1.410.091.903

(đồng/năm).

Giá thành sản xuất điện năng bằng HTPMT được tính là:

GSXĐ = CPXSĐ/

GSXĐ = (1.410.091.903)/417.753 = 3.375 (đồng/kWh).

Giá thành sản xuất điện năng của HTPMT là 3.375

(đồng/kWh) thấp hơn so với giá thành sản xuất điện của nhà máy

Diesel hiện tại là 8.103 (đồng/kWh). Khoản chi phí tiết kiệm được từ

việc giảm giá thành sản suất điện từ HTPMT so với máy phát Diesel:

TK1 = (8.103 - 3.375)x417.753 = 1.974.964.303 (đồng/năm)

Theo tính toán ở chương 3, tổn thất công suất khi vận hành

lưới điện có HTPMT-Diesel ở chế độ phụ tải cực đại, cực tiểu lần

lượt giảm từ 36,501 kW xuống 25,350 kW và từ 9,976 kW xuống

còn 4,997 kW so với trường hợp chỉ chạy bằng máy phát Diesel. Giả

sử, hệ thống điện vận hành với 50% thời gian phụ tải cực đại và 50%

thời gian phụ tải cực tiểu. Lượng điện năng tổn thất trung bìn h hằng

ngày giảm được khi chạy HTPMT-Diesel là: [50%x(36,501-

25,350)x6 + 50%x(9,976-4,977)x6] = 48,45 kWh

22

Số tiền tiết kiệm được từ việc giảm tổn thất điện năng khi có

HTPMT:

TK2 = 48,45x365x8.103 = 143.295.478 (đồng/năm)

Tổng số tiền tiết kiệm một năm khi vận hành HTPMT-Diesel

là:

TK =TK1 + TK2 = 1.974.964.303+ 143.295.478 =

2.118.259.780 (đồng)

Tổng số tiền tiết kiệm được sau 20 năm vận hành HTPMT-

Diesel là:

TK20 = 2.118.259.780 x20 = 42.365.195.608 (đồng)

4.3. KẾT LUẬN

Chi phí hằng năm được tính để sản xuất ra 417.753 kWh điện

năng từ HTPMT là 1.410.091.903 đồng với tổng giá trị đầu tư ban

đầu là 29.235.975.580 đồng. Ngoài việc giảm tổn thất điện năng

trong quá trình vận hành, giá thành sản xuất điện từ HTPMT là 3.375

đồng/kWh thấp hơn nhiều so với giá sản suất điện hiện tại bằng

nguồn phát Diesel là 8.103 đồng/kWh. Do đó, hằng năm tổng chi

phí vận hành hệ thống điện khi có HTPMT sẽ giảm được

2.118.259.780 đồng và sau 20 năm sẽ tiết kiệm đươc 42.365.195.608

đồng. Như vậy, việc xây dựng HTPMT kết hợp với nguồn phát điện

Diesel hiện có tại huyện đảo Lý Sơn có tính khả thi.

23

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1. Kết luận

Hệ thống điện Việt Nam phát triển rất nhanh trong những năm

gần đây nhưng chưa thể phủ kín tới các vùng đảo xa như Lý Sơn.

Trong bối cảnh các nguồn năng lượng truyền thống như dầu mỏ, than

đá… ngày dần cạn kiệt, giá thành cao và gây ô nhiểm môi trường thì

việc nghiên cứu sử dụng nguồn năng lượng tái tạo như NLMT là rất

thiết thực và cần thiết.

Đề tài đã tính toán và đưa ra các giải pháp kỹ thuật công nghệ

chủ yếu để xây dựng HTPMT kết hợp nguồn Diesel hiện có tại

huyện đảo Lý Sơn. Khi HTPMT được xây dựng, ngoài việc giảm

được lượng tiêu thụ nhiên liệu Diesel giá thành cao, vận chuyển ra

đảo khó khăn, tốn kém mà còn tận dụng được nguồn năng lượng bức

xạ mặt trời cao tại chỗ tại nơi đây.

Quá trình mô phỏng hệ thống điện bằng phần mềm Power

Word cho thấy khi xây dựng HTPMT – Diesel, điện áp tại các nút

của hệ thống điện đều nằm trong phạm vi cho phép (0,95 pu - 1,05

pu), tổn thất công suất của hệ thống điện nhỏ hơn so với trường hợp

chỉ chạy máy phát Diesel như hiện tại.

Kết quả tính toán tổng mức đầu tư và phân tích hiệu quả kinh

tế khi xây dựng HTPMT – Diesel cho ra giá thành sản xuất điện bằng

HTPMT là 3.375 đồng/kWh thấp hơn nhiều so với giá 8.103

đồng/kWh khi chạy bằng dầu Diesel và sau 20 năm vận hành, chi phí

sản xuất điện sẽ tiết kiệm được 39.502.151.963 (đồng). Từ các kết

quả trên cho thấy đề tài có tinh khả thi cao.

2. Kiến nghị

Sau khi thực hiện xong đề tài, tác giả xin đưa ra một số kiến

nghị sau:

24

- Cần tiếp tục đi sâu nghiên cứu và phát triển đề tài ở quy mô

lớn hơn nữa để kết quả đem lại có ý nghĩa về mặt thực tiễn, có khả

năng ứng dụng cao.

Nhà nước cần quan tâm hơn nữa trong lĩnh vực nghiên cứu và

thực hiện các dự án về ứng dụng các nguồn năng lượng tái tạo, đặc

biệt là NLMT ở các vùng xa có cường độ bức xạ mặt trời cao và

chưa kết nối được với điện lưới quốc gia như đảo Lý Sơn.

Cần có chính sách khuyến khích đầu tư và hỗ trợ về vốn ban

đầu cho những chủ đầu tư trong lĩnh vực phát triển các dự án phát

điện sử dụng NLTT nói chung và NLMT nói riêng.

3. Hướng phát triển của đề tài

Thu thập, thống kê số liệu về năng lượng gió để xây dựng hệ

thống phát điện kết hợp Gió- Mặt trời- Diesel tại huyện đảo Lý Sơn,

tỉnh Quảng Ngãi.