Thiết kế hệ thống sử dụng năng lượng mặt trời tại Sở Công Thương Tỉnh Quảng Ngãi :Luận văn thạc sĩ - Chuyên ngành : Kỹ thuật điện

BỘ CÔNG THƢƠNG

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

NGÔ THÀNH HUY

THIẾT KẾ HỆ THỐNG

SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI

TẠI SỞ CÔNG THƢƠNG TỈNH QUẢNG NGÃI

Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN

Mã chuyên ngành: 60520202

LUẬN VĂN THẠC SĨ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2018

Công trình đƣợc hoàn thành tại Trƣờng Đại học Công nghiệp TP. Hồ Chí Minh.

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Bạch Thanh Quý

Ngƣời phản iện 1: .......................................................................................................

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Ngƣời phản iện 2: .......................................................................................................

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Luận v n thạc s đƣợc ảo vệ tại Hội đồng chấm ảo vệ Luận v n thạc s Trƣờng

Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh ngày . . . . . tháng . . . . n m . . . . .

Thành phần Hội đồng đánh giá luận v n thạc s gồm:

1. .........................................................................- Chủ tịch Hội đồng

2. .........................................................................- Phản iện 1

3. .........................................................................- Phản iện 2

4. .........................................................................- Ủy viên

5. .........................................................................- Thƣ ký

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƢỞNG KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Ngô Thành Huy MSHV: 16003281

Ngày, tháng, n m sinh: 04/9/1986 Nơi sinh: Quảng Ngãi

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã chuyên ngành: 60520202

I. TÊN ĐỀ TÀI:

“Thiết kế hệ thống sử dụng năng lượng Mặt trời tại Sở Công Thương tỉnh Quảng

Ngãi”

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

Tìm hiểu và trình ày tổng thể về n ng lƣợng mặt trời, các mô hình iến đổi n ng

lƣợng mặt trời thành điện n ng và xu hƣớng sử dụng nguồn n ng lƣợng mặt trời cho

giải pháp thay thế nguồn n ng lƣợng hoá thạch hiện nay. Kiểm toán tình hình sử

dụng điện n ng tại Sở Công Thƣơng Quảng Ngãi, trên cơ sở kiểm toán đề xuất các

giải pháp tiết kiệm đồng thời đƣa ra đánh giá tiền khả thi xây dựng hệ thống pin mặt

trời cho giải pháp thay thế nguồn n ng lƣợng sử dụng. Áp dụng một phần mềm thiết

kế hệ thống pin mặt trời chuyên dụng để thiết kế hệ thống điện mặt trời cho Sở

Công Thƣơng tỉnh Quảng Ngãi.

II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: theo Quyết định số 3280/QĐ-ĐHCN ngày 24/11/2017.

III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/7/2018.

IV. NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Bạch Thanh Quý

Tp. Hồ Chí Minh, ngày …. tháng 7 năm 2018

NGƢỜI HƢỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TRƢỞNG KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

BỘ CÔNG THƢƠNG

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

i

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn thầy TS. Bạch Thanh Quý đã tận tình hƣớng dẫn tôi

hoàn thành luận v n này.

Chân thành cảm ơn quý thầy, cô trƣờng Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí

Minh đã giảng dạy, trang ị cho tôi những kiến thức ổ ích trong thời gian học tập

vừa qua.

Tôi xin gửi lòng cảm ơn chân thành nhất đến gia đình, những ngƣời đã tạo điều kiện

cho tôi học tập và là chỗ dựa vững chắc cho tôi trong suốt thời gian qua. Lời cuối

cùng, tôi xin cảm ơn tất cả ạn è, anh chị em đồng nghiệp đã ủng hộ tôi, giúp đỡ

tôi hoàn thành luận v n này.

Trong quá trình làm luận v n này, sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong

nhận đƣợc sự chỉ dẫn, giúp đỡ và đóng góp ý kiến của quý thầy cô, bạn è và đồng

nghiệp để luận v n đƣợc hoàn thiện hơn.

