ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-----



-----

NGÔ THỊ ÁNH TUYẾT

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP PHỐI HỢP
NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ ĐIỆN
LƯỚI TRONG SINH HOẠT

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

Đà Nẵng, 2019


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---------------------------------------

NGÔ THỊ ÁNH TUYẾT

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP PHỐI HỢP
NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ ĐIỆN
LƯỚI TRONG SINH HOẠT

Chuyên ngành : Kỹ thuật điện tử

Mã số

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS. TS. BÙI THỊ MINH TÚ

Đà Nẵng – Năm 2019



NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP PHỐI HỢP NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ ĐIỆN
LƯỚI TRONG SINH HOẠT
Học viên: Ngô Thị Ánh Tuyết Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử
Mã số: 8520203 Khóa: 35 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN
Tóm tắt – Thế giới đang tiến xa việc sử dụng năng lượng tái tạo, đặc biệt là năng lượng mặt trời.
Công nghệ năng lượng tái tạo và chính sách của chính phủ khuyến khích sử dụng các nguồn năng lượng
này để đảm bảo sự phát triển bền vững là những yếu tố chính thúc đẩy việc áp dụng năng lượng tái tạo.
Trong quy mô nhỏ, các nguồn năng lượng tái tạo thường độc lập, có nghĩa là các nguồn năng lượng được
sử dụng trong sự cô lập [12, 13]. Điều này dẫn đến những người khó khăn khi chỉ riêng mỗi nguồn năng
lượng không thể đáp ứng nhu cầu của người dùng.
Trong đề tài này đề xuất một giải pháp có thể kết hợp năng lượng mặt trời với điện. Hệ thống được
đề xuất đo lường nguồn cung cấp năng lượng và sử dụng năng lượng theo thời gian thực để xác định xem
có cần thêm nguồn điện hay khơng và có thể đáp ứng yêu cầu bằng cách sử dụng nguồn điện từ lưới điện.
Trong trường hợp năng lượng mặt trời vượt quá yêu cầu, năng lượng vượt quá có thể được lưu trữ trong
hệ thống lưu trữ năng lượng riêng biệt.
Hệ thống được đề xuất là hoàn toàn tự động và có thể cung cấp năng lượng đáng tin cậy cho việc
sử dụng bình thường. Ngồi ra, hệ thống giám sát được sử dụng để theo dõi sự thay đổi của nguồn cung
cấp năng lượng mặt trời để sửa đổi hệ thống tự chế nếu cần thiết.

Từ khóa – năng lượng mặt trời; năng lượng tái tạo; hệ thống năng lượng thông minh; điện lưới;
IoT

RESEARCH SOLUTIONS FOR SOLAR AND ELECTRIC NETWORKING IN
ACTIVITIES
Abstract -The world is moving far away from using renewable energy, especially solar power.
Renewable energy technologies and government policies that encourage the use of these sources of
energy to ensure sustainable development are key factors driving adoption of renewable energy. In the
small-scale, renewable energy sourcesare often independent, meaning that energy sources are used in
isolation [12, 13]. This leads to the difficulty forusers when the each of the energy sources alone cannot
meet the demand of the user.
In this topic proposed a solution that can combine solar power with electricity. The proposed
system measures the solar power supply and the power usage on real-time to determine if additional
power is required and can fulfills that requirement by using power from electricity grid. In case of solar
energy exceeds the requirement, the exceeded energy can be stored in separated energy storage system.
The proposed system is fully automatic and can provide reliable power for the normal usage. In
addition, a monitoring system is used to keep track of the variation of solar power supply so that system
modification bemade if needed.
Key words–solar energy; renewable energy; smart energy system; electricity grid; internet of
things


iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN...................................................................................................................................... i
TÓM TẮT................................................................................................................................................... ii
MỤC LỤC.................................................................................................................................................. iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT......................................................... v
DANH MỤC CÁC BẢNG.................................................................................................................. vi

