ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHẠM VĂN HIẾU

PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP SỬ
DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ
TẠI TRUNG TÂM KỸ THUẬT TIÊU CHUẨN ĐO
LƯỜNG CHẤT LƯỢNG 2

Chuyên ngành : Kỹ thuật điện
Mã số
: 8520201

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2021

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


Cơng trình được hồn thành tại

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS. LƯU NGỌC AN

Phản biện 1: TS. Đoàn Anh Tuấn

Phản biện 2: TS. Trần Vinh Tịnh

Luận văn đã được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt
nghiệp thạc sỹ ngành Kỹ thuật Điện họp tại Trường Đại học
Bách khoa vào ngày 19 tháng 02 năm 2022.

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học
Bách khoa.
- Thư viện Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Thiếu hụt năng lượng đang là một trong những vấn đề nhức
nhối hiện nay trên toàn thế giới. Các nguồn năng lượng truyền thống
được sử dụng phổ biến hiện nay là các nguồn năng lượng hóa thạch
như: than đá, dầu mỏ, khí đốt,… Tuy nhiên những nguồn năng lượng
này lại đang bị sử dụng quá mức và đứng trước nguy cơ cạn kiệt. Giải
pháp tìm kiếm các nguồn năng lượng thay thế, các nguồn năng lượng
có khả năng tái tạo như: năng lượng mặt trời, năng lượng gió… đã
được sử dụng nhưng vẫn cịn nhiều hạng chế, khó khăn về mặt cơng
nghệ, cũng như chưa đạt được sự hiệu quả về mặt kinh tế.
Do đó, các giải pháp tiết kiệm năng lượng vẫn đang là một trong
những vấn đề quan trọng và được quan tâm hàng đầu trên toàn thế

giới. Đặc biệt là trong quá trình sản suất, dưới sự biến động giá cả
năng lượng theo chiều hướng ngày càng tăng, việc đưa ra các giải
pháp tiết kiệm năng lượng trong quá trình sản xuất cho các doanh
nghiệp luôn là một giải pháp cần thiết cho việc giảm chi phí sản xuất,
tăng cao lợi nhuận cho doanh nghiệp.
Bên cạnh đó, việc tiết kiệm năng lượng cũng góp phần vào việc
giảm lượng khí CO2 thải ra, bảo vệ mơi trường sống, đảm bảo thực
hiện chính sách phát triển bền vững nền kinh tế song song với bảo vệ
môi trường.
Trung tâm Kỹ thuật Tiêu Chuẩn Đo lường Chất lượng 2
(QUATEST 2) là tổ chức Khoa học Công nghệ thuộc Tổng cục Tiêu
chuẩn Đo lường Chất lượng - Bộ khoa học & Công nghệ thực hiện
chức năng phục vụ quản lý Nhà nước về Tiêu chuẩn, Đo lường, Chất
lượng; nghiên cứu khoa học và cung cấp các dịch vụ kỹ thuật theo yêu
cầu của các tổ chức, cá nhân trên cả nước.
Sau một chặn đường giài phát triển, những năm gần đây,

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


2
QUATEST 2 đã có sự phát triển vượt bậc về quy mô, cơ sở vật chất,
trang thiết bị, nhân lực và không ngừng tăng trưởng doanh thu theo
từng năm. Song song với việc phát triển thì nhu cầu sử dụng năng
lượng của QUATEST 2 cũng không ngừng tăng cao. Đứng trước vấn
đề đó, việc đưa ra các giải pháp để sử dụng tiết kiệm và hiệu quả
nguồn năng lượng tại QUATEST 2 là một vấn đề cấp thiết nhằm xây
dựng một q trình vận hành hiệu quả cũng như góp phần phát triển

bền vững QUATEST 2 trong tương lai.
2. Mục tiêu của đề tài
Phân tích, đánh giá tình hình sử dụng năng lượng tại Trung tâm
Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng 2 (QUATEST 2).
Đưa ra các giải pháp nhằm sử dụng hiệu quả và tiết kiệm điện
năng. Giảm thiểu sự tiêu hao năng lượng trong quá trình vận hành thiết
bị. Giảm chi phí cho việc sử dụng năng lượng trong sản xuất ở
QUATEST 2.
3. Đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu
- Nhu cầu sử dụng năng lượng tại Trung tâm Kỹ thuật Tiêu
chuẩn Đo lường Chất lượng 2 (QUATEST 2). Phân tích và đưa ra các
giải pháp để sử dụng tiết kiệm và hiệu quả năng lượng.
Phạm vi nghiên cứu
- Tình hình cơng tác và sử dụng năng lượng tại Trung tâm Kỹ
thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng 2 (QUATEST 2).
Phương pháp nghiên cứu
- Lấy số liệu, thu thập xử lý và tổng hợp thông tin liên quan đến
đề tài nghiên cứu, qua đó tiến hành tra cứu, phân tích những kết quả,
thông tin rồi đưa ra giải pháp.
4. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


