Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện sử dụng năng lượng mặt trời và đề xuất giải pháp quản lý, kinh doanh cho năng lượng mặt trời cho thành phố Lạng Sơn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP Bùi Tuấn Ngọc

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CHO THÀNH PHỐ LẠNG SƠN VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP QUẢN LÝ, KINH DOANH NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN

Thái Nguyên - năm 2020

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tôi, được thực

hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. TS. Nguyễn Như Hiển. Các nội

dung nghiên cứu, số liệu và kết quả nghiên cứu trong đề tài này là trung thực và

chưa từng được công bố trong bất kỳ một luận văn nào trước đây. Các số liệu

trong bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, đánh giá, nhận xét đã được chính

tác giả thu thập từ nhiều nguồn thông tin khác và đã nêu rõ trong tài liệu tham

khảo. Ngoài ra, đề tài cũng sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng như số liệu

của các tác giả, tổ chức cơ quan khác nhau và cũng đã thể hiện trong phần tài

liệu tham khảo.

Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

trước Hội đồng cũng như kết quả luận văn của mình./.

Thái Nguyên, ngày 02 tháng 7 năm 2020

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Bùi Tuấn Ngọc

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện luận văn của mình, tôi đã nhận được nhiều ý kiến

đóng góp, động viên từ các quý thầy, cô trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp Thái

Nguyên, từ các bạn đồng nghiệp và người thân trong gia đình.

Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS. TS. Nguyễn Như

Hiển đã tận tình hướng dẫn, luôn hỗ trợ và khích lệ trong suốt thời gian làm luận

văn để tôi có thể hoàn thành được luận văn của mình.

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới toàn thể các thầy, cô giáo đã tham gia

giảng dạy trong khóa học chuyên ngành Kỹ thuật điện. Các thầy cô đã truyền đạt

cho tôi những kiến thức quý báu trong suốt quá trình học tập.

Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy giáo, cô giáo của khoa Điện và phòng

Đào tạo Nhà trường đã tạo những điều kiện thuận lợi nhất về mọi mặt để tôi

hoàn thành nội dung luận văn.

Thái Nguyên, ngày 02 tháng 7 năm 2020

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Bùi Tuấn Ngọc

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN………………………………………………………………1

LỜI CÁM ƠN…………………………………………………………………..2

MỤC LỤC………………………………………………………………………3

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT………………………………………….6

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU………………………………………………6

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ………………………………...…7

MỞ ĐẦU………………………………………………………………………...8

Chương 1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu …………………………..……11

1.1. Giới thiệu về hệ thống điện tỉnh Lạng Sơn và thành phố Lạng Sơn ………11

1.1.1. Giới thiệu về hệ thống điện tỉnh Lạng Sơn………………………………11

1.1.2. Giới thiệu khái quát về Điện lực thành phố Lạng Sơn………………..…13

1.2. Vai trò, đặc điểm và hiện trạng cấp điện của các tỉnh Đông Bắc và thành

phố Lạng Sơn……………………………………………………………...……14

1.2.1. Vai trò và đặc điểm………………………………………………………14

1.2.2. Hiện trạng cấp điện cho khu vực Đông Bắc và tỉnh Lạng Sơn……….…15

1.2.3. Tiềm năng năng lượng mặt trời tại các tỉnh Đông Bắc……………….…15

1.2. Vai trò của năng lượng mặt trời của thành phố Lạng Sơn……………...…16

1.3. Một số lưu ý về năng lượng mặt trời tại thành phố Lạng Sơn……….……18

1.3.1. Tư vấn về lắp điện mặt trời………………………………………...……18

1.3.2. Chi phí lắp 1 hệ thống điện năng lượng mặt trời hoàn chỉnh……………21

1.3.3. Lựa chọn tấm pin năng lượng mặt trời………………………………..…21

1.3.4. Thu hồi vốn khi lắp hệ thống năng lượng mặt trời………………………24

1.4. Kết luận chương 1…………………………………………………………25

Chương 2. Nghiên cứu cấu trúc hệ điện mặt trời nối lưới có lưu trữ…...…26

2.1. Giới thiệu………………………………………………………………..…26

2.1.1. Nguyên lý hoạt động………………………………………………….…26

2.1.2. Các mô hình lắp đặt…………………………………………………..…26

2.1.2.1. Mô hình nối lưới trực tiếp (On Grid)………………………….………27

2.1.2.2. Mô hình năng lượng mặt trời độc lập (Off Grid)………………..……27 4

2.1.2.3. Mô hình vừa nối lưới vừa có lưu trữ (Hybrid)………………..………27

2.2. Cấu trúc của hệ thống điện mặt trời…………………………………….…28

2.2.1. Cấu trúc hệ năng lượng mặt trời nối lưới……………………….……….28

2.2.2. Cấu trúc hệ năng lượng mặt trời độc lập………………………..……….29

2.2.3. Cấu trúc hệ năng lượng mặt trời lai………………………………..…….30

2.3. Hệ năng lượng điện mặt trời nối lưới có lưu trữ……………………..……31

2.3.1. Pin mặt trời (PV - Photovoltaic)………………………………….……..31

2.3.2. Bộ biến đổi một chiều - một chiều (DC/DC).……………………...……35

2.3.3. Nghịch lưu nối lưới (Grid Tie Inverter)…………………………………39

2.3.3.1. Nghịch lưu dòng một pha………………………………………..…….39

2.3.3.2. Sơ đồ nghịch lưu một pha có điểm giữa…………………….…………40

2.3.3.3. Nghịch lưu áp 1 pha dạng cầu…………………………………………41

2.3.3.4. Mạch công suất của bộ nghịch lưu (cầu H)……………………………42

2.3.4. Các phương pháp điều khiển bộ nghịch lưu áp…………………….……43

2.3.4.1. Dạng sóng sin mô phỏng…………………………………………....…43

2.3.4.2. Dạng sóng sin chuẩn……………………………………………….….43

2.3.5. Lọc sóng hài………………………………………………………..……44

2.3.5.1. Khái niệm về sóng hài…………………………………………………45

2.3.5.2. Nguyên nhân phát sinh sóng hài………………………………………46

2.3.5.3. Tác hại sóng hài………………………………………………….…….46

2.3.5.4. Giải pháp lọc sóng hài…………………………………………………46

2.3.6. Nguồn điện một chiều (Ắc quy)…………………………………………47

2.3.6.1. Giới thiệu chung về Ắc quy……………………………………………47

2.3.6.2. Tiêu chuẩn ắc quy……………………………………………..……….48

2.3.7. Hệ thống điều khiển………………………………………………..…….50

2.3.7.1. Điều khiển điện áp một chiều………………………………………….51

2.3.7.2. Điều khiển nghịch lưu một pha………………………………..………51

2.4. Kết luận chương 2…………………………………………………………53

2.4.1. Căn cứ để chọn hệ thống điện mặt trời lai………………………………53

2.4.2. Để thiết kế được hệ thống điều khiển……………………………………55 5

Chương 3. Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp quản lý, kinh doanh năng

lượng mặt trời cho thành phố Lạng Sơn…………………………………….56

3.1. Đặt vấn đề………………………………………………………………….56

3.1.1. Ưu, nhược điểm của năng lượng mặt trời…………………….………....56

3.1.2. So sánh về ưu nhược điểm một số hệ thống năng lượng mặt trời…….....59

3.1.2.1. Hệ thống NLMT độc lập (Off Grid Solar System)…………………….59

3.1.2.2. Hệ thống NLMT nối lưới trực tiếp (On Grid System)…………...……59

3.1.2.3. Hệ thống kiểu kết hợp, vừa lưu trữ vừa hòa lưới………………...……60

3.1.3. Các văn bản pháp quy về điện mặt trời mái nhà…………………..….…60

3.2. Quan điểm và định hướng phát triển NL tái tạo ở VN đến 2030 và tầm nhìn

đến 2050……………………………………………………………………..…61

3.2.1. Giai đoạn từ nay đến 2030…………………………………………..…...62

3.2.2. Định hướng đến 2050……………………………………………..……..62

3.3. Thực trạng phát triển NL mặt trời ở Việt Nam và thành phố Lạng

Sơn……………………………………………………………………………...65

3.3.1. Thực trạng phát triển NL mặt trời ở Việt Nam…………………….….…65

3.3.2. Tình hình phát triển điện mặt trời ở Thành phố Lạng Sơn…………...….68

3.4. Đề xuất một số giải pháp QL và KD NLMT ở thành phố Lạng Sơn…...…70

3.4.1. Công tác tuyên truyền………………………………………………..…..71

3.4.2. Việc thực hiện thủ tục của ngành Điện……………………………….….74

3.4.3. Công tác kinh doanh, cung cấp thiết bị, phụ kiện, giá cả……………..…75

3.4.4. Giải pháp hỗ trợ về tài chính………………………………………...…..77

3.4.5. Công tác quản lý vận hành điện mặt trời…………………………..….…77

3.5. Kết luận………………………………………………………………....…79

Kết luận và Kiến nghị…………………………………………………………80

Tài liệu tham khảo…………………………………………………………….82

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Tập đoàn Điện lực Việt Nam EVN

NLTT Năng lượng tái tạo

NLMT Năng lượng mặt trời

MT Mặt trời

BXMT Bức xạ mặt trời

DC Một chiều

AC Xoay chiều

MN Miền núi

QL Quản lý

KD Kinh doanh

DANH MỤC BẢNG, BIỂU

Bảng 1.1: Công suất mang tải đường dây…………………………...…………11

Bảng 1.2: Số liệu bức xạ của cả nước …………………………………...…….16

Bảng 2.1: Sơ đồ trạng thái đóng ngắt các khóa trên mạch cầu H……….….…..42

Bảng 2.2: Dạng sóng của một số loại phi tuyến…………………….….………47

Bảng 2.3: Khả năng khởi động ban đầu của ắc quy……………………...…….49

Bảng 2.4: Khả năng phóng điện của ắc quy…………………….………….…..50

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1: Bản đồ số liệu bức xạ năng lượng mặt trời Việt Nam……..….……..17

Hình 1.2: Hệ pin năng lượng mặt trời.…………………………………….…...20

Hình 1.3: Pin loại Pin Mono và poly …………………………………….…….22

Hình 2.1: Mô hình nối lưới trực tiếp…………………………………………...27

Hình 2.2: Mô hình năng lượng mặt trời độc lập ……………………………….28

Hình 2.3: Mô hình vừa nối lưới vừa có lưu trữ (Hybrid)………………………28

Hình 2.4: Sơ đồ khối hệ thống điện mặt trời nối lưới …………………………29

Hình 2.5: Sơ đồ khối hệ thống điện mặt trời độc lập.........................................30

Hình 2.6: Sơ đồ khối hệ thống điện mặt trời lai..................................................30

Hình 2.7: Các tấm pin mặt trời …………………………………………….......31

Hình 2.8: Mô hình tương đương của module PV………………………………33

Hình 2.9: Các họ đặc tính của PV……………………………………………...35

Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý bộ giảm áp Buck…………………………………36

Hình 2.11: Sơ đồ nguyên lý mạch tăng áp…………………………………..…37

Hình 2.12: Sơ đồ nguyên lý mạch Buck-Boost…………………………….......38

Hình 2.13: Bộ chuyển đổi DC/DC có cách ly………………………….………39

Hình 2.14 Sơ đồ nguyên lý mạch nghịch lưu nguồn dòng.................................40

Hình 2.15: Sơ đồ nghịch lưu môt pha có điểm giữa……………………………41

Hình 2.16: Sơ đồ dạng nghịch lưu áp 1 pha dạng cầu…………………….……42

Hình 2.17: Sơ đồ đơn giản của mạch cầu H sử dụng Mosfet làm công tắc….…42

Hình 2.18: Sóng sin mô phỏng, thuần sin và xung vuông…………………..…44

Hình 2.19: Sơ đồ cách tạo ra tín hiệu sin PWM…………………………..……44

Hình 2.20: Mô dạng tín hiệu méo gây bởi song hài……………………………45

Hình 2.21: Cấu tạo Ắc quy………………………………………………..……48

Hình 2.22: Cấu trúc ĐK điện áp một chiều sử dụng bộ điều khiển PI…..……..51

Hình 2.23: Sơ đồ khối nghịch lưu một pha………………………………….…51

Hình 2.24: Mạch vòng điều khiển dòng điện…………………………….…….52

Hình 2.25: Mạch vòng điều khiển công suất……………………………..…….52

Hình 2.26: Sơ đồ điều khiển hệ thống pin mặt trời nối lưới có lưu trữ……...…53 8

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

Ngày nay, cùng với sự phát triển của nền kinh tế, nhu cầu sử dụng điện

của người dân, các tổ chức ngày càng tăng cao về chất và lượng. Trong khi đó,

nguồn năng lượng cơ bản (than đá, thủy điện, dầu khí…) phục vụ việc sản xuất

điện ngày càng hạn hẹp. Đây là một trong những thách thức lớn đối với ngành

Điện. Thêm vào đó, vấn đề tiết kiệm năng lượng, sử dụng năng lượng điện hiệu

quả chưa thực sự được người dân quan tâm nhiều, chưa áp dụng triệt để, rộng

rãi.

Thành phố Lạng Sơn là địa bàn có sự tăng trưởng phát triển kinh tế lớn

nhất trong tỉnh Lạng Sơn. Dân số tập trung đông, tập trung nhiều cơ quan, tổ

chức hành chính, doanh nghiệp với nhu cầu sử dụng điện lớn, có nhiều thiết bị

điện hiện đại, yêu cầu cao về chất lượng điện năng. Thành phố nằm ở trung tâm

của tỉnh, thuộc phía Đông Bắc của cả nước, có vị trí địa lý thuận lợi, tổng số giờ

nắng và cường độ bức xạ nhiệt cao (trung bình xấp xỉ 4kWh/m2/ngày), được

đánh giá là khu vực có tiềm năng rất lớn về năng lượng mặt trời.

Với những lý do trên, đề tài “nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện sử

dụng năng lượng mặt trời và đề xuất giải pháp quản lý, kinh doanh cho năng

lượng mặt trời cho thành phố Lạng Sơn” là một trong những giải pháp về đáp

ứng nguồn cung cấp điện, giảm tổn thất điện năng, qua đó nâng cao chất lượng

điện năng, độ tin cậy cung cấp điện, tiết kiệm nguồn tài nguyên, tận dụng tốt

nguồn năng lượng sạch, bảo vệ môi trường, giảm lượng khí thải gây hiệu ứng

ảnh hưởng đến tình hình biến đổi khí hậu toàn cầu hiện nay.

2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.

2.1. Đối tượng nghiên cứu:

- Nguồn năng lượng tái tạo của thành phố Lạng Sơn và tiềm năng về điện

mặt trời trên địa bàn thành phố Lạng Sơn.

- Đánh giá khả năng khai thác nguồn năng lượng mặt trời để cung cấp cho

một số phụ tải tại Thành phố Lạng Sơn, Tỉnh Lạng Sơn.

2.2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

* Mục tiêu chung:

- Nghiên cứu khảo sát tiềm năng nguồn năng lượng mặt trời để cung cấp

cho một số phụ tải tại Thành phố Lạng Sơn, Tỉnh Lạng Sơn.

- Cấu trúc của nguồn năng lượng mặt trời dạng tập trung và áp mái.

* Các mục tiêu cụ thể là:

- Về lý thuyết:

+ Nghiên cứu khảo sát tiềm năng năng lượng mặt trời tại Tỉnh Lạng Sơn.

+ Đánh giá khả năng khai thác nguồn năng lượng mặt trời để cung cấp

cho một số phụ tải tại Thành phố Lạng Sơn, tỉnh Lạng Sơn.

+ Cấu trúc bộ nguồn năng lượng mặt trời khi vận hành độc lập và nối

lưới.

- Về thực tiễn:

Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp quản lý, kinh doanh năng lượng mặt

trời cho thành phố Lạng Sơn.

3. Phương pháp nghiên cứu

* Phương pháp nghiên cứu: Đề tài sử dụng kết hợp 2 phương pháp

nghiên cứu khảo sát, lý thuyết và thực tiễn nhằm có những đánh giá để đưa ra

tính khả thi trong việc áp dụng khai thác nguồn năng lượng mặt trời cho thành

phố Lạng Sơn.

* Các công cụ, thiết bị nghiên cứu: Sử dụng các phần mềm phục vụ cho

khảo sát đánh giá kết quả lý thuyết và thực tiễn.

4. Kết cấu của luận văn

Dự kiến kết cấu luận văn như sau:

Chương 1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

Vai trò của năng lượng tái tạo nói chung và năng lượng mặt trời nói riêng

của thành phố Lạng Sơn.

Chương 2. Nghiên cứu cấu trúc hệ điện mặt trời lai

Nghiên cứu mô hình đặc trưng là nguồn năng lượng mặt trời tập trung hay

phân tán dưới dạng lai.

Chương 3. Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp quản lý, kinh doanh

năng lượng mặt trời cho thành phố Lạng Sơn

Nghiên cứu đề xuất các giải pháp kỹ thuật, kinh tế và kinh doanh điện mặt

trời từ các nguồn độc lập và nối lưới trên địa bàn thành phố Lạng Sơn.

Kết luận và kiến nghị.

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Giới thiệu về hệ thống điện tỉnh Lạng Sơn và thành phố Lạng Sơn

1.1.1. Giới thiệu về hệ thống điện tỉnh Lạng Sơn

* Về nguồn điện:

Lạng Sơn gồm có 05 nhà máy điện: NĐ Na Dương (110MVA); TĐ Cấm

Sơn (4,5MW), TĐ Bản Quyền (1MW), TĐ Bắc Khê (2,4MW), TĐ Thác Xăng

(20MW). Tổng công suất 137,9MVA, tuy nhiên chủ yếu phụ thuộc Nhà máy nhiệt

điện Na Dương, các nguồn thủy điện tính ổn định không cao.

* Về lưới điện 110kV:

Gồm 08 đoạn ĐZ 110kV, có liên kết với các tỉnh Bắc Giang, Quảng Ninh và

Cao Bằng, giữa các trạm 110 đều có kết nối mạch vòng. Các đường dây 110kV

trên địa bàn mang tải từ 50- 75% tải định mức, dây dẫn chủ yếu AC150, AC185.

Công suất phụ tải toàn tỉnh đạt Pmax = 167 MW, không tính phụ tải chuyên dùng thì

Pmax = 152 MW/công suất đặt 04 TBA là 250MVA (chiếm 61%). Trong đó riêng

TBA 110kV Thành phố hiện đang vận hành đầy tải (95%), mặc dù đã được TBA

Đồng Đăng san tải 2 huyện phía Bắc (Văn Lãng, Tràng Định) và thị trấn Đồng

Đăng.

Bảng 1.1

CS đặt Pmax Mang tải Ghi chú TT Tên TBA (MVA) (MW) (%)

1 Đồng Mỏ (E13.1) 50 28,3 56,6

2 Lạng Sơn (E13.2) 80 76,2 95,25

3 Đồng Đăng (E13.6) 80 35,5 44,38

4 Hữu Lũng (E13.7) 40 27 67,5

(Ước đến tháng 12/2020 tổng công suất đạt 175MW)

Khu vực Lạng Sơn chưa có TBA 220kV, tổng công suất tiêu thu trên địa

bàn là 167 MW lớn hơn công suất các nguồn phát. Do đó phải nhận công suất từ

cả 03 mạch liên kết 110kV Lạng Sơn – Quảng Ninh, Lạng Sơn – Bắc Giang, 12

Lạng Sơn – Cao Bằng. Điện áp nguồn cấp không ổn định, trong quá trình vận

hành nhiều lần phải mở vòng phía Bắc Giang để tránh sự cố do quá tải dây

AC150 đoạn Bắc Giang quản lý (4 tháng đầu năm mở vòng 10 lần), dẫn đến

điện áp thấp 98kV÷105kV trên các TBA 110kV Hữu Lũng, Đồng Bành, Đồng

Mỏ. Điện áp đầu các xuất tuyến 35kV đạt 33,5÷36kV (trong khi theo tiêu chuẩn

vận hành thì yêu cầu giờ cao điểm là 37,5kV ÷ 38,5kV).

- Lưới 110kV không ổn định, kết lưới yếu, phải nhận công suất từ cả 03

mạch liên kết 110kV Quảng Ninh, Bắc Giang, Cao Bằng.

- Ngoài ra thời gian tới triển khai dự án xuất tuyến sau TBA 220kV Lạng

Sơn mở vòng mạch Lạng Sơn – Đồng Đăng (hướng Cao Bằng) 50 ngày. Mất

nguồn Cao Bằng cấp sang, Bắc Giang sẽ phải cấp cho Lạng Sơn nhiều hơn, dẫn

đến nguy cơ quá tải đoạn Bắc Giang, phải mở vòng để tránh sự cố. Khi đó điện

áp vận hành dự kiến chỉ đạt 92÷94kV.

* Lưới điện trung áp:

- Lưới điện trung áp với khối lượng 2.813,9km trải dài trên địa bàn rộng

với 19 xuất truyến 35kV, 07 xuất tuyến 22kV, 10 xuất tuyến 10kV, các đường

dây trung áp mang tải 60-80%. Có 05 điểm liên lạc liên tỉnh với cả 05 tỉnh tiếp

giáp (Cao Bằng, Bắc Kạn, Bắc Giang, Quảng Ninh, Thái Nguyên) và 13 liên lạc

nội tỉnh.

