Nhà máy nhiệt GVHD: TS. LÊ MINH NHỰT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ
MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Mơn: Nhà máy nhiệt điện

TIỂU LUẬN CUỐI KỲ

ĐỀ TÀI: CÁC NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
GVHD: TS. LÊ MINH NHỰT
LỚP: thứ 6 tiết 12_14
SVTH
1. Hồ Hoàng Sơn
2. Nguyễn Minh Tân
3. Nguyễn Văn Trực
4. Trần Thành Phát
5. Huỳnh Anh Quốc

TP.HỒ CHÍ MINH – THÁNG 5/ NĂM 2022

TIEU LUAN MOI download :


Nhà máy nhiệt điện

GVHD: TS. Lê Minh Nhựt
LỜI NÓI ĐẦU

Lời đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại Học Sư Phạm
Kĩ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện để sinh viên chúng em có một mơi
trường học tập thoải mái về cơ sở hạ tầng cũng như cơ sở vật chất. Em xin gửi lời cảm ơn
đến quý thầy cô khoa Cơ Khí Động Lực đã tận tình giảng dạy giúp chúng em có những
kiến thức nền tảng vững chắc và vơ cùng bổ ích cho một kỹ sư nhiệt sau này. Từ đó,
chúng em có thể nghiên cứu các đề tài một cách sâu rộng và hoàn thiện.
Trước nguy cơ ngày càng khan hiếm và cạn kiệt các nguồn nhiên liệu hóa thạch
trong khi nhu cầu về năng lượng của con người ngày càng tăng thì việc tìm kiếm và khai
thác các nguồn năng lượng mới như năng lượng địa nhiệt, năng lượng gió, năng lượng
mặt trời,… là hướng quan trọng và cấp bách trong kế hoạch phát triển năng lượng hiện
nay.
Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng được xem như vơ tận và siêu sạch mà
tạo hóa đã ban tặng miễn phí cho chúng ta. Việc nghiên cứu và đưa vào sử dụng nguồn
năng lượng mặt trời ngày càng được quan tâm và phát triển mạnh mẽ. Tại Việt Nam, việc
áp dụng nguồn năng lượng khá mới mẻ này vào phục vụ đời sống sinh hoạt của chúng ta
là điều vơ cùng cần thiết. Nguồn năng lượng này có thể tháo gỡ được một phần nào đó bài
tốn thiếu hụt năng lượng trầm trọng hiện nay, đặc biệt đây lại là nguồn năng lượng thân
thiện với môi trường.
Việt Nam là một nước nhiệt đới, nằm ở vành đai nội chí tuyến nên tổng số giờ
nắng trong năm lớn, ở khu vực Miền Trung có khoảng 2900 giờ nắng và với cường độ
bức xạ tương đối cao lên đến 950W/m^2. Do đó rất thuận lợi cho việc triển khai ứng dụng
các thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời.
Với mục tiêu chính là nghiên cứu về nguồn năng lượng mặt trời và hiểu về hệ
thống nhà máy nhiệt điện mặt trời nên nhóm đã chọn đề tài “Nhà máy nhiệt điện năng
lượng mặt trời” để làm đề tài báo cáo.

TIEU LUAN MOI download :


Nhà máy nhiệt điện


GVHD: TS. Lê Minh Nhựt

Chúng em xin gửi lời cám ơn chân thành đến thầy Lê Minh Nhựt đã tận tình giảng
dạy cho chúng em về những kiến thức cơ bản đến sâu rộng về nhà máy nhiệt điện tua bin
hơi và tua bin khí. Với những kiến thức em tiếp thu được sẽ là nền tảng hành trang giúp
em có thể áp dụng vào thực tế cho cơng việc sau này. Trong q trình làm đề tài này, do
kiến thức em còn hạn hẹp và chưa chuyên sâu, tuy đã rất cố gắng nhưng vấn đề sai sót là
khơng thể tránh khỏi. Kính mong thầy xem xét và góp ý để em có thể bổ sung kiến thức
của mình ngày càng hồn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

TIEU LUAN MOI download :


Nhà máy nhiệt điện

GVHD: TS. Lê Minh Nhựt

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI....................................1
1.1 Tình hình nhu cầu sử dụng năng lượng hiện nay trên thế giới..............................1
1.1.1 Thực trạng..............................................................................................................1
1.1.2 Tình hình sử dụng và điều kiện phát triển nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời
ở Việt Nam...................................................................................................................... 2
1.2 Giới thiệu về năng lượng mặt trời là gì?...................................................................2
1.2.1 Sơ lược về pin quang điện (Photovoltaics).............................................................3
1.2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động.............................................................................5
1.2.3 Các dạng hệ thống quang điện...............................................................................7
1.2.3.1 Hệ thống hòa mạng.............................................................................................7