3
Đề tài nghiên cứu về tình hình sử dụng năng lượng và đưa ra
các giải pháp làm tăng tính hiệu quả và tiết kiệm khi sử dụng năng

lượng tại Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng 2
(QUATEST 2). Đồng thời, đề tài có thể áp dụng lên các doanh nghiệp
khác nhằm giảm thiểu chi phí, nâng cao hiệu quả kinh tế trong q
trình vận hành, góp phần làm giảm nguy cơ thiếu hụt năng lượng, đảm
bảo an ninh năng lượng cho đất nước và bảo vệ môi trường.
5. Kết cấu của luận văn
Ngoài phần mở đầu và kết luận, nội dung chính của luận văn
bao gồm các chương như sau:
CHƯƠNG I: Tổng quan về tình hình tiết kiệm năng lượng trên
Thế giới và ở Việt Nam
CHƯƠNG II: Tổng quan về các hoạt động, công tác và cơ sở
vật chất – Phân tích và đưa ra giải pháp tiết kiệm điện năng.
CHƯƠNG III: Tính tốn thiết hệ thống điện mặt trời bám lưới
có lưu trữ, đề xuất phát triển hệ thống quản lý toà nhà cho Trung tâm
Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng 2

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


4
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG
TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM
1.1. Tầm quan trọng của vấn đề năng lượng đối với con
người
Vấn đề năng lượng gắng liền với toàn bộ các hoạt động của con
người. Do đó, sự thiếu hụt về năng lượng sẽ ảnh hưởng rất lớn đến
hoạt động của tồn nhân loại. Vì vậy con người cần chủ động trong

việc tìm kiếm các nguồn năng lượng thay thế mới, đồng thời có những
chính sách về việc tiết kiệm và sử dụng hiệu quả các nguồn năng
lượng truyền thống đang dần cạn kiệt
1.2. Đánh giá tình hình tiêu thụ năng lượng trên thế giới
Hiện nay, khủng hoảng năng lượng đang là những vấn đề lớn
được sự quan tâm trên toàn thế giới. Việc sử dụng năng lượng hiệu
quả là giải pháp cần thiết để phát triển bền vững trong thế kỷ 21.
Tiêu thụ năng lượng sơ cấp toàn cầu năm 2018 đạt 13.864,9
triệu TOE, trong đó dầu mỏ 4.662,1 triệu TOE (33,6%), khí đốt
3.309,4 triệu TOE (23,9%), than 3.772,1 triệu TOE (27,2%), điện hạt
nhân 611,3 triệu TOE (4,4%), thủy điện 948,8 triệu TOE (6,8%), năng
lượng tái tạo 561,3 triệu TOE (4,1%).
1.3. Tình hình sử dụng năng lượng ở Việt Nam
Những năm gần đây, Việt Nam là một trong những nền kinh tế
có tốc độ phát triển khá cao so với các nước trong khu vực.Ngành
năng lượng đóng vai trị quan trọng trong việc thúc đẩy sự phát triển
của đất nước. Các giải pháp tiếp cận các nguồn năng lượng có chi phí
thấp và độ ổn định cao được ưu tiên hàng đầu, tạo cơ sở thúc đẩy tăng
trưởng kinh tế.
Thống kê cho thấy, từ năm 2012 đến 2018, tổng tiêu thụ năng
lượng tăng bình quân 6%/ năm. Riêng điện năng, từ năm 2011 đến

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


5
2019 tăng bình quân 10%/năm.
CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN VỀ CÁC HOẠT ĐỘNG CƠNG TÁC VÀ CƠ
SỞ VẬT CHẤT - PHÂN TÍCH VÀ ĐƯA RA GIẢI PHÁP THAY
THẾ ĐỂ TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG
2.1. Quá trình hình thành và phát triển của Trung tâm Kỹ
thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng 2 (QUATEST 2)
QUATEST 2 là tổ chức Khoa học Công nghệ thành lập năm
1979 thuộc Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng - Bộ khoa học
& Công nghệ thực hiện chức năng phục vụ quản lý Nhà nước về Tiêu
chuẩn, Đo lường, Chất lượng.
2.2. Các hoạt động, công tác tại QUATEST 2
Hoạt động Kiểm định, Hiệu chuẩn, Thử nghiệm ở QUATEST 2
bao gồm nhiều lĩnh vực như: Cơ khí, vật lý, hóa, sinh, vi sinh, điện,
nhiệt… chia thành hai khối Đo lường và Thử nghiệm bao gồm 11
phịng kỹ thuật.
2.3. Tình hình sử dụng điện năng
2.3.1. Lượng điện năng tiêu thụ tại QUATEST 2 năm 2019 và
2020
Tình hình tiêu thụ điện năng trong 2 năm 2019 và 2020 lần lượt
được thể hiện dưới bảng 2.1 sau đây:
Bảng 2.1: Tình hình tiêu thụ điện năng tại QUATEST 2 năm 2019 và
2020
Năm 2019

Năm 2020

Điện
Tháng

Điện


năng tiêu

Thành tiền (*)

thụ

(VNĐ)

Tháng

(kWh)

1

27.920

năng tiêu Thành tiền (*)
thụ

(VNĐ)

(kWh)

48.999.600

1

28.624

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.


