Báo cáo đề tài Xây dựng dây chuyền sản xuất, lắp ráp và lắp đặt các thiết bị trạm pin mặt trời phục vụ miền núi và hải đảo

134 trang yendo 10620

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Báo cáo đề tài Xây dựng dây chuyền sản xuất, lắp ráp và lắp đặt các thiết bị trạm pin mặt trời phục vụ miền núi và hải đảo", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

xay_dung_day_chuyen_san_xuat_lap_rap_va_lap_dat_cac_thiet_bi.pdf

Nội dung text: Báo cáo đề tài Xây dựng dây chuyền sản xuất, lắp ráp và lắp đặt các thiết bị trạm pin mặt trời phục vụ miền núi và hải đảo

Bé khoa häc vµ c«ng nghÖ ViÖn n¨ng l−îng ___ B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ kü thuËt Dù ¸n s¶n xuÊt thö nghiÖm X©y dùng d©y chuyÒn s¶n xuÊt, l¾p r¸p vµ l¾p ®Æt c¸c thiÕt bÞ tr¹m pin mÆt trêi phôc vô miÒn nói vµ h¶I ®¶o (l¾p ®Æt thö nghiÖm t¹i ®¶o lý s¬n tØnh qu¶ng ng∙i ) 6214 24/11/2006 Hµ néi 3 – 2006 1
Bé khoa häc vµ c«ng nghÖ ViÖn n¨ng l−îng Sè 6 T«n ThÊt Tïng - Hµ Néi B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ kü thuËt Dù ¸n s¶n xuÊt thö nghiÖm X©y dùng d©y chuyÒn s¶n xuÊt, l¾p r¸p vµ l¾p ®Æt c¸c thiÕt bÞ tr¹m pin mÆt trêi phôc vô miÒn nói vµ h¶I ®¶o (l¾p ®Æt thö nghiÖm t¹i ®¶o lý s¬n tØnh qu¶ng ng∙i ) Chñ nhiÖm dù ¸n: TS. Ph¹m Kh¸nh Toµn Hµ néi 3 – 2006 2
Néi dung chÝnh Trang PhÇn I: Tãm t¾t néi dung chÝnh cña dù ¸n nghiªn cøu khoa 1 häc vµ ph¸t triÓn c«ng nghÖ 1.1 Më ®Çu 1 1.2 Kinh phÝ thùc hiÖn dù ¸n 3 1.3 Kinh phÝ thu håi dù ¸n 3 1.4 thêi gian thùc hiÖn dù ¸n 3 1.5 S¶n phÈm nghiÖm thu 3 PhÇn II: B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc kü thuËt c¸c kÕt qu¶ thùc 5 hiÖn dù ¸n 2.1- C¬ së x©y dùng vµ thùc hiÖn dù ¸n 5 2.2- Tæng quan: ®iÖn mÆt trêi vµ øng dông 7 2.2.1- Pin mÆt trêi 7 2.2.2- Nguån ®iÖn mÆt trêi 9 2.2.3 T×nh h×nh nghiªn cøu, øng dông ®iÖn mÆt trêi 12 2.3- KÕt qu¶ nghiªn cøu, triÓn khai dù ¸n 16 2.3.1. X©y dùng d©y chuyÒn s¶n xuÊt l¾p r¸p c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö trong hÖ 16 ®iÖn mÆt trêi 2.3.2- Nghiªn cøu, thiÕt kÕ chÕ t¹o c¸c bé ®iÒu khiÓn 23 2.3.3- ThiÕt kÕ chÕ t¹o bé ®æi ®iÖn 34 2.3.4 Nghiªn cøu thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o bé rung cho ®Ìn èng 12VDC 42 2.3.5 ChÕ t¹o ch©n gi¸ 46 2.3.6 KiÓm tra trªn thùc tÕ hiÖn trêng c¸c thiÕt bÞ ®îc thiÕt kÕ chÕ t¹o 46 PhÇn III: Kinh PhÝ Dù ¸n 55 3.1 Kinh phÝ chÕ t¹o 55 3.1.1 ChÕ t¹o bé ®iÒu khiÓn 55 3.1.2 ChÕ t¹o bé biÕn ®æi ®iÖn: 56 3.1.3 ChÕ t¹o C¸c lo¹i ®Ìn: 56 3.1.4 ChÕ t¹o C¸c lo¹i thiÕt bÞ: 56 3.2 TriÓn khai l¾p ®Æt 56 3.3 Gi¸ thµnh b¸n thiÕt bÞ 57 3.4 HiÖu qu¶ Kinh tÕ. 58 3.4.1 TÝnh gi¸ 1 kWh ch¹y m¸y ph¸t 58 3.4.2 TÝnh gi¸ 1 kWh ch¹y b»ng tr¹m pin mÆt trêi 58 3. 5 Kinh phÝ duyÖt thùc hiÖn Dù ¸n 61 PhÇn IV: KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ 62 Phô lôc 67 3