- Có những đường dây trung áp dài liên huyện, nguồn cấp điện hiện phải

phụ thuộc vào các Công ty lân cận, tính chủ động không cao, điện áp thấp. Mặc

dù có các mạch vòng, nhưng đa số bán kính cấp điện lớn, điện áp thấp, truyền tải

công suất hạn chế. Các đường dây 35kV trải dài liên huyện không khai thác

được hết công suất đặt của các MBA 110kV. Các đường dây có chiều dài từ

500km÷600km, bán kính cấp điện trên 100km, điện áp cuối nguồn thấp

32÷33kV.

* Lưới điện hạ áp: Tổng chiều dài đường dây hạ áp bán lẻ là 5.266,32km

trong đó khu vực thành thị là 769,9 km, khu vực nông thôn là 4498,46km.

Thuận lợi: Lưới hạ áp khu vực thành thị đường dây đảm bảo kỹ thuật. Giai

đoạn 2010 - 2019, một số khu vực lưới điện hạ thế tỉnh Lạng Sơn đã được đầu tư 13

và cải tạo bởi các chương trình sửa chữa thường xuyên, sửa chữa lớn, cải tạo

chống quá tải. Đặc biệt là các năm từ 2013 đến 2016 các dự án công trình đầu

tư, cải tạo được đẩy mạnh (theo các nguồn vốn thuộc dự án DEP 1, DEP 2,

ĐTXD, ADB, cải tạo lưới điện hạ áp nông thôn).

Khó khăn: Lưới điện khu vực thị trấn, thành Phố hiện nay có hiện tượng

đầy tải dây dẫn. Lưới hạ áp khu vực nông thôn bán kính lớn (trung bình 1,7km,

cá biệt có nơi 3-5km). Lưới điện hạ áp sau tiếp nhận cũ nát, dây dẫn trần, tiết

diện nhỏ và nhiều mối nối, chưa có nguồn vốn đầu tư, cải tạo sửa chữa. Trong

đó riêng phần lưới không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật tối thiểu còn 584,3km.

1.1.2. Giới thiệu khái quát về Điện lực Thành phố Lạng Sơn

- Nguồn điện:

Thành phố Lạng Sơn hiện đang được cấp điện trực tiếp từ lưới điện Quốc

Gia thông qua chủ yếu 01 trạm biến áp 110kV E13.2 thành phố Lạng Sơn, với

02 máy biến áp, tổng công suất là 80MVA. Ngoài ra, thành phố còn được cấp

điện từ phía trạm biến áp 110 KV E13.1 Đồng Mỏ, E13.6 Đồng Đăng bởi các

mạch trung thế liên lạc. Tuy nhiên, các điểm liên lạc hầu như không đóng điện,

chỉ sử dụng trong trường hợp thay đổi phương thức để sửa chữa, bảo dưỡng

hoặc sự cố.

- Về lưới điện: lưới điện thành phố gồm có cấp điện áp trung thế 22kV,

35kV và hạ thế 0,4kV. Trong đó:

+ Lưới 35KV: Gồm 01 lộ đường dây trung thế 35kV (373 E13.2) được

cấp điện từ trạm 110kV E13.2 thành phố Lạng Sơn. Đây là lộ có bán kính cấp

điện dài, cấp điện cho thành phố Lạng Sơn, cấp đến huyện Cao Lộc, Lộc Bình

và Đình Lập, với bán kính cấp điện là hơn 70km. Do bán kính cấp điện lớn nên

xác suất xảy ra sự cố mất điện lớn, ảnh hưởng đến tình hình cấp điện cho các hộ

tiêu thụ.

+ Lưới 22KV: Gồm 04 lộ đường dây trung thế 22kV (471, 473, 474, 476

E13.2) được cấp điện từ trạm 110kV E13.2 thành phố Lạng Sơn. Các lộ đã được

xây dựng và vận hành từ nhiều năm, hiện tại đều đang đầy tải.

+ Lưới điện hạ thế 0,4KV: toàn địa bàn thành phố có gần 200 trạm biến

áp công cộng và gần 100 trạm biến áp chuyên dùng của khách hàng. Trong đó,

tại các trạm biến áp công cộng, cơ bản lưới điện hạ thế đều đã được đầu tư, cải

tạo nên chất lượng điện năng đảm bảo tiêu chuẩn vận hành, cung cấp điện ổn

định, tin cậy. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều lưới điện của trạm biến áp có bán kính

cấp điện lớn hơn tiêu chuẩn (>500m), nhiều lưới điện hạ thế đã đầy tải, một số

có hiện tượng quá tải cục bộ và giờ cao điểm tối.

Nhu cầu sử dụng điện trong thành phố đạt 34% so với toàn tỉnh Lạng Sơn,

tiêu chuẩn cấp điện sinh hoạt khu vực nội thị đạt khoảng 228kWh/người/năm.

- Chiếu sáng công cộng: Điện chiếu sáng công cộng địa bàn thành phố

Lạng Sơn được cấp chủ yếu qua các trạm biến áp chiếu sáng đô thị, dưới sự

quản lý của UBND thành phố Lạng Sơn. Việc chiếu sáng công cộng từ nguồn

điện khác hầu như rất ít.

1.2. Vai trò, đặc điểm và hiện trạng cấp điện của các tỉnh Đông Bắc và

thành phố Lạng Sơn

1.2.1. Vai trò và đặc điểm

Vai trò: việc cấp điện ở các tỉnh Đông Bắc, đặc biệt là tỉnh có biên giới

như Lạng Sơn có vai trò nhất định như sau:

- Thứ nhất, là cấp điện phục vụ cho sinh hoạt, sản xuất, kinh doanh của

người dân, doanh nghiệp, góp phần phát triển kinh tế, xã hội, xây dựng đất nước

giàu đẹp.

- Thứ hai, là cấp điện phục vụ cho cơ quan, chính quyền quản lý nhà nước

(UBND, các Sở, ban, ngành của tỉnh…) nhằm đảm bảo duy trì các hoạt động

quản lý của Nhà nước.

- Thứ ba, là cấp điện cho người dân, các cơ sở vật chất khu vực biên giới,

phục vụ mục đích an ninh, kinh tế. Đây cũng là một trong những vai trò trọng

tâm của cấp điện.

Đặc điểm: Các tỉnh thuộc Đông Bắc (gồm Lạng Sơn) chủ yếu có đặc

điểm cấp điện tương đồng. Lưới điện đa số là hình tia, số lượng trạm biến áp

220kV, 110kV ít. Đường dây trung thế thường hình tia, kéo dài, chất lượng điện

năng ở cuối nguồn có nhiều thời điểm không đảm bảo tiêu chuẩn vận hành.

1.2.2. Hiện trạng cấp điện cho khu vực Đông Bắc và tỉnh Lạng Sơn

Với số lượng trạm biến áp truyền tải 110kV ít, lưới điện chủ yếu hình tia,

vào giờ cao điểm tối trong ngày, nhiều hộ tiêu dùng ở cuối nguồn phải sử dụng

điện năng với chất lượng không đảm bảo tiêu chuẩn. Một số khu vực lưới điện

quá tải cục bộ vào giờ cao điểm tối, đặc biệt là khu vực thành phố, thị trấn. Khi

lưới điện quá tải, Aptomat tác động cắt gây mất điện, ảnh hưởng đến sinh hoạt,

kinh doanh, sản xuất của các hộ tiêu dùng. Bên cạnh đó, tại khu vực nông thôn,

vùng sâu, vùng xa, do đặc thù sử dụng điện của hộ tiêu thụ, tình trạng non tải

máy biến áp vẫn còn phổ biến và kéo dài trong ngày. Tại đây, dân cư thưa thớt,

rải rác, chủ yếu sinh sống bằng nghề nông, lâm nghiệp, nhu cầu tiêu thụ điện ít

cả về thời gian và công suất. Đa số các máy biến áp phân phối chỉ đạt tối đa

khoảng 70% tải vào giờ cao điểm tối. Vào các thời điểm khác, công suất sử

dụng của trạm chủ yếu chỉ <30% công suất định mức. Hầu hết các tỉnh miền núi

Đông Bắc vẫn còn khu vực vùng sâu, vùng xa khó khăn, các hộ dân chưa có

điện lưới quốc gia, phải sử dụng máy phát điện nhỏ lẻ, Acquy tích điện để phục

vụ sinh hoạt (chủ yếu là chiếu sáng).

Nhìn chung, việc cấp điện ở khu vực Đông Bắc, trong đó có tỉnh Lạng

Sơn, vẫn còn gặp nhiều khó khăn.

1.2.3. Tiềm năng năng lượng mặt trời tại các tỉnh Đông Bắc

Tiềm năng điện năng lượng mặt trời ở các tỉnh Đông Bắc khá phong phú

với số giờ nắng trong năm cao (khoảng 1.600 - 1.800 giờ), lượng bức xạ mặt trời

khoảng 4 - 4,5 kWh/m2/ngày. Trong đó, ở khu vực Đông Bắc, số giờ nắng trong

năm khoảng 1.600 - 1.750 giờ, nắng nhiều từ khoảng tháng 5 trở đi với khoảng 6

- 7 giờ/ngày, duy trì ở mức cao từ tháng 7. Nhờ có tổng số giờ nắng và lượng

bức xạ mặt trời cao, việc lắp đặt điện mặt trời tại Đông Bắc mang lại giá trị kinh

tế rất khả quan.

Đông Bắc có hai mùa ít nắng (mùa thu và mùa đông) nhưng điện mặt trời

là quang điện, cứ có ánh sáng thì pin năng lượng mặt trời sẽ tạo ra điện năng. 16

Chính vì vậy, trong hai mùa này, hệ thống điện năng lượng mặt trời vẫn hoạt

động, chỉ là sản lượng điện tạo ra sẽ giảm (khoảng 50%). Nhưng trong hai mùa

này, nhu cầu điện trong gia đình cũng thường giảm nhiều; vì thế gia đình nào lắp

điện mặt trời vẫn có thể vừa sử dụng điện “sạch” vừa dùng điện từ điện lưới

quốc gia. Theo các chuyên gia, tổng số giờ nắng và bức xạ mặt trời tại Việt Nam

dù ở khu vực nào cũng cao hơn các nước châu Âu và Bắc Mỹ. Ở châu Âu mỗi

năm có đến 6 tháng mùa đông, ngày ngắn đêm dài nhưng họ vẫn đầu tư phát

triển điện mặt trời. Do đó, ở Đông Bắc, dù thời gian hoàn vốn sẽ dài hơn một

chút so với miền Nam và Nam Trung Bộ nhưng bài toán kinh tế khi đầu tư điện

mặt trời hộ gia đình vẫn đảm bảo.

Số liệu bức xạ của cả nước ta như sau:

Bảng 1.2. Số liệu bức xạ của cả nước

Cường độ

Giờ nắng trong

Vùng

BXMT (kWh/m2,

Ứng dụng

năm

ngày)

Đông Bắc

1600 - 1750

3,3 – 4,1

Trung bình

Tây Bắc

1750 - 1800

4,1 – 4,9

Trung bình

Bắc Trung Bộ

1700 - 2000

4,6 – 5,2

Tốt

Tây Nguyên và

2000 - 2600

4,9 – 5,7

Rất tốt

Nam Trung Bộ

Nam Bộ

2200 - 2500

4,3 – 4,9

Rất tốt

Trung bình cả nước

1700 - 2500

4,6

Tốt

1.2. Vai trò của năng lượng mặt trời của thành phố Lạng Sơn: được coi là

nguồn năng lượng gần như vô tận, năng lượng mặt trời mang lại rất nhiều ứng

dụng về mặt năng lượng, cụ thể:

Năng lượng mặt trời tạo ra các máy nước nóng sử dụng nguồn nhiệt từ

mặt trời để sử dụng trong sinh hoạt, kinh doanh, sản xuất.

Hình 1.1: Bản đồ số liệu bức xạ năng lượng mặt trời Việt Nam

Hệ thống sưởi ấm từ năng lượng mặt trời áp dụng trong xây dựng, sử

dụng các vật liệu nhiệt khối như đá, xi măng, nước...

Hệ thống xử lý nước sử dụng nhiệt mặt trời và điện năng lượng mặt trời

để khử mặn hoặc khử khuẩn.

Bếp năng lượng mặt trời, người ta cũng sử dụng kỹ thuật hội tụ ánh sáng

mặt trời để tạo nhiệt phục vụ nấu ăn, điển hình là các bếp công nghiệp công

nghệ Ấn Độ đang phục vụ tới 35.000 suất ăn mỗi ngày.

Lợi ích to lớn từ điện năng lượng mặt trời

Điện năng lượng mặt trời là nguồn điện được chuyển đổi từ năng lượng

ánh sáng mặt trời thành điện năng. Do vậy với năng lượng mặt trời, chúng ta có

một nguồn tài nguyên gần như vô tận để khai thác.

Ý nghĩa kinh tế của điện năng lượng mặt trời

Với nguồn cung cấp ngày càng lớn về nguyên vật liệu, chi phí sản xuất

pin năng lượng mặt trời đang ngày càng giảm. Đồng thời với sự phát triển của

công nghệ ngày càng cao, sản lượng điện do pin mặt trời cung cấp đang tăng dần

theo thời gian góp phần giảm chi phí tiêu thụ điện.

An ninh năng lượng

Một trong những vai trò quan trọng nữa là điện năng lượng mặt trời trong

tương lai có thể thay thế các hình thức sản xuất điện khác từ việc đốt nguyên

liệu hóa thạch cũng như hạn chế thủy điện làm thay đổi hệ sinh thái.

Lợi ích môi trường của điện năng lượng mặt trời

Điện năng lượng mặt trời được công nhận là nguồn năng lượng xanh, sạch

và thân thiện với môi trường, công nghệ tái chế pin năng lượng mặt trời cũng

dần hoàn thiện, theo thống kê các năm gần đây, lượng phát thải khí CO2 trung

bình của điện năng lượng mặt trời là 41g/kWh so với điện than là 820g/kWh và

dầu khí là 490g/kWh.

Ngoài ra, điện năng lượng mặt trời được ứng dụng sâu rộng trong đời

sống của con người từ sinh hoạt đến sản xuất, có khả năng triển khai với quy mô

rất đa dạng và phù hợp với mọi đối tượng.

1.3. Một số lưu ý về năng lượng mặt trời tại thành phố Lạng Sơn

Tại thành phố Lạng Sơn, khi muốn sử dụng một hệ thống năng lượng mặt

trời thì trước hết cần giải quyết tốt một số vấn đề sau:

1.3.1. Tư vấn về lắp điện mặt trời:

- Lắp đặt các tấm pin:

Thành phố Lạng Sơn nằm ở trung tâm tỉnh Lạng Sơn, phía Bắc của cả

nước. Do vị trí địa lý của nước ta nằm ở bán cầu Bắc nên việc lắp đặt các tấm

pin năng lượng sẽ được lắp nghiêng 10-150 về phía nam và vuông góc với

hướng đông và tây (không lệch về phía nào) để hứng ánh sáng mặt trời là tốt

nhất.

Thêm vào đó, do đặc tính của các tấm pin là công suất phát điện sẽ bị hạn

chế khi bị nóng lên do vậy khi lắp các giá đỡ tấm pin thì phải căn cứ theo vị trí, 19

địa thế lắp đặt để tính toán độ cao, độ cứng của giá đỡ so với mái nhà, xưởng. Ví

dụ: nếu mái nhà, xưởng được làm bằng bê tông và các công trình xung quanh

ảnh hưởng khiến sự lưu thông, tản nhiệt kém thì độ cao của giá đỡ tấm pin có

thể làm cao đến 1,2-1,5 mét. Nếu mái nhà, xưởng được làm bằng vật liệu ngói

gốm thì sự tản nhiệt tốt hơn nên độ cao của giá đỡ cũng chỉ cần thấp hơn. Nếu

đây là khu vực thường có gió mạnh trong năm thì cần tăng cường thêm độ cứng

của khung giá đỡ (thêm thanh nối, giằng hoặc kích thước của các thanh thép làm

khung).

- Số lượng tấm pin: Tùy theo nhu cầu công suất sử dụng, lắp đặt và khả

năng lắp đặt (diện tích mái nhà, xưởng) mà số lượng tấn pin năng lượng mặt trời

có thể ít hoặc nhiều. Thêm vào đó, công suất của mỗi tấm pin cũng ảnh hưởng

đến số lượng tấm pin cần lắp. Năm 2019, tại miền Bắc, khi điện năng lượng mặt

trời bắt đầu được bộ Chính phủ cho phép ký hợp đồng bán điện giữa ngành Điện

và cá nhân, tổ chức thì các hệ thống điện năng lượng mặt trời dần được lắp đặt

nhiều hơn ở các tỉnh miền Bắc, trong đó có Lạng Sơn và chủ yếu là khu vực

thành phố Lạng Sơn. Thời điểm này, các tấm pin được lắp đặt chủ yếu là có

công suất nhỏ (245-:-325 kWp) nên với một lượng công suất vừa hoặc nhỏ

nhưng số lượng tấm pin nhiều, chiếm nhiều diện tích. Đến đầu năm 2020, các

tấm pin công suất lớn hơn đã được sản xuất và lắp đặt (công suất 425kWp) với

diện tích của một tấm là không đổi, qua đó tiết kiệm diện tích lắp đặt hơn, cho

phép mở rộng tổng công suất một cách dễ dàng hơn. Trong tương lai gần, với sự

phát triển của khoa học công nghệ, công suất của mỗi tấm pin có thể sẽ tiếp tục

lớn hơn và đáp ứng kịp thời nhu cầu của người sử dụng. So với nhiều tỉnh Đồng

bằng, thành phố Lạng Sơn có mật độ dân và mật độ cơ sở hạ tầng vừa phải, diện

tích mặt bằng mỗi cơ sở hạ tầng cơ bản đáp ứng tốt cho nhu cầu lắp đặt điện

năng lượng mặt trời. Tuy nhiên, với sự phát triển của kinh tế xã hội, mật độ dân

và mật độ cơ sở hạ tầng ngày một tăng. Lúc đó, nhu cầu sử dụng tấm pin có

công suất lớn sẽ rất thiết thực.

- Lắp đặt bộ điều khiển và chuyển đổi nguồn: theo nguyên lý, năng

lượng từ ánh sáng mặt trời sẽ được tấm pin mặt trời hấp thụ và chuyển đổi thành 20

năng lượng điện với nguồn điện là một chiều. Do vậy để có thể sử dụng hoặc

hòa lưới điện quốc gia thì cần chuyển đổi thành điện xoay chiều với các thông

số cơ bản phù hợp. Bộ chuyển đổi nguồn (thường gọi là Inverter) có tác dụng

chuyển đổi nguồn điện một chiều thành nguồn điện xoay chiều.

Đồng thời, bộ Inverter còn có tác dụng hòa nguồn điện sau chuyển đổi với

lưới điện quốc gia thông qua bộ hòa được tích hợp sẵn. Với những bộ Inverter

thông minh còn điều tiết cả luồng công suất, ưu tiên năng lượng mặt trời sử

dụng cho các thiết bị nội bộ của hộ lắp đặt, khi công suất không dùng hết thì mới

phát ngược lại lên lưới điện. Thêm vào đó, tuy theo công suất sử dụng mà bộ

Inverter có thể là loại 3 pha hay 1 pha.

Tại thành phố Lạng Sơn, cả 2 loại 1 pha và 3 pha đều được sử dụng cho

các hộ tiêu thụ. Thông thường, với các hệ thống có công suất nhỏ (~ 5kWP) và

chỉ có thiết bị 1 pha thì bộ Inverter được sử dụng. Bộ Inverter này có ưu điểm

nhỏ, gọn, tiêu thụ năng lượng ít, lắp đặt đơn giản, dễ vận hành, sử dụng, tuy

nhiên chỉ phù hợp với hệ thống có công suất nhỏ.

Hình 1.2: Hệ pin năng lượng mặt trời.

Với những hệ thống điện năng lượng mặt trời công suất lớn (trên 10kWp)

hoặc hộ tiêu thụ có thiết bị 3 pha, Inverter 3 pha sẽ được sử dụng. Inverter 3 pha

với những ưu điểm như công suất lớn, hoạt động tin cậy, lắp đặt đơn giản, dễ

vận hành, sử dụng rất phù hợp với các hệ thống lớn, yêu cầu cao, đa dạng. Bộ

chỉ có nhược điểm là giá thành cao hơn và công suất tiêu thụ (tổn hao điện năng)

lớn hơn.

Hiện nay, do sự phát triển của ngành công nghiệp sản xuất thiết bị điện

năng lượng mặt trời cũng như do nhu cầu của hộ tiêu dùng, các thiết bị như pin

mặt trời, bộ Inverter đề được sản xuất hợp bộ nên việc lắp và cài đặt rất dễ dàng.

Chỉ với thao tác đấu nối cơ bản là có thể hoàn thành việc đấu nối, lắp đặt bộ

Inverter. Điểm cộng của nhiều bộ Inverter hiện nay là có kết nối Wifi, từ đó cho

phép người sử dụng có thể dễ dàng truy cập vào Inverter để giám sát tình trạng

làm việc của hệ thống cũng như thống kê, theo dõi diễn biến công suất, điện

năng mà hệ thống sản sinh ra. Tại thành phố Lạng Sơn, việc sử dụng các bộ

Inverter như vậy là rất phù hợp và thuận tiện do đa số các hộ sử dụng đều là

những người am hiểu cơ bản về công nghệ thông tin, đồng thời lại bận rộn, các

bộ Inverter thường lại được lắp đặt ở vị trí trên tầng cao của cơ sở hạ tầng,

không thuận tiện để giám sát trực tiếp. Trong trường hợp chức năng Wifi bị lỗi,

người sử dụng vẫn có thể giám sát trực tiếp tại màn hình hiện thị của Inverter,

tuy chỉ có thể xem được các thông số cơ bản và không có biểu đồ thống kê.

