Tính toán lựa chọn công suất hệ thống điện mặt trời phù hợp dựa vào tải tiêu thụ của nhà máy Quảng Việt | Tài liệu môn công nghệ kĩ thuật điện

TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CÔNG SUẤT HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI
PHÙ HỢP DỰA VÀO TẢI TIÊU THỤ CỦA NHÀ MÁY QUẢNG VIỆT
CALCULATE ELIGIBLE CAPACITY FOR SOLAR POWER SYSTEM BASE
ON QUANG VIET PLANT’S CONSUMPTION LOAD
Đinh Xuân Lượng, Ngô Đức Anh Quân
Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM TÓM TẮT
Ngày nay, thế giới đang có xu hướng chú trọng vào việc phát triển nguồn năng lượng xanh vì
các tiềm năng mà loại năng lượng này mang lại. Các quốc gia luôn có những chính sách khuyến
khích việc phát triển và tận dụng nguồn năng lượng này, thực tế việc các mô hình năng lượng
mặt trời được đưa vào sử dụng ở mức độ sinh hoạt nhỏ lẻ ở các hộ dân là không hề hiếm nhưng
với nguồn tiềm năng thực của năng lượng xanh cần phải đưa nó vào ứng dụng ở những quy mô
lớn hơn như trong công nghiệp, ở các nhà máy. Bài viết này nhằm mang đến cái nhìn rõ nét hơn
về tính khả thi của việc này và cách để phát triển nó rộng rãi hơn. Bằng việc xây dựng các mô
hình tính toán, sơ đồ thiết kế qua Pvsyst, Homer Pro và Sketchup,, để tính toán và tìm ra công
suất thích hợp để nhà máy vận hành, lợi nhuận của dự án và tính khả thi của nó. Số liệu được
lấy thực tế từ nhà máy Quảng Việt (Long An).
Từ khoá: Điện mặt trời; Xu hướng; Nhà máy; Công suất; Lợi nhuận ABSTRACT
Nowadays, the world has a tendency to focus on the development of green energy for its
potential. Government always introduce policies that support the development and utilization of
this type of source, in fact, the applications of solar power for household use are prevalent. But
with its potential, utilization in larger scale like: in industry is a must. This paper focusing on
illustrating a better view about the feasibility and a way for widely development. By building a
model for calculating, designing, via Pvsyst, Homer Pro and Sketchup, to find a appropriate
power for a plant to operate; the project profit; its feasibility. Data are collected from Quang Viet plant (Long An).
Keyword: Solar power; Tendency; Plant; Capacity; Profit 1. GIỚI THIỆU
lượng bức xạ mặt trời theo ngày ở Việt Nam ,
Xu hướng thế giới hiện này đang rất
những vùng có tiềm năng lớn nhất là khu vực
quan tâm đến các nguồn năng lượng mới, xanh
Duyên Hải Nam trung Bộ, Tây Nguyên, Nam
hơn, tốc độ phát triển của các dự án năng Bộ.
lượng xanh đang được tăng tốc rất nhanh.
Về nhà máy Quảng Việt, đây là nhà
Theo bài viết của tác giả Phạm Tân [1], Hiệp
máy phục vụ cho ngành May mặc (trừ trang
hội năng lượng mặt trời Châu Âu (Solar Power
phục từ da lông thú) nằm ở Long An thuộc khu
Europe) sẽ tăng công suất lắp đặt vào thời gian
vực đồng bằng sông Cửu Long (Tây Nam Bộ).
tới và ước sẽ đạt tổng công suất tích luỹ điện
Hình 2. là ảnh chụp toàn cảnh nhà máy từ
mặt trời trên toàn cầu từ 1.9 - 2.1 ngàn GW
trang Google Map, Bảng 1. là các thông số của
vào cuối năm 2025. Tại Việt Nam, với vị trí
nhà máy liên quan đến dự án.
địa lý nằm trong vùng nội chí tuyến Bắc, sẽ có
tiềm năng rất lớn về bức xạ mặt trời, với số
trung bình giờ nắng từ 1.600 - 2.700 giờ/năm,
số liệu năm 2021 báo cáo lượng bức xạ
khoảng 4 - 5 kWh/m 2một ngày, cho thấy tiềm
năng về khai thác năng lượng mặt trời tại Việt
Nam lên đến khoảng 13 GW. Hình 1. cho thấy
Bảng 1. Thông số của nhà máy liên quan đến dự án Tọa độ
10056’09’’N 106027’02’’E
Lệch 30,80 so với hướng Nam về Góc Azimuth phía Tây Góc nghiêng 4.60 mái nhà Tổng diện tích 4 mái nhà 12707,83 m2
Hình 1. Lượng bức xạ năng lượng mặt trời xưởng theo ngày ở Việt Nam
Nếu dựa vào số liệu từ Hình 2. và số liệu từ
nguồn Cơ quan Hiệp hội năng lượng Việt
Nam, ta có thể kết luận được nhà máy thuộc
khu vực có bữa xạ tốt từ 4.8 -5.2 kWh/m2/ngày
và số giờ nắng từ 1.800 - 2.000 giờ trong năm.