phÇn I tãm t¾t néi dung chÝnh cña dù ¸n nghiªn cøu khoa häc vµ ph¸t triÓn c«ng nghÖ 1.1 Më ®Çu HiÖn nay viÖc sö dông hiÖu qu¶ nguån n¨ng l−îng mÆt trêi cã mét ý nghÜa rÊt lín, gãp phÇn ®¸ng kÓ trong qu¸ tr×nh c¶i thiÖn, n©ng cao ®êi sèng cña d©n vïng miÒn nói vµ h¶i ®¶o. Nhµ n−íc ®· ®Çu t− rÊt m¹nh cho viÖc ph¸t triÓn l−íi ®iÖn vÒ vïng n«ng th«n, ®Æc biÖt lµ vïng nói cao, vïng s©u vµ h¶i ®¶o. Do ®Æc thï vÒ ®Þa h×nh phøc t¹p, ph©n bè d©n th−a thít, kh«ng theo mét quy ho¹ch nµo nªn viÖc kÐo l−íi ®iÖn rÊt khã kh¨n. Theo quy ho¹ch ph¸t triÓn ®iÖn lùc ViÖt Nam giai ®o¹n 2006 ®Õn 2015, xÐt ®Õn triÓn väng 2025. TÝnh ®Õn n¨m 2010 vÉn cßn hµng tr¨m x· kh«ng thÓ ®−a l−íi ®iÖn quèc gia tíi ®−îc. ViÖc cung cÊp ®iÖn n¨ng cho nh÷ng vïng nµy chñ yÕu lµ nguån n¨ng l−îng míi vµ t¸i t¹o, nguån n¨ng l−îng t¹i chç. ë n−íc ta c«ng nghÖ n¨ng l−îng t¸i t¹o ®· vµ ®ang ®−îc øng dông mang l¹i hiÖu qu¶ rÊt ®¸ng khÝch lÖ phôc vô v¨n ho¸ chÝnh trÞ x· héi, riªng nguån ®iÖn phôc vô chiÕu s¸ng vµ sinh ho¹t cho c¸c vïng trªn ®−îc thùc hiÖn chñ yÕu lµ c«ng nghÖ pin mÆt trêi, theo c¸c d¹ng sau: Tr¹m pin mÆt trêi gia ®×nh Tr¹m pin mÆt trêi tËp thÓ Tr¹m pin mÆt trêi phôc vô c¬ quan, th«ng tin liªn l¹c Mét trong nh÷ng nguyªn nh©n chÝnh c¶n trë viÖc ph¸t triÓn réng r·i c¸c tr¹m pin mÆt trêi lµ chi phÝ ®Çu t− thiÕt bÞ cßn cao, ®Çu t− vµo c¸c vïng cßn rÊt nghÌo nµn, tr×nh ®é d©n trÝ thÊp, kh«ng mang l¹i hiÖu qu¶ thiÕt thùc. §Ó thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh ®iÖn khÝ ho¸ n«ng th«n ViÖt Nam, §¶ng vµ Nhµ n−íc ta ®· cã nh÷ng chÝnh s¸ch ®Çu t− rÊt lín tõ nhiÒu n¨m nay. §èi víi nh÷ng khu vùc d©n c− thuéc vïng nói vµ vïng s©u vïng xa, vïng d©n téc Ýt ng−êi, vïng h¶i ®¶o n¬i mµ l−íi ®iÖn quèc gia ch−a thÓ v−¬n tíi ®−îc th× viÖc 4