DANH MỤC CÁC HÌNH.................................................................................................................. vii
MỞ ĐẦU...................................................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài.............................................................................................................. 1
2. Mục đích nghiên cứu................................................................................................................... 1
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.......................................................................................... 1
4. Phương pháp nghiên cứu............................................................................................................ 2
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài............................................................................. 2
6. Cấu trúc của luận văn.................................................................................................................. 2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI............4
1.1. Tổng quan về năng lượng mặt trời.............................................................................................. 4
1.1.1. Đặt vấn đề................................................................................................................................. 4
1.1.2. Quy hoạch cơ cấu nguồn điện Việt Nam...................................................................... 5
1.1.3. Tiềm năng năng lượng tái tạo ở Việt Nam................................................................... 6
1.2. Mơ hình hệ thống năng lượng mặt trời...................................................................................... 8
1.2.1. Hệ thống Điện mặt trời hòa lưới...................................................................................... 8
1.2.2. Hệ thống Điện mặt trời độc lập........................................................................................ 9
1.2.3. Hệ thống Điện mặt trời Hybrid...................................................................................... 10
1.3. Ứng dụng IoT trong giám sát hệ thống năng lượng mặt trời.......................................... 11
1.4. Kết luận chương.............................................................................................................................. 12
CHƯƠNG 2. TIỀM NĂNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜIỞ MIỀN TRUNG
VIỆT NAM............................................................................................................................................... 14
2.1. Cường độ bức xạ năng lượng mặt trời theo từng khu vực tại Việt Nam....................15
2.2. Khai thác năng lượng mặt trời tại Đà Nẵng.......................................................................... 17
2.3. Kết luận chương.............................................................................................................................. 18
CHƯƠNG 3. MƠ HÌNH PHỐI HỢP NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ CÁC
NGUỒN NĂNG LƯỢNG TRUYỀN THỐNG........................................................................ 19
3.1. Phân tích thực tế nhu cầu tiêu thụ năng lượng trong sinh hoạt..................................... 19
3.2. Đề xuất mơ hình phối hợp năng lượng mặt trời và điện lưới......................................... 20
3.3. Kết luận chương.............................................................................................................................. 23



iv
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ THỬ NGHIỆM HỆ
THỐNG PHỐI HỢP............................................................................................................................ 24
4.1. Thiết kế và thi công phần cứng.................................................................................................. 24
4.1.1. Thiết kế thi công khối xử lý trung tâm........................................................................ 24
4.1.2. Mạch sim 808....................................................................................................................... 24
4.1.3. Mạch thẻ nhớ SD card....................................................................................................... 28
4.1.4. Mạch nguồn 5V................................................................................................................... 28
4.1.5. Khối wifi................................................................................................................................ 29
4.1.6. Đo dòng và áp một chiều của PIN năng lượng mặt trời....................................... 30
4.1.7. Đo dịng, áp và cơng suất của tải xoay chiều........................................................... 31
4.2. Thiết kế phần mềm......................................................................................................................... 33
4.2.1. Lưu đồ thuật tốn chương trình chính......................................................................... 33
4.2.2. Lưu đồ thuật tốn chương trình con............................................................................. 35
4.3. Thiết kế xây dựng server và website....................................................................................... 38
4.3.1. Hosting.................................................................................................................................... 39
4.3.2. Cơ sở dữ liệu (database)................................................................................................... 41
4.3.3. Trang chủ................................................................................................................................ 42
4.4. Sản xuất thử nghiệm hệ thống điều khiển............................................................................. 42
4.5. Triển khai thử nghiệm hệ thống................................................................................................ 44
4.6 Kết luận chương…………………………………………………………………..50
KẾT LUẬN.............................................................................................................................................. 50
HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI................................................................................................... 51
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................................. 52


v

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

AC
CSP
DC
GPS
GPRS
GSM
ICPS
IoT
NLMT
NLTT
PV
SPI
UART


vi

DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
bảng
1.1.
1.2.

Tiềm năng lý thuy

Tiềm năng giảm c
gió, 2015-2025

2.1.


Số liệu về bức xạ

2.2.

Lượng tổng xạ bứ
trong năm ở một
MJ/m2/ngày)


vii

DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu
hình
1.1.

Cơ cấu cơng suất đ

1.2.

Mơ hình hệ thống đ

1.3.

Mơ hình hệ thốngđ

1.4.

Mơ hình hệ thống đ


1.5.

Mơ hình hệ thống I

2.1.

Bản đồ bức xạ mặt

2.2.

Đồ thị bức xạ mặt

2.3.

Tương quan giữa tổ

tổng giờ nắng thán

3.1.

Năng lượng điện ti

3.2.

Phân bố công suất

3.3.