54.442.848

Lưu hành nội bộ


6

Năm 2019

Năm 2020

Điện
Tháng

Điện

năng tiêu

Thành tiền (*)

thụ

(VNĐ)

Tháng

(kWh)

năng tiêu Thành tiền (*)

thụ

(VNĐ)

(kWh)

2

23.288

40.870.440

2

24.264

46.150.128

3

36.024

64.298.160

3

36.888

70.160.976


4

46.904

89.211.408

4

38.384

73.006.368

5

57.288

108.961.776

5

45.624

86.776.848

6

69.096

131.420.592


6

60.944

115.915.488

7

67.440

128.270.880

7

62.840

119.521.680

8

63.248

120.297.696

8

52.136

99.162.672


9

53.160

101.110.320

9

63.424

120.632.448

10

50.120

95.328.240

10

39.032

74.238.864

11

37.344

71.028.288


11

32.456

61.731.312

12

30.456

57.927.312

12

25.000

47.550.000

Tổng

562.288

1.057.724.712

Tổng

509.616

969.289.632


(*) Số tiền trên chưa bao gồm thuế VAT

Nhận xét: Qua biểu đồ ta có thể thấy mức độ tiêu thụ điện năng
tại QUATEST 2 tập trung chủ yếu vào các tháng mùa nóng trong năm.
Để nắm rõ được tình hình tiêu thụ điện năng cần thực hiện kiểm kê lại
hệ thống cơ sở vật chất và trang thiết bị, qua đo đưa ra các đánh giá và
giải pháp để thực hiện việc tiết kiệm và sử dụng hiệu quả điện năng tại
QUATEST 2.
2.3.2. Các hệ thống tiêu thụ điện năng tại QUATEST 2
Qua khảo sát ta thấy rằng việc tiêu thụ điện năng ở QUATEST 2
tập trung chính vào 3 hệ thống: hệ thống điều hồ khơng khí, hệ thống
đèn chiếu sáng, hệ thống quạt hút khí thải của các phịng thí nghiệm.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


7
a) Hệ thống điều hồ khơng khí
Hệ thống điều hồ ở QUATEST 2 gồm 142 máy, không đồng
bộ về chủng loại và công suất do sự đầu tư khác nhau theo từng thời kì
phát triển. Đặc biệt có nhiều máy điều hồ đời cũ, hiệu suất hoạt động
khơng cao, gây tiêu hao nhiều điện năng khi sử dụng.
b) Hệ thống đèn chiếu sáng
Hiện nay QUATEST 2 đang sử dụng 545 bóng đèn compact
CFS – 15W cơng suất 15 , 20 bóng đèn 1m2-36W-T8 huỳnh quang
cơng suất 36W dùng để chiếu sáng cho các phòng làm việc và lối đi.
Hệ thống đèn chiếu sáng khuôn viên sử dụng 8 đèn NEPTUNE 200
công suất 200W.

c) Hệ thống quạt hút
Hệ thống gồm 9 quạt hút được bố trí trong 3 phịng thí
nghiệm hóa học tại QUATEST 2. Các quạt hút được lắp đặt ở đỉnh
mái, kết nối với đường ống về các phòng. Hiện tại các động cơ của
quạt hút hoạt động với cơng suất định mức, gây lãng phí điện năng
trong các trường hợp không yêu cầu tốc độ hút lớn.
2.4. Giải pháp tiết kiệm cho hệ thống tiêu thụ điện năng của
QUATEST 2
2.4.1. Các giải pháp tiết kiệm cho hệ thống tiêu thụ điện năng
a) Lắp đặt bộ đếm thời gian điều khiển hoạt động của hệ thống
điều hòa
Lắp đặt bộ đếm thời gian, cài đặt thời gian như sau: Bắt đầu bật
hệ thống điều hòa vào lúc 8 giờ sáng thay vì 7 giờ như hiện nay, và tắt
trước khi về 30 phút vào buổi trưa và 30 phút vào buổi chiều. Như
vậy, trung bình một ngày tại QUATEST 2 có thể tiết kiệm năng lượng
trong 2 giờ.
b) Thay thế hệ thống chiếu sáng cũ bằng hệ thống mới
Ngoài việc thay thế các bóng đèn cũ bằng bóng đèn led có hiệu

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


8
suất chiếu sáng cao hơn, ta có thể sử dụng đèn năng lượng mặt trời
được trang bị chế độ cảm biến ánh sán, tự động bật tắt để chiếu sáng
cho khu vực khuôn viên.
c) Sử dụng biến tần điều khiển tốc độ quạt hút
Biến tần là thiết bị dùng để thay đổi và điều chỉnh tốc độ động

cơ xoay chiều. Việc lắp đặt biến tần điều khiển các quạt hút tại các
phịng thí nghiệm hóa học sẽ giúp giảm lãng phí điện năng trong các
thí nghiệm khơng u cầu độ hút khí cao.
2.5. Tính tốn lợi ích mang lại cho QUATEST 2 khi áp dụng các
giải pháp tiết kiệm
2.5.1. Tính tốn lợi ích khi lắp đặt bộ đếm thời gian điều khiển hoạt
động của hệ thống điều hịa
Qua tính tốn lựa chọn bộ timer T57N-P-60A