1.2.3.2 Hệ thống đơn lẻ (cục bộ - stand alone)...............................................................8
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN NĂNG
LƯỢNG MẶT TRỜI...................................................................................................... 10
2.1 Khái niệm về nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời:........................................ 10
2.2 Vai trò nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời:................................................... 10

TIEU LUAN MOI download :


Nhà máy nhiệt điện
2.3 Nguyên lý hoạt động tập trung nhiệt năng lượng mặt trời...................................
CHƯƠNG 3: CÁC LOẠI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI.14
3.1 Các loại nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời
3.1.1 Nhà máy điện tháp năng lượng mặt trời (Solar tower power plant):.....................
3.1.2 Nhà máy điện mặt trời máng cong parabol (Parabolic through solar power plant)
.......................................................................................................................................
3.1.3

Nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời sử dụng

3..1.4

Nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời có ống

3.1.5

Nhà máy điện cực................................................

3.2 Một số nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời....................................................
3.2.1


Nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời Hồ Ivan

3.2.2. Nhà máy điện năng lượng mặt trời Ivanpah.........................................................
3.2.3. Nhà máy năng lượng Mohammed Bin Rashid Al Maktoum................................
3.2.4. Công viên năng lượng mặt trời Bhadla................................................................
3.3. Ưu và nhược điểm của nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời.........................
3.3.1

Ưu điểm...............................................................

3.3.2

Nhược điểm.........................................................

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................
4.1 Kết luận.....................................................................................................................
4.2 Kiến nghị...................................................................................................................
TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................................

TIEU LUAN MOI download :


Nhà máy nhiệt điện

GVHD: TS. Lê Minh Nhựt

DANH SÁCH HÌNH
Hình 1: Tỉ lệ sản lượng điện tiêu thụ trên toàn thế giới năm 2011[1].................................1
Hình 2: Sơ đồ đơn giản của một hệ thống điện PV dân dụng được nối vào lưới điện [1]...4

Hình 3: Cấu tạo của một pin quang điện [1].......................................................................6
Hình 4: Hệ thống điện mặt trời trong gia đình [1]..............................................................8
Hình 5: Phương pháp tập trung ánh sáng mặt trời [2]....................................................... 13
Hình 6: Nguyên lý hoạt động của nhà máy nhiệt điện tháp năng lượng mặt trời.[4]........14
Hình 7: Nhà máy nhiệt điện tháp năng lượng mặt trời loại bình chứa thể tích khơng áp
suất.[4].............................................................................................................................. 16
Hình 8: Nhiệt điện tháp năng lượng và loại bình chứa có áp suất [4]............................... 17
Hình 9: Nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời shams 1 [4].......................................... 17
Hình 10: Hai nhà máy nhiệt điện mặt trời PS20 (trái) và PS10 (phải) ở Tây Ban Nha.[4]18
Hình 11: Sơ đồ hoạt động của nhà máy nhiệt điện mặt trời sử dụng gương parabol [5]...19
Hình 12: Genesis Solar Energy Project công suất 140 MW tại California, Mỹ. [5]..........20
Hình 13: Nhà máy 10kW ở Almeria ở Tây Ban Nha [6]................................................... 21

TIEU LUAN MOI download :


Nhà máy nhiệt điện
Hình 14: Một trạm phát điện ở Hermanns, NT, Australia [6]
Hình 15: Sơ đồ nguyên lý nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời sử dụng gương parabol
[6].....................................................................................................................................
Hình 16: Một nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời ở Tây Ban Nha [6]......................
Hình 17: Sơ đồ nguyên lý nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời có ống khói [6].........
Hình 18: Một nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời ở Tây Ban Nha.[6]......................
Hình 19: Nguyên lý hoạt động nhà máy điện cực [6].......................................................
Hình 20: Nhà máy điện mặt trời Ivanpah [7]....................................................................
Hình 21. Nhà máy năng lượng Mohammed Bin Rashid Al Maktoum [7].........................
Hình 22: Cơng viên năng lượng mặt trời Bhadla [7].........................................................