Sơ đồ khối hệ thốn
lưới


3.4.

Sơ đồ khối thực hiệ

3.5.

Các thông số đo đạ

3.6.

So sánh công suất

4.1.

Sơ đồ nguyên lý củ

4.2.

Sơ đồ khối mạch S

4.3.

Sơ đồ nguyên lý m

4.4.

Sơ đồ nguyên lý tru

4.5.


Sơ đồ nguyên lý nh

4.6.

Sơ đồ nguyên lý kế


4.7.

Sơ đồ nguyên lý m

4.8.

Sơ đồ nguyên lý m

4.9.

Sơ đồ nguyên lý m

4.10.

Mạch nguồn được

4.11.

Sơ đồ nguyên lý m

4.12.


Tấm PIN năng lượ

4.13.

Module cảm biến d


viii
Số hiệu
hình
4.14.

Sơ đồ cầu trở hạ áp

4.15.

Module đo dịng, á

4.16.

Lưu đồ thuật toán c

4.17.

Lưu đồ thuật toán c

4.18.

Lưu đồ thuật toán k


4.19.

Lưu đồ thuật toán l

4.20.

Lưu đồ thuật toán g

4.21.

Lưu đồ thuật toán c

4.22.

Giao diện Hosting

4.23.

Nơi lưu trữ, update

4.24.

Nơi quản lí, lưu trữ

4.25.

Cấu trúc cơ sở dữ l

4.26.


Một số thơng số đo

4.27.

Giao diện trang chủ

4.28.

Bo mạch chính của

4.29.

Bo mạch chính của

4.30.

Bo mạch sau khi ho

4.31.

Sơ đồ mô tả kết nố

4.32.

Tấm Pin năng lượn

4.33.

Inverter


4.34.

Ắc quy VISION

4.35.

Tủ điện

4.36.

Sai số mạch đo điệ

4.37.

Các thông số trên b


4.38.

Kết quả đo các thô
(thay thế cho tấm
INVERTER chuyể

4.39.

Giảm nguồn cung c

4.50.

Kết quả đo lần 2


4.51.

Giảm Vsupply còn

4.52.

Kết quả đo


ix
Số hiệu
hình
4.53.

Tải tiêu thụ

4.54.

Kết quả đo

4.55.

Kết quả thu được tr

4.56.

Vị trí setting



1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Khai thác nguồn năng lượng tái tạo là xu hướng phát triển hiện tại ở trên thế giới
cũng như ở Việt Nam, đặc biệt là năng lượng mặt trời để bổ sung, thay thế một phần
năng lượng hóa thạch đang dần cạn kiệt, không gây tác động tới môi trường, giá thành
càng lúc càng rẻ theo sự phát triển của vật liệu và công nghệ bán dẫn là một nhu cầu
thực sự cần thiết đối với mọi quốc gia.
Năng lượng điện mặt trời có nhiều ưu điểm: dễ dàng lắp đặt tại mái các ngôi
nhà cao tầng, tại các khu đất trống hiệu quả sản xuất nơng nghiệp kinh tế khơng cao, ít
tác động tới môi trường, dự trữ là một nguồn vô tận. Ở nước ta hiện nay việc sử dụng
năng lượng điện mặt trời ngày càng phát triển. Hệ thống năng lượng điện mặt trời
được sử dụng chủ yếu dưới hai dạng:
Hệ thống năng lượng điện mặt trời nối trực tiếp với lưới điện quốc gia. Hệ
thống lọai này không cần bộ phận tích trữ năng lượng, nó cung cấp điện năng được tạo
ra trực tiếp cho lưới điện và được xem như là một nguồn điện bổ sung cho lưới điện
quốc gia.
Hệ thống lưới điện độc lập phải sử dụng hệ thống tích năng lượng, thường là
các nhóm ắc qui. Ở loại hệ thống này tải chỉ được cung cấp năng lượng từ nguồn điện
mặt trời. Hệ thống có ưu điểm về mặt sinh thái và về kinh tế, tạo ra nguồn điện xoay
chiều cho các khu dân cư hẻo lánh cách xa lưới điện quốc gia.
Do đó, đề tài “Nghiên cứu giải pháp phối hợp năng lượng mặt trời và điện lưới
trong sinh hoạt ” là một trong những giải pháp tiết kiệm, sử dụng hiệu quả năng lượng
đồng thời cũng góp phần thực hiện cơng tác bảo vệ mơi trường, giảm lượng khí thải
gây hiệu ứng ảnh hưởng đến tình hình biến đổi khí hậu tồn cầu hiện nay.
2. Mục đích nghiên cứu
Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu sử dụng nguồn năng lượng mặt trời kết hợp với
lưới điện dùng trong sinh hoạt nhằm giảm thiểu tình trạng lệ thuộc hồn tồn vào
nguồn năng lượng từ lưới điện và giảm tác động đến môi trường.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Năng lượng mặt trời, hệ thống lưu trữ năng lượng mặt
trời, hệ thống đo đạc công suất tiêu thụ năng lượng, hệ thống phối hợp các nguồn năng
lượng.
Phạm vi nghiên cứu: Sự vận hành của bộ chuyển đổi quang năng- điện năng,
phương thức đo công suất điện một chiều của năng lượng mặt trời và đo đạc công suất