Hình 2.1: Bộ đếm thời gian T57N-P-60A

Số tiền đầu tư ban đầu là 186.600.000 đ.
Số tiền tiết kiệm được trong 1 năm khoảng 250.000.000 đ.
Thời gian thu hồi vốn ước tính tầm 9 tháng.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


9
2.5.2. Tính tốn lợi ích khi thay thế hệ thống chiếu sáng cũ bằng hệ
thống mới
Thay các bóng đèn hùynh quang CFS–15W thành đèn LED
TR60N2/10W.H.
Bảng 2.2 : Hiệu quả đầu tư đèn TR60N2/10W.H – 10W
TT

Hạng mục


Đơn vị tính

Thành tiền

01

Tổng chi phí

đồng

41.425.000

02

Tổng tiền tiết kiệm

đồng/năm

12.416.256

03

Thời gian thu hồi vốn

tháng

40

Thay các bóng đèn dài 1m2-36W-T8 huỳnh quang thành bóng
đèn LED TT01 1200/20W.

Bảng 2.3 : Hiệu quả đầu tư đèn TR60N2/10W.H – 10W
TT

Hạng mục

Đơn vị tính

Thành tiền

01

Tổng chi phí

đồng

2.340.000

02

Tổng tiền tiết kiệm

đồng/năm

1.460.736

03

Thời gian thu hồi vốn

tháng


19

Lắp đặt đèn năng lượng mặt trời cho hệ thống chiếu sáng khuôn
viên.
Bảng 2.4 : Hiệu quả đầu tư đèn Solar light 200W
TT

Hạng mục

Đơn vị tính

Thành tiền

01

Tổng chi phí

đồng

9.760.000

02

Tổng tiền tiết kiệm

đồng

7.303.680


03

Thời gian thu hồi vốn

tháng

16

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


10
2.5.3. Tính tốn lợi ích khi sử dụng biến tần điều khiển tốc độ quạt
hút
Ta có bảng tổng hợp chi phí và lợi ích khi thực hiện giải pháp
lắp biến tần cho quạt hút tại các phịng thí nghiệm hóa học:
Bảng 2.5: Bảng tổng hợp chi phí/lợi ích khi thực hiện giải pháp lắp
biến tần
TT
1

Hạng mục
Tổng chi
phí
Tổng tiền

2


tiết kiệm
hằng năm

Đơn

Quạt hút

Quạt hút 3

vị

5,5 kW

kW

đồng
đồng/
năm

Tổng cộng
46.000.000

18.667.179

20.644.308

39.311.487

Thời gian
3


thu hồi

tháng

14

vốn
2.6. Kết luận
Trụ sở hiện nay Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường
Chất lượng 2 được xây dựng cách đây hơn 20 năm. Mặc dù đã qua
nhiều lần bảo trì bảo dưỡng, thay thế nhưng hầu hết các thiết bị tiêu
thụ điện năng đã cũ và lạc hậu so với hiện nay. Vì vậy để tính tốn
và đưa ra phương án thay thế, nâng cấp toàn bộ hệ thống điện để
gặp phải những khó khăn thách thức vơ cùng lớn. Hiệu quả mang
lại của các giải pháp tiết kiệm điện đã nêu ở trên tương đối lớn song
vẫn còn những bất tiện trong quá trình cải tạo. Hiện nay, việc sử
dụng nguồn năng lượng mặt trời cho các toàn nhà đang được áp
dụng nhiều nơi. Ngoài ra, xu hướng lắp đặt hệ thống quảng lý toà

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


11
nhà BMS (Building Management System)cũng tạo ra giải pháp
quản lý thơng minh và tồn diện về việc sử dụng năng lượng, mang
đến nhiều tiện ích trong q trình vận hành. Vì vậy, vào chương
sau, tác giả sẽ đi sâu nghiên cứu vào giải pháp xây dựng hệ thống

điện mặt trời và đề xuất lắp đặt hệ thống quản lý toà nhà BMS cho
Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng 2.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


12
CHƯƠNG 3
TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI BÁM
LƯỚI CÓ LƯU TRỮ, ĐỀ XUẤT PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG
QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG TOÀ NHÀ CHO TRUNG TÂM KỸ
THUẬT TIÊU CHUẨN ĐO LƯỜNG CHẤT LƯỢNG 2
3.1. Tiềm năng bức xạ tại Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo
lường Chất lượng 2
Theo khảo sát, bức xạ mặt trời trung bình tại Đà Nẵng là
4,8kWh/m2/ngày, trong đó lượng bức xạ cao nhất từ tháng 4 đến tháng
9, số giờ nắng của TP. Đà Nẵng đạt xấp xỉ 2.100 giờ/năm. Như vậy
năng lượng mặt trời tại Đà Nẵng có tiềm năng lớn để khai thác và sử
dụng.
3.2. Lựa chọn mơ hình hệ thống điện năng lượng mặt trời cho
Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng 2
Hiện nay, Tập đoàn Điện lực Việt Nam đang ngưng việc nối
lưới đối với hệ thống điện mặt trời để tránh quá tải lưới điện. Nên
trong mơ hình hệ thống điện mặt trời, tác giả sẽ tìm hiểu về hệ thống
năng lượng mặt trời bám lưới. Với mục tiêu quan trọng là đáp ứng nhu
cầu sử dụng hiện tại và lợi nhuận cho Trung tâm, tác giả đề xuất lựa
chọn Mơ hình “Hệ thống điện NLMT bám lưới có lưu trữ” để cấp
điện cho Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng 2.