TIEU LUAN MOI download :



Nhà máy nhiệt điện

GVHD: TS. L ê Minh Nhựt

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
1.1 Tình hình nhu cầu sử dụng năng lượng hiện nay trên thế giới
1.1.1 Thực trạng
Điện mặt trời ngày nay chỉ chiếm một phần nhỏ trong tổng sản lượng điện của toàn
thế giới. Số liệu năm 2011 (số liệu của IEA) thì điện năng sản xuất từ năng lượng mặt trời
chỉ chiếm chưa đầy 0.01% tổng sản lượng điện toàn thế giới.
Tỷ lệ nhỏ này vốn là hệ quả của nhiều nguyên nhân. Trong đó phải kể đến giá thành
lắp đặt cũng như giá thành 1 đơn vị điện còn cao so với các nguồn năng lượng khác.

Hình 1: Tỉ lệ sản lượng điện tiêu thụ trên toàn thế giới năm 2011[1]
Mặc cho những khó khăn hiện tại, năng lượng mặt trời hứa hẹn sẽ phát triển nhanh
chóng trong tương lai gần, nhờ vào tiềm năng to lớn về môi trường như chỉ số phát thải
các khí độc hại bằng khơng, chi phí bảo trì và vận hành khơng cao…
Bên cạnh đó việc ngày càng nhiều nhà máy năng lượng mặt trời được xây dựng và
hòa vào các lưới điện. Sự tiến bộ vượt bậc của khoa học kĩ thuật thời gian gần đây đã làm
1

TIEU LUAN MOI download :


Nhà máy nhiệt điện

GVHD: TS. L ê Minh Nhựt

giá thành điện mặt trời giảm nhanh, hứa hẹn sẽ có thể cạnh tranh với các nguồn năng

lượng cũ như than đá, dầu mỏ, vốn đang dần cạng kiệt.
Từ lâu, nhiều nơi trên thế giới đã sử dụng năng lượng mặt trời như một giải pháp
thay thế những nguồn tài nguyên truyền thống. Tại Đan Mạch, năm 2000, hơn 30% hộ
dân sử dụng tấm thu năng lượng mặt trời, có tác dụng làm nóng nước. Ở Brazil, những
vùng xa xơi hiểm trở như Amazon, điện năng lượng mặt trời luôn chiếm vị trí hàng đầu.
Ngay tại Đơng Nam Á, điện mặt trời ở Philipines cũng đảm bảo nhu cầu sinh hoạt cho
400.000 hộ dân.
1.1.2 Tình hình sử dụng và điều kiện phát triển nhà máy nhiệt điện năng lượng
mặt trời ở Việt Nam.
Vị trí địa lý đã ưu ái cho Việt Nam một nguồn năng lượng tái tạo vô cùng lớn, đặc
biệt là năng lượng mặt trời. Trải dài từ vĩ độ 23 023’ Bắc đến 8027’ Bắc, Việt Nam nằm
trong khu vực có cường độ bức xạ mặt trời tương đối cao. Trong đó, nhiều nhất phải kể
đến thành phố Hồ Chí Minh, tiếp đến là các vùng Tây Bắc (Lai Châu, Sơn La, Lào Cai)
và vùng Bắc Trung Bộ (Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh)…
Thơng thường các nhà máy nhiệt năn lượng mặt trời có quy mơ lớn hoặc rất lớn.
Việc xây dựng yêu cầu nguồn tài lực, cũng như diện tích đất lớn. Chưa thấy mơ hình CSP
ở hộ gia đình.
Trong bối cảnh đó, mặc dù Việt Nam là vùng có khả năng đáp ứng về khía cạnh
bức xạ mặt trời nhưng vẫn chưa có một nhà máy CSP nào được khởi công xây dựng tại
nước ta.
1.2 Giới thiệu về năng lượng mặt trời là gì?
Năng lượng mặt trời là sự chuyển đối năng lượng từ ánh sáng mặt trời thành điện
năng. Với năng lượng mặt trời, chúng ta có thể khai thác được cả phần ánh sáng và phần
nhiệt toả ra.
Nhiệt điện mặt trời: Hay còn gọi là điện năng lượng mặt trời tập trung. Chuyển
đổi bức xạ mặt trời thành nhiệt năng, được sử dụng cho hệ thống sưởi, đun
2

TIEU LUAN MOI download :