1.3.2. Chi phí lắp 1 hệ thống điện năng lượng mặt trời hoàn chỉnh:

Điện mặt trời áp mái cho gia đình: với công suất lắp đặt từ 2-5kWp, mỗi

kWp cần diện tích khoảng 6-7m2 và mỗi ngày sản xuất được từ 4-6kWh (tùy

chất lượng tấm pin, các thành phần khác trong hệ thống điều kiện nắng) sẽ có

suất đầu tư từ 15-18tr/1kWp cho các sản phẩm tốt, và từ 20-25tr cho các sản

phẩm cao cấp có tiêu chuẩn chất lượng vượt trội, thời gian bảo hành lâu. Thêm

vào đó, với sự phát triển của công nghệ và công suất sản xuất, số lượng các nhà

máy sản xuất, số lượng pin mặt trời cung cấp ra thị trường ngày càng tăng, giá

thành sẽ ngày càng rẻ.

1.3.3. Lựa chọn tấm pin năng lượng mặt trời:

Hiện tại, loại pin năng lượng mặt trời có ba loại: mono (đơn tinh thể),

poly (đa tinh thể) và thin-film (màng mỏng). Những tấm pin mặt trời này khác

nhau về cách chúng được tạo ra, hình dạng, hiệu suất, giá thành và cách lắp đặt.

Tùy thuộc vào nhu cầu mà bạn có thể cân nhắc lựa chọn một loại phù hợp

nhất, cụ thể:

Pin Mono và Poly

Hình 1.3: Pin loại Pin Mono và poly

Cả hai loại pin mặt trời mono và poly đều có các solar cell (tế bào quang

điện) làm từ các tấm silic. Để tạo ra một tấm pin mono và poly, các tấm wafer

(miếng silic mỏng chừng 0.76 mm) được lắp thành các hàng và cột để tạo thành

một hình chữ nhật, sau đó được phủ bằng một tấm kính và đóng khung lại với

nhau.

Trong khi cả hai loại pin mặt trời này đều có các cell được làm từ silic,

các tấm mono và poly khác nhau trong thành phần của chính silic. Pin mặt trời

mono được cắt từ một tinh thể silic đơn, tinh khiết. Còn pin mặt trời Poly bao

gồm các mảnh tinh thể silic được nung chảy trong khuôn trước khi được cắt

thành tấm wafer.

Pin Thin-film

Không giống như các tấm pin mặt trời mono và poly, các tấm pin Thin-

film được làm từ nhiều loại vật liệu. Loại pin mặt trời Thin-film phổ biến nhất

được làm từ cadmium Telluride (CdTe). Để tạo ra loại pin thin film này, các nhà

sản xuất đặt một lớp CdTe giữa các lớp màng dẫn trong suốt giúp thu ánh sáng

mặt trời. Loại công nghệ Thin-film này cũng có một lớp kính trên cùng để bảo

vệ.

Các tấm pin mặt trời Thin-film cũng có thể được chế tạo từ silic vô định

hình (a-Si), tương tự như thành phần của các tấm mono và poly. Mặc dù loại pin

Thin-film này có silic trong thành phần nhưng chúng không được tạo thành từ

các tấm silic cứng. Thay vào đó, chúng bao gồm silic không kết tinh được đặt

trên thủy tinh, nhựa hoặc kim loại.

Cuối cùng là Copper Indium Gallium Selenide (CIGS), một loại công

nghệ Thin-film phổ biến khác. Các tấm pin CIGS có tất cả bốn thành phần được

đặt giữa hai lớp dẫn điện (ví dụ như thủy tinh, nhựa, nhôm hoặc thép) và các

điện cực được đặt ở mặt trước và mặt sau để thu dòng điện.

Khi tiến hành chọn loại pin năng lượng mặt trời để lắp đặt bạn phải quyết

định dựa theo yếu tố tài chính, tình hình thực địa và vị trí lắp đặt. Mỗi loại

mono, poly và thin-film đều có những ưu và nhược điểm riêng.

Chủ sở hữu có mặt bằng lớn, nhiều không gian cho các tấm pin mặt trời

có thể chọn lắp đặt các tấm poly có hiệu suất trung bình với chi phí thấp hơn.

Nếu bạn có không gian hạn chế bạn có thể chọn lắp đặt các tấm pin mặt trời

mono, hiệu suất cao hơn.

Vị trí địa lý cũng ảnh hưởng tới việc loại loại pin. Trong thực tế, pin mặt

trời mono tốt hơn pin poly ở hiệu suất chuyển đổi ở những nơi có bức xạ mặt

trời yếu (khoảng 3.8 - 4.8kWh/m2/ngày). Khu phía miền Nam nước ta có cường

độ bức xạ mặt trời cao nhất cả nước (từ 4.8 – 5.6kWh/m2/ngày), và miền Bắc là

(từ 3.8 - 4.7kWh/m2/ngày). Ngoài ra, miền Nam có nhiệt độ cao hơn nên phải

tính tới yếu tố suy giảm hiệu suất do nhiệt độ. Thêm nữa là yếu chi phí đầu tư

cho hệ thống sử dụng pin poly thấp hơn. Vì vậy, pin poly nên sử dụng ở miền

Nam và mono nên sử dụng ở miền Bắc.

Pin thin-film ít dùng trong thực tế ở Việt Nam vì chúng cần quá nhiều

diện tích lắp đặt và hiệu suất chuyển đổi thấp. Chúng có thể được sử dụng ở

những nơi không thể chịu được trọng lượng của các hệ thống thiết bị năng lượng

mặt trời truyền thống. Ngoài ra, các tấm pin thin-film đôi khi có thể là một giải

pháp hữu ích cho các hệ mặt trời di động như trên xe hoặc thuyền.

1.3.4. Thu hồi vốn khi lắp hệ thống năng lượng mặt trời:

Cách tính lợi ích kinh tế và thời gian thu hồi vốn như sau, gồm 2 lợi ích

chính:

+ Thứ nhất: đó là lợi nhuận có được từ lượng điện năng do hệ thống điện

mặt trời sản sinh ra, cá nhân (tổ chức) sử dụng không hết và bán lại cho ngành

Điện. Sản lượng điện năng này sẽ được đo đếm, ghi nhận lại bởi công tơ 2 chiều

của ngành Điện đã lắp cho cá nhân (tổ chức). Tùy theo công suất của hệ thống

điện mặt trời và thời tiết (cường độ ánh sáng, nhiệt độ không khí, mùa) mà

lượng điện năng hệ thống sản sinh ra có thể cao hoặc thấp. Và còn tùy thuộc vào

công suất sử dụng của hộ tiêu thụ mà lượng điện năng dư thừa, bán lại cho

ngành Điện trong một ngày là lớn hay nhỏ. Theo số lượng thống kê tại 1 hộ gia

đình có lắp hệ thống điện mặt trời, công suất 12,75 kWp thì tại ngày cao điểm

nhất trong năm, hệ thống sản sinh ra lượng điện năng là 58kWh, lượng điện

năng dư thừa, bán lại cho ngành Điện là 36 kWh, ứng với số tiền ngành Điện trả

cho hộ dân là:

36 x 1943 đồng x 110% = 76.943 đồng.

Nếu tính trung bình cả năm, lượng điện bán cho ngành Điện là 70% lượng

điện năng trên thì số tiền tương ứng cả năm là 19.659.000 đồng.

+ Thứ hai: đó là lợi nhuận quy đổi do chênh lệch giá điện bậc thang đối

hộ sinh hoạt. Xét hộ tiêu thụ nói trên, khi chưa lắp điện mặt trời, tháng cao điểm

trong năm (mùa hè), hộ sử dụng lượng điện năng là 650 kWh, giá bậc thang cao

nhất (chưa gồm VAT) là 2927 đồng/kWh). Khi lắp điện mặt trời, lượng điện

năng mà hộ dân mua từ ngành Điện chỉ là 350 kWh, giảm 300 kWh, ứng với

tiền điện giảm được là 960.000 đồng. Nếu tính trung bình là 70% số lượng trên

thì tính cho cả năm hộ đó tiết kiệm được 8,071 triệu đồng.

Như vậy, tổng lợi nhuận quy đổi được từ hệ thống điện mặt trời là:

19,659 + 8,071 = 27,7 triệu đồng/năm.

Tổng vốn đầu tư ban đầu là 12,75 x 13 triệu đồng = 165,65 triệu đồng.

Thời gian thu hồi vốn xấp xỉ là 6 năm.

Phần chi tiết về NLMT của thành phố Lạng Sơn sẽ được trình bày chi tiết

trong chương 3.

1.4. Kết luận chương 1

Như vậy, với đặc điểm tình hình lưới điện tỉnh Lạng Sơn, tình hình cấp

điện trên địa bàn, những ưu điểm, thuận lợi trong việc phát triển điện mặt trời

của địa bàn thành phố Lạng Sơn, tính năng, công nghệ hiện đại của hệ thống

điện mặt trời hiện nay thì việc phát triển, mở rộng điện năng lượng mặt trời,

từng bước đưa điện mặt trời thành nguồn năng lượng điện chính của thành phố

Lạng Sơn, của tỉnh và của Quốc gia sẽ có nhiều cơ sở để trở thành hiện thực.

Chương 2

NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC HỆ ĐIỆN MẶT TRỜI

LAI (HYBRID)

2.1. Giới thiệu:

Ứng dụng công nghệ chuyển hóa quang năng thành điện năng đã trở thành

xu thế mới để dần thay thế các nguồn điện sử dụng tài nguyên môi trường. Hệ

thống điện mặt trời mái nhà với công suất nhỏ, tiện dụng, điện mặt trời (ĐMT)

lắp trên mái nhà không chỉ giúp tiết kiệm chi phí, mà còn góp phần giảm áp lực

về đầu tư nguồn điện, giảm ô nhiễm môi trường. Ưu thế của nó thể hiện như sau:

- Điện mặt trời mái nhà là giải pháp năng lượng mặt trời cho hộ gia đình,

doanh nghiệp... là nguồn năng lượng tái tạo thực sự, chuyển hóa quang năng

thành điện năng, tận dụng ánh sáng mặt trời, thân thiện với môi trường.

- Sử dụng nguồn "nguyên liệu" gần như là vô tận - ánh sáng mặt trời, sử

dụng trong gia đình, doanh nghiệp giúp giảm sâu hóa đơn tiền điện hằng tháng.

- Chi phí bảo trì, bảo dưỡng cực thấp. Người dùng chỉ cần giữ hệ thống

sạch sẽ (vệ sinh 2-3 lần/năm). Hệ thống điện mặt trời mái nhà không có các bộ

phận chuyển động gây hao mòn, do đó chi phí bảo dưỡng gần như là không có.

- Công nghệ phát triển điện mặt trời phát triển rất nhanh và không ngừng

tiến bộ. Những đổi mới của công nghệ càng ngày sẽ càng làm cho hiệu quả của

các tấm pin mặt trời tăng lên.

2.1.1. Nguyên lý hoạt động

- Năng lượng mặt trời được hấp thụ bởi tấm pin và chuyển hóa thành

nguồn điện 1 chiều.

- Inverter chuyển dòng điện 1 chiều từ hệ thống tấm pin sang dòng điện

xoay chiều để sử dụng.

- Năng lượng điện sinh ra từ hệ thống điện mặt trời mái nhà được sử dụng

cho tòa nhà.

- Năng lượng thừa không sử dụng hết sẽ được phát ngược lên lưới điện.

2.1.2. Các mô hình lắp đặt

Có ba mô hình chính: Mô hình các hệ thống khác nhau của điện mặt trời

như mô hình nối lưới trực tiếp; Mô hình năng lượng mặt trời nối lưới có lưu trữ

- dùng hệ thống lưu trữ nguồn điện; Mô hình kết hợp lưu trữ và nối lưới trực

tiếp.

2.1.2.1. Mô hình nối lưới trực tiếp (On Grid)

Năng lượng mặt trời được hấp thu trực tiếp qua tấm pin năng lượng mặt

trời tạo ra dòng điện một chiều DC. Sau đó thông qua bộ chuyển đổi điện hòa

lưới (DC/AC inverter on grid). Dòng điện được chuyển đổi thành điện xoay

chiều AC, cùng pha, cùng tần số với điện lưới quốc gia. Hệ thống sẽ hòa chung

với điện lưới quốc gia cùng cung cấp điện cho các thiết bị điện.

Hình 2.1: Mô hình nối lưới trực tiếp

2.1.2.2. Mô hình năng lượng mặt trời độc lập (Off Grid)

Nó gần tương tự hệ thống điện nối lưới không dự trữ. Tuy nhiên, có thêm

hệ thống ắc quy lưu trữ như trên Hình 2.2. Dành cho những thiết bị quan trọng

cần nguồn điện ổn định như camera quan sát, modum internet, máy tính,. hoặc

dành cho toàn bộ tải của hệ thống (chỉ dành cho những yêu cầu đặc biệt).

2.1.2.3. Mô hình vừa nối lưới vừa có lưu trữ (Hybrid)

Đây là mô hình tích hợp của hai mô hình trên như trên Hình 2.3. Lượng

điện mặt trời sau khi thu được nhờ pin năng lượng sẽ được nạp vào acquy. Khi

acquy đã đầy, lượng điện dư vẫn là điện 1 chiều sẽ được chuyển thành xoay

chiều. Điện xoay chiều được chuyển đến tải. Nếu điện sử dụng từ tải vẫn còn dư

thì sẽ chuyển lên lưới điện quốc gia.

Hình 2.2: Mô hình năng lượng mặt trời độc lập

Hình 2.3: Mô hình vừa nối lưới vừa có lưu trữ (Hybrid)

2.2. Cấu trúc của hệ thống điện mặt trời

Từ các mô hình năng lượng mặt trời nói trên, ta đi xây dựng cấu trúc khối

các hệ năng lượng mặt trời như sau:

2.2.1. Cấu trúc hệ năng lượng mặt trời nối lưới

Cấu trúc của hệ thống điện mặt trời nối lưới được biểu diễn trên Hình 2.4,

gồm các khối chức năng chính sau:

- Khối Modul quang điện (PV);

- Khối biến đổi một chiều - một chiều (DC/DC);

- Khối biến đổi một chiều - xoay chiều có nhiệm vụ biến đổi điện áp một

chiều tại DC bus thành điện áp xoay chiều hình sin 1 pha hoặc 3 pha có tần số

50Hz để nối với lưới điện quốc gia hoặc lưới nội bộ nối lưới có lưu trữ;

- Khối lọc có nhiệm vụ lọc các sóng hài của điện áp và dòng điện do bộ

biến đổi gây ra;

Hình 2.4: Sơ đồ khối hệ thống điện mặt trời nối lưới

- Khối đồng bộ hóa lưới (PWM);

- Khối điều khiển chung hệ thống.

2.2.2. Cấu trúc hệ năng lượng mặt trời độc lập

Cấu trúc của hệ thống điện mặt trời độc lập được biểu diễn trên Hình 2.5,

gồm các khối chức năng chính sau:

- Khối Modul quang điện (PV);

- Khối tích lũy năng lượng một chiều (Ắc quy);

- Khối biến đổi một chiều - một chiều (DC/DC);

- Khối biến đổi một chiều - xoay chiều có nhiệm vụ biến đổi điện áp một

chiều tại DC bus thành điện áp xoay chiều hình sin 1 pha hoặc 3 pha có tần số

50Hz để cho lưới nội bộ nối lưới có lưu trữ;

- Khối lọc có nhiệm vụ lọc các sóng hài của điện áp và dòng điện do bộ

biến đổi gây ra;

- Khối điều khiển nghịch lưu (PWM);

- Khối điều khiển chung hệ thống.

Hình 2.5: Sơ đồ khối hệ thống điện mặt trời độc lập

2.2.3. Cấu trúc hệ năng lượng mặt trời lai

Cấu trúc của hệ thống điện mặt trời lai được biểu diễn trên Hình 2.6, gồm

các khối chức năng chính sau:

- Khối Modul quang điện (PV);

- Khối biến đổi một chiều - một chiều (DC/DC);

- Khối tích lũy năng lượng một chiều (Ắc quy);

- Khối biến đổi một chiều - xoay chiều có nhiệm vụ biến đổi điện áp một

chiều tại DC bus thành điện áp xoay chiều hình sin 1 pha hoặc 3 pha có tần số

50Hz để nối với lưới điện quốc gia hoặc lưới nội bộ nối lưới có lưu trữ;

Hình 2.6: Sơ đồ khối hệ thống điện mặt trời lai

- Khối lọc có nhiệm vụ lọc các sóng hài của điện áp và dòng điện do bộ

biến đổi gây ra;

- Khối đồng bộ hóa lưới (PWM);

- Khối điều khiển chung hệ thống.

2.3. Hệ năng lượng điện mặt trời nối lưới có lưu trữ

Hệ năng lượng điện mặt trời nối lưới có lưu trữ có mô hình như trên Hình

2.2 và cấu trúc thể hiện như Hình 2.6. Sau đây, ta đi xét cụ thể từng khối của hệ

điện mặt trời nối lưới có lưu trữ.

2.3.1. Pin mặt trời (PV - Photovoltaic)

- Khái niệm

Pin mặt trời hay pin quang điện có tên tiếng Anh là Solar panel, nó bao

gồm nhiều tế bào quang điện ( gọi là solar cells) như trên hình 2.7. Tế bào quang

điện này là các phần tử bán dẫn có chứa trên bề mặt nhiều các cảm biến của ánh

sáng là đi ốt quang, nó làm biến đổi năng lượng của ánh sáng thành năng lượng

điện.

Hình 2.7: Các tấm pin mặt trời

Các chỉ số cường độ dòng điện, hiệu điện thế hay điện trở của tấm pin

thay đổi phụ thuộc vào lượng ánh sáng chiếu lên chúng. Các tế bào quang điện

này được ghép lại thành một khối để trở thành pin mặt trời ( thông thường sẽ từ

60 hoặc 72 tế bào quang điện trên một tấm pin)

Tấm pin năng lượng mặt trời là vật liệu đặc biệt có khả năng chuyển đổi

quang năng của ánh sáng mặt trời thành điện năng được lắp trong hệ thống điện

mặt trời. Nếu như thủy điện thì tạo ra điện từ nước, nhiệt điện thì từ than...còn

pin năng lượng mặt trời sẽ tạo ta nguồn điện từ ánh sáng của mặt trời. Đây là

điểm đặc biệt và cũng là ưu thế của pin mặt trời, tận dụng tốt nguồn ánh sáng vô

tận và quý giá để sản xuất ra năng lượng phục vụ nhu cầu của con người.

Thêm vào đó, tấm pin mặt trời không chỉ làm việc khi có ánh nắng mặt

trời mà ngày cả khi thời tiết có nhiều mây, tấm pin năng lượng mặt trời vẫn sẽ

làm việc tốt. Trong thực tế, tấm pin năng lượng mặt trời tạo ra điện từ ánh sáng,

không phải từ năng lượng nhiệt. Vì vậy nó sẽ sản xuất điện tốt hơn trong khu

vực mát, lạnh so với các khu vực nóng với cùng một lượng ánh sáng mặt trời.

Giá tấm pin năng lượng mặt có thể lên tới 2.500.000 VND/tấm.

Hiệu suất pin mặt trời là tỉ số giữa năng lượng điện mà pin mặt trời phát ra

trên tổng số năng lượng của ánh sáng mặt trời trong phạm vị 1m². Hiệu suất của

pin mặt trời thay đổi từ 6% - 30% tùy theo loại vật liệu và hình dạng tấm pin.

Pin mặt trời được sản xuất và ứng dụng phổ biến hiện nay là các pin mặt trời

được chế tạo từ vật liệu tinh thể bán dẫn Silicon (Si) có hoá trị 4. Từ tinh thể Si tinh

khiết, để có vật liệu tinh thể bán dẫn Si loại n, người ta pha tạp chất Donor là

Photpho (P) có hoá trị 5. Còn để có vật liệu bán dẫn tinh thể loại p thì tạp chất

Acceptor được dùng để pha vào Si là Bo có hoá trị 3. Đối với pin mặt trời từ vật

liệu tinh thể Si khi được chiếu sáng thì hiệu điện thế hở mạch giữa hai cực vào

khoảng 0,55V, còn dòng ngắn mạch của nó dưới bức xạ mặt trời 1000W/m2 vào

khoảng (2530) mA/cm3. Hiện nay cũng đã có các pin mặt trời bằng vật liệu Si vô

định hình (a-Si). Pin mặt trời a-Si có ưu điểm là tiết kiệm được vật liệu trong sản

xuất do đó có thể có giá thành rẻ hơn. Tuy nhiên, so với pin mặt trời tinh thể thì

hiệu suất biến đổi quang điện của nó thấp và kém ổn định khi làm việc ngoài trời.