3.3. Vị trí xây dựng
Hệ thống ĐMT được dự kiến lắp đặt trên mái tòa nhà 7 của
Trung tâm. Khu vực xung quanh tồ nhà trống trải, khơng có nhà và
cây cao nên khả năng hấp thụ đón ánh sáng mặt trời rất tốt.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


13
3.4. Tính tốn, thiết kế hệ thống năng lượng mặt trời bám lưới cho
Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng 2
3.4.1. Xác định định khu vực bị che bóng thơng qua phần mềm mơ
phỏng Sketchup

Hình 3.1. Mơ phỏng toà nhà 7 tầng sau khi lắp đặt các tấm pin
3.4.2. Chọn và thiết kế bố trí các tấm pin trên phần mềm AutoCad
a) Chọn tấm pin mặt trời có cơng suất cao và giá thành tốt
Tác giả chọn Pin loại LR5-72HPH-540M của công ty LONGI
Solar, sản xuất tại Trung Quốc.
Bảng 3.2. Bảng thông số kỹ thuật Pin mặt trời LR5-72HPH-540M
Chi tiết
Số lượng Cell/tấm pin
Kích thước (Dài x Rộng x Cao)

Thông số
6x24=144
2256 x 1133 x 35 mm


Trọng lượng

32.3 kg

Bảo hành

15 năm
30 năm, sau 25 năm chỉ

Tuổi thọ sản phẩm

suy giảm tối đa 20% công
suất

Công suất tối đa (Pm)

540 Wp

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


14

Chi tiết

Thơng số

Điện áp hở mạch


49,50 V

Dịng điện ngắn mạch

13,85A

Điện áp tại điểm cơng suất đỉnh (Vm)

41,65 V

Dịng điện tại điểm công suất đỉnh (Im)

12,97 A

Hiệu suất quang điện mô đun

21,1 %

Ngưỡng nhiệt độ vận hành

-40°C đến 85°C

b) Thiết kế bố trí tấm pin trên cấu trúc mái của Trung tâm
Với diện tích mái hiện tại là 456 m2, tác giả đã bố trí 118 tấm
pin LR5-72HPH-540M, chia thành 7 chuỗi pin với tổng công suất DC
là 63.720 Wp. Chuỗi 1, 2, 3, 4 với số tấm pin là 17 tấm, công suất của
1 chuỗi là 9.180 Wp. Chuỗi 5, 6 có 16 tấm pin, cơng suất 1 chuỗi là
8640 Wp, chuỗi 7 có 18 tấm pin, cơng suất của chuỗi là 9720 Wp. Và
chuỗi 7 có 18r tấm pin với cơng suất là 9.720 Wp.


Hình 3.2. Bố trí các tâm pin trên tòa nhà 7

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


15
3.4.3. Lựa chọn bộ biến đổi điện DC-AC (Inverter)
Tác giả đề xuất lựa chọn Bộ biến đổi điện có lưu trữ Sungrow
SH10RT có cơng suất 10 kW của Cơng ty SUNGROW – Trung Quốc.
Bảng 3.3. Thông số kỹ thuật của INVERTER Sungrow SH10RT
Thông số
Giá trị
Đầu vào (DC)
Công suất đầu vào tối đa

15000 W

Điện áp vào cực đại

1100 V

Dãi điện áp tối ưu của MPPT/điện áp tối ưu
nhất

280 V đến 850V

Điện áp vào nhỏ nhất/Điện áp để inverter bắt

đầu làm việc

250 V

Số cổng vào độc lập/số nhóm
Dịng điện vào tối đa/dịng điện vào mỗi
MPPT

2/3
48 A / 16 A

Đầu ra và vào (AC)
Công suất định mức (230V, 50Hz)

10000 W

Công suất đầu vào tối đa từ lưới

20600 W

Cơng suất AC tồn phần tối đa

10000 VA

Điện áp định mức
Dãi điện áp AC
Tần số lưới/Dãi tần số

3 / N / PE, 400 V
270 – 480 V

50 Hz / 45 – 55 Hz,
60 Hz / 55 – 65 Hz

Dòng điện cực đại ngõ ra AC

14.5 A

Hệ số cơng suất ở định mức

1

Độ méo do sóng hài (THD)