Xin chân thành cảm ơn!

ii

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Xu hƣớng sử dụng nguồn n ng lƣợng vô tận và sạch để thay thế nguồn n ng lƣợng

hoá thạch đang dần cạn kiệt và gây ô nhiễm đang là xu hƣớng mạnh hiện nay không

chỉ tại Việt Nam mà cả khu vực và thế giới. Trong luận v n này, tác giả đã tìm hiểu

và trình bày tổng quan về tình hình sử dụng n ng lƣợng mặt trời, tiềm n ng và xu

thế phát triển nguồn n ng lƣợng mặt trời tại Việt Nam. Trình bày các mô hình sử

dụng n ng lƣợng mặt trời hiện nay và các phƣơng án tối ƣu công suất phát của hệ

thống n ng lƣợng mặt trời.

Áp dụng vào thực tế công tác, tác giả đã tiến hành thực hiện kiểm toán n ng lƣợng

tại Sở Công Thƣơng Quảng Ngãi, trên cơ sở kết quả kiểm toán, tác giả đề xuất các

giải pháp tiết kiệm và kiến nghị giải pháp thay thế nguồn n ng lƣợng đang sử dụng

bằng hệ thống pin n ng lƣợng mặt trời. Sử dụng những tính n ng ƣu việt của phần

mềm thiết kế hệ thống n ng lƣợng mặt trời chuyên dụng là Solar Pro 4.1 để thiết kế

hệ thống điện mặt trời tại Sở Công Thƣơng Quảng Ngãi. Trong thiết kế này tác giả

khai thác các tính n ng mạnh của phần mềm nhƣ mô hình 3D, mô phỏng số giờ

nắng trong ngày, biểu đồ công suất phát, đặc tính hệ thống I-V, P-V và điểm phát

cực đại, đặc biệt tính n ng phân tích tính kinh tế và điểm hoàn vốn của dự án đã

chứng minh tính khả thi mạnh của dự án.

iii

ABSTRACT

Research, using and application renewable energy such as wind power, solar

power…etc, to replace the traditional energy is a strong trend not only in Vietnam

but also in the region and world. In the thesis, the author explored and represented

an overview of solar energy system, trending and potential development of its in

Vietnam. The models and solution to optimal higher effectly the solar power

systems were presented also.

To applying renewable energy, the author has conducted energy audit at the Quang

Ngai Department of Industry and Trade, based on the results of the audit, the author

proposed saving solutions and recommendations building new solar power system

supply energy to load. The Solar Pro 4.1 software with more advantage features was

used to design new solar generation system for the Quang Ngai Department of

Industry and Trade. The powerful features of the software were exploited such as

3D shading modeling, dayly sunshine simulation, power generation diagrams, I-V

and P-V curves, maximum power point, and analysis economic…etc. All of its have

proved the feasibility of the project.

iv

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của ản thân tôi. Các kết quả nghiên

cứu và các kết luận trong luận v n là trung thực, không sao chép từ ất kỳ một

nguồn nào và dƣới ất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã đƣợc

thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.

Học viên

Ngô Thành Huy

v

MỤC LỤC

MỤC LỤC...................................................................................................................v

DANH MỤC HÌNH ẢNH ...................................................................................... viii

DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................................x

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT.................................................................................... xi

MỞ ĐẦU.....................................................................................................................1

1. Đặt vấn đề......................................................................................................1

2. Mục đích nghiên cứu .....................................................................................2

3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu .................................................................2

3.1 Đối tƣợng nghiên cứu ..................................................................................2

3.2 Phạm vi nghiên cứu .....................................................................................2

4. Phƣơng pháp nghiên cứu...............................................................................2

5. Ý ngh a thực tiễn và khoa học của đề tài.......................................................2

6. Cấu trúc của luận v n ....................................................................................3

CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI.............................5