Nhà máy nhiệt điện

GVHD: TS. L ê Minh Nhựt

nóng, hoặc đun nước tạo hơi nước quay tuabin phát điện cho các nhà máy nhiệt
điện.
Quang điện mặt trời: Chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện thông qua các
tấm pin năng lượng mặt trời. Phương pháp này dựa trên hiệu ứng quang điện
trong vật lý.
Năng lượng mặt trời là sự chuyển hóa ánh sáng mặt trời thành điện: trực tiếp bằng
cách sử dụng pin quang điện (Photovoltaics - PV), hoặc gián tiếp bằng cách sử dụng năng
lượng mặt trời tập trung, còn gọi là nhiệt mặt trời (Concentrated Solar Power - CSP). Hệ
thống CSP sử dụng ống kính, gương và các hệ thống theo dõi để tập trung một khu vực
rộng lớn của ánh sáng mặt trời vào một chùm nhỏ.
1.2.1 Sơ lược về pin quang điện (Photovoltaics)
PV chuyển đổi ánh sáng thành dòng điện bằng cách sử dụng hiệu ứng quang
điện.Pin quang điện, còn gọi là pin mặt trời là tế bào quang điện hay tế bào năng lượng
mặt trời là một thiết bị chuyển đổi ánh sáng thành dòng điện bằng cách sử dụng hiệu ứng
quang điện.
Thời kỳ đầu những pin quang điện vẫn còn sử dụng năng lượng dạng vừa và nhỏ,
từ các máy tính được hỗ trợ bởi một tế bào năng lượng mặt trời duy nhất được cung cấp
bởi một tấm quang điện. Chúng là một nguồn năng lượng điện quan trọng và tương đối rẻ
tiền khi mà sử dụng hệ thống điện lưới không thuận tiện, bất hợp lý, quá trình kết nối tốn
kém, hoặc đơn giản là không được trang bị sẵn sàng. Tuy nhiên, khi chi phí cho điện mặt
trời đang giảm, năng lượng mặt trời cũng ngày càng được sử dụng kể cả trong những tình
huống cấp điện vào lưới điện như một cách để cấp dữ liệu năng lượng carbon thấp vào
lưới điện.

3


TIEU LUAN MOI download :


Nhà máy nhiệt điện

GVHD: TS. L ê Minh Nhựt

Hình 2: Sơ đồ đơn giản của một hệ thống điện PV dân dụng được nối vào lưới điện [1]
Hệ thống hoạt động của pin quang điện: Các tấm của một hệ thống quang điện (hệ
thống PV) sản xuất dòng điện một chiều (DC) là năng lượng dao động với cường độ của
ánh sáng mặt trời. Trong thực tế thường phải chuyển đổi sang một số điện áp mong muốn
ở dạng dòng điện xoay chiều (AC) thông qua việc sử dụng máy biến áp. Nhiều tế bào

quang điện được kết nối bên trong các mô-đun. Các mô-đun được nối với nhau để tạo
thành từng tấm, sau đó gắn liền với một máy biến áp giúp sản xuất điện ở cấp điện áp
mong muốn (dạng AC) theo tần số/chu kỳ mong muốn.
4

TIEU LUAN MOI download :


Nhà máy nhiệt điện

GVHD: TS. L ê Minh Nhựt

Nhiều hệ thống PV dân dụng được nối vào lưới điện tại những nơi được trang bị,
đặc biệt những nước phát triển chính là thị trường lớn. Những hệ thống PV được kết nối
vào lưới điện này sử dụng năng lượng dự trữ là tùy chọn. Trong một số ứng dụng như vệ
tinh, ngọn hải đăng, hoặc ở các nước đang phát triển, pin hoặc máy phát điện bổ sung

được thêm vào để hỗ trợ như là một hệ thống điện độc lập cho phép hoạt động vào ban
đêm và vào những thời điểm khác hạn chế ánh sáng mặt trời.
1.2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Phiến pin quang điện là kỳ công của vật lý tinh thể và bán dẫn. Nó được cấu tạo từ
các lớp phẳng và mỏng của các vật liệu đặc biệt gọi là bán dẫn xếp chồng lên nhau.