Năng lượng mặt trời được tạo ra từ các tế bào quang điện (PV) là một trong

những nguồn năng lượng tái tạo quan trọng do lợi thế như không cần chi phí

nhiên liệu, bảo trì ít và không có tiếng ồn và mòn do sự vắng mặt của bộ phận

chuyển động. Về lý thuyết đây là một nguồn năng lượng lý tưởng. Tuy nhiên, để

hệ thống này được triển khai rộng rãi trong thực tế cần phải tiếp tục giải quyết

một số vấn đề như: Giảm chi phí lắp đặt; tăng hiệu suất chuyển đổi năng lượng

và các vấn đề liên quan đến sự tương tác với các hệ thống khác.

- Mô hình toán và đặc tính làm việc của pin mặt trời

Mô hình toán học của tế bào quang điện đã được nghiên cứu trong nhiều

thập kỷ qua. Mạch điện tương đương của mô hình tế bào quang điện bao gồm:

Dòng quang điện, Điôt, điện trở song song (dòng điện dò), điện trở nối tiếp được

chỉ ra trên Hình 2.8. Ta có:

(2.1)

Trong đó: Igc là dòng quang điện (A); I0 là dòng bão hòa (A) phụ thuộc

vào nhiệt độ tế bào quang điện; q là điện tích của điện tử, q = 1,6.10-19C; k là

hằng số Boltzman, k = 1,38.10-23J/K; F là hệ số phụ thuộc vào công nghệ chế tạo

pin, ví dụ công nghệ Si-mono F = 1,2; công nghệ Si-Poly F = 1,3, …; Tc là nhiệt

độ tuyệt đối của tế bào (0K); Vd là điện áp trên điôt (V); Rp là điện trở song song.

Hình 2.8: Mô hình tương đương của module PV

Dòng quang điện Igc phụ thuộc trực tiếp vào bức xạ mặt trời và nhiệt độ

pin, được tính theo công thức (2.2)

(2.2)

Với: µsc là hệ số phụ thuộc nhiệt độ của dòng ngắn mạch (A/0C); Tref là

nhiệt độ tham chiếu của tế bào quang điện (0K); Tc là nhiệt độ làm việc của tế

bào quang điện (0K); Isc là dòng điện ngắn mạch trong điều kiện chuẩn (nhiệt độ

250C và bức xạ mặt trời 1kW/m2); G là bức xạ mặt trời kW/m2

Dòng bão hòa I0 thay đổi theo nhiệt độ của tế bào quang điện theo biểu

thức (2.3).

(2.3)

(2.4)

Trong đó I0α là dòng điện bão hòa tại một bức xạ mặt trời và nhiệt độ tham

chiếu; Vg là năng lượng lỗ trống của chất bán dẫn được sử dụng làm tế bào; V0c 34

là điện áp hở mạch của tế bào. Từ các biểu thức (2.1), (2,2), (2.3), (2.4) ta có thể

xây dựng được mô hình mô phỏng modul PV trên Matlab. Trong các mô hình

đó, các đầu vào là bức xạ mặt trời và nhiệt độ của tế bào quang điện, các đầu ra

là áp và dòng PV. Các thông số của mô hình thường được lấy từ bảng dữ liệu do

nhà sản xuất cung cấp.

Công suất của pin được tính theo công thức:

P = U.I (2.5)

Tiến hành mô phỏng ta thu được họ đặc tính I(U) và đặc tính P(U) của pin

mặt trời như Hình 2.9a,b,c,d.

Trong đó, hình 2.9a,b là đặc tính P(U) và đặc tính I(U) của PV với các mức

bức xạ khác nhau; Hình 2.4c,d là đặc tính P(U) và đặc tính I(U) của PV với

nhiệt độ khác nhau. Từ đó ta có nhận xét sau:

- Dòng ngắn mạch Isc tỉ lệ thuận với cường độ bức xạ mặt trời và ít thay đổi

theo nhiệt độ

- Điện áp hở mạch tỉ lệ nghịch với nhiệt độ và ít thay đổi theo bức xạ mặt

trời

- Công suất modul PV thay đổi nhiều theo cả bức xạ mặt trời và nhiệt độ

tấm PV. Mỗi đường đặc tính P(U) có một điểm ứng với công suất lớn nhất, gọi

là điểm công suất cực đại (MPP - Max Power Point).

2.3.2. Bộ biến đổi một chiều - một chiều (DC/DC)

- Chức năng

Bộ biến đổi một chiều một chiều có nhiệm vụ biến đổi điện áp một chiều

về trị số phù hợp với điện áp một chiều đặt vào bộ nghịch lưu (thường 300 -

600V) và duy trì ổn định điện áp đó để hòa vào thanh cái một chiều (DC- Bus)

cùng với điện áp của các nguồn năng lượng tái tạo khác (nếu có). Đồng thời

thông qua bộ biến đổi DC/DC này để thực hiện điều khiển bám điểm công suất

cực đại cho hệ thống.

Các bộ biến đổi DC/DC được chia làm 2 loại: Có cách ly và loại không

cách ly. Loại cách ly sử dụng máy biến áp cao tần, chúng cách ly nguồn điện

một chiều đầu vào với nguồn một chiều ra và tăng hay giảm áp bằng cách điều 35

chỉnh hệ số biến áp. Loại này thường được sử dụng cho các nguồn cấp một

chiều sử dụng khoá điện tử và cho hệ thống lai. Loại DC/DC không cách ly

không sử dụng máy biến áp cách ly. Chúng luôn được dùng trong các bộ điều

khiển động cơ một chiều. Các loại bộ biến đổi DC/DC thường dùng trong hệ PV

gồm:

- Bộ giảm áp (Buck);

- Bộ tăng áp (Boost).

Hình 2.9: Các họ đặc tính của PV

Bộ giảm áp Buck có thể định được điểm làm việc có công suất tối ưu mỗi

khi điện áp vào vượt quá điện áp ra của bộ biến đổi, trường hợp này ít thực hiện

được khi cường độ bức xạ của ánh sáng xuống thấp.

Bộ tăng áp Boost có thể định điểm làm việc tối ưu ngay cả với cường độ

ánh sáng yếu. Hệ thống làm việc với lưới dùng bộ Boost để tăng điện áp ra cấp

cho tải trước khi đưa vào bộ biến đổi DC/AC.

- Các loại bộ biến đổi DC/DC không cách li

+ Mạch Buck

Sơ đồ nguyên lý mạch buck được chỉ ra trên Hình 2.10. Khóa K trong

mạch là những khóa điện tử BJT, MOSFET, hay IGBT. Mạch Buck có chức

năng giảm điện áp đầu vào xuống thành điện áp nạp ắc quy. Khóa transitor được

đóng mở với tần số cao. Hệ số làm việc D của khóa được xác định theo công

thức sau:

(2.6)

Trong đó Ton là thời gian khóa K mở, T là chu kỳ làm việc của khóa, fDC tần

số đóng cắt

Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý bộ giảm áp Buck

Trong thời gian mở, khóa K thông cho dòng đi qua, điện áp một chiều được

nạp vào tụ C2 và cấp năng lượng cho tải qua cuộn kháng L. Trong thời gian

đóng, khóa K đóng lại không cho dòng qua nữa, năng lượng 1 chiều từ đầu vào

bằng 0. Tuy nhiên tải vẫn được cung cấp đầy đủ điện nhờ năng lượng lưu trên

cuộn kháng và tụ điện do Điot khép kín mạch. Như vậy cuộn kháng và tụ điện

có tác dụng lưu giữ năng lượng trong thời gian ngắn để duy trì mạch khi khóa K

đóng.

(2.7) Uout = Uin.D

Công thức (2.7) cho thấy điện áp ra có thể điều khiển được bằng cách điều

khiển hệ số làm việc. Hệ số làm việc được điều khiển bằng cách phương pháp

điều chỉnh độ rộng xung thời gian mở ton. Do đó, bộ biến đổi này còn được biết

đến như là bộ điều chế xung PWM.

Bộ Buck có cấu trúc đơn giản nhất, dễ hiểu và dễ thiết kế nhất, bộ Buck

còn thường được dùng để nạp ắc quy nhưng nó có nhược điểm là dòng điện vào

không liên tục vì khoá điện tử được bố trí ở vị trí đầu vào, vì vậy cần phải có bộ

lọc tốt.

Mạch Buck thích hợp sử dụng khi điện áp pin cao hơn điện áp ắc quy.

Dòng công suất được điều khiển bằng cách điều chỉnh chu kỳ đóng mở của khóa

điện tử. Bộ Buck có thể làm việc làm việc trong hầu hết điều kiện nhiệt độ,

cường độ bức xạ. Nhưng bộ này sẽ không làm việc chính xác khi điện áp nạp ắc

quy thấp dưới điều kiện nhiệt độ cao và cường độ bức xạ xuống thấp. Vì vậy để

nâng cao hiệu quả làm việc, có thể kết hợp bộ Buck với thành phần tăng áp.

+ Mạch Boost

Sơ đồ nguyên lý mạch boock như Hình 2.11

Hình 2.11: Sơ đồ nguyên lý mạch tăng áp

Giống như bộ Buck, hoạt động của bộ Boost được thực hiện qua cuộn

kháng L. Chuyển mạch K đóng mở theo chu kỳ. Khi K mở cho dòng qua (ton)

cuộn kháng tích năng lượng, khi K đóng (toff) cuộn kháng giải phóng năng lượng

qua điôt tới tải.

(2.8)

Khi khóa K mở, cuộn cảm được nối với nguồn 1 chiều. Khóa K đóng, dòng

điện cảm ứng chạy vào tải qua Điốt. Với hệ số làm việc D của khóa K, điện áp

ra được tính theo:

(2.9)

Với phương pháp này cũng có thể điều chỉnh Ton trong chế độ dẫn liên tục

để điều chỉnh điện áp vào V1 ở điểm công suất cực đại theo thế của tải Vo.

+ Mạch Buck - Boost:

Có sơ đồ nguyên lý như Hình 2.12

Hình 2.12: Sơ đồ nguyên lý mạch Buck-Boost

Từ công thức (2.9): Do D < 1 nên điện áp ra luôn lớn hơn điện áp vào. Vì vậy

mạch Boost chỉ có thể tăng áp trong khi mạch Buck đã trình bày ở trên thì chỉ có thể

giảm điện áp vào. Kết hợp cả hai mạch này với nhau tạo thành mạch Buck – Boost vừa

có thể tăng và giảm điện áp vào.

Khi khóa đóng, điện áp vào đặt lên điện cảm, làm dòng điện trong điện cảm tăng

dần theo thời gian. Khi khóa ngắt, điện cảm có khuynh hướng duy trì dòng điện qua nó

sẽ tạo điện áp cảm ứng đủ để Điot phân cực thuận. Tùy vào tỷ lệ giữa thời gian đóng

khóa và mở khóa mà giá trị điện áp ra có thể nhỏ hơn, bằng hay lớn hơn giá trị điện áp

vào. Trong mọi trường hợp thì dấu của điện áp ra là ngược với dấu của điện áp vào, do

đó dòng điện đi qua điện cảm sẽ giảm dần theo thời gian.

Ta có công thức:

(2.10)

Công thức (2.10) cho thấy điện áp ra có thể lớn hơn hay nhỏ hơn điện áp vào tùy

thuộc vào hệ số làm việc D.

Khi D = 0.5 thì Uin = Uout

Khi D < 0.5 thì Uin > Uout

Khi D > 0.5 thì Uin < Uout

- Bộ biến đổi DC/DC có cách ly

Hình 2.13: Bộ chuyển đổi DC/DC có cách ly

Bộ chuyển đổi DC-DC được mô tả trong Hình 2.13. Chúng bao gồm một tụ

lọc đầu vào C1, 6 chuyển mạch dùng MOSFET (M1-M6), hai điôt chỉnh lưu, D1

và D2, một biến áp cao tần với hệ số biến áp bằng K và một tụ hóa C2.

Máy biến áp cung cấp điện áp cách ly giữa bảng mạch PV và lưới, nâng

cao độ an toàn cho toàn hệ thống . Điện cảm rò (Lk) được sử dụng như 1 phần

tử chuyển đổi nguồn. Sự điều khiển chuyển đổi pha thích hợp giữa những chân

cầu vào (M1-M4) và những chân kích hoạt chỉnh lưu (M5-M6) cho phép định

hướng dòng điện của biến áp, vì vậy có thể đạt được chuyển đổi với điện áp và

dòng điện bằng 0 (Zero current Zero Voltage Switching - ZCZVS).

2.3.3. Nghịch lưu nối lưới (Grid Tie Inverter)

Bộ nghịch lưu (Inverter) có chức năng biến đổi dòng điện một chiều (DC)

từ thanh cái một chiều thành dòng điện xoay chiều (AC) và kết nối với lưới.

Khác với bộ nghịch lưu làm việc nối lưới có lưu trữ, nghịch lưu nối lưới phải

đảm bảo chuẩn kết nối lưới về biên độ, tần số và góc pha, đồng thời phải điều

chỉnh được dòng công suất bơm vào lưới.

Tùy theo yêu cầu của phụ tải mà ta thiết kế bộ nghịch lưu là một pha hay ba

pha. Trong phạm vi của đề tài ta chỉ nghiên cứu bộ nghịch lưu một pha.

2.3.3.1. Nghịch lưu dòng một pha:

Là mạch nghịch lưu có điện cảm L bằng vô cùng ở đầu vào, làm cho tổng

trở trong của nguồn có giá trị lớn: tải làm việc với nguồn dòng. Hình 2.14 trình

bày sơ đồ nguyên lý và mạch điện tương đương của Nghịch lưu nguồn dòng 1

pha tải RL. Dòng in phẳng, không đổi ở một giá trị tải, được đóng ngắt thành

nguồn AC cung cấp cho tải.

Vậy tải nhận được dòng xoay chiều (AC) là những xung vuông có biên độ

phụ thuộc tải. Và với dòng điện AC trên tải là những xung vuông thì chưa đáp

ứng được yêu cầu của đề tài này.

2.3.3.2. Sơ đồ nghịch lưu một pha có điểm giữa:

- Sơ đồ nghịch lưu một pha có điểm giữa có sơ đồ nguyên lý như trên

Hình 2.15. Nối điện áp một chiều vào các nửa dây quấn sơ cấp của các máy biến

áp, bằng cách đổi nối luân phiên hai thyristor làm điện áp cảm ứng bên thứ cấp

của máy biến áp có dạng hình chữ nhật cung cấp cho động cơ. Tụ điện C có vai

trò giúp các thyristor chuyển mạch. Vì tụ C mắc song song với tải qua máy biến

áp nên phải mắc nối tiếp một cuộn dây L nối tiếp với nguồn để ngăn không cho

tụ C phóng ngược trở lại nguồn trong quá trình chuyển mạch của các van bán

dẫn.

Hình 2.14 Sơ đồ nguyên lý mạch nghịch lưu nguồn dòng

S1, S4 đóng: i0>0; S2, S3 đóng: i0<0

- Khi một thyristor dẫn điện, điện áp nguồn một chiều E đặt vào một nửa

cuộn dây sơ cấp. Điện áp tổng cộng 2E được nạp cho tụ C. Mở thyristor tiếp

theo sẽ làm khoá thyristor trước, nhờ quá trình chuyển mạch qua tụ được mắc

song song.

Hình 2.15: Sơ đồ nghịch lưu môt pha có điểm giữa

- Trong trường hợp máy biến áp là lý tưởng, sức từ động của máy biến áp

luôn cân bằng. Trong thực tế, điện áp một chiều trên hai đầu dây quấn chỉ có thể

được duy trì bằng từ thông biến thiên, do đó cần có dòng điện từ hoá ban đầu.

- Để cải thiện dạng sóng của điện áp tải cho gần với sóng hình sin nên

chọn các phần tử một cách thích hợp sao cho tránh được phần nằm ngang của

điện áp, nghĩa là kích mở một thyristor gần thời điểm dẫn của thyristor khác,

làm cho điện áp tải có trị số cực đại.

- Với sơ đồ nghịch lưu một pha có điểm giữa cho chất lượng điện áp ra

chưa đạt yêu cầu của đề tài, nên ta phân tích thêm một số sơ đồ khác để đi đến

lựa chọn sơ nào có chất lượng điện áp ra tốt hơn.

2.3.3.3. Nghịch lưu áp 1 pha dạng cầu:

- Nguyên lý chung: Bộ nghịch lưu nguồn áp 1 pha dạng cầu (còn gọi là bộ

nghịch lưu dạng chữ H) chứa 4 công tắc điện tử (IGBT) và 4 diod mắc song

song. (Hình 2.16). Trong dạng này, trị trung bình áp tải phụ thuộc vào thời gian

đóng, ngắt các khóa trong mạch.

Nhưng phải luôn lưu ý rằng các cặp khóa S1, S3 và S2, S4 không được đóng

đồng thời, nếu không sẽ gây ngắn mạch nguồn gây nguy hiểm cho người và thiết

bị.

Hình 2.16: Sơ đồ dạng nghịch lưu áp 1 pha dạng cầu

2.3.3.4. Mạch công suất của bộ nghịch lưu (cầu H)

- Mạch cầu H là một mạch chuyển mạch tạo bởi 4 linh kiện sắp xếp theo

hình chữ H. Bằng cách điều khiển các khóa trong mạch ta có thể tạo điện áp

dương, âm và 0V trên tải. Mạch cầu H cơ sở được thể hiện qua Hình 2.17.

Hình 2.17: Sơ đồ đơn giản của mạch cầu H sử dụng Mosfet làm công tắc

- Quan hệ giữa tình trạng hoạt động của các linh kiện trong mạch và điện

áp trên tải được mô tả trong bảng 2.1

- Lưu ý là các trường hợp khác đã được loại trừ, ví dụ ngắn mạch.

Bảng 2.1 Sơ đồ trạng thái đóng ngắt các khóa trên mạch cầu H

Q1

Q2

Q3

Q4

Áp trên tải

Dẫn

Tắt

Dẫn

Dương

Tắt

Dẫn

Tắt

Âm

Dẫn

Tắt

0V

Tắt

Dẫn

0V

2.3.4. Các phương pháp điều khiển bộ nghịch lưu áp

- Có nhiều phương pháp điều khiển bộ nghịch lưu áp. Có thể kể đến như

phương pháp điều chế độ rộng xung sin (Sin PWM), phương pháp điều chế theo

mẫu, phương pháp điều chế độ rộng xung tối ưu (optimum PWM), phương pháp

điều rộng,…Các phương pháp trên nhằm mục tiêu duy nhất là cho điện áp đầu ra

có dạng càng gần sin càng tốt. Thông thường dạng sóng tạo ra có 2 loại: tạo ra

sóng sin mô phỏng và sin chuẩn.

2.3.4.1. Dạng sóng sin mô phỏng:

Một sóng sin mô phỏng có dạng sóng gần với sóng vuông nhưng có giai

đoạn chuyển đổi nên gần với sóng hình sin. Hình dạng của các dạng sóng được

vẽ trong Hình 2.18 dưới đây. Sóng sin mô phỏng có thể được tạo dễ dàng bằng

cách chuyển đổi bởi 3 mức tần số xác định. Do đó, giá thành rẻ. Tuy nhiên

không phải thiết bị nào cũng có thể sử dụng loại nghịch lưu này.

2.3.4.2. Dạng sóng sin chuẩn:

Để tạo ra dạng sóng sin chuẩn thì cũng có nhiều phương pháp. Trong luận

văn này ta chỉ xét phương pháp điều biến độ rộng xung (Pusle Width

Modulation - PWM) bằng linh kiện điện tử số:

- Tín hiệu PWM tương tự sử dụng bộ so sánh hai tín hiệu vào, gồm tín

hiệu chuẩn và tín hiệu sóng mang để tạo ra tín hiệu dựa trên sự sai khác. Tín

hiệu chuẩn phải có dạng sin tần số cùng với tần số yêu cầu ở đầu ra, trong

khi tín hiệu sóng mang ở dạng sóng răng cưa hay tam giác và thường có tần số

lớn hơn tần số chuẩn.

Hình 2.18: Sóng sin mô phỏng (MODIRED SINE WAVE), thuần sin (SINE

WAVE) và xung vuông (SQUARE WAVE) 44

Khi tín hiệu sóng mang lớn hơn tín hiệu chuẩn, đầu ra của bộ so sánh ở

trạng thái (mức hấp) còn ngược lại đầu ra của bộ so sánh ở trạng thái thứ hai

(mức cao). Quy trình này được mô tả trong Hình 2.19.

- Trong đó, tín hiệu sóng mang là xung tam giác, tín hiệu chuẩn là tín hiệu

sin

Hình 2.19: Sơ đồ cách tạo ra tín hiệu sin PWM

Sau khi qua bộ so sánh xuất ra tín hiệu ở bên dưới để đóng ngắt các khóa

trong bộ nghịch lưu (ở đây là các khóa trong mạch cầu H sẽ được nói ở phần

tiếp theo).

- Sự thay đổi của độ rộng xung trong tín hiệu PWM được sử dụng để điều

khiển tốc độ động cơ và biến đổi nguồn. Tín hiệu PWM có thể được tạo ra khi

sử dụng các bộ vi điều khiển hoặc các bộ tạo tín hiệu chuyên dụng.