1.1 Giới thiệu về n ng lƣợng Mặt trời.................................................................5

1.2 Bức xạ Mặt trời..............................................................................................6

1.3 Tính toán bức xạ n ng lƣợng Mặt trời...........................................................9

1.3.1 Tính toán góc tới của bức xạ trực xạ ...........................................................10

1.3.2 Bức xạ Mặt trời ngoài khí quyển lên mặt phẳng nằm ngang.....................14

1.3.3 Tổng cƣờng độ bức xạ Mặt trời lên bề mặt trên Trái đất...........................14

1.4 Các ứng dụng n ng lƣợng Mặt trời .............................................................17

1.5 Kết luận........................................................................................................18

CHƢƠNG 2 CÁC MÔ HÌNH SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI...........19

2.1 Mô hình biến đổi n ng lƣợng Mặt trời thành điện n ng .............................19

2.1.1 Hệ thống điện Mặt trời độc lập không kết nối lƣới ...................................19

2.1.2 Hệ thống điện Mặt trời có kết nối lƣới ......................................................21

2.2 Tính toán thiết kế hệ thống điện Mặt trời....................................................22

2.2.1 Những lƣu ý ...............................................................................................22

2.2.2 Các thông số cần thiết để thiết kế hệ thống điện Mặt trời .........................23

vi

2.2.3 Các ƣớc thiết kế .......................................................................................25

2.3 Kết luận........................................................................................................32

CHƢƠNG 3 PHÂN TÍCH HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG TẠI SỞ

CÔNG THƢƠNG TỈNH QUẢNG NGÃI ................................................................33

3.1 Giới thiệu tổng quan về Sở Công Thƣơng tỉnh Quảng Ngãi.......................33

3.1.1 Thông tin chung .........................................................................................33

3.1.2 Cơ cấu tổ chức ...........................................................................................33

3.1.3 Đặc điểm địa lý ..........................................................................................34

3.1.4 N ng lƣợng cung cấp .................................................................................36

3.1.5 N ng lƣợng điện tiêu thụ ...........................................................................36

3.2 Phân tích hiện trạng sử dụng n ng lƣợng tại Sở Công Thƣơng tỉnh Quảng

Ngãi.………………………………………………………………………….... 37

3.2.1 Số liệu thu thập và biểu đồ phụ tải ngày của các thành phần phụ tải của Sở

Công Thƣơng tỉnh Quảng Ngãi.................................................................................37

3.2.2 Danh mục thiết bị của Sở Công Thƣơng ...................................................39

3.3 Đánh giá hiện trạng hệ thống cung cấp điện và tình hình tiêu thụ điện tại Sở

Công Thƣơng ........................................................................................................40

3.3.1 Đánh giá sơ ộ các phòng làm việc, phòng họp trong tòa nhà của Sở......40

3.3.2 Đánh giá sơ ộ hệ thống chiếu sáng ..........................................................41

3.3.3 Đánh giá sơ ộ hệ thống điều hòa..............................................................42

3.3.4Đánh giá sơ ộ những mặt tích cực và tồn tại trong quản lý sử dụng điện

………………………………………………………………………………..42

3.4 Một số giải pháp sử dụng điện tiết kiệm và hiệu quả cho Sở Công Thƣơng

…………………………………………………………………………….43

3.4.1 Giải pháp về hệ thống chiếu sáng ..............................................................43

3.4.2 Giải pháp về hệ thống điều hòa .................................................................44

3.4.3 Giải pháp sử dụng điện Mặt trời................................................................45

3.5 Kết luận........................................................................................................45

CHƢƠNG 4 CÁC PHƢƠNG ÁN TỐI ƢU HÓA CÔNG SUẤT PHÁT NĂNG

LƢỢNG CHO HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI.......................................................47

4.1 Tổng quan ....................................................................................................47

4.2 Phƣơng án xoay 1 trục.................................................................................47

4.2.1 Phƣơng án xoay 1 trục nằm ngang ............................................................47

4.2.2 Phƣơng án xoay 1 trục nằm dọc ................................................................49