5

TIEU LUAN MOI download :


Nhà máy nhiệt điện

GVHD: TS. L ê Minh Nhựt

6

TIEU LUAN MOI download :


Nhà máy nhiệt điện

GVHD: TS. L ê Minh Nhựt

Hình 3: Cấu tạo của một pin quang điện [1]
Có 3 lớp vật liệu chính: lớp trên cùng gọi là silicon loại n (n: negative, âm), vật
liệu này có khả năng “phóng thích” các hạt tích điện âm gọi là electron một khi được đưa
ra ngoài ánh sáng mặt trời. Lớp dưới cùng gọi là lớp p, tích điện dương khi tiếp xúc với
bức xạ Mặt Trời (p: positive, dương). Lớp vật liệu ở giữa gọi là lớp chèn (junction), lớp
này có vai trò như một lớp phân cách (insulator) giữa lớp n và lớp p. Các eletron được

phóng thích từ lớp n sẽ di chuyển theo đường ít bị cản trở nhất, tức là di chuyển từ lớp n
tích điện âm ở bên trên về lớp p tích điện dương ở bên dưới. Như vậy, nếu vùng p và vùng
n được nối bởi một mạch điện tạo bởi các dây dẫn mỏng, dòng electron sẽ di chuyển trong
mạch điện này, tạo ra dịng điện một chiều có thể được sử dụng trực tiếp hoặc được “dự
trữ” để dùng sau. Cường độ dòng điện sinh ra phụ thuộc vào số lượng và phương thức nối
các tế bào Mặt Trời trong pin Mặt Trời.
1.2.3 Các dạng hệ thống quang điện
1.2.3.1 Hệ thống hòa mạng
Có hai dạng hệ thống quang điện kết mạng: trực tiếp và trữ ắc qui. Module quang
điện và bổ chuyển AC/DC là 2 thành phần thiết yếu trong cả 2 dạng hệ thống hịa mạng.
Module quang điện có vai trị chuyển đổi ánh sáng Mặt Trời thành dòng điện một chiều,
và bộ chuyển AC/DC chuyển dòng điện một chiều này thành điện 2 chiều.
Hệ thống quang điện nối mạng trực tiếp tương đối đơn giản hơn và hiệu quả hơn
trong vài trường hợp. Hệ thống này chuyển đổi tức thời dòng điện một chiều thành điện
xoay chiều và kết nối vào đồng hồ điện trung tâm. Tại đây, quang điện chia tải với hệ
thống điện lưới và quay ngược đồng hồ điện bất cứ khi nào có thặng dư điện. Đây là dạng
thiết kế giá thành thấp, tiết kiệm. Hệ thống này khơng có biện pháp dự phịng vì nó không
7

TIEU LUAN MOI download :


Nhà máy nhiệt điện

GVHD: TS. L ê Minh Nhựt

sử dụng bất cứ thiết bị trữ điện nào. Nếu nguồn điện trung tâm bị cắt, thì sẽ xảy ra hiện
tượng cúp điện ở đầu tải.
Hệ thống quang điện sử dụng bình trữ điện ắc qui thì khắc phục được trường hợp
mất điện khi nguồn điện trung tâm bị cắt. Hệ thống bao gồm một bộ ắc qui và các thiết bị

điều khiển điện tử phức tạp. Một khi nguồn điện trung tâm bị cắt vào ban tối, điện dự trự
từ ắc qui sẽ được sử dụng thay thế cho đến khi cạn nguồn dự trữ. Nếu nguồn điện bị cắt
vào ban ngày, hệ thống pin quang điện sẽ liên tục nạp ắc qui, từ đó kéo dài khả năng dự
trữ điện cho ban tối.
1.2.3.2 Hệ thống đơn lẻ (cục bộ - stand alone)
Các hệ thống quang điện cục bộ được thiết kế để vận hành một cách độc lập đới với
mạng điện lưới. Qui mô và thiết kế của hệ thống dạng này phù hợp cho các tải điện một
chiều và/hoặc điện xoay chiều công suất nhỏ. Hệ thống cục bộ có thể chỉ hoạt động dựa
vào duy nhất các mạng module quang điện, hoặc có thể kết hợp với các nguồn khác khác
như điện gió, máy phát diesel ... như nguồn phát thứ cấp (còn gọi là hệ quang điện liên kết
– hybrid system, xem hình).