2.3.5. Lọc sóng hài

2.3.5.1. Khái niệm về sóng hài

Sóng hài là một dạng nhiễu không mong muốn, ảnh hưởng trực tiếp tới

chất lượng lưới điện và cần được chú ý tới khi tổng các dòng điện hài cao hơn

mức độ giới hạn cho phép. Dòng điện hài là dòng điện có tần số là bội của tần số

cơ bản. Ví dụ dòng 250Hz trên lưới 50Hz là sóng hài bậc 5.

Dòng điện 250Hz là dòng năng lượng không sử dụng được với các thiết bị

trên lưới. Vì vậy, Sẽ bị chuyển hoá sang dạng nhiệt năng và gây tổn hao.

Sóng hài được đặc trưng của dao động hoàn toàn trên phổ tần số công

nghiệp cơ bản. Thành phần sóng hài trong nguồn AC được định nghĩa là thành

phần sin của một chu kỳ sóng có tần số bằng số nguyên lần tần số cơ bản của hệ

thống.

Hình 2.20: Mô dạng tín hiệu méo gây bởi song hài

Nguyên nhân của sóng hài là do các phụ tải dạng phi tuyến trong hệ thống

điện. Điện áp đầu vào của tải phi tuyến thì là dạng hình sin nhưng dòng qua nó

có dạng không sin.

Một dạng sóng bất kỳ là tổng của các dạng sóng hình sin. Khi đồng nhất

từ chu kỳ này sang chu kỳ khác nó có thể được miêu tả như những sóng sin cơ

bản và bội số của tần số cơ bản, có nghĩa là bao gồm sóng sin cơ bản và chuỗi

của các dạng sóng sin hài bậc cao, gọi là chuỗi Fourier.

Quá trình tính toán có thể nối lưới có lưu trữ với mỗi hài riêng. Kết quả

tính toán của mỗi tần số sẽ được kết hợp vào một dạng của chuỗi Fourier để có

dạng sóng ra tổng quát nếu cần. Thông thường chỉ cần quan tâm đến biên độ của

sóng hài.

Khi cả nửa chu kỳ âm, dương của một dạng sóng có dạng đồng nhất,

chuỗi Fourier chỉ chứa hài bậc lẻ. Điều này làm đơn giản cho quá trình nghiên

cứu hệ thống vì hầu hết các thiết bị sinh ra sóng hài thông thường có dạng sóng

đồng nhất. Tuy nhiên sự xuất hiện của sóng hài thường gây ra sự cố cho các

thiết bị tải hoặc các bộ biến đổi dùng cho đo lường.

2.3.5.2. Nguyên nhân phát sinh sóng hài

Các tải công nghiệp: Các thiết bị điện tử công suất, lò hồ quang, máy hàn,

bộ khởi động điện tử, đóng mạch máy biến áp công suất lớn,…

Các tải dân dụng: Đèn phóng điện chất khí, tivi, máy photocopy, máy

tính, lò vi sóng,…

Bảng 2.1 trình bày dạng sóng của một số tải phi tuyến và hệ số méo của

chúng. Độ méo điều hòa phụ thuộc chế độ vận hành của thiết bị do sự đối xứng

của dạng sóng dòng điện, phân tích phổ của chúng chỉ chứa các điều hòa bậc lẻ.

Phổ có thể gián đoạn hoặc liên tục, có tính ngẫu nhiên hoặc lặp lại.

Sóng hài gây nên sự gia tăng nhiệt độ trong thiết bị và ảnh hưởng đến

cách điện. Trong các trường hợp khắc nghiệt có thể làm hư hỏng thiết bị hay

giảm tuổi thọ.

2.3.5.3. Tác hại sóng hài

Sóng hài có thể làm cho cáp bị quá nhiệt, phá hỏng cách điện. Động cơ

cũng có thể bị quá nhiệt hoặc gây tiếng ồn và sự dao động của momen xoắn trên

rotor dẫn tới sự cộng hưởng cơ khí và gây rung. Tụ điện quá nhiệt và trong phần

lớn các trường hợp có thể dẫn tới phá huỷ chất điện môi. Các thiết bị hiển thị sử

dụng điện và đèn chiếu sáng có thể bị chập chờn, các thiết bị bảo vệ có thể ngắt

điện, máy tính lỗi (data network) và thiết bị đo cho kết quả sai.

2.3.5.4. Giải pháp lọc sóng hài

Việc loại bỏ sóng hài bằng các bộ lọc cộng hưởng LC chủ yếu theo các

phương pháp:

- Cuộn cảm nối tiếp

- Bộ lọc thụ động

- Bộ lọc thụ động mắc song song và nối tiếp

- Bộ lọc tích cực

- Máy biến áp Zigzag

Bảng 2.2: Dạng sóng của một số loại phi tuyến

2.3.6. Nguồn điện một chiều (Ắc quy)

2.3.6.1. Giới thiệu chung về Ắc quy

- Đối với ắc quy, trên thị trường cũng có nhiều loại khác nhau, tuy nhiên

loại ắc quy được đề cập đến trong đề tài là ắc quy axit.

- Ắc quy là nguồn năng lượng có tính thuận nghịch. Nó tích trữ năng

lượng dưới dạng hóa năng và giải phóng năng lượng dưới dạng điện năng. Dòng

điện trong bình ắc quy tạo ra do phản ứng điện phân giữa vật liệu trên bản cực

và dung dịch H2SO4.

- Bình ắc quy được làm từ nhiều tế bào ắc quy (cell), ta gọi đó là những ắc

quy đơn, được đặt trong 1 vỏ bọc bằng cao su cứng hay nhựa cứng.

- Mỗi ắc quy đơn có điện thế khoảng 2V. Ắc quy 12V có 6 ắc quy đơn

mắc nối tiếp.

- Muốn có điện thế cao hơn ta mắc nối tiếp nhiều ắc quy lại với nhau như

Hình 2.21 như sau.

Hình 2.21: Cấu tạo Ắc quy

- Khi sử dụng hay nạp điện và bảo dưỡng cho ắc quy, cần tuân thủ nghiêm

ngặt theo quy định của nhà sản xuất.

- Những dấu hiệu cho thấy ắc quy đã đầy điện khi nạp.

+ Hiện tượng sủi bọt rất mạnh xảy ra xung quanh cực âm và cực dương

+ Tỷ trọng chất điện phân so với nước đạt 1.12 – 1.22 đối với ắc quy cố

định và 1.25 – 1.30 đối với ắc quy di động.

+ Hiệu điện thế đạt 2.7 – 2.8 và ổn định trong suốt 3h

+ Dung lượng nạp vào gấp 1.2 – 1.3 lần dung lượng định mức

2.3.6.2.Tiêu chuẩn ắc quy: TCVN : 4472 : 93

- Tiêu chuẩn này áp dụng cho các loại ắc quy chì dùng cho mục đích khởi

động có điện áp danh định 6V và 12V

- Bình ắc quy phải đảm bảo gắn kín, không thoát hơi ở quanh chân đầu

điện cực và quanh nắp, áp suất chân không trong bình 21 ± 1.33 Kpa (160 ± 10

mmHg)

- Khi đặt nghiêng bình ắc quy một góc 450 so với vị trí làm việc, điện dịch

không được chảy ra ngoài.

- Nhựa gắn kín nắp bình ắc quy phải đồng nhất, chịu được axit, không

thấm nước và chịu được sự thay đổi nhiệt độ từ (-30) đến 600C.

- Khả năng khởi động ban đầu: (chỉ áp dụng cho ắc quy tích điện khô).

Trong vòng 60 ngày kể từ ngày sản xuất, ắcquy phải đảm bảo được thông số

theo bảng 2.2

Bảng 2.3: Khả năng khởi động ban đầu của ắc quy

Điện áp đầu ra (V)

Thời gian tối

Sau 5-7s từ lúc bắt

Dòng điện

Điện áp cuối

Ắc quy tích

thiểu kết thúc

đầu phóng

phóng khởi

điện khô

khởi động

Loại

động Ip, (A)

Loại

(phút)

bình

bình 6v

12v

Trong vòng

60 ngày kể

3

4

8

3

6 3C20

từ khi sản

xuất

Chú thích: C20: dung lượng ở chế độ phóng nạp 20h

- Dung lượng danh định của ắc quy: Dung lượng được xác định theo chế

độ phóng điện 20 giờ với dòng điện liên tục không đổi Ip = 0.05C20 (A) và nhiệt

độ điện dịch được trước khi phóng không quá 320C. Bình ắc quy phải ngừng

phóng điện khi điện áp ở hai đầu điện cực giảm đến 5.25V (đối với bình 6V) và

10.5V (đối với bình 12V).

- Khả năng phóng điện khởi động của ắc quy

- Khả năng phóng điện khởi động được xác định bằng khả năng phóng

điện ở chu kì thứ 4 với dòng phóng Ip = 3C20 (A). Chỉ tiêu này để áp dụng cho

ắcquy không thuộc loại tích điện khô. Các thông số của ắc quy phải đạt như theo

bảng 2.3

- Khả năng nhận nạp điện: được xác định bằng dòng điện nạp. Bình ắc

quy mới chưa qua sử dụng sau khi nạp no, phóng điện 5 giờ với Ip = 0.1C20 (A),

sau đó nạp với điện áp 7.2V (đối với bình 6V) và 14.4V (đối với bì.nh 12V),

trong 10 phút, dòng điện nạp không nhỏ hơn 0.1C20 (A).

- Khả năng chịu được nạp quá áp của ắc quy: Bình ắc quy phải chịu được

nạp quá bằng dòng điện liên tục không đổi In = 0.1C20 (A) trong 100 giờ với 4

chu kỳ liên tục. Sau mỗi chu kì nạp 100 giờ để hở mạch 68 giờ và phóng kiểm

tra bằng dòng điện Ip = 3C20 (A) ở nhiệt độ 40±30C để đến điện áp cuối của ắc

quy theo bảng 2.2. Thời gian phải đạt trên 4 phút.

Bảng 2.4: Khả năng phóng điện của ắc quy

Thời gian tối

Dòng điện

Điện áp đầu ra

thiểu kết thúc

phóng khởi

Sau 5-7s từ lúc bắt đầu

Điện áp cuối

khởi động

động Ip, (A)

phóng

tính bằng

Loại bình

(phút)

6V

12V

6V

12V

5.5

4

8

3

6 3C20

- Tổn thất dung lượng (tự phóng) của bình ắc quy: tổn thất dung lượng so

với dung lượng danh định sau 14 ngày đêm không giảm quá 14%.

- Tuổi thọ của ắc quy (tính theo chu kỳ phóng nạp điện): Tuổi thọ ắc quy

phải đạt thấp nhất 240 chu kỳ theo phép thử quy định trong tiêu chuẩn này.

- Ghi nhãn: Tên mỗi bình ắc quy phải ghi rõ và bền:

+ Tên nhà máy sản xuất

+ Dấu hiệu hàng hóa sản xuất

+ Kí hiệu quy ước ắc quy; dung lượng danh định (Ah); điện áp (V)

+ Kí hiệu đầu cực: Cực dương “+” và âm “ - ”

+ Thời gian sản xuất

+ Kí hiệu tiêu chuẩn này (TCVN:4472:93)

2.3.7. Hệ thống điều khiển

Trong phạm vi nghiên cứu của luận văn tập trung vào nghiên cứu hệ

thống điều khiển nghịch lưu một pha sử dụng nguồn năng lượng tái tạo pin mặt

trời. Đây là một nguồn năng lượng tái tạo rất có tiềm năng ở nước ta. Vì vậy, từ

sơ đồ khối cấu trúc điều khiển của hệ thống pin mặt trời nối lưới có lưu trữ, ta

thấy cần phải thực hiện thiết kế các phần điều khiển:

- Thiết kế điều khiển điện áp một chiều DC/DC.

- Thiết kế điều khiển DC/AC.

2.3.7.1. Điều khiển điện áp một chiều

Điện áp đường một chiều được đưa đến bộ nghịch lưu để biến đổi thành

điện áp xoay chiều tần số 50Hz kết nối với lưới điện. mạch vòng điều chỉnh điện

áp được đưa vào nhằm duy trì điện áp không thay đổi khi điện áp pin quang

điện thay đổi do môi trường thay đổi. Sơ đồ cấu trúc vòng điều khiển điện áp

đường một chiều như hình 2.22. Tín hiệu điện áp từ đường DC link qua senso

điện áp được so sánh với điện áp tham chiếu Vdc-ref, sai lệch điều khiển được

qua bộ điều chỉnh PI sau đó cho ta tín hiệu đưa đến điều chế PWM đóng mở

khóa điều khiển của khối DC/DC.

Hình 2.22: Cấu trúc điều khiển điện áp một chiều sử dụng bộ điều khiển PI

Về hình thức bộ điều khiển PI được định nghĩa:

(2.11)

2.3.7.2. Điều khiển nghịch lưu một pha

Sơ đồ khối của nghịch lưu nối lưới được chỉ ra trên Hình 2.23, trong đó R và

L là điện trở và điện cảm của lưới và của cuộn kháng lọc, E là trị hiệu dụng của

điện áp đầu ra bộ nghịch lưu, V là trị hiệu dụng điện áp lưới điện. i là dòng điện

chạy trong mạch.

Hình 2.23: Sơ đồ khối nghịch lưu một pha

Với sơ đồ khối ở trên ta cần phải thực hiện với 2 mạch vòng điều khiển là

điều khiển dòng điện và điều khiển công suất.

- Cấu trúc mạch vòng điều khiển dòng điện:

Cấu trúc điều khiển mạch vòng dòng điện được chỉ ra trên hình 2.24 với

các bộ điều khiển PI được thiết kế như ở mục 2.5.4.1.

Hình 2.24: Mạch vòng điều khiển dòng điện

Hình 2.25: Mạch vòng điều khiển công suất

- Cấu trúc điều khiển mạch vòng công suất

Cấu trúc điều khiển mạch vòng công suất được đưa ra như hình 2.25:

Tập hợp lại, ta xây dựng được cấu trúc điều khiển hệ thống như hình 2.26:

Hình 2.26: Sơ đồ điều khiển hệ thống pin mặt trời nối lưới có lưu trữ

2.4. Kết luận chương 2

2.4.1. Căn cứ để chọn hệ thống điện mặt trời lai:

- Khi nghiên cứu hệ thống NLMT độc lập, ta sẽ thấy NLMT sẽ chuyển

hóa quang năng từ Mặt trời thông qua tấm pin thành điện năng và điện năng này

được lưu trữ trực tiếp trên acquy, hệ thống hoạt động độc lập và không cần điện

lưới quốc gia. Hệ thống NLMT độc lập được dùng trong các trường hợp sau:

+ Nơi không có lưới điện quốc gia hoặc chi phí cho việc phát triển lưới

điện quá cao.

+ Có lưới điện nhưng muốn có hệ thống điện của riêng mình.

+ Cung cấp năng lượng cho các phương tiện di chuyển liên tục.

+ Cần hệ thống điện tuyệt đối an toàn, hoàn toàn sử dụng điện 1 chiều.

* Ưu điểm của hệ thống:

+ Tự chủ nguồn điện, không phụ thuộc vào lưới điện quốc gia.

+ Rất linh hoạt, có thể lắp đặt ở mọi nơi.

* Nhược điểm của hệ thống:

+ Chi phí đầu tư cho hệ thống lưu trữ điện một chiều lớn nếu muốn đáp

ứng được hoàn toàn nhu cầu sử dụng điện.

+ Việc thay mới hệ thống acquy sẽ tạo ra nguồn xả thải độc hại và khó xử

lý cho môi trường.

+ Acquy phải được thay thế thường xuyên.

- Hệ thống NLMT nối lưới trực tiếp (On Grid System)

Hệ thống NLMT sẽ chuyển hóa quang năng thành điện một chiều thông

qua tấm Pin. Nguồn 1 chiều này sẽ được chuyển đổi thành nguồn xoay chiều

cùng pha và cùng tần số với lưới điện quốc gia để cấp cho tải, nếu dư sẽ được

hòa vào lưới điện.

Hệ thống NLMT được dùng cho các tải tiêu thụ nhiều điện năng vào ban

ngày như Nhà xưởng, Trường học, Bệnh viện, Cơ quan, hộ gia đình…

* Ưu điểm của hệ thống:

+ Cấu trúc rất đơn giản, độ bền cao.

+ Chi phí cho đầu tư và kiểm tra bảo dưỡng thấp.

+ Giảm lượng điện năng tiêu thụ từ lưới vào ban ngày.

+ Có nguồn thu từ việc bán điện dư lên lưới.

+ Giảm được gánh nặng cho lưới điện quốc gia vào các mùa khô hạn và

giờ cao điểm.

* Nhược điểm của hệ thống:

+ Không có điện cung cấp cho tải khi mất điện lưới.

+ Nếu triển khai HTĐMT áp mái tập trung quá nhiều trong một khu vực

có thể ảnh hưởng đến vận hành lưới điện và chất lượng điện năng.

+ Điện NLMT chỉ tạo ra vào ban ngày, ban đêm vẫn phải sử dụng điện do

lưới điện quốc gia cung cấp.

+ Không dùng được cho các khu vực ít nắng hay bị mưa bão ảnh hưởng.

- Hệ thống kiểu kết hợp, vừa lưu trữ vừa hòa lưới

Đây là hệ thống kết hợp giữa kiểu độc lập và nối lưới trực tiếp. Điện 1

chiều sinh ra từ tấm Pin sẽ được ưu tiên nạp vào hệ thống lưu trữ (hệ thống

acquy), sau đó sẽ được biến đổi thành điện xoay chiều để cung cấp cho tải, nếu

dư sẽ được phát ngược lên lưới điện quốc gia.

Hệ thống kiểu kết hợp được dùng cho tải yêu cầu phải luôn có điện như

Bệnh viện, Trung tâm dữ liệu,… Hệ thống NLMT sẽ tạo ra điện năng cung cấp

cho tải và hòa lên lưới điện (nếu dư). Trong trường hợp mất điện, chức năng hòa

động bộ của Inverter sẽ ngưng hoạt động, điện từ hệ thống lưu trữ sẽ được

nghịch lưu và cấp điện cho tải. Hệ thống NLMT vừa lưu trữ vừa hòa lưới kết

hợp ưu điểm của hai hệ thống nêu trên, tuy nhiên chi phí cho việc đầu tư và bảo

dưỡng hệ thống là rất lớn.

2.4.2. Để thiết kế được hệ thống điều khiển phát điện sử dụng nguồn năng

lượng pin mặt trời một pha cần phải thực hiện các bước của mục 2.3. Đây cũng

là các nội dung chính về một hệ thống điện mặt trời nối lưới có lưu trữ.

Chương 3

NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP

QUẢN LÝ, KINH DOANH NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CHO

THÀNH PHỐ LẠNG SƠN

3.1. Đặt vấn đề

Như phần mở đầu đã nói, thành phố Lạng Sơn là khu vực có tốc độ tăng

trưởng kinh tế lớn trong toàn tỉnh, nhu cầu phụ tải ngày càng tăng cao. Qua từng

năm, lưới điện được đầu tư, cải tạo nhưng do nguồn vốn hạn chế nên chưa đáp

ứng kịp thời nhu cầu về chất lượng điện năng. Tổn thất điện năng tăng, điện áp

cung cấp cho các hộ dân chưa đảm bảo tiêu chuẩn ở một số thời điểm, đặc biệt

là vào giờ cao điểm trong ngày. Kinh tế phát triển, nhu cầu đời sống ngày càng

cao dẫn đến thiết bị điện của các hộ tiêu dùng ngày càng nhiều, chi phí tiền điện

phải trả hàng tháng ngày càng cao. Bên cạnh đó, với sự phát triển mạnh mẽ của

khoa học công nghệ và công nghệ thông tin, khách hàng sử dụng điện đã từng

bước trở thành nhà tiêu dùng thông thái, quan tâm nhiều hơn đến các giải pháp

tiết kiệm chi phí tiền điện. Đã từ lâu, việc phát điện sử dụng năng lượng mặt trời

đã được coi là giải pháp năng lượng của tương lai, nay đã trở thành năng lượng

của thời đại. Qua từng năm, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, pin mặt trời

được sản xuất ngày càng nhiều với giá thành ngày càng giảm. Đến nay, điện sử

dụng năng lượng mặt trời đã dần trở nên phổ biến và được các hộ gia đình lắp

đặt sử dụng. Điện năng lượng mặt trời cũng mang lại cho ngành Điện và các hộ

dân giải pháp kỹ thuật, kinh doanh cụ thể và thiết thực.

Từ những nghiên cứu, phân tích về hệ thống năng lượng mặt trời như đã

trình bày trong chương 2, ta có thể khái quát một số vấn đề sau:

3.1.1. Ưu, nhược điểm của năng lượng mặt trời

- Ưu điểm

+ Giảm các hóa đơn tiền điện

Năng lượng trong những năm vừa qua tăng ít nhất 7% một năm. Bạn có

thể tự bảo vệ mình khỏi các hóa đơn tiện ích gia tăng bằng cách kết hợp các tấm

pin mặt trời vào hỗn hợp năng lượng của bạn. Điều này sẽ giảm đáng kể các

khoản tiền điện của bạn. Vì vậy, trong khi chi phí tiện ích tiếp tục tăng cao mỗi

năm, việc lắp đặt pin năng lượng mặt trời có thể giúp giảm tác động. Cũng nên

nhớ rằng điện năng sinh ra từ các tấm pin mặt trời là miễn phí.