2
tiêu thụ điện năng theo thời gian thực, đề xuất hệ thống kết hợp năng lượng mặt trời và
điện lưới trong sinh hoạt phù hợp với điều kiện môi trường.
4. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết, tính tốn trên một số thiết bị có sẵn trên thị trường, đề xuất
mơ hình và thử nghiệm.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Đề tài nghiên cứu đề xuất mơ hình và phương pháp phối hợp. Đánh giá nhu cầu
sử dụng năng lượng địa phương, đề xuất triển khai mơ hình trong thực tế. Kết quả
nghiên cứu có thể triển khai áp dụng trong thực tế.
6. Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, luận văn gồm có 5 chương:
 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT
TRỜI
Trong chương này trình bày tổng quan về năng lượng mặt trời, các mơ hình hệ
thống năng lượng mặt trời và ứng dụng IoT trong giám sát hệ thống năng lượng mặt
trời.

Chương 2:TIỀM NĂNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Ở MIỀN TRUNG
VIỆT NAM
Chương này trình bày tổng quan về cường độ bức xạ năng lượng mặt trời
theo từng khu vực tại Việt Nam, khai thác năng lượng mặt trời tại Đà Nẵng.


Chương 3: MÔ HÌNH PHỐI HỢP NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ CÁC
NGUỒN NĂNG LƯỢNG TRUYỂN THỐNG
Chương này đề xuất giải pháp kết hợp năng lượng mặt trời với các nguồn năng
lượng truyền thống như điện lưới hoặc các nguồn điện dự phòng khác. Hệ thống được
đề xuất sẽ làm nhiệm vụ đo lường năng lượng của nguồn điện cung cấp và năng lượng
tiêu thụ của tải theo thời gian thực để xác định xem có cần thêm nguồn điện hay khơng
và có thể đáp ứng yêu cầu bằng cách sử dụng nguồn điện từ lưới điện để đảm bảo công
suất tiêu thụ của tải.
 Chương 4: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG PHỐI HỢP
Chương này sẽ tiến hành thiết kế và thi công hệ thống, bao gồm cả phần cứng và
phần mềm. Mạch điều khiển hệ thống phối hợp sau khi hoàn thành đảm bảo hoạt động
ổn định, các thông số đo đạt như: dòng, áp một chiều từ nguồn POWER SUPPLY, kết
quả đo sai số nhỏ, đối với dịng, áp, cơng suất và năng lương tiêu thụ của tải được đo
thông qua module PZEM004T cho kết quả sai số đúng như datasheet của nhà cung
cấp.


3
 Chương 5: ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG VÀ KẾT LUẬN
Chương này đề cập phần đo đạt và điều khiển chuyển mạch hòa lưới, với các
tham số đầu vào giả lập là nguồn DC supply, ngõ ra tải xoay chiều được cấp từng
nguồn điện lưới để đo các tham số điện áp, dịng điện, cơng suất và năng lượng tiêu
thụ.