8

TIEU LUAN MOI download :


Nhà máy nhiệt điện

GVHD: TS. L ê Minh Nhựt

Hình 4: Hệ thống điện mặt trời trong gia đình [1]
Dạng đơn giản nhất của hệ thống quang điện cục bộ là hệ thống liên kết tải trực
tiếp, tức là dòng điện một chiều phát ra từ module quang điện sẽ được dẫn trực tiếp vào
tải mà không qua hệ thống trữ điện trung gian (như bình ắc qui). Đương nhiên là hệ thống
này chỉ có tác dụng vào ban ngày vài những giờ nắng, cung cấp điện cho các tải nhỏ như
hệ thống quạt lưu thơng khí, hệ thống đun nước nhiệt Mặt Trời... Phần thiết kế quan trọng
nhất cho hệ thống trực tiếp là tính tốn điện trợ tải sau cho phù hợp với công suất tối đa
của chuỗi pin Mặt Trời. Đối với một số loại tải như máy bơm nước, người ta gắn một
dạng biến điện DC-AC điện từ, gọi là hệ thống theo dõi công suất tối đa, giữa nguồn và

tải để có thể vận dụng tốt hơn công suất tối đa của nguồn.

9

TIEU LUAN MOI download :


Nhà máy nhiệt điện

GVHD: TS. L ê Minh Nhựt

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN NĂNG
LƯỢNG MẶT TRỜI
2.1 Khái niệm về nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời:
Trong tương lai, năng lượng mặt trời sẽ phát triển mang tầm quan trọng là nguồn
cung cấp năng lượng chính thay thế các nguồn nhiên liệu hóa thạch cung cấp cho các q
trình cơng nghiệp, xây dựng thương mại, phát điện và nhiều ứng dụng khác.
Nhà máy nhiệt điện là một nhà máy điện, sử dụng hóa năng của nhiên liệu biến thành
nhiệt năng cung cấp nhiệt cho nước trở thành hơi. Nước được đun nóng chuyển thành hơi
nước và làm quay tua bin hơi nước, tua bin này làm chạy máy phát điện biến đổi động
năng thành điện năng. Nói cách khác, điện năng được sản xuất bằng cách đốt nhiên liệu
hóa thạch như than đá, dầu mỏ và khí thiên nhiên, thải ra CO2, sunfur oxide, nitrogen
oxide... gây ra sự biến đổi khí hậu
Nhà máy điện năng lượng mặt trời là một nhà máy nhiệt điện, thay vì điện năng
được sản xuất bằng cách đốt nhiên liệu hóa thạch thì nhà máy này sản suất điện dựa vào
nguồn năng lượng mặt trời. Nhiệt thu từ ánh nắng mặt trời được thu gom và dùng để làm
nóng nước. Hơi nước được tạo ra từ đó làm chạy máy phát sản xuất điện.
Như vậy, nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời hoạt động giống như nhà máy nhiệt
điện, chỉ khác là hơi nước được tạo ra bởi nhiệt thu gom từ ánh nắng mặt trời thay vì từ
việc đốt các nhiên liệu hóa thạch.

2.2 Vai trị nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời:
10

TIEU LUAN MOI download :


Nhà máy nhiệt điện

GVHD: TS. L ê Minh Nhựt

Nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời đang là xu hướng khai thác và phát triển
của các nước công nghiệp.
Nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời đa dạng hóa nguồn cung cấp và bổ sung
nguồn điện quốc gia. Đảm bảo nguồn năng lượng không bị thiếu hụt trong hiện tại và
tương lai, cung cấp điện năng giá rẻ. Phục vụ cho việc nghiên cứu thử nghiệm và học tập.
Tăng công suất một cách nhanh chóng trong thời điểm hiện nay, nâng cao công
suất điện năng và giảm phụ tải điện lưới của hệ thống điện ở các quốc gia.
Ở các nước có cường độ bức xạ mặt trời lớn, các nhà máy nhiệt điện mặt trời có

thể trở thành một thành phần thiết yếu của một hệ thống năng lượng chủ yếu sử dụng tài
nguyên tái tạo.
Nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời với quy mô lớn do sử dụng nhiệt từ bức
xạ mặt trời tự nhiên có thể thay thế 2-3 tỉ tấn than làm nhiên liệu đốt mối năm.
Các nhà máy nhiệt ñiện mặt trời vận hành với chi phí thấp và đảm bảo an tồn hơn
nhà máy chạy bằng năng lượng hóa thạch do nguồn nhiên liệu sử dụng là phi cacbon ,
không gây ô nhiễm môi trường theo thống kê năm 2014, 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
2.3 Nguyên lý hoạt động tập trung nhiệt năng lượng mặt trời
Nhà máy nhiệt điện mặt trời tập trung khai thác nhiệt năng thô từ mặt trời bằng