+ Bán lại điện

Nếu hệ thống của bạn sản xuất nhiều năng lượng hơn bạn cần, thông qua

các chương trình thuế quan, bạn có thể bán thặng dư trở lại lưới điện. Vì vậy,

ngoài việc cắt giảm hóa đơn tiện ích, đầu tư vào các tấm pin mặt trời sẽ cho bạn

một khoản bảo đảm cho thu nhập được nhà nước hỗ trợ trong 20 năm tới.

+ Giảm thải Carbon

Chuyển sang sử dụng năng lượng mặt trời sẽ cắt giảm lượng khí thải

carbon, vì nó là một nguồn năng lượng tái sinh. Không giống như các máy phát

điện truyền thống, năng lượng mặt trời không thải ra bất kỳ khí cacbonic (CO2)

hoặc các chất gây ô nhiễm khác. Ước tính cũng cho thấy rằng các tấm pin mặt

trời cho nhà có thể tiết kiệm được khoảng một tấn CO2 mỗi năm, mà đến

khoảng 25 tấn trong suốt thời gian vận hành của nó.

+ Hiệu quả quanh năm

Các tấm pin mặt trời hoạt động quanh năm. Khả năng của chúng được

phát huy đầy đủ nhất trong những tháng đầy nắng, nhưng chúng cũng sản xuất

một lượng điện đáng kể trong mùa đông, cũng như vào những ngày nhiều mây.

+ Không cần bảo trì nhiều

Các tấm pin mặt trời cần hầu như không cần bảo trì. Một khi các tấm pin

này được lắp đặt, bạn cần phải giữ chúng sạch sẽ và kiểm tra xem có bất kỳ cây

nào bắt đầu che phủ bóng râm lên chúng không. Giữ cho pin được sạch sẽ thậm

chí còn dễ dàng hơn khi các tấm pin mặt trời được lắp trên mái nhà nghiêng, vì

lượng mưa có thể giúp làm sạch bụi khỏi hệ thống.

Với các tấm pin mặt trời lắp đặt trên mặt đất, bảo trì có thể là nhiều vấn

đề hơn, vì lắp đặt ở đây có thể tích tụ bụi, mảnh vụn hoặc phân chim. Bất kỳ bụi

bẩn nào có thể được lấy ra khỏi tấm pin mặt trời bằng cách sử dụng nước nóng,

bàn chải, và có thể một số chất tẩy rửa khác.

+ Độc lập với lưới điện

Các tấm pin mặt trời độc lập với hệ thống lưới điện công cộng nên rất lý

tưởng cho các khu vực xa xôi, nơi mở rộng đường dây điện để kết nối với lưới

điện điện sẽ là quá đắt. Đây là một giải pháp hợp lý và hiệu quả cho những ngôi

nhà bị cô lập ở các vùng nông thôn, hải đảo.

Cũng có khả năng tích hợp pin lưu trữ các hệ thống pin năng lượng mặt

trời, và điều này có thể được sử dụng như một bộ lưu trữ năng lượng. Pin dự trữ

năng lượng được thu thập bởi pin mặt trời, dự trữ điện cho các ngày mưa hoặc

để sử dụng suốt đêm. Hệ thống pin mặt trời rất tốn kém, và thông thường giá

dao động từ 700.000 đến 7 triệu tùy thuộc vào kích cỡ và công suất của pin. Tuy

nhiên, phát triển công nghệ đang dẫn đến các giải pháp mới và cuối cùng sẽ đưa

ra một giải pháp tuyệt vời cho năng lượng mặt trời vào ban đêm.

- Nhược điểm

+ Chi phí ban đầu cao

Không có gì ngạc nhiên khi chi phí cho bảng năng lượng mặt trời ban đầu

cao. Mặc dù, một số chương trình trợ cấp cũng như trợ cấp của chính phủ giúp

cân đối chi tiêu. Khi các công nghệ mới trong lĩnh vực năng lượng mặt trời xuất

hiện, giá các tấm pin mặt trời sẽ tiếp tục giảm làm cho đầu tư trở nên hợp lý hơn.

+ Phụ thuộc vào ánh sáng mặt trời

Các tấm pin mặt trời phụ thuộc vào ánh sáng mặt trời, và mặc dù điều này

không nhất thiết phải là ánh sáng mặt trời trực tiếp, chúng hiệu quả nhất ở các vị

trí có ánh sáng mặt trời trực tiếp. Do đó, chúng không thể sản xuất năng lượng

vào ban đêm và ít hiệu quả hơn trong mùa đông nhiều mây. Do đó, giải pháp

hiệu quả cho việc này là chuyển sang lưới điện chính vào ban đêm. Ngoài ra,

ngôi nhà có hệ thống độc lập có thể lưu trữ năng lượng trong pin trong ngày để

sử dụng vào ban đêm.

+ Vị trí của pin mặt trời

Một vị trí không chính xác của các tấm pin mặt trời có thể là một trở ngại

lớn cho hiệu quả của việc phát điện. Những người bị ảnh hưởng nhiều nhất bởi

điều này là những ngôi nhà được bao phủ bởi cây cối và cảnh quan. Cũng giống

như vậy, nếu bạn sống trong một khu vực bao quanh bởi các tòa nhà lớn, hiệu 58

quả của các tấm pin mặt trời sẽ bị hạn chế. Tuy nhiên, hiệu quả có thể được tăng

lên bằng cách thêm nhiều tấm hơn vào mái nhà của bạn để tạo ra một nguồn

cung cấp đầy đủ điện.

3.1.2. So sánh về ưu nhược điểm một số hệ thống năng lượng mặt trời

3.1.2.1. Hệ thống NLMT độc lập (Off Grid Solar System)

Hệ thống NLMT sẽ chuyển hóa quang năng từ Mặt trời thông qua Tấm

pin thành điện năng và điện năng này được lưu trữ trực tiếp trên acquy, hệ thống

hoạt động độc lập và không cần điện lưới quốc gia.

Hệ thống NLMT độc lập được dùng trong các trường hợp sau:

- Nơi không có lưới điện quốc gia hoặc chi phí cho việc phát triển lưới

điện quá cao.

- Có lưới điện nhưng muốn có hệ thống điện của riêng mình.

- Cung cấp năng lượng cho các phương tiện di chuyển liên tục.

- Cần hệ thống điện tuyệt đối an toàn, hoàn toàn sử dụng điện 1 chiều.

* Ưu điểm của hệ thống:

- Tự chủ nguồn điện, không phụ thuộc vào lưới điện quốc gia.

- Rất linh hoạt, có thể lắp đặt ở mọi nơi.

* Nhược điểm của hệ thống:

- Chi phí đầu tư cho hệ thống lưu trữ điện một chiều lớn nếu muốn đáp

ứng được hoàn toàn nhu cầu sử dụng điện.

- Việc thay mới hệ thống acquy sẽ tạo ra nguồn xả thải độc hại và khó xử

lý cho môi trường.

- Acquy phải được thay thế thường xuyên.

3.1.2.2. Hệ thống NLMT nối lưới trực tiếp (On Grid System)

Hệ thống NLMT sẽ chuyển hóa quang năng thành điện một chiều thông

qua tấm Pin. Nguồn 1 chiều này sẽ được chuyển đổi thành nguồn xoay chiều

cùng pha và cùng tần số với lưới điệzn quốc gia để cấp cho tải, nếu dư sẽ được

hòa vào lưới điện.

Hệ thống NLMT được dùng cho các tải tiêu thụ nhiều điện năng vào ban

ngày như Nhà xưởng, Trường học, Bệnh viện, Cơ quan, hộ gia đình…

* Ưu điểm của hệ thống:

- Cấu trúc rất đơn giản, độ bền cao.

- Chi phí cho đầu tư và kiểm tra bảo dưỡng thấp.

- Giảm lượng điện năng tiêu thụ từ lưới vào ban ngày.

- Có nguồn thu từ việc bán điện dư lên lưới.

- Giảm được gánh nặng cho lưới điện quốc gia vào các mùa khô hạn và

giờ cao điểm.

* Nhược điểm của hệ thống:

- Không có điện cung cấp cho tải khi mất điện lưới.

- Nếu triển khai HTĐMT áp mái tập trung quá nhiều trong một khu vực

có thể ảnh hưởng đến vận hành lưới điện và chất lượng điện năng.

- Điện NLMT chỉ tạo ra vào ban ngày, ban đêm vẫn phải sử dụng điện do

lưới điện quốc gia cung cấp.

- Không dùng được cho các khu vực ít nắng hay bị mưa bão ảnh hưởng.

3.1.2.3. Hệ thống kiểu kết hợp, vừa lưu trữ vừa hòa lưới

Đây là hệ thống kết hợp giữa kiểu độc lập và nối lưới trực tiếp. Điện 1

chiều sinh ra từ tấm Pin sẽ được ưu tiên nạp vào hệ thống lưu trữ (hệ thống

acquy), sau đó sẽ được biến đổi thành điện xoay chiều để cung cấp cho tải, nếu

dư sẽ được phát ngược lên lưới điện quốc gia.

Hệ thống kiểu kết hợp được dùng cho tải yêu cầu phải luôn có điện như

Bệnh viện, Trung tâm dữ liệu… Hệ thống NLMT sẽ tạo ra điện năng cung cấp

cho tải và hòa lên lưới điện (nếu dư). Trong trường hợp mất điện, chức năng hòa

động bộ của Inverter sẽ ngưng hoạt động, điện từ hệ thống lưu trữ sẽ được

nghịch lưu và cấp điện cho tải.

Hệ thống NLMT vừa lưu trữ vừa hòa lưới kết hợp ưu điểm của hai hệ

thống nêu trên, tuy nhiên chi phí cho việc đầu tư và bảo dưỡng hệ thống là rất

lớn.

3.1.3. Các văn bản pháp quy về điện mặt trời mái nhà

1. Quyết định 11/2017/QĐ-TTg về cơ chế khuyến khích phát triển các dự

án điện mặt trời tại Việt Nam

2. Quyết định số 02/2019/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ : Sửa đổi, bổ

sung một số điều của Quyết định số 11/2017/QĐ-TTg ngày 11 tháng 4 năm

2017 của Thủ tướng Chính phủ về cơ chế khuyến khích phát triển các dự án điện

mặt trời tại Việt Nam

3. Quyết định 67/QĐ-EVN về việc phân cấp, ủy quyền ký kết và thực hiện

Hợp đồng mua bán điện đối với các dự án điện mặt trời trên mái nhà

4. Thông tư 16/2017/TT-BCT Quy định về phát triển dự án và Hợp đồng

mua bán điện mẫu áp dụng cho các dự án điện mặt trời

5. Thông tư số 05/2019/TT-BCT của Bộ trưởng Bộ Công thương: Sửa

đổi, bổ sung một số điều của Thông tư số 16/2017/TT-BCT ngày 12 tháng 9

năm 2017 của Bộ trưởng Bộ Công Thương quy định về phát triển dự án và Hợp

đồng mua bán điện mẫu áp dụng cho các dự án điện mặt trời

6. Thông tư 39/2015/TT-BCT Quy định hệ thống điện phân phối

7. Văn bản 1337/EVN-KD về việc hướng dẫn thực hiện tạm thời đối với

các dự án điện mặt trời trên mái nhà

8. Văn bản 1530/EVN-TCKT- KD về việc hạch toán doanh thu, chi phí hệ

thống điện áp mái tại văn phòng Tổng công ty và các đơn vị trực thuộc.

9. Văn bản 1534/BTC-CST của Bộ tài chính về việc chính sách ưu đãi đối

với dự án điện mặt trời trên mái nhà có công suất lắp đặt không quá 50kW

10. Văn bản 1586/EVN-KD về việc thay biểu mẫu BM.03 kèm theo văn

bản 1532/EVN-KD

11. Văn bản 2266/EVN-KD về việc hướng dẫn vướng mắc về điện mặt

trời mái nhà

12. Văn bản 1397/EVNNPC-KD về việc Hướng dẫn thực hiện các dự án

Điện mặt trời trên mái nhà (ĐMTMN)

13. Văn bản 2274/EVNNPC-KD+TCKT về việc Hướng dẫn hạch toán

doanh thu- chi phí liên quan đến dự án điện mặt trời mái nhà (ĐMTMN)

14. Văn bản số 3450/EVN-KD ngày 2/7/2019 của EVN về việc hướng

dẫn giải quyết một số vướng mắc về điện mặt trời mái nhà

15. Văn bản 2846/EVNNPC-KD của EVNNPC về việc Hướng dẫn giải

quyết vướng mắc liên quan đến dự án điện mặt trời mái nhà (ĐMTMN)

3.2. Quan điểm và định hướng phát triển NL tái tạo ở VN đến 2030 và tầm nhìn

đến 2050

Ngày 25 tháng 11 năm 2015, Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt Chiến

lược phát triển năng lượng tái tạo của Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn đến

năm 2050 tại Quyết định số 2068/QĐ-TTg.

Với quan điểm phát triển kết hợp phát triển năng lượng tái tạo với triển khai

thực hiện các mục tiêu kinh tế, xã hội và môi trường; Phát triển và sử dụng năng

lượng tái tạo kết hợp với phát triển công nghiệp năng lượng tái tạo; kết hợp sử

dụng công nghệ ngắn hạn với phát triển công nghệ dài hạn; kết hợp chính sách

ưu đãi, hỗ trợ với cơ chế thị trường và kết hợp tái cơ cấu với nâng cao năng lực

quản lý nhà nước trong lĩnh vực năng lượng tái tạo, Chiến lược phát triển năng

lượng tái tạo của Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn 2050 (Chiến lược) đặt ra 9

mục tiêu và định hướng phát triển theo các giai đoạn như sau:

3.2.1. Giai đoạn từ nay đến 2030

- Phát triển và sử dụng nguồn năng lượng tái tạo độc lập nhằm đáp ứng

mục tiêu điện khí hóa nông thôn.

- Đầu tư phát triển các nhà máy phát điện sử dụng năng lượng tái tạo nối

lưới.

- Phát triển và sử dụng nguồn năng lượng tái tạo để cung cấp nhiệt năng.

- Phát triển và sử dụng nguồn nhiên liệu sinh học.

3.2.2. Định hướng đến 2050

Tập trung nguồn lực, khai thác và sử dụng tối đa tiềm năng năng lượng

tái tạo trong nước bằng những công nghệ tiên tiến, phù hợp với điều kiện thực tế

của từng vùng miền, mang lại hiệu quả cao về kinh tế, xã hội và môi trường.

Phát triển mạnh mẽ thị trường công nghệ năng lượng tái tạo, ngành công nghiệp

sản xuất máy móc thiết bị, cung cấp dịch vụ năng lượng tái tạo trong nước. Tăng

cường mạnh tiềm lực cho nghiên cứu, phát triển, chuyển giao và ứng dụng các

dạng năng lượng tái tạo mới.

Đồng thời, Chiến lược định hướng phát triển theo các lĩnh vực thủy điện, nguồn

năng lượng sinh khối, nguồn điện gió, nguồn năng lượng mặt trời và xây dựng

các cơ chế, chính sách để thực hiện như sau:

- Khuyến khích các tổ chức, cá nhân với các hình thức sở hữu khác nhau

tham gia vào việc phát triển và sử dụng năng lượng tái tạo, Nhà nước bảo hộ các

quyền và lợi ích hợp pháp của các tổ chức, cá nhân phát triển và sử dụng năng

lượng tái tạo.

- Các đơn vị điện lực có trách nhiệm mua toàn bộ điện năng được sản xuất

từ việc sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo nối lưới thuộc địa bàn do đơn vị

mình quản lý. Việc mua bán điện được thực hiện thông qua hợp đồng mua bán

điện mẫu do Bộ Công Thương quy định. Các dự án điện sử dụng nguồn năng

lượng tái tạo để sản xuất điện được ưu tiên đấu nối với hệ thống điện quốc gia.

- Các tổ chức, cá nhân hoạt động trong lĩnh vực điện lực có trách nhiệm

đóng góp vào việc phát triển ngành năng lượng tái tạo của đất nước.

- Các khách hàng sử dụng điện cuối cùng đang mua điện từ hệ thống điện

quốc gia, thực hiện phát triển nguồn điện sử dụng năng lượng tái tạo với mục

đích chính là tự đảm bảo cho nhu cầu điện của mình, được áp dụng cơ chế thanh

toán bù trừ.

- Các dự án phát triển và sử dụng nguồn năng lượng tái tạo được hưởng

các ưu đãi về tín dụng đầu tư theo các quy định pháp luật hiện hành về tín dụng

đầu tư và tín dụng xuất khẩu của Nhà nước.

- Các dự án phát triển và sử dụng nguồn năng lượng tái tạo được miễn

thuế nhập khẩu đối với hàng hóa nhập khẩu để tạo tài sản cố định cho dự án;

hàng hóa nhập khẩu là nguyên liệu, vật tư, bán thành phẩm trong nước chưa sản

xuất được nhập khẩu để phục vụ sản xuất của dự án theo quy định của pháp luật

hiện hành về thuế xuất khẩu, thuế nhập khẩu.

- Việc miễn, giảm thuế thu nhập doanh nghiệp đối với các dự án phát triển

và sử dụng nguồn năng lượng tái tạo được thực hiện như đối với dự án thuộc

lĩnh vực ưu đãi đầu tư theo quy định của pháp luật hiện hành về thuế.

- Các dự án phát triển và sử dụng nguồn năng lượng tái tạo được miễn,

giảm tiền sử dụng đất, tiền thuê đất theo quy định của pháp luật hiện hành áp

dụng đối với dự án thuộc lĩnh vực ưu đãi đầu tư.

- Ưu tiên cho các nghiên cứu liên quan đến phát triển và sử dụng tài

nguyên năng lượng tái tạo trong lĩnh vực phát triển khoa học và công nghệ và

phát triển công nghiệp công nghệ cao; bố trí kinh phí từ các quỹ để hỗ trợ các

nghiên cứu khoa học và công nghệ tại các dự án thí điểm, dự án công nghiệp hóa

cho phát triển và sử dụng năng lượng tái tạo, thúc đẩy cải tiến công nghệ liên

quan đến sự phát triển và sử dụng năng lượng tái tạo, giảm chi phí sản xuất của

các sản phẩm năng lượng tái tạo và nâng cao chất lượng sản phẩm. v.v…

Một số giải pháp thực hiện Chiến lược:

+ Doanh nghiệp phát triển bất động sản có trách nhiệm thực hiện các yêu

cầu về sử dụng năng lượng mặt trời khi thiết kế và xây dựng các tòa nhà, phù

hợp với các tiêu chuẩn kỹ thuật do các cơ quan có thẩm quyền của Nhà nước

ban hành.

+ Các doanh nghiệp kinh doanh xăng dầu phải kết hợp bán nhiên liệu lỏng

sinh học đáp ứng các tiêu chuẩn quốc gia trong hệ thống bán nhiên liệu tại địa

phương

+ Hàng năm, Bộ Công Thương ban hành quy định cụ thể tỷ lệ nhiên liệu

lỏng sinh học tối thiểu các doanh nghiệp kinh doanh xăng dầu phải kết hợp bán

trên địa bàn các địa phương.

+ Thành lập Quỹ phát triển năng lượng bền vững sử dụng các nguồn vốn

từ ngân sách nhà nước, nguồn thu từ phí môi trường đối với nhiên liệu hóa

thạch, các nguồn tài trợ, đóng góp của các tổ chức, cá nhân trong, ngoài nước và

các nguồn vốn hợp pháp khác nhằm hỗ trợ tài chính cho các hoạt động khuyến

khích phát triển ngành năng lượng trên phạm vi toàn quốc.

+ Khuyến khích và hỗ trợ phát triển các dịch vụ và các tổ chức tư vấn

trong lĩnh vực năng lượng tái tạo.

+ Khuyến khích và hỗ trợ các trường đại học, các cơ sở dạy nghề phát

triển giáo trình và giảng dạy các môn học mới liên quan tới năng lượng tái tạo. 64

+ Xây dựng và phát triển ngành công nghiệp năng lượng tái tạo, khuyến

khích nghiên cứu, chuyển giao, tiếp nhận và ứng dụng có hiệu quả các tiến bộ

kỹ thuật, công nghệ mới vào sản xuất, sử dụng năng lượng tái tạo.

+ Hình thành và phát triển thị trường công nghệ năng lượng tái tạo, tạo sự

bình đẳng trên cơ sở cạnh tranh lành mạnh giữa các doanh nghiệp thuộc mọi

thành phần kinh tế, hỗ trợ thúc đẩy phát triển các dự án sản xuất, kinh doanh và

dịch vụ năng lượng tái tạo v.v…

Đơn vị quản lý lưới điện ký thỏa thuận đấu nối lưới điện với các doanh

nghiệp sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo để phát điện đã được cấp giấy phép

hoặc có trong danh mục các dự án nguồn điện sử dụng năng lượng tái tạo đã

được cấp có thẩm quyền phê duyệt, mua toàn bộ sản lượng điện sản xuất từ các

dự án nguồn điện sử dụng năng lượng tái tạo đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật kết

nối lưới điện trong khu vực thuộc phạm vi hệ thống lưới điện do các đơn vị điện

lực quản lý.

3.3. Thực trạng phát triển NL mặt trời ở Việt Nam và thành phố Lạng Sơn

3.3.1. Thực trạng phát triển NL mặt trời ở Việt Nam

Việc sử dụng năng lượng điện mặt trời ở Việt Nam đang trên đà phát triển

không ngừng nghỉ. Bởi nguồn năng lượng mặt trời sẵn có quanh năm, bức xạ

mặt trời khá ổn định, trung bình 150 kcal/m2. Nhu cầu lắp pin năng lượng mặt

trời cho gia đình, công sở, nhà máy… liên tục tăng cao trong nhiều năm gần

đây.