4

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

1.1 . Tổng quan về năng lượng mặt trời
1.1.1 . Đặt vấn đề
Hiện nay, các nguồn năng lượng hóa thạch như than, dầu, khí đốt đã và đang là
nguồn năng lượng chiếm tỷ trọng lớn cho phát điện tại nhiều nước trên thế giới cũng
như tại Việt Nam. Trong khi đó, việc sử dụng năng lượng hóa thạch là một trong các
nguyên nhân chính gây ra biến đổi khí hậu và ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe
con người. Các quốc gia khác trên thế giới đang phải đối mặt với những thách thức lớn
do các nguồn năng lượng thông thường để đáp ứng nhu cầu phát điện đã và đang vượt
q khả năng cung cấp. Chính vì vậy, vấn đề đẩy mạnh nghiên cứu và sử dụng các
nguồn năng lượng tái tạo, đặc biệt là năng lượng gió, năng lượng mặt trời là hết sức
cấp thiết .
Việt Nam là một trong những nước đang phát triển ở Đông Nam Á có mức độ gia
tăng nhu cầu sử dụng điện khá cao (khoảng 10%), đồng thời tỷ trọng năng lượng hóa
thạch sử dụng trong phát điện vẫn còn khá lớn. Bên cạnh nguy cơ thiếu hụt nguồn
năng lượng hóa thạch do trữ lượng đang dần cạn kiệt thì việc sử dụng năng lượng hóa
thạch đang gây ơ nhiễm, ảnh hưởng lớn đến môi trường cũng là một thực trạng mà
Việt Nam phải đối mặt. Trong khi đó, Việt Nam được biết đến là một nước có tiềm
năng khá lớn về năng lượng tái tạo (NLTT) nhưng hiện tại mới chỉ khai thác và sử
dụng một tỷ lệ rất nhỏ. Cho đến nay số các dự án có tầm cỡ và quy mơ ở nước ta rất ít,
tỷ trọng cơng suất lắp đặt các nhà máy điện từ NLTT trong tổng công suất đặt của cả
hệ thống còn rất khiêm tốn. Mặc dù đã có nhiều nỗ lực thúc đẩy phát triển NLTT và
nguồn điện từ NLTT trong các quy hoạch phát triển điện lực gần đây, đặc biệt là Quy
hoạch điện VII [1] nhưng việc phát triển NLTT ở Việt Nam vẫn chưa tương xứng với
tiềm năng. Bên cạnh đó, Việt Nam cũng chưa đáp ứng được mục tiêu phát triển trong
Chiến lược phát triển NLTT của Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050 mới
được phê duyệt, cũng như Chiến lược quốc gia về tăng trưởng xanh [4], đồng thời
chưa đảm bảo các cam kết của Việt Nam trong Hội nghị Thượng đỉnh Liên Hợp quốc
về Biến đổi khí hậu (Thỏa thuận Paris).
Đẩy mạnh sử dụng NLTT đang là xu thế của các nước trên thế giới bởi vai trị
quan trọng và tính ưu việt của chúng, đặc biệt trong bối cảnh công nghệ sản xuất điện

từ NLTT đang phát triển rất nhanh, dần đảm bảo khả năng cạnh tranh với các nguồn
năng lượng truyền thống. Chính vì vậy, việc gia tăng tỷ lệ điện năng sản xuất từ NLTT


5
là một đòi hỏi tất yếu cho sự phát triển của hệ thống điện, cần được đưa vào cụ thể hơn
trong Quy hoạch nguồn điện Việt Nam.
1.1.2 . Quy hoạch cơ cấu nguồn điện Việt Nam
Theo quy hoạch điện VII điều chỉnh, năm 2020 nhu cầu điện năng của Việt Nam
đạt 265 tỷ kWh và đến năm 2030 đạt trên 572 tỷ kWh. Tổng công suất lắp đặt năm
2020 là 60.000 MW và sẽ tăng lên 129.500 MW vào năm 2030, trong đó nhiệt điện
than sẽ chiếm tỷ trọng ngày càng cao cho đến năm 2030. Cụ thể, nếu như trong năm
2015-2016 nhiệt điện than chỉ mới chiếm 34% thì đến năm 2020 lên đến 49,3%, năm
2025 lên 55% và đến năm 2030 sẽ ở mức 53,2%.
Đối với điện từ năng lượng tái tạo (bao gồm cả thủy điện nhỏ) mức tăng còn hạn
chế. Cụ thể năm 2020 khoảng 6,4%, năm 2025 khoảng 6,9% và đến năm 2030 là
10,7%. Xét về cơ cấu các nguồn năng lượng cho phát điện, theo báo cáo của Trung tâm
Điều độ Hệ thống điện Quốc gia năm 2015[7], nhiệt điện chiếm 54,15% công suất
nguồn theo loại nhiên liệu (trong đó nhiệt điện than 28,88%, nhiệt điện khí 21,85% và
nhiệt điện dầu 3,42%); thủy điện 39,96% và 5,9% là NLTT trong đó chủ yếu là thủy
điện nhỏ, điện gió và điện mặt trời cịn chiếm một tỷ lệ rất nhỏ.