<3%

Bảo vệ thiết bị
Ngắt kết nối đầu vào
Bảo vệ phân cực ngược DC/Bảo vệ ngắn

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

●
●/●

Lưu hành nội bộ


16

Thông số


Giá trị

mạch AC
Bảo vệ chạm đất/Chạm đất nhạy

●/●

Bảo vệ quá áp (theo IEC 62109-1)

AC; DC

Bảo vệ chống sét DC/AC

●/●

Hiệu suất lớn nhất

98,1%

Các dữ liệu chung
Kích thước (Rộng/Cao/Dày)

460 * 540 * 170 mm

Cấp bảo vệ (theo IEC 60529)

IP66

Trọng lượng


27 kg

Công suất tiêu thụ ban đêm

≤2W

Dãi nhiệt độ vận hành

-30 to 60 ℃

Độ ồn

<65 dB(A)

Các tính năng, phụ kiện
Đấu nối DC/Đấu nối AC

Đầu nối, Đinh ốc
chuyên dụng

Giá đỡ

●

Màn hình LED (trạng thái/sự cố/truyền
thông)

●


Ethernet/WLAN/RS485

● (2 cổng)/●/●

Kết nối dữ liệu: SMA Modbus /SunSpec
Modbus / Speedwire, Webconnect

●/●/●

Khe cắm đa chức năng/khe cắm mở rộng

●/●

Bảo hành

5-10-15-20 năm (tùy
chọn)

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


17
Bộ Zero Export (chống phát ngược) là giải pháp giúp đảm bảo
khơng có lượng điện năng dư thừa nào từ các tấm pin năng lượng mặt
trời tạo ra sẽ phát ngược trở lại lưới điện. Giải pháp này sẽ đảm bảo
rằng biến tần chỉ cung cấp đủ năng lượng để đáp ứng nhu cầu sử dụng
tải tiêu thụ của khách hàng (bám tải).
3.4.4. Lựa chọn hệ thống ắc quy lưu trữ

Hiện tại, trong tịa nhà 7 tầng đang có 3 phòng ưu tiên phải cấp
lạnh bằng điều hòa liên tục để giữ thiết bị trong mơi trường chuẩn.
Mỗi phịng gồm 1 điều hịa 9.000 BTU với cơng suất 2.637 kW. Giả
sử trong trường hợp mất điện một ngày, thì hệ thống ắc quy cần cấp đủ
cho 3 phòng ưu tiên này trong khung giờ 18h tới 6h (≈ 12 tiếng) khi
chưa có điện năng tạo ra từ hệ thống mặt trời.
Tác giả lựa chọn dung lượng lưu trữ của ắc quy là 2825,3 Ah,
để lưu trữ năng lượng dự phòng cho phòng ưu tiên và hệ thống đèn
chiếu sáng cần thiết. Số lượng ắc quy là 28 bộ ăc quy lithium
LFP48100 (48V/ 100Ah) của Vision sản xuất tại Việt Nam.
3.5. Tính tốn sản lượng điện năng tạo ra khi lắp đặt hệ thống
điện mặt trời tại Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất
lượng 2
3.5.1. Tính tốn sản lượng điện năng bằng phần mềm PVsyst
Đầu tiên, ta sẽ nhập thông tin địa điểm Trung tâm Kỹ thuật Tiêu
chuẩn Đo lường Chất lượng 2 vào phần mềm. Sau khi nhập địa điểm,
ta có thể xem các dữ liệu về khí hậu. Bước tiếp theo, tiến hành nhập
các hướng mái ở mục Orientation, trong chương này tác giả dùng 4
hướng mái chính để tính tốn sản lượng cho hệ thống điện mặt trời đã
thiết kế.
Sau đó, tiến hành lựa chọn tấm pin LR5-72HPH-540M và cấu
hình số lượng tấm pin mỗi hướng mái chính như thiết kế. Tổng số

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


18
lượng tấm pin là 118 tấm với tổng công suất DC là 63.720 wp. Chọn

biến tần Sungrow SH10RT. Sau khi cấu hình các thơng số, ta tính
hành chạy tính tốn “Run Simulation”. Phần mềm sẽ tự động tính tốn
và đưa ra sản lượng dự đốn.

Hình 3.3: Kết quả mơ phỏng sản lượng

Ta sẽ thấy được dự đoán mất mát do các mảng PV theo hướng,
nhiệt độ… là 0,62 kWh/kWp/ngày. Tổn thất của hệ thống điện như
inverter, điện trở dây dẫn… là 0,07 kWh/kWp/ngày. Sản lượng điện
tạo ra được trung bình là 3,8 kWh/kWp/ngày. Dự đoán sản lượng đạt
được của hệ thống là 88,42 MWh/năm và hiệu suất chuyển đổi của hệ
thống được đánh giá đạt mức 84,73%.
3.5.2. Tính tốn trào lưu cơng suất
Tính tốn được trào lưu cơng suất dựa vào dự đoán sản lượng
điện được tạo ra từ hệ thống điện mặt trời và công suất tiêu thụ của
Trung tâm vào năm 2020 ta có được lượng điện năng tiêu thụ lấy từ
lưới điện của Trung tâm cả năm là 420,75 MWh, sản lượng điện tiêu
thụ từ HT ĐMT phát ra là 88,416 MWh. Như vậy, nếu tính trung bình