Tình hình sử dụng năng lượng mặt trời ở Việt Nam đã và đang phát triển

nhanh một cách chóng mặt. Rất nhanh chúng ta đã biết khai thác và ứng dụng

vào đời sống hàng ngày. Sử dụng năng lượng điện mặt trời trong quy mô hộ gia

đình. Ứng dụng trong quy mô nhà hàng, khách sạn hay các bệnh viện, quân đội.

Hay ứng dụng cho các trung tâm dịch vụ xã hội như đèn công cộng, các trạm sạc

pin… Có thể nói rằng ứng dụng năng lượng mặt trời ở Việt Nam đã góp phần

cải thiện tình hình kinh tế quốc gia.

Phải nói rằng thực trạng năng lượng mặt trời ở Việt Nam thuộc nhóm

công nghiệp năng lượng mới. Mặc dù được đánh giá là nước có nguồn tài 65

nguyên năng lượng mặt trời lớn mạnh, có nhiều tiềm năng. Tuy nhiên, các dự án

sử dụng năng lượng điện mặt trời ở Việt Nam chưa được chú ý và phát triển như

đánh giá. Các dự án đang trên cả nước mới chỉ là quy mô vừa và nhỏ. Chủ yếu

tập trung vào khai thác nhiệt năng từ năng lượng mặt trời, cho dù được các nhà

chuyên môn đánh giá tiềm năng năng lượng mặt trời ở Việt Nam có cơ hội phát

triển hàng đầu.

Những thuận lợi trong việc phát triển năng lượng mặt trời ở Việt Nam:

Như chúng ta đã biết điện năng lượng mặt trời dựa vào các tấm pin mặt

trời để thu nhận năng lượng. Năng lượng mặt trời sau khi được thu nhận sẽ

chuyển đổi thành dòng điện một chiều. Các tấm pin có mức công suất cao giá

thành lại rẻ. Đặc biệt hệ thống chuyển đổi dòng điện một chiều sang xoay chiều

được phát triển có độ tin cậy cao. Chính vì vậy việc sản xuất điện năng bằng pin

mặt trời được đánh giá có ưu việt nổi trội.

Ngoài ra sử dụng điện năng lượng mặt trời sẽ thân thiện với môi trường. Không

gây ảnh hưởng và tác động nhiều vào thiên nhiên.

Bảo dưỡng tiện lợi, thuận tiện khôi phục khi có vấn đề xảy ra. Chính những lợi

thế này làm cho năng lượng mặt trời ở Việt Nam phát triển mạnh mẽ như hiện

nay.

Những hạn chế năng lượng mặt trời ở Việt Nam:

Bên cạnh những lợi ích mà năng lượng điện mặt trời mang lại thì cần phải

nhắc đến những mặt hạn chế chưa tìm ra phương hướng giải quyết. Đơn giản

như vấn đề môi trường. Việc sản xuất năng lượng điện mặt trời thân thiện với

môi trường. Như quy trình công nghệ sản xuất ra tấm pin mặt trời có thể thải ra

các loại khí làm ảnh hưởng xấu đến đời sống.

Ngoài ra, các chi phí liên quan đến lưu trữ năng lượng lại cao. Giá của các bình

ắc quy tích trữ năng lượng điện mặt trời vẫn còn khá cao so với túi tiền của

người dân. Nhìn chung, tình hình sử dụng điện năng lượng mặt trời ở Việt Nam

chưa ổn định.

Điện năng lượng mặt trời có tính ổn định thấp: Có một sự thật không thể

thay đổi đó là: Vào những ngày mưa gió, nhiều mây, ánh nắng mặt trời không 66

có. Bức xạ thấp dẫn đến nguồn năng lượng mặt trời thấp hoặc không có. Nên

nguồn điện năng lượng mặt trời chưa được coi là “nguồn sống” chính yếu hiện

nay. Như thế dẫn đến việc không thể kiểm soát được nguồn năng lượng điện.

Không thể chủ động việc duy trì điện năng theo nhu cầu.

Mặt trái của việc thân thiện với môi trường: Có thể khẳng định thực trạng sử

dụng điện năng lượng mặt trời ở Việt Nam hiện nay được đánh giá là sạch và

thân thiện với môi trường. Mọi vấn đề khai thác nguồn điện năng này không có

bất kỳ tác động xấu nào đến khí quyển. Nhưng bên cạnh đó vẫn có mặt khác của

vấn đề độc hại cho môi trường.

Đó là trong quá trình làm vệ sinh tẩy rửa các tấm pin. Các dung môi tẩy rửa đó

là những chất độc hại nếu không xử lý thì sẽ chảy trực tiếp xuống đất, nước sinh

hoạt. Hay như vấn đề xử lý các tấm pin hỏng mà nhà máy điện thải ra vẫn chưa

có phương pháp rõ ràng.

Sự thật điện năng lượng mặt trời có nguồn năng lượng thấp: Một trong

những điều quan trọng hàng đầu về tình hình sử dụng điện năng lượng mặt trời ở

Việt Nam nói riêng và thế giới nói chung là: Công suất trung bình được đo đạc

bằng W/m2. Được thể hiện bằng điện năng có thể thu được từ đơn vị diện tích,

thời tiết khí hậu của vùng. Mặc dù chỉ số điện năng lượng mặt trời là 170 W/m2

nhiều hơn so với các nguồn năng lượng tái tạo khác. Nhưng lại thấp hơn so với

than, dầu, khí và điện hạt nhân. Vì vậy để tạo ra 1KW điện từ năng lượng mặt

trời đòi hỏi một diện tích khá lớn của các tấm pin, cũng như điều kiện thời tiết

ủng hộ.

Các dự án năng lượng mặt trời nổi bật ở Việt Nam: Tuy rằng nguồn năng

lượng mặt trời ở Việt Nam đang được các nhà đầu tư quan tâm. Các dự án sử

dụng điện năng lượng mặt trời ở Việt Nam đang ngày càng chú ý và phát triển,

nhưng quy mô vẫn còn nhỏ. Một phần do chi phí quá lớn nên cản trở đến việc

phát triển các dự án.

Tuy vậy, đã có các nhà đầu tư dũng cảm đặt nhiều tâm huyết để đầu tư vào các

dự án năng lượng mặt trời như:

Dự án điện khí hoá nông thôn Fondem France-Solarlab Vietnam, 1990-

2000

Dự án điện mặt trời với công suất 154 kWp ở khuôn viên Trung tâm Hội

nghị Quốc gia, Hà Nội.

Dự án điện mặt trời Hồng Phong 1

Nhà máy điện mặt trời Tuy Phong

Nhà máy điện mặt trời Phong Phú

Nhà máy điện mặt trời Phước Hữu

Nhà máy điện mặt trời Mỹ Sơn

Nhà máy điện mặt trời BP Solar 1

Nhà Máy điện mặt trời Bim 1

Các dự án điện mặt trời Tây Ninh

Các dự án điện mặt trời ở Huế

Các dự án điện mặt trời ở Phú Yên…

Đây là những dự án điện năng lượng mặt trời năm 1990 đến nay. Đã có

những nhà máy đi vào hoạt động mang lại nhiều lợi ích về kinh tế đời sống cho

đất nước.

Các nhà máy sản xuất pin năng lượng mặt trời ở Việt Nam:

Việt Nam đã xây dựng các nhà máy sản xuất pin năng lượng mặt trời hiện

đại. Đáp ứng tiềm năng sẵn có và nhu cầu sử dụng năng lượng mặt trời ở Việt

Nam hiện nay.

Dưới đây là những nhà máy đi đầu trong ngành công nghệ sản xuất pin

mặt trời.

Dự án HT Solar tại KCN Tràng Duệ, An Dương, Hải Phòng. Dự án đã

được cấp phép đầu tư tháng 7 năm 2016. Tổng số vốn đầu tư lên đến 22 triệu

USD.

Dự án IREX ở Vũng Tàu được thành lập 2012. Là một trong những nhà

máy sản xuất hiện đại bấc nhất. Tiêu chuẩn thiết kế đạt yêu cầu chủng loại IEC,

rất an toàn cho pin mặt trời.

Dự án Vina Solar ở Lạng Sơn. Được thành lập đầu năm 2018 có số vốn

đầu tư lên tới 1 tỷ USD. Diện tích xây dựng là 228 ha.

Dự án IC Energy ở Quảng Nam, được khởi công từ năm 2011. Tổng giá

trị đầu tư lên tới 390 triệu USD. Áp dụng công nghệ tiên tiến từ Mỹ và Châu Âu.

Dự án Trina Solar ở Bắc Giang được thành lập từ 2017. Tổng số vốn đầu

tư lên tới 100 triệu USD. Diện tích mặt xưởng là 42.000 m2, sản xuất loại pin

đơn tinh thể và đa tinh thể.

Với thực trạng năng lượng mặt trời ở Việt Nam hiện nay thì tương lai gần

ngành công nghệ điện năng lượng mặt trời phát triển rất nhanh. Thúc đẩy nền

kinh tế của cả nước và đời sống của người dân lên một tầng cao mới.

3.3.2. Tình hình phát triển điện mặt trời ở Thành phố Lạng Sơn

Lạng Sơn là tỉnh có nguồn năng lượng mặt trời phong phú với nguồn bức

xạ nắng trung bình là 4kW/h/m2/ngày, tiềm năng phát triển điện mặt trời trên

mái nhà là rất lớn, đặc biệt là điện mặt trời trên mái nhà (ĐMTMN). Cường

độ bức xạ ở đây nằm trong khoảng 1800  2100 giờ/năm. và ổn định trong suốt

thời gian của năm. Trong khi ở những nơi khác chỉ giao động từ 200  400

giờ/năm.

Thành phố Lạng Sơn có lượng bức xạ lớn, trung bình khoảng 1.581

kWh/m2/năm, cao nhất là 6,3 kWh/m2/ngày vào tháng 6 và thấp nhất là 3,3

kWh/m2/ngày vào tháng 12. Số giờ nắng trung bình thấp nhất là trong tháng 2, 3

(khoảng 2h/ngày), nhiều nhất vào tháng 5 (khoảng 6 – 7h/ngày) và duy trì ở mức

cao từ tháng 7. Do đó, tiềm năng phát triển và ứng dụng năng lượng mặt trời ở

TP. Lạng Sơn rất lớn, đặc biệt là ĐMTMN.

So với các huyện của tỉnh, TP. Lạng Sơn là có mật độ dân số và tốc độ

tăng trưởng kinh tế cao. Nhu cầu tiêu thụ điện của các nhóm hộ gia đình, thương

mại và công nghiệp cao hơn so với các huyện của tỉnh Lạng Sơn.

Trước nhu cầu điện gia tăng đột biến trong thời gian qua, Tổng công ty Điện lực

miền Bắc EVNNPC và Công ty Điện lực Lạng Sơn định hướng phát triển, tăng

tỷ trọng sử dụng nguồn năng lượng tái tạo. Sau một thời gian triển khai, đến nay,

tỷ trọng nguồn năng lượng mặt trời đạt khoảng 0,5% tổng công suất sử dụng của

thành phố.

Theo thống kê, TP. Lạng Sơn đã thực hiện lắp đặt được 61 công trình

ĐMTMN với công suất là 595,44 kWp. Tổng sản lượng ĐMTMN phát ngược

lên lưới điện trong 5 tháng đầu của năm 2020 là 78.013 kWh, ứng với số tiền

ĐMTMN là 156 triệu đồng.

Thời gian tới, để đáp ứng được đủ điện cho yêu cầu phát triển kinh tế - xã

hội và quá trình đô thị hóa nhanh chóng của TP. Lạng Sơn, tỷ trọng này tiếp tục

được nâng cao do tiềm năng phát triển và ứng dụng năng lượng mặt trời ở TP.

Lạng Sơn khá lớn, đặc biệt là ĐMTMN.

Qua khảo sát sơ bộ, tiềm năng lắp đặt ĐMTMN của một số nhóm như

sau: Nhóm hành chính sự nghiệp, bao gồm cả giáo dục, y tế, giao thông; Nhóm

sản xuất; Nhóm thương mại khoảng… Nếu có các cơ chế chính sách phù hợp thì

ĐMTMN sẽ có khả năng phát triển rất nhanh trong thời gian tới.

Mới đây, Phó Thủ tướng Chính phủ Trịnh Đình Dũng đã ký Quyết định

13/2020/QĐ-TTg về cơ chế khuyến khích phát triển điện mặt trời ở Việt Nam

thay cho Quyết định 11/2017/QĐ-TTg ngày 11/4/2017.

Theo quyết định trên, giá mua điện với cả 3 loại hình gồm điện mặt trời

mặt đất, điện nổi và điện trên mái nhà. Trong đó, các dự án ĐMTMN đang thực

hiện cơ chế mua bán điện theo chiều giao và chiều nhận riêng biệt của công tơ

điện đo đếm hai chiều, có giá mua mới là 1.943 đồng/kWh (chưa bao gồm thuế

GTGT, tương đương với 8,38 UScents/kWh). Giá mua này được áp dụng cho hệ

thống có công suất không quá 1 MW, đấu nối trực tiếp hoặc gián tiếp vào lưới

điện có cấp điện áp từ 35 kV trở xuống và có xác nhận chỉ số công tơ trong giai

đoạn từ ngày 1/7/2019 đến 31/12/2020, áp dụng trong 20 năm kể từ ngày vận

hành (cho cả 3 loại hình).

Như vậy, cơ chế mua bán điện mặt trời theo quyết định mới của Chính

phủ đã tạo ra hấp dẫn cho các hộ gia đình và nhiều nhà đầu tư tham gia.

Để tiếp tục vận động người dân, doanh nghiệp (DN) sử dụng ĐMTMN,

EVNNPC và Điện lực tại địa bàn Thành phố, tỉnh Lạng Sơn tiếp tục hỗ trợ, tạo 70

mọi điều kiện thuận lợi nhất trong việc hòa lưới và mua bán điện mặt trời, để

khuyến khích khách hàng trên địa bàn TP. Lạng Sơn tham gia thực hiện. Đồng

thời luôn đồng hành, hỗ trợ khách hàng tốt nhất.

Ngoài ra, Điện lực địa bàn, Sở Công Thương TP đã tăng cường công tác

tuyên truyền nâng cao nhận thức về sử dụng ĐMTMN; khuyến khích các đơn vị

hành chính sự nghiệp; cơ quan, trường học, bệnh viện và các DN Nhà nước trên

địa bàn TP tự đầu tư hoặc kêu gọi xã hội hóa trong việc đầu tư lắp đặt các hệ

thống ĐMTMN để sử dụng và bán lại phần điện còn dư cho ngành điện.

3.4. Đề xuất một số giải pháp QL và KD NLMT ở thành phố Lạng Sơn

Với những nhận định trên, việc phát triển điện năng lượng mặt trời ở

Thành phố Lạng Sơn còn rất khiêm tốn so với tiềm năng sẵn có của địa bàn. Để

điện mặt trời ở Thành phố Lạng Sơn phát triển mạnh mẽ hơn, đáp ứng được sự

kỳ vọng và được khai thác hiệu quả tiềm năng phát triển điện mặt trời, tôi xin đề

xuất một số giải pháp quản lý, kinh doanh trên địa bàn như sau:

3.4.1. Công tác tuyên truyền

Một trong những nguyên nhân đầu tiên khiến người dân còn rụt rè, chưa

mạnh dạn đầu tư lắp đặt hệ thống điện mặt trời để sử dụng tại gia đình hoặc cơ

quan, doanh nghiệp là do chưa nắm bắt đầy đủ thông tin, kiến thức về điện mặt

trời. Từ năm 2019, Nhà nước và các bộ, ngành, đặc biệt là Bộ Công thương và

ngành Điện đã có những cơ chế, chính sách thuận lợi, tạo điều kiện, khuyến

khích người dân, tổ chức lắp đặt và sử dụng điện mặt trời nhưng do công tác

tuyên truyền của các bộ, ngành, đặc biệt là ngành Điện chưa thật sự rộng rãi và

hiệu quả nên thông tin đến với người dân còn hạn chế. Để làm tốt điều này nhằm

giúp người dân hiểu rõ hơn về điện mặt trời và các chính sách khuyến khích của

nhà nước, chúng ta cần thực hiện đẩy công tác tuyên truyền, thông tin về một số

nội dung chính sau:

- Hiệu quả thực tế của điện mặt trời như: công suất điện do hệ thống điện

mặt trời sinh ra là đủ lớn, đủ đáp ứng cho hộ tiêu thụ gia đình hay cơ sở sản

xuất, kinh doanh; hình thức lắp đặt thuận tiện nhất, nhanh gọn (chỉ cần lắp trên

mái nhà, tiết kiệm diện tích, không gian), vận hành ổn định, chi phí bảo trì, bảo 71

dưỡng không đáng kể, pin có độ nhạy cao với ánh sáng (với pin Mono thì chỉ

cần có ánh sáng mặt trời là có thể sinh được ra điện, kể cả không có nắng hay

ánh sáng mạnh); hệ thống điện mặt trời có bộ điều khiển thông minh, ưu tiên

dùng điện năng do điện mặt trời phát ra, nếu không đủ thì sẽ nhận thêm điện

năng từ lưới điện.

- Chính sách ưu đãi, khuyến khích của nhà nước: từ năm 2019, khi khách

hàng lắp đặt điện mặt trời áp mái nhà, hệ thống điện mặt trời sẽ được hòa lưới

quốc gia, lượng điện năng mà hệ thống điện mặt trời phát ra, hộ tiêu thụ dùng

không hết sẽ được ghi nhận qua công tơ đo đếm và được ngành Điện mua lại với

giá mua điện xấp xỉ 2.000 đồng/kWh. Đây là giá mua điện mức cao so với nhiều

loại hình phát điện khác (giá mua thủy điện < 1.000 đồng/kWh, giờ thấp điểm

chỉ có chưa đến 500 đồng/kWh); khách hàng chỉ phải đầu tư hệ thống điện mặt

trời áp mái, công tơ đo đếm điện năng do ngành Điện đầu tư.

- Chính sách, thủ tục nhanh, gọn của ngành Điện: một số câu hỏi thường

gặp của người dân khi tiếp cận, có nhu cầu lắp đặt năng lượng mặt trời là cần

bao nhiêu thời gian để được ký hợp đồng bán điện, hòa hệ thống điện mặt trời

với lưới điện quốc gia? Hồ sơ thủ tục như thế nào? Trình tự ra sao? Đây cũng là

một trong những nội dung cần đẩy mạnh tuyên truyền. Với chính sách của

ngành Điện như hiện nay, chỉ cần 3-5 ngày kể từ khi khách hàng hoàn thiện lắp

đặt hệ thống điện mặt trời, gửi đề nghị đến Điện lực là khách hàng có thể được

lắp đặt công tơ, hòa lưới điện quốc gia, ký hợp đồng bán điện. Thêm vào đó, hồ

sơ, thủ tục đơn giản, dễ thực hiện. Khi tuyên tuyền tốt nội dung này, người dân

hiểu, nắm bắt rõ về sự thuận lợi đó sẽ kích thích số lượng, nhu cầu lắp đặt của

người dân.

- Lợi ích về kinh tế khi lắp đặt hệ thống điện mặt trời: một trong những

nội dung có tác động mạnh đến đẩy mạnh sự phát triển điện mặt trời tại thành

phố Lạng Sơn đó là người dân sẽ được hưởng lợi về kinh tế như nào khi lắp đặt

điện mặt trời? Khi đã đầu tư lắp đặt hệ thống thì có thể sinh lời để hoàn vốn

không? Thời gian là bao lâu? Phải khẳng định rằng khi lắp đặt hệ thống điện mặt

trời, người dân sẽ có được 2 lợi ích về kinh tế: thứ nhất là giảm tiền điện hàng 72

tháng do có điện năng từ hệ thống điện mặt trời, lượng điện năng mua từ ngành

Điện sẽ giảm, số kWh mua giá bậc thang cao cũng sẽ giảm, từ đó giảm tiền điện

phải trả hàng tháng; thứ hai, với lượng điện năng do hệ thống điện mặt trời sinh

ra và hộ sử dụng không hết, bán lại cho ngành Điện, hộ sẽ được ngành Điện

thanh toán với chi phí khoảng 2000 đồng/kWh. Tổng lợi ích kinh tế như vậy,

sau khi quy đổi thì chỉ với 5-6 năm là hộ sẽ thu hồi được vốn đầu tư ban đầu,

trong khi thời gian bảo hành pin mặt trời lên đến 20 năm. Các năm tiếp theo, hộ

sẽ được hưởng lợi hoàn toàn lợi ích kinh tế từ hệ thống điện mặt trời.

Theo bà Ngụy Thị Khanh - Giám đốc Trung tâm Phát triển Sáng tạo Xanh

(GreenID), nguyên nhân đầu tiên khiến điện mặt trời áp mái chưa được quan

tâm tại Việt Nam thời gian qua chính là thiếu thông tin. Do vậy, giải pháp quan

trọng để thúc đẩy điện mặt trời áp mái phát triển trong thời gian tới chính là phải

coi trọng truyền thông tới cộng đồng, đặc biệt phải truyền thông tới từng hộ gia

đình, từ khả năng đầu tư cũng như lợi ích đạt được của mô hình này. "Chúng tôi

thấy rằng do các hộ gia đình chưa có hoặc có ít thông tin, thông tin chưa sáng tỏ

dẫn đến người dân không hiểu được hiện nay Nhà nước đã có chính sách phát

triển điện mặt trời áp mái. Do vậy, việc truyền thông đến cho người dân là vô

cùng cần thiết" – Trích Báo điện tử tmhpp.com.vn.