Hình 1.1. Cơ cấu cơng suất điện năm 2014
(Nguồn: Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia, năm 2015) Hiện nay, ba nguồn
phát điện chính là thủy điện, nhiệt điện khí và nhiệt điện than, chiếm tới trên 94% tổng
công suất nguồn điện trong hệ thống điện nước ta. NLTT chưa được sử dụng nhiều cho
phát điện, hơn nữa có đến 88,6% điện năng sản xuất từ NLTT ở nước ta là từ các nhà
máy thủy điện nhỏ (Nguyễn Ngọc Hồng, 2015) [2]. Trong đó, điện gió và điện mặt
trời chỉ đóng góp rất nhỏ trong cơ cấu sản xuất điện cả nước. Theo báo cáo tổng kết
hàng năm của Trung tâm Điều độ Hệ thống Điện Quốc gia, công suất lắp đặt các

nguồn điện sản xuất từ NLTT đến năm 2014 là 2.009 MW. Cụ thể, thủy điện nhỏ là
1.938 MW, sinh khối 24 MW, gió 46 MW, điện mặt trời
1MWp (Trung tâm Điều độ Hệ thống Điện Quốc gia, 2015).


6
1.1.3 . Tiềm năng năng lượng tái tạo ở Việt Nam
Tiềm năng năng lượng mặt trời có thể khai thác được căn cứ vào bức xạ mặt trời.
Việt Nam là khu vực có bức xạ mặt trời hàng năm tương đối lớn và ổn định, đặc biệt là
các khu vực cao nguyên Miền Trung, duyên hải miền Trung và Miền Nam, đồng bằng
sơng Cửu Long. Tính trung bình tồn quốc thì năng lượng bức xạ mặt trời là 45kWh/m2 mỗi ngày. Theo đánh giá, những vùng có số giờ nắng từ 1800 giờ/năm trở
lên thì được coi là có tiềm năng để khai thác sử dụng. Đối với Việt Nam, tiêu chí này
phù hợp với nhiều vùng, nhất là các tỉnh phía Nam. Tiềm năng lý thuyết điện mặt trời
tại Việt Nam được dự tính như bảng sau:
Bảng 1.1.Tiềm năng lý thuyết của điện mặt trời

TT

Khu vực

1

Đông Bắc bộ và
ĐB Sông Hồng

2

Tây Bắc bộ

3


Bắc Trung bộ

4

Nam Trung bộ
và Tây Nguyên

5

Đông Nam bộ
và ĐBSCL
Tổng cộng

Khu vực Nam Trung bộ và Tây Nguyên có tiềm năng điện mặt trời cao nhất do
có diện tích đất và tổng xạ mặt trời cao nhất nước.
Theo GreenID (Trung tâm Phát triển sáng tạo xanh) [8] tiềm năng có thể khai
thác cho sản xuất điện năng từ năng lượng mặt trời tại Việt Nam ước tính khoảng
13.000 MW. Trong khi đó, tổng cơng suất lắp đặt pin mặt trời để sản xuất điện mới chỉ
khoảng 5 MW vào năm 2015, chủ yếu cho mục đích nghiên cứu và điện khí hóa nơng
thơn.
Với sự phát triển nhanh về khoa học cơng nghệ, chi phí phát điện từ các nguồn
năng lượng tái tạo hiện đang giảm nhanh và ngày càng cạnh tranh hơn. Theo đánh giá
của IRENA, chi phí phát điện từ năng lượng mặt trời có thể giảm 59% và năng lượng
gió có thể giảm 26% trong khoảng thời gian từ năm 2015 đến năm 2025. Cụ thể chi


phí phát điện trung bình đối với điện gió trên bờ có thể giảm 26% và lên đến 35% với
điện gió ngồi khơi. Đối với Cơng nghệ hội tụ năng lượng mặt trời CSP (concentrated