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


19
cả năm thì hệ thống ĐMT cơ bản đáp ứng 1/4 được nhu cầu sử dụng
điện của Trung tâm.
3.6. Tính toán hiệu quả khi xây dựng hệ thống điện mặt trời cho
Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng 2
3.6.1. Tổng mức đầu tư

a) Chi phí mua thiết bị (CPTB)
Thiết bị cần mua bao gồm Pin mặt trời Pin mặt trời LR572HPH-540M, bộ chuyển đổi DC-AC Inverter Sungrow SH10RT, tủ
điện, thhiết bị bảo vệ, chống sét, hệ thống ăc quy. Tổng chi phí là
1.504.124.000.
b) Chi phí xây dựng (CPXD)
Chi phí xây dựng bao gồm chi phí gia cơng, chi phí mua dây cáp
điện, chi phí mua rail nhơm, thanh chữ L, khung sắt mạ kẽm…Tổng
chi phí là 57.225.000 đ.
c) Chi phí khác (CPK): Quản lý dự án (Gqlda); tư vấn, giám sát
(Gtv); dự phòng (Gdp); thẩm định, thẩm tra (Gkt)
Các chi phí trên ước tính vào khoảng 77.948.000 đ.
*Tổng mức đầu tư cơng trình là 1.639.297.000 đ
d) Chi phí vận hành và bảo dưỡng hệ thống (CPVHBD)
Hằng năm chi phí cho việc bảo trì hệ thống là là 12.000.000 đ.
e) Các chi phí khấu hao hằng năm (CPKH)
Như vậy, giá trị khấu hao hằng năm (CPKH) của hệ thống pin
năng lượng mặt trời là:
CPKH =

=

𝑇𝑀Đ𝑇−20% ×𝑇𝑀Đ𝑇

=

12
1.639.297.000−20% ×1.639.297.000
12

= 109.286.467 (đồng/năm).


3.6.2. Phân tích hiệu quả kinh tế

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


20
Qua bảng thống kê, ta nhận thấy, với thời gian 10 năm thì tổng
số tiền tiết kiệm được từ việc sử dụng điện năng từ hệ thống điện mặt
trời thay thế cho lượng điện năng từ điện lưới là 1.696.276.611 (đồng).
Do đó, dự án mất chưa đến 10 năm để hồn vốn, đây là thời gian hồn
vốn trung bình của 1 dự án điện mặt trời có hệ thống lưu trữ. Như vậy,
việc đầu tư vào hệ thống điện mặt trời trên mái này là hoàn toàn kinh
tế và mang lại lợi ích lâu dài.
3.7. Đề xuất giải pháp phát triển hệ thống quản lý toà nhà - BMS
(Building Managenent System)
3.7.1. Giới thiệu tổng quan về hệ thống quản lý toà nhà – BMS
Hệ thống quản lý toà nhà – BMS (Building Management
System) là một hệ thống quản lý mang tính tổng thể cao trong việc
điều khiển và giám sát về kỹ thuật dành cho các toà nhà.
Tuỳ vào nhu cầu của nhà quản lý mà hệ thống BMS có thể quản
lý được nhiều hoặc ít hơn so với những chức năng cơ bản, bảo đảm
được các tiêu chuẩn về tiện ích, tiết kiệm năng lượng, bảo mật, an tồn
và hiệu quả trong q trình vận hành.
3.7.2. Lợi ích của việc phát triển hệ thống quản lý toà nhà tại Trung
tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng 2
Tại QUATEST 2 khu nhà được xây dựng trước đây chưa có hệ
thống BMS. Việc quản lý được thực hiện thủ cơng, rời rạc, chưa mang

lại hiệu quả cao. Do đó việc đề xuất phát triển một hệ thống BMS cho
Trung tâm là một vấn đề cấp thiết, cần được quy hoạch và thực hiện
theo lộ trình để nâng cao sự hiệu quả trong việc quản lý trụ sở, phù
hợp với tốc độ phát triển của Trung tâm.
Với hệ thống BMS ta có thể quản lý được các hệ thống trang
thiết bị được tích hợp tại tồ nhà 7 tầng như: hệ thống đèn chiếu sáng,
hệ thống điều hồ khơng khí, hệ thống phòng cháy chữa cháy, hệ