cách sử dụng hàng trăm hay hàng nghìn gương cầu lõm hoặc gương parabol để tập trung
ánh sáng mặt trời vào một khu vực nhỏ. Các gương này làm phóng đại ánh sáng mặt trời
và tạo ra một vùng có nhiệt độ cực cao, được sử dụng để làm nóng mơi trường lỏng. Nhiệt
từ môi chất lỏng quá nhiệt được sử dụng để tạo ra hơi nước, dẫn động tuabin và chạy máy
phát điện.
Các nhà máy năng lượng mặt trời tập trung dựa vào chất lỏng có khả năng lưu trữ
nhiệt tốt, như dầu hoặc muối nóng chảy. Chất lỏng được lưu trữ trong một bộ thu trung
tâm đặt tại tâm điểm của các tấm thu năng lượng mặt trời, hấp thụ ánh sáng mặt trời tập
11

TIEU LUAN MOI download :


Nhà máy nhiệt điện

GVHD: TS. L ê Minh Nhựt

trung. Năng lượng khổng lồ tập trung vào một khu vực nhỏ làm tăng nhiệt độ của chất
lỏng lên từ 700 đến 1.000 độ F.
Sau đó, chất lỏng quá nhiệt được bơm qua bộ trao đổi nhiệt, tại đây nhiệt năng
được chuyển đến động cơ hơi nước. Mơi chất lỏng làm nóng nước trong động cơ, tạo ra
hơi nước có áp suất dẫn động tuabin và tạo ra điện. Sau đó, hơi nước được làm lạnh và
ngưng tụ trở lại thành nước, và môi trường lỏng được bơm trở lại máy thu tại tiêu điểm.
Các nhà máy nhiệt điện mặt trời có thể lưu trữ nhiệt năng trong môi trường lỏng, cho
phép chúng tiếp tục tạo ra điện ngay cả sau khi mặt trời lặn.
Có thể sử dụng 2 phương pháp tập trung ánh sáng mặt trời như:
Mang parabol
_

Anh sang đươc tâp trung vao mơt ơng dân đăt ơ giưa mang


_

Ớng dân chưa chât long truyên nhiêt

_

Mang co thê điêu hương theo phương doc hoăc ngang

Đia parabol
_

Anh sang đươc tâp trung vao nôi hơi hoăc đông cơ Stirling đăt ơ giưa

_

Đê hoat đông hiêu qua, truc cua gương phai luôn hương trưc tiêp vê
măt trơi

12

TIEU LUAN MOI download :


Nhà máy nhiệt điện

GVHD: TS. L ê Minh Nhựt

a) Máng parabol


13

TIEU LUAN MOI download :


Nhà máy nhiệt điện

GVHD: TS. L ê Minh Nhựt

b) Đĩa parabol
Hình 5: Phương pháp tập trung ánh sáng mặt trời [2]
CHƯƠNG 3: CÁC LOẠI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
3.1 Các loại nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời
3.1.1 Nhà máy điện tháp năng lượng mặt trời (Solar tower power plant):
Khác với nguyên lý hoạt động tạo ra dòng điện của tấm pin năng lượng mặt sử
dụng hiệu ứng quang điện. Thì hệ thống nhiệt điện tháp năng lượng mặt trời hay còn được
gọi là máy thu trung tâm sử dụng các tấm gương hay các tấm kính để tập trung một lượng
lớn năng lượng mặt trời, mà ở đây chủ yếu là bức xạ nhiệt, vào một điểm nhỏ. Năng
lượng bức xạ ánh sáng mặt trời được tập trung lại và làm nóng một động cơ nhiệt (thông
thường là turbine) được kết nối với một máy phát sau đó tạo ra điện.

14

TIEU LUAN MOI download :