7
solar power) có thể giảm ít nhất 37% và Cơng nghệ quang điện PV (Solar
Photovoltaic) có thể giảm đến 59%.
Bảng 1.2.Tiềm năng giảm chi phí sản xuất điện từ năng lượng mặt trời và gió, 2015-2025

Tấm quang điện
Điện mặt trời công
nghệ hội tụ (PTC:
máng thu parapol)
Điện mặt trời công
nghệ hội tụ (ST: tháp
mặt trời)
Điện gió trên đất liền
Điện gió ngồi khơi

Đồng thời, khi các thị trường toàn cầu và khu vực về cơng nghệ năng lượng mặt
trời, năng lượng gió phát triển, quy mô thị trường tăng lên sẽ mang lại cơ hội để nâng
cao hiệu quả của chuỗi cung ứng, qua đó suất đầu tư cịn có cơ hội giảm sâu. Mặc dù
trong quy hoạch điện Việt Nam cũng đã có tính đến sự tham gia của NLTT trong phát
điện, nhưng vẫn chưa xét cụ thể cơ cấu từng nguồn năng lượng tái tạo. Việc xây dựng
quy hoạch vì vậy cần phải có nhiều dữ liệu chi tiết hơn và phải được thu thập, phân
tích một cách có hệ thống để xác định cụ thể và chính xác tiềm năng các nguồn NLTT,
xu thế công nghệ cũng như sự đánh đổi của các lựa chọn chính sách. Điều này đặc biệt
quan trọng vì xu hướng giảm nhanh chi phí sản xuất điện từ NLTT trong tương lai.
Đặc biệt, chi phí sản xuất điện từ NLTT cần được so sánh với chi phí sản xuất từ các


nguồn năng lượng hóa thạch khi tính đầy đủ những chi phí ngoại biên liên quan đến
cảnh quan bị phá hủy, sức khỏe con người và sinh kế bị ảnh hưởng, cũng như mơi

trường bị ơ nhiễm.
Tóm lại, xu thế công nghệ phát điện từ NLTT cho thấy, phát triển các nguồn
NLTT nói chung, năng lượng gió và năng lượng mặt trời nói riêng cho phát điện đã và
đang có triển vọng lớn và là giải pháp hiệu quả nhằm đạt được những mục tiêu đã đề
ra về an ninh năng lượng cũng như cam kết giảm khí thải của Việt Nam trong Thỏa


8
thuận tại COP21. Nó cũng là cơ sở cho một tương lai chuyển đổi mạnh mẽ trong
ngành năng lượng và trong phát điện bằng NLTT. Sự thiếu hụt nguồn năng lượng
truyền thống phục vụ sản xuất điện ở Việt Nam hồn tồn có thể được bù đắp bằng
việc khai thác và sử dụng các nguồn NLTT nếu có những chính sách thích hợp. Hiện
vẫn cịn thiếu các thơng tin và chính sách khuyến khích để phát triển NLTT, những rào
cản này cần được khắc phục để thực hiện có hiệu quả nhằm đảm bảo sự phối hợp tối
ưu giữa các nguồn năng lượng truyền thống và tái tạo. Đối với một quốc gia đang phát
triển như Việt Nam, việc đẩy nhanh sự tham gia của các nguồn NLTT nói chung và
nguồn năng lượng gió, năng lượng mặt trời nói riêng cho phát điện đóng vai trị quan
trọng khơng chỉ trong việc đáp ứng nhu cầu điện năng mà còn đảm bảo cho phát triển
bền vững của nền kinh tế.
1.2 . Mơ hình hệ thống năng lượng mặt trời
1.2.1 . Hệ thống Điện mặt trời hòa lưới
Điện năng lượng mặt trời thu được từ tấm pin (Solar Panel) là điện một chiều,
qua bộ hịa lưới (Inverter ), có chức năng đổi từ điện DC – AC cùng pha cùng tần số
với điện lưới, sau đó hệ thống sẽ hịa chung với điện lưới quốc gia. Hệ thống này
không cần dùng ắc quy.
- Khi cơng suất hịa lưới bằng cơng suất tải thì tải tiêu thụ điện hồn tồn từ
pin mặt trời.
- Khi công suất tải tiêu thụ lớn hơn công suất hịa lưới thì tải sẽ lấy thêm lưới
bù vào. Buổi tối sẽ dùng ngun điện lưới nhà nước vì khơng có ánh nắng mặt
trời.