2. KHẢO SÁT DỰ ÁN NHÀ MÁY QUẢNG VIỆT *Vị trí địa lí:
Bảng số liệu cho thấy diện tích mái của các tòa
nhà trong nhà máy là 12,174 m2 và tổng tiềm
năng lắp đặt hệ thống điện mặt trời là
2,03MW. Mái xưởng của nhà máy được xây
dựng từ năm 2014 và có thể sử dụng để lắp đặt
PV trên mái. Tuy nhiên, cần phải tiến hành
khảo sát và đánh giá để đảm bảo độ chắc chắn
của kết cấu mái khi lắp đặt thêm hệ thống điện
mặt trời. Việc đánh giá kết cấu mái cần tuân
theo các tiêu chuẩn thiết kế kết cấu của Việt
Nam hoặc tiêu chuẩn nước ngoài. Ngoài ra,
cần kiểm tra khả năng chịu lực của mái và
công trình khi có tác động của tải trọng gió.
Đối với dự án này, nhóm tập trung tối ưu công
suất cho hệ thống năng lượng mặt trời dựa trên
dữ liệu tải của nhà máy.
Hình 2. Toàn cảnh nhà máy Quảng Việt
*Mức tiêu thụ điện năng của nhà máy: hoàn vốn được chiết khấu Sau thuế WACC % 11.97
3. XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT TỐI ƯU IRR % 15.35
Dự án có quy mô tương đối lớn, vấn đề đặt ra NPV VND 2,053,867,657
là làm cách nào để tối ưu nhất về mặt kinh tế, Thời gian Năm 6.7
từ đó ta có hai phương diện cần phân tích: hoàn vốn
Thứ nhất, dự án năng lượng mặt trời có nhà danh định
đầu tư và bán điện lại cho nhà máy. Thời gian Năm 12.9
Thứ hai, nhà máy muốn tự đầu tư để giảm tổng hoàn vốn chi phí điện năng. được chiết
Ở phương diện thứ nhất, nhà máy không cần khấu
bỏ tiền đầu tư nên sẽ không cần quan tâm đến Chỉ số lợi Tỉ số 1.3
thời gian thu hồi vốn và chi phí đầu tư, mọi nhuận
tính toán, phân tích kinh tế chi tiết trong đề tài
là không cần thiết. Vậy nên trong dự án này, ta
Với kết quả phân tích có được, ta sẽ so
sẽ phân tích về lợi ích kinh tế trên phương diện
sánh chỉ số IRR với WACC, ta thấy chỉ số IRR
nhà máy tự đầu tư nhằm mục đích giảm chi
(trước thuế) =17.1% > WACC = 14.96%. Cho
phí điện năng mua từ lưới.
thấy mức độ sinh lời của dự án đạt trên mức kỳ
Khi đó, ta phải đi tìm LCOE (Chi phí năng
vọng, bên cạnh đó NPV=1,174,270,079 > 0
lượng trung bình) sao cho có giá trị nhỏ nhất,
cho thấy dự án có tiềm năng sinh lời.
đồng thời chỉ số IRR phải lớn hơn WACC.
Kết luận: Mức công suất 581kW sẽ là công
suất tối ưu của dự án. 2,590 2,580
*Lựa chọn pin mặt trời: 2,570
Các tấm pin của Longi có mức giá rất tốt 2,560
trên thị trường hiện nay, mang lại hiệu suất cao 2,550
và giá cả hợp lí. Mặt khác, Longi chỉ sản xuất 2,540
tập trung các tấm pin Mono có hiệu suất từ 2,530
17,4% đến 20,9%. Phần lớn các tấm pin ở tầm
2,520 560 565 570 575 580 585 590 595 600
giá thấp hơn sau 25 năm hiệu suất chỉ còn lại
Biểu đồ giữa LCOE toàn nhà máy và công suất
80%. Nhưng ở cùng khoảng thời gian 25 năm PV
này, các tấm pin của Longi vẫn tạo ra ít nhất
Giá trị LCOE ở đây đang là giá trị
83,1% sản lượng ban đầu.
LCOE trung bình toàn nhà máy trong suốt
Hiện nay, công suất phổ biến của tấm PV
vòng đời dự án. Biểu đồ cho ta thấy rằng chi
rơi vào khoảng 400W đến 500W. Lựa chọn
phí năng lượng trung bình thấp nhất là 2540
tấm pin Longi mono 450W (LR4-72 HIH 450
(VND/kWh) với mức công suất 581kW, chi M G2). [9]
phí năng lượng trung bình cao nhất là 2579
Giá thành của tấm pin rơi vào khoảng
(VND/kWh) với mức công suất 563kW và
5,864,000 VND, với hiệu suất là 20.7%
2578 (VND/kWh) với mức công suất 599kW.
Bảng 4.1. Bảng kết quả các chỉ số kinh tế ở
mức công suất 581kW Chỉ số kinh Đơn vị Kết quả tế Trước thuế WACC % 14.96 IRR % 17.1 NPV VND 1,174,270,079 Thời gian Năm 6.3 hoàn vốn danh định Thời gian Năm 14.4
Hình 5.2. Inverter Growatt MAX 100 KTL3-X LV
Hình 5.1. Tấm pin Longi mono 450W (LR4-72 HIH 450 M G2)
*Lựa chọn inverter
Inverter là thiết bị có chức năng chuyển
đổi dòng điện một chiều được tạo ra bởi tấm
pin mặt trời thành điện xoay chiều và có thể
hoà vào lưới điện của Quốc gia.
Dựa vào quy mô của hệ thống và các yếu
tố trên, nhóm em quyết định lựa chọn Inverter
Growatt MAX 100 KTL3-X LV. Hiện nay, giá
của inverter này trên thị trường rơi vào khoảng 100,870,000 VNĐ.