Đồng thời, để công tác tuyên truyền thật sự đi sâu, đi sát đến người dân

thì Nhà nước, các bộ, ngành cần chú trọng, đẩy mạnh tuyên truyền qua nhiều

hình thức, phù hợp với xu thế của xã hội, cụ thể như:

+ Trên các phương tiện thông tin đại chúng: đài truyền hình, phát thanh,

báo của Trung ương và Lạng Sơn. Đây là những hình thức truyền thông chính

thống phổ biến có tác dụng ảnh hưởng sâu rộng, đặc biệt là mang lại uy tín, sự

yên tâm cho người dân. Tuy nhiên, do sự phát triển của internet như hiện nay,

bên cạnh những người thường xuyên theo dõi, cập nhật thông tin qua các kênh

trên, có một bộ phận người dân hầu như rất ít theo dõi truyền hình, phát thanh

hoặc Báo giấy. Vì vậy điều này làm hạn chế phần nào khả năng truyền thông.

+ Tiếp cận trực tiếp người dân thông qua băng Roll, Banner, Poster, áp

phích, tờ rơi,… Đây là một trong những hình thức truyền thông trực tiếp, góp 73

phần nâng cao tần suất xuất hiện thông tin, giúp người dân dần quen và gần gũi

hơn với hệ thống điện mặt trời.

+ Hệ thống internet, mạng xã hội: Báo điện tử, Facebook, Zalo,

Youtube... với sự phát triển mạnh mẽ của internet và mạng xã hội như hiện nay

thì đây là các kênh truyền thông rất hữu hiệu, thông tin được cập nhật liên tục,

thường xuyên, kịp thời và đặc biệt là có thông tin phản hồi đa chiều giúp người

dân tiếp cận, trao đổi với ngành Điện về hệ thống điện mặt trời.

Công tác tuyên truyền phải được thực hiện thường xuyên, liên tục và có chiến

lược, kế hoạch cụ thể, phù hợp với từng đối tượng, từng khu vực; có đánh giá

hiệu quả của công tác tuyên truyền nhằm kịp thời điều chỉnh nhằm mục đích

nâng cao hiệu quả thực chất của việc tuyên truyền, cung cấp thông tin đầy đủ,

kịp thời, chính xác đến người dân; có như vậy mới góp phần giúp người dân

hiểu và đẩy mạnh việc tham gia, đăng ký, lắp đặt, sử dụng điện mặt trời.

3.4.2. Việc thực hiện thủ tục của ngành Điện

Giải pháp quan trọng tiếp theo liên quan đến ngành Điện. Để tạo điều kiện

tốt, thuận lợi cho người dân, tổ chức tiếp cận, lắp đặt, sử dụng, khai thác điện

mặt trời thì công tác cải cách thủ tục hành chính của ngành Điện cần tiếp tục

được quan tâm, đẩy mạnh và phát huy tốt. Trong những năm trở lại đây, công

tác dịch vụ khách hàng, cải cách thủ tục hành chính của ngành Điện ngày càng

được nâng cao. Ngành Điện cần tiếp tục duy trì và phát huy tốt, chú trọng các

nội dung như sau:

- Duy trì tốt việc thực hiện thủ tục liên quan đến phát triển mới: tiếp nhận

thông tin đề nghị đấu nối qua nhiều kênh (trực tiếp, điện thoại, email, trang web

dịch vụ công của tỉnh, của quốc gia), chủ động liên hệ với khách hàng để khảo

sát, tư vấn cho khách hàng về vấn đề kỹ thuật, thủ tục; đặc biệt là đảm bảo thời

gian thời gian lắp công tơ, ký hợp đồng theo đúng quy định.

- Đảm bảo thực hiện đúng, đầy đủ thủ tục thanh toán tiền cho khách hàng đối

với điện năng mua từ hệ thống điện mặt trời của khách hàng. Hiện nay, hầu hết

các khách hàng có hệ thống điện mặt trời nối lưới chỉ được thanh toán, quyết

toán chi phí điện năng 1 lần sau khi kết thúc năm. Đây là một trong những chính 74

sách còn có phần hạn chế của Nhà nước, phần nào tạo tâm lý rụt rè cho người

dân. Giải pháp tốt nhất là thực hiện thanh toán hàng tháng đối với phần điện

năng này, qua đó giúp người dân thấy được lợi ích kinh tế qua từng tháng, tạo

tâm lý tốt cho người đang sử dụng và chưa sử dụng điện mặt trời.

- Tiếp đến là việc tư vấn, hỗ trợ, chăm sóc khách hàng trong quá trình

thực hiện hợp đồng mua bán điện. Khi khách hàng cho nhu cầu, liên hệ với

ngành Điện để được hỗ trợ, tư vấn hoặc có nhu cầu thay đổi công suất, thiết bị

thì ngành Điện cần quan tâm, thực hiện tốt các thủ tục theo quy định. Đồng thời

khuyến khích ngành Điện có những dịch vụ hỗ trợ, tư vấn cho khách hàng đối

với vấn đề kỹ thuật liên quan đến điện mặt trời (gồm cả dịch vụ có tính phí).

Điều này góp phần tạo sự tin tưởng, yên tâm đối với khách hàng khi sử dụng hệ

thống điện mặt trời, hệ thống mà cần có kiến thức vững trong quá trình vận

hành, sử dụng.

3.4.3. Công tác kinh doanh, cung cấp thiết bị, phụ kiện, giá cả

Khi người dân đã có đầy đủ thông tin về điện mặt trời, nắm rõ ưu, nhược

điểm khi sử dụng và các chính sách, khuyến khích của nhà nước thì nhiều người

dân sẽ có nhu cầu sử dụng, lắp đặt. Lúc này, nguồn cung cấp thiết bị (tấm pin,

bộ điều khiển, phụ kiện), chất lượng thiết bị, chế độ ưu đãi lắp đặt, giá cả có vai

trò quyết định đến tình hình đăng ký sử dụng của người dân. Hiện nay, với tình

hình phát triển điện mặt trời ở Lạng Sơn như hiện tại, đã có một số Công ty,

doanh nghiệp kinh doanh thiết bị, làm dịch vụ lắp đặt điện mặt trời, tuy nhiên số

lượng các doanh nghiệp còn ít, chất lượng thiết bị còn trôi nổi, chưa có doanh

nghiệp xây dựng được uy tín rõ ràng, giá thiết bị còn cao dẫn đến thời gian thu

hồi vốn kéo dài. Để thực hiện tốt nội dung này, trên địa bàn thành phố Lạng Sơn

cần phát triển một số nội dung sau:

- Các doanh nghiệp cần chú trọng xây dựng thương hiệu, uy tín, cung cấp

các thiết bị nguồn gốc rõ ràng, chất lượng tốt, đặc biệt là pin mặt trời và bộ điều

khiển hòa lưới; chủng loại thiết bị cần đa dạng với nhiều mức giá khác nhau để

người dân dễ dàng lựa chọn cho phù hợp với tình hình kinh tế của người tiêu

thụ.

- Với chế độ bảo hành, chăm sóc khách hàng tốt của các doanh nghiệp,

nhà cung cấp, người sử dụng sẽ yên tâm, tin dùng sản phẩm của nhà cung cấp,

doanh nghiệp; thêm vào đó, việc tăng số lượng doanh nghiệp, nhà cung cấp, lắp

đặt trên địa bàn Thành phố, nâng cao tính cạnh tranh, qua đó nâng cao chất

lượng thiết bị, dịch vụ cũng là yếu tố quan trọng giúp người dân được hưởng lợi,

khuyến khích người dân đầu tư, lắp đặt.

3.4.4. Giải pháp hỗ trợ về tài chính

Giải pháp thứ tư là chế độ, chính sách khuyến khích về kinh tế của nhà

nước. Cụ thể ở đây là bộ Công Thương, ngành Điện hoặc ngân hàng có các

chính sách giúp đỡ, hỗ trợ người dân, tổ chức trong chi phí đầu tư thiết bị như:

chính sách khuyến mãi, giảm giá của doanh nghiệp, nhà cung cấp; chế độ hỗ trợ

tài chính của Nhà nước, bộ, ngành. Cụ thể như:

- Ngành Điện hoặc chính quyền địa phương cùng đầu tư với khách hàng

là tổ chức, doanh nghiệp với tỷ lệ góp vốn từ 70% đến 100%, phối hợp đầu tư và

chuyển giao hệ thống.

- Các tổ chức tín dụng như Ngân hàng triển khai chính sách cho vay vốn

ứng với phần chi phí lắp đặt đối với khách hàng doanh nghiệp và doanh nghiệp

cá nhân với tài sản bảo đảm chính là hệ thống điện mặt trời áp mái.

- Các doanh nghiệp, nhà cung cấp có những chính sách ưu đãi, giảm giá

theo từng đợt hoặc cho khách hàng mua lần đầu, khách hàng thân quen hoặc trả

góp… qua đó góp phần kích thích nhu cầu mua, đầu tư thiết bị, phát triển điện

mặt trời.

3.4.5. Công tác quản lý vận hành điện mặt trời

Song song với các giải pháp trên thì công tác quản lý vận hành điện mặt

trời cũng cần được quan tâm, chú trọng. Ở đây, ta cần tập trung một số nội dung

như sau:

- Vấn đề an toàn điện: các hệ thống điện mặt trời hiện nay đều có chức

năng điều khiển tự động ngắt, tách ra khỏi lưới điện khi lưới điện bị sự cố hoặc

cắt điện để bảo dưỡng, sửa chữa. Với chức năng này, người vận hành, bảo

dưỡng, sửa chữa lưới điện sẽ được an toàn do khi công tác trên lưới, sẽ ngăn

chặn được nguy cơ mất an toàn điện do nguồn điện của hệ thống điện mặt trời.

Với những bộ điều khiển thông minh còn cho phép tự ngắt, cách ly khỏi lưới

điện quốc gia nhưng vẫn duy trì cung cấp điện cho hộ tiêu thụ, do vậy vẫn đảm

bảo duy trì cung cấp điện cho các hoạt động sinh hoạt, kinh doanh hoặc sản xuất

của hộ. Đây cũng là điều khoản được ghi rõ trong hợp đồng bán điện, được

ngành Điện kiểm tra đầy đủ, chính xác trước khi ký kết hợp đồng.

- Công tác bảo dưỡng, bảo trì: mặc dù là thiết bị sinh điện ở dạng tĩnh

nhưng trong quá trình vận hành, để hệ thống luôn duy trì được hiệu suất phát

điện cao, đảm bảo an toàn điện thì cần quan tâm đến công tác bảo dưỡng, bảo

trì, sửa chữa:

+ Trước hết là công tác vệ sinh bề mặt tấm pin mặt trời. Qua thời gian vận

hành, dưới tác động của thời tiết, bề mặt tấm pin sẽ bị bám bụi, bụi sẽ gây hạn

chế các tấm pin tiếp xúc ánh sáng mặt trời, làm giảm hiệu suất, công suất phát

điện của pin. Việc vệ sinh tấm pin rất đơn giản, có thể thực hiện thủ công nếu số

lượng nhỏ hoặc sử dụng máy rửa nếu số lượng tấm pin lớn. Trên địa bàn thành

phố Lạng Sơn, hầu như không có nhà máy công nghiệp hay cơ sở sản xuất nào

gây ô nhiễm không khí nên việc vệ sinh được thực hiện dễ dàng, thuận tiện.

+ Tiếp đến là bảo dưỡng, sửa chữa bộ điều khiển: cấu tạo bộ điều khiển

bao gồm các tiếp điểm và hệ thống điều khiển điện tử. Ở đây ta chỉ quan tâm

đến bảo trì, bảo dưỡng các tiếp điểm. Qua thời gian sử dụng, do dòng điện đi

qua các tiếp điểm lớn, gây phát nhiệt và tiếp xúc sẽ kém. Để an toàn, phòng

ngừa nguy cơ hỏng, cháy, nổ, ta cần định kỳ kiểm tra và vệ sinh các tiếp điểm

của bộ điều khiển nhằm nâng cao tuổi thọ, đảm bảo an toàn trong quá trình vận

hành.

+ Công tác thay thế, sửa chữa: Các bộ phận chính liên quan của hệ thống

điện mặt trời gồm các tấm pin, bộ điều khiển, giá đỡ, dây trục mạch lực và phụ

kiện. Qua thời gian vận hành, các thiết bị có thể hư hỏng gặp lỗi sản xuất, cần

thay thế hoặc sửa chữa.

Các nội dung này có thể được thực hiện bởi nhà cung cấp thiết bị, dịch vụ

hoặc phối hợp với ngành Điện để làm dịch vụ vệ sinh, sửa chữa, bảo dưỡng.

Trên đây là những giải pháp cơ bản trong công tác quản lý, kinh doanh

điện mặt trời nhằm đẩy mạnh sự phát triển điện mặt trời tại địa bàn Thành phố

Lạng Sơn. Ngoài những giải pháp trên, còn có những giải pháp khác tùy theo

từng giai đoạn, chính sách, thời điểm. Tôi tin rằng, những giải pháp như trên

được thực tế hóa, trong thời gian tới, điện mặt trời sẽ phát triển mạnh mẽ, bền

vững ở thành phố Lạng Sơn, góp phần nâng cao chất lượng điện năng, giảm tổn

thất, nâng cao hiệu quả truyền tải, sử dụng điện, đưa thành phố Lạng Sơn dần trở

thành một trong những thành phố hiện đại, thông minh.

3.5. Kết luận

Để có chiến lược phát triển NLMT ở thành phố Lạng Sơn, các cấp các

ngành đã có những chủ trương, văn bản hướng dẫn cũng như đã đề ra các chính

sách khuyến khích thu hút đầu tư hệ NLMT và khuyến khích các hộ tiêu thụ

điện chuyển sang sử dụng NLMT nhằm giám áp lực cho lưới điện thành phố,

nhất là giờ cao điểm. các cứ vào các nghiên cứu, luận văn đã có một số những

giải pháp như trên. Nếu như các giải pháp này được thực tế hóa, trong thời gian

tới, điện mặt trời sẽ phát triển mạnh mẽ, bền vững ở thành phố Lạng Sơn, góp

phần nâng cao chất lượng điện năng, giảm tổn thất, nâng cao hiệu quả truyền tải,

sử dụng điện, đưa thành phố Lạng Sơn dần trở thành một trong những thành phố

hiện đại, phát triển, đạt và vượt các chỉ tiêu kinh tế - xã hội đề ra.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1. Kết luận

Nội dung cơ bản của luận văn tập trung vào nghiên cứu hệ thống năng

lượng mặt trời nối lưới có lưu trữ một pha và các đề xuất về quản lý, kinh doanh

NLMT ở thành phố Lạng Sơn. Đề tài nghiên cứu khảo sát tiềm năng phát triển

khai thác nguồn năng lượng mặt trời tại tỉnh Lạng Sơn bằng việc thiết kế hệ

thống điều khiển nhằm khai thác được nguồn năng lượng mặt trời đưa vào phục

vụ sản xuất và đời sống, nhất là áp dụng cho các cơ quan cấp sở của tỉnh Lạng

Sơn nhằm góp phần giảm tiêu hao năng lượng hóa thạch, đồng thời giảm phát

thải khí gây hiệu ứng nhà kính. Nguồn năng lượng mặt trời phong phú với

nguồn bức xạ nắng trung bình là 4kW/h/m2/ngày. Bên cạnh đó việc sử dụng

năng lượng mặt trời như là một nguồn năng lượng tại chỗ để thay thế cho các

dạng năng lượng truyền thống đáp ứng nhu cầu năng lượng của các vùng dân cư

không tập trung là một kế sách có ý nghĩa về mặt kinh tế, an ninh quốc phòng và

phát triển văn hoá giáo dục,…

Với mục tiêu đặt ra là: Nghiên cứu khảo sát tiềm năng nguồn năng lượng

mặt trời để cung cấp cho một số phụ tải tại Thành phố Lạng Sơn, Tỉnh Lạng

Sơn. Căn cứ vào mục tiêu, nội dung luận văn đã hoàn thành các chương sau:

Chương 1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu;

Chương 2. Nghiên cứu cấu trúc hệ điện mặt trời nối lưới có lưu trữ;

Chương 3. Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp quản lý, kinh doanh năng

lượng mặt trời cho thành phố Lạng Sơn.

Kết quả của luận văn đã đạt được là:

- Xây dựng được cấu trúc điều khiển hệ thống năng lượng mặt trời nối lưới

có lưu trữ một pha, có thể làm nguồn cung cấp điện cho một số cơ quan, chung

cư và hộ gia đình;

- Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp quản lý, kinh doanh năng lượng mặt

trời cho thành phố Lạng Sơn nhằm đạt được mô hình quản lý chặt chẽ và sử

dụng có hiệu quả nguồn năng lượng tái tạo này để giảm nhẹ cho lưới điện quốc

gia.

2. Kiến nghị:

Với thời gian nghiên cứu còn ít, kiến thức và kinh nghiệm về thực tiễn có

hạn, cho nên nội dung luận văn còn một số hạn chế. Tác giả sẽ tiếp tục nghiên

cứu hoàn thiện để có thể áp dụng tốt kết quả nghiên cứu vào công tác chuyên

môn sau này, nhất là áp dụng các bộ điều khiển hiện đại vào các đối tượng trong

thực tế.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

[1]. Vũ Linh, Đặng Đình Thống: Thiết kế và lắp đặt các hệ nguồn điện Pin mặt

trời; Tuyển tập các báo cáo KH, Hội nghị KH Trường ĐHBK HN trang 22, Hà

nội, 1991.

[2]. Đặng Danh Hoằng, Thiết kế và chế tạo hệ thống sử dụng năng lượng tái tạo

tương tác lưới sinh hoạt, Báo cáo tổng kết đề tài KHCN cấp Bộ, 2019.

[3]. Đặng Đình Thống: Solar Photovoltaic (PV) system for Truong Sa Island,

Center of energy study, Indian Institute of Technology, New Delhi, 12 - 1991,

India.

[4]. Vũ Linh, Đặng Đình Thông: Nghiên cứu công nghệ chế tạo mô đun pin mặt

trời; Hội nghị Vật lý toàn quốc lần thứ 4, Hà nội 5 - 8/ 1993.

[5]. Đặng Đình Thống, Trần Hông Quân: ứng dụng các nguồn năng lượng thiên

nhiên cho Viễn thông; Tổng Công ty Bưu chính Viễn thông Việt nam, Trung

tâm thông tin tư liệu, Hà nội 1995; Giấy phép xuất bản 205S.GPNT/XB cấp

ngày 11-12-1995. Xuất bản lần thứ nhất 2/1996.

[6. Đặng Đình Thống, Nguyễn Tiến Dũng, Vương Sơn: Nghiên cứu, thiết kế và

chế tạo Bộ điều khiển điện tử dùng trong hệ nguồn điện pin mặt trời; Hội nghị KH

Đại học Bách khoa HN, 52 - 58, Phân ban Vật lý, Hà nội 12- 13/ 10/ 2001.

[7 Ngô Tuấn Kiệt và cộng sự, Viện Khoa học năng lượng; “Nghiên cứu xây

dựng mô hình Trạm cung cấp điện kết hợp sử dụng năng lượng mặt trời và

nguồn điện lưới tại Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam”; Đề tài Độc lập cấp

Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, 2010 – 2012.

[8] Trương Quốc Thành và cộng sự, Viện Khoa học năng lượng; “Trạm

phát điện mặt trời độc lập phối hợp nguồn diesel dự phòng sử dụng thiết bị quản

lý vận hành điều khiển từ trung tâm điều khiển”; Dự án chuyển giao công nghệ;

2010 – 2011.

[9] Nguyễn Tiến Khiêm và cộng sự; “CÔNG NGHỆ PIN MẶT TRỜI VÔ ĐỊNH

HÌNH VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CHO VÙNG BIỂN, HẢI ĐẢO VIỆT

NAM”; Hội nghị triển khai hội thảo khoa học toàn quốc – Điều tra, khảo sát tiềm

năng năng lượng biển Việt Nam; 2009.

Tiếng Anh

[10]. A. H. M. A Rahim and M. Ahsanul Alam; STATCOM-Supercapacitor

Control for Low Voltage Performance Improvement of Wind Generation System,

Arab J Sci Eng, vol, DOI 10.1007/s1-012-0471-3,2012.

[11]. Yang. H, Wei. Z, and Chengzh. L, “Optimal design and techno-economic

analysis of a hybrid solar-wind power generation system,” Applied Energy, vol.

86, pp. 163-169, Feb.

Các trang Website tham khảo

[12]. www.khoahoc.com.vn/timkiem/năng+lượng+mới/index.aspx

[13]. www.cpc.vn/cpc/home/Ttuc_Detail.aspx?pm=ttuc&sj=KHKT&id...

[14]. www.megasun.com.vn/

[15]. www.solarpower.vn/

[16]. Nangluongvietnam.vn/

[17]. http://pclangson.npc.com.vn/