Hình 1.2.Mơ hình hệ thống điện mặt trời hòa lưới


9
Ưu điểm: Tiết kiệm được một phần lớn chi phí mua ắc quy và mua máy phát
điện. Không sợ thiếu điện vì nếu khơng đủ điện dùng sẽ tự động lấy lưới điện của Nhà
nước bù vào.
Nhược điểm: Vì chỉ ban ngày mới có nắng nên buổi tối sẽ khơng dùng được năng
lượng mặt trời, mà phải dùng hoàn toàn điện lưới của Nhà nước. Ngoài ra, trong thời
gian sử dụng, nếu điện lưới Nhà nước mất thì điện năng lượng mặt trời cũng sẽ không
sử dụng được.
1.2.2 . Hệ thống Điện mặt trời độc lập
Hệ thống Điện mặt trời độc lập là hệ thống nguồn cung cấp điện mặt trời độc lập
hoàn toàn với điện lưới quốc gia. Hệ thống điện mặt trời độc lập bao gồm các thành
phần cơ bản: Pin mặt trời (Solar Panels), Ắc quy lưu trữ điện (Accu), bộ điều khiển sạc
điện từ pin mặt trời vào Accu (Solar Charger), bộ chuyển điện từ Accu thành điện xoay
chiều cấp cho thiết bị (Inverter), dây dẫn và linh kiện đồng bộ.

Hình 1.3.Mơ hình hệ thốngđiện mặt trời độc lập
Pin mặt trời chuyển hóa năng lượng mặt trời dưới dạng quang năng thành điện
năng. Điện năng một chiều (DC) này được nạp vào Accu thông qua một bộ điều khiển
sạc. Điện năng này sau đó lại được chuyển hóa thành điện xoay chiều nhờ vào bộ
Inverter và cung cấp cho thiết bị tiêu thụ điện.
Ưu điểm: Khi bị cắt điện vẫn có điện, độc lập với điện lưới nên có thể sử dụng
cho các ứng dụng lưu động.


10
Nhược điểm: Do sử dụng nhiều thiết bị phụ trợ đi kèm nên tồn hệ thống có

chung các nhược điểm là: chi phí bảo trì cao, hiệu suất chuyển đổi không cao, lượng
điện phụ thuộc vào thời tiết.
1.2.3 . Hệ thống Điện mặt trời Hybrid
Hệ thống điện năng lượng mặt trời Hybrid là giải pháp sử dụng nguồn năng
lượng mặt trời để chuyển thành nguồn điện xoay chiều cung cấp cho phụ tải ưu tiên,
phụ tải ưu tiên là những thiết bị cần duy trì nguồn điện liên tục, hệ thống đồng thời sạc
cho bộ lưu trữ (Ắc quy).
Nếu nguồn điện mặt trời dư sẽ được hòa vào lưới điện quốc gia. Khi nguồn năng
lượng mặt trời thiếu, hệ thống sẽ bổ sung thêm nguồn điện lưới để cung cấp cho phụ
tải và sạc cho bộ lưu trữ.
Với hệ thống điện mặt trời kết hợp Hybrid, khi nguồn điện lưới bị gián đoạn (cúp
điện), hệ thống sử dụng nguồn điện năng lượng mặt trời và kết hợp nguồn điện từ ắc
quy để cung cấp cho phụ tải ưu tiên.
Hệ thống điện năng lượng mặt trời Hybrid đảm bảo an ninh năng lượng và chất
lượng nguồn điện cho các phụ tải ưu tiên. Sử dụng tối đa nguồn năng lượng sạch,
xanh. Chức năng hịa lưới giúp giảm chi phí điện sử dụng. Hệ thống giúp kéo dài tuổi
thọ của bộ lưu trữ, giảm chi phí bảo trì và thay thế. Hệ thống hoạt động hoàn toàn tự
động, dễ dàng lắp đặt và vận hành.

Inverter chuyển đổi

Hình 1.4.Mơ hình hệ thống điện mặt trời Hybrid
Hệ thống điện năng lượng mặt trời Hybrid phù hợp với các khu vực cần đảm bảo
an ninh năng lượng cao như trung tâm dữ liệu, các trạm phát sóng viễn thơng (BTS),
trạm gác bảo vệ, hệ thống camera giám sát, quốc phòng, y tế, hệ thống server, thang
máy…