Nhà máy nhiệt điện

GVHD: TS. L ê Minh Nhựt


Hình 6: Nguyên lý hoạt động của nhà máy nhiệt điện tháp năng lượng mặt trời.[4]
Hệ thống nhiệt điện tháp năng lượng mặt trời bao gồm 2 phần chính. Phần thứ nhất là
hệ thống điều khiển kính định nhật (heliostats) tạm gọi là bộ phản xạ (reflectors) với hàng
trăm hay thậm trí hàng nghìn các tấm gương (mỗi tấm có kích thước lên đến 200 m2) được
lắp đặt xung quang một cái tháp những tấm gương này được điều khiển riêng biệt bởi máy
tính để dõi theo sự di chuyển của mặt trời đồng thời hướng đến đỉnh tháp, chúng phải được
hướng với độ chính xác cao để có thể phản chiếu ánh sáng đến điểm trung tâm. Phần thứ 2 là
tháp nhận bức xạ mặt trời được tập trung từ hệ thống kính định nhật, tháp này thường rất cao,
có thể lên đến vài trăm mét. Trên đỉnh tháp có một bộ nhận (reciever) hay cịn gọi là bình
chứa. Trong bình chứa này, có chứa các vật liệu có tính chất lưu nhiệt, dẫn nhiệt tốt, và dễ
dàng nung nóng, có thể là nước biển hoặc các dung dịch muối đặc biệt như natri nitrat và kali
nitrat có khả năng lưu trữ năng lượng tối cao và chi phí tương đối thấp. Muối này có thể hấp
thụ nhiệt lên tới khoảng 500 – 1000oC và được lưu trữ trong bình chứa muối nóng, năng
lượng trong bình chứa muối nóng tương đương
15

TIEU LUAN MOI download :


Nhà máy nhiệt điện

GVHD: TS. L ê Minh Nhựt

với hầm chứa than trong nhà máy nhiệt điện, muối nóng chảy hấp thụ năng lượng nhiệt
được phản xạ bởi các tấm gương sau đó trao đổi nhiệt với nước để tạo ra hơi nước có
nhiệt độ cao, áp suất cao và được lưu trữ ở một bể chứa sau đó làm cho tuabin hơi hoạt
động và điều khiển máy phát điện để sản xuất ra điện. Đó là vào ban ngày còn về ban đêm
khi nhiệt độ thời tiết nhiều mây và cát không thấy ánh sáng mặt trời vào ban đêm bể muối
nóng chảy vẫn có thể duy trì ở nhiệt độ rất cao, thật ra một phần nhiệt được hấp thụ bởi
muối nóng chảy vào ban ngày sẽ được lưu trữ và sử dụng vào ban đêm hoặc khi ánh sáng

xấu để đảm bảo rằng nhà máy nhiệt điện mặt trời vẫn có thể tiếp tục tạo ra điện trong suốt
24 tiếng.
Có hai loại nhà máy điện tháp, loại bình chứa thể tích khơng áp suất và loại bình
chứa có áp suất. Với loại bình chứa thể tích khơng áp suất, khơng khí từ mơi trường sẽ
được chuyển đến bình chứa (nơi nhận các tia sáng phản xạ từ các tấm gương) bởi một
quạt gió. Bình chứa được nung nóng bởi các tia bức xạ mặt trời và chuyển nhiệt độ đó qua
cho khơng khí xung quanh (ở trong bình chứa). Khơng khí trước khi vào bình chứa có
nhiệt độ thấp. Nhiệt độ cao chỉ đạt được trong bình chứa. Loại nhà máy này giảm mất mát
nhiệt do phát xạ. Khơng khí được tăng nhiệt độ lên từ 650 độ C đến 850 độ C, trước khi
đưa vào lò hơi để làm bay hơi nước, điều khiển chu trình hơi trong tuabin. Trong trường
hợp địi hỏi, có thể nó sẽ được kết hợp với các loại nhà máy điện khác.

16

TIEU LUAN MOI download :


Nhà máy nhiệt điện

GVHD: TS. L ê Minh Nhựt

Hình 7: Nhà máy nhiệt điện tháp năng lượng mặt trời loại bình chứa thể tích khơng
áp suất.[4]
Loại thứ hai là nhà máy điện tháp mặt trời với bình chứa có áp suất. Loại này đang
cho thấy nhiều tương lai hứa hẹn. Ánh sáng được tập trung để đốt nóng khơng khí trong
bình chứa có áp suất khoảng 15 bar và nhiệt độ lên tới 100 độ C. Khơng khí nóng được sử
dụng để chạy tuabin. Khơng khí nóng sau khi được sử dụng một lần ở tuabin lại được tái
sử dụng để tạo hơi nóng cho một chu trình khác. Với loại nhà máy này, hiệu suất sẽ tăng
từ 35% đến 50%.


17

TIEU LUAN MOI download :


Nhà máy nhiệt điện

GVHD: TS. L ê Minh Nhựt

Hình 8: Nhiệt điện tháp năng lượng và loại bình chứa có áp suất [4]
Tháp mặt trời thường được ít sử dụng hơn so với gương parabol nhưng lại có một
số điểm mạnh đáng nói. Đó là hệ thống này có hiệu năng cao hơn và khả năng lưu nhiệt
tốt hơn.

18

TIEU LUAN MOI download :