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


21
thống giám sát an ninh, hệ thống giám sát quá trình tiêu thụ điện năng.
3.7.3. Một số hệ thống quản lý toà nhà của các hãng trên thế giới
a) Hãng Siemens:
Hãng Siemens phát triển một hệ thống quản lý toà nhà có tên là
APOGEE. Đây là một hệ thống hồn thiện về phần mềm, hệ thống
truyền thông, cấu trúc mạng, các thiết bị phần cứng…Hệ thống này hổ
Hỗ trợ các chuẩn mở như BACnet trên giao thức TCP/IP, OPC trên
giao thức TCP/IP, LonWorks, Modbus…qua đó có thể dễ dàng đáp
ứng được việc quản lý theo nhu cầu của người sử dụng cũng như dễ
dàng nâng cấp, mở rộng hệ thống trong tương lai.
b) Hãng Honeywell:
Hãng Honeywell phát triển một hệ thống quản lý tồ nhà một
cách tồn diện có tên là EBI (Enterprise Buldings Integrator). Hệ thống
này hồn tồn tích hợp với các hệ thống cơ bản trong toà nhà đảm bảo
việc vận hành hiệu quả và an toàn. Bên cạnh đó hệ thống cịn có thể
tích hợp với các trang thiết bị, các khu nhà xưởng, phịng thí

nghiệm…qua mạng Internet hay Intranet cho phép thu thập và quản lý
thông tin một cách dễ dàng. Hệ thống cũng sử dụng các chuẩn mở
thông dụng, thuận tiệt cho việc thiết kế và mở rộng trong tương lai.
Giao diện hệ thống dễ tiếp cận và sử dụng nhằm tiết kiệm thời gian và
chi phí đào tạo người vận hành.
3.7.4. Chi phí lắp đặt hệ thống BMS và hướng phát triển
Theo tham khảo từ một số Công ty thi công lắp đặt hệ thống
BMS tại Việt Nam Theo tham khảo từ một số Công ty thi công lắp đặt
hệ thống BMS tại Việt Nam. Dựa trên thống kê về kinh nghiệm thi
công của các cơng ty này thì lượng điện năng tiêu thụ sẽ được tiết
kiệm lên đến 10-20% sau khi sử dụng hệ thống quản lý, do đó Trung
tâm sẽ tiết kiệm được một khoảng chi phí lớn cho việc sử dụng năng

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


22
lượng rơi vào khoảng 100.000.000 đ/ năm theo mức sử dụng điện năm
2019 và 2020. Ước tính dự án sẽ mất khoảng 5 năm để thu hồi vốn.
3.8. Kết luận
Chương này tác giả khái toán tương đối tổng mức đầu tư và tính
hiệu quả kinh tế khi xây dựng hệ thống NLMT cho QUATEST 2.
Tổng mức đầu tư tính tốn ra được tương đối phù hợp với thực tế hiện
nay, khoảng 20 triệu đồng/kWp. Thời gian thu hồi vốn 7 năm là hợp
lý.
Bên cạnh đó thì việc đề xuất nghiên cứu và áp dụng hệ thống
quản lý toà nhà cho Trung tâm theo lộ trình từng bước trong tương lai
cũng là một giải pháp cần được nghiên cứu và xem xét thược hiện.


THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


23
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
Trước tình hình các nguồn năng lượng trên thế giới ngày càng
cạn kiệt, giá thành năng lượng tăng cao, việc đưa ra các giải pháp để
tiết kiệm và sử dụng hiệu quả điện năng đang là vấn đề cấp bách.
Trụ sở của QUATEST 2 được xây dựng và đi vào hoạt động
một thời gian dài, các trang thiết bị, cơ sở vật chất đa phần lạc hậu so
với cơng nghệ hiện nay. Do đó, việc vận hành đa phần chưa hiệu quả
và gây lãng phí năng lượng. Xuất phát từ vấn đề này, tác giả đã nghiên
cứu, phân tích và đánh giá để đưa ra các giải pháp nhằm tiết kiệm năng
lượng, giảm thiểu chi phí cho q trình hoạt động của QUATEST 2.
Qua nghiên cứu từ tình hình thực tế ở QUATEST 2 tác giả đã
đạt được những kết quả sau:
- Đưa ra giải pháp thay thế hệ thống đèn chiếu sáng đã cũ của
Trung tâm bằng hệ thống đèn chiếu sáng dạng LED mang lại hiệu suất
chiếu sáng cao hơn, tiết kiệm điện năng tiêu thụ bởi hệ thống này.
- Đưa ra giải pháp lắp đặt biến tần cho hệ thống quạt hút, cho
phép động cơ điều khiển áp lực, khởi động mềm, lưu lượng theo yêu
cầu cần thiết, tối ưu hóa hoạt động của động cơ, tiết kiệm điện năng.
- Đưa ra giải pháp lắp đặt bộ hẹn giờ bật/tắt cho hệ thống điều
hoà ở Trung tâm. Thực hiện việc bật và tắt điều hoà tự động vào các
thời điểm mong muốn, đồng thời cái đặt cố định nhiệt độ của điều hoà
khoảng 26℃. Làm cho hệ thống điều hoà giảm được thời gian làm

việc mà vẫn đảm bảo khả năng làm mát hiệu quả.
- Tính tốn thiết kế, xây dựng hệ thống điện mặt trời áp mái cho
Trung tâm, giải quyết được bài tốn về chi phí cho việc sử dụng năng
lượng bằng cách sử dụng năng lượng mặt trời thay thế một phần cho
lượng điện sử dụng từ lưới điện của EVN. Với hệ thống ăc quy lưu trữ

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