sö dông n¨ng l−îng ®iÖn phôc vô chiÕu s¸ng, th«ng tin liªn l¹c vµ v¨n ho¸ x· héi ph¶i dùa vµo c¸c nguån n¨ng l−îng ®iÖn s¶n xuÊt t¹i chç, trong ®ã nguån n¨ng l−îng ®iÖn mÆt trêi lµ mét trong nh÷ng nguån quan träng ®−îc quan t©m nghiªn cøu øng dông. Trong nhiÒu n¨m trë l¹i ®©y do ®iÒu kiÖn vµ n¨ng lùc khoa häc c«ng nghÖ ViÖt Nam ch−a ph¸t triÓn, nªn thiÕt bÞ pin mÆt trêi vµ c¸c phô kiÖn ®i kÌm phÇn lín ph¶i nhËp ngo¹i. Gi¸ c¶ nhËp ngo¹i c¸c chñng lo¹i pin mÆt trêi trªn thÕ giíi vµo ViÖt Nam rÊt ®a d¹ng vµ kh¸ cao so víi thu nhËp vµ kh¶ n¨ng kinh tÕ cña ng−êi d©n ViÖt Nam nãi chung, cßn ®èi víi vïng s©u, vïng xa l¹i cßn cao h¬n nhiÒu. XuÊt ph¸t tõ môc tiªu yªu cÇu ph¸t triÓn kinh tÕ x· héØ ë miÒn nói vµ h¶i ®¶o, ViÖn N¨ng L−îng ®· thùc hiÖn thµnh c«ng Dù ¸n s¶n xuÊt thö nghiÖm: X©y dùng d©y chuyÒn s¶n xuÊt, l¾p r¸p c¸c thiÕt bÞ tr¹m pin mÆt trêi phôc vô miÒn nói vµ h¶i ®¶o: (L¾p ®Æt thö nghiÖm t¹i ®¶o Lý S¬n, Qu¶ng Ng∙i). Còng cÇn nhÊn m¹nh r»ng Dù ¸n s¶n xuÊt thö nghiÖm c¸c thiÕt bÞ cña tr¹m pin mÆt trêi, gi¸ c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö s¶n xuÊt trong n−íc chØ vµo kho¶ng 50 - 60% so víi gi¸ nhËp ngo¹i, chÊt l−äng ®¶m b¶o, phï hîp víi d©n trÝ hay tr×nh ®é m«i tr−êng miªn nói vµ h¶i ®¶o. Nh− vËy cã thÓ kh¼ng ®Þnh r»ng, tr×nh ®é kü thuËt vµ c«ng nghÖ trong n−íc hoµn toµn cã thÓ s¶n xuÊt ®−îc c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö trong c¸c hÖ nguån ®iÖn n¨ng l−îng míi nãi chung vµ ®iÖn mÆt trêi nãi riªng víi gi¸ c¶ rÎ h¬n, chÊt l−îng chÊp nhËn ®−îc. - Hoµn thµnh viÖc chÕ t¹o c¸c phô kiÖn cho tr¹m pin mÆt trêi, l¾p ®Æt, vËn hµnh vµ chuyÓn giao c«ng nghÖ cho c¸c ®Þa ph−¬ng thuéc miÒn nói vµ h¶i ®¶o, gãp phÇn thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh §KHNT cña chÝnh phñ. - Kh¼ng ®Þnh sù thµnh c«ng cña c¸c ®Ò tµi NCKH cña ViÖn N¨ng l−îng ®· ®−îc nghiÖm thu, gãp phÇn ®Èy m¹nh sù g¾n kÕt gi÷a c«ng t¸c NCKH víi phôc vô ®êi sèng x· héi - Kh¼ng ®Þnh kh¶ n¨ng tù chÕ t¹o vµ l¾p r¸p thiÕt bÞ pin mÆt trêi trong n−íc, trong ®ã cã chó ý ®iÒu kiÖn sö dông kü thuËt, nguyªn vËt liÖu vµ tr×nh ®é c¸n bé kü thuËt trong n−íc. 5
- T¹o tiÒn ®Ò ®Ó nh©n réng m« h×nh kÕt hîp tr¹m pin mÆt trêi víi c¸c d¹ng n¨ng l−îng kh¸c nh»m ®Èy m¹nh chiÕn l−îc ph¸t triÓn bÒn v÷ng, sö dông n¨ng l−îng tiÕt kiÖm vµ hiÖu qu¶. - Lµ c¬ së ®Ó kªu gäi vèn ®Çu t− vµ hç trî tõ c¸c tæ chøc Quèc tÕ trong chiÕn l−îc ph¸t triÓn n¨ng l−îng tõ nhiªn liÖu s¹ch. - TiÕn dÇn ®Õn tù tóc hoµn toµn trong chÕ t¹o thiÕt bÞ, chñ ®éng vÒ c«ng nghÖ sö dông n¨ng l−îng pin mÆt trêi. 1.2 Kinh phÝ thùc hiÖn dù ¸n Tæng kinh phÝ thùc hiÖn Dù ¸n : 2.700 triÖu ®ång Kinh phÝ cña ViÖn N¨ng L−îng thùc hiÖn : 1.000 triÖu ®ång Kinh phÝ hç trî tõ ng©n s¸ch nhµ n−íc : 1700 triÖu ®ång 1.3 Kinh phÝ thu håi dù ¸n Kinh phÝ thu håi: 1015.2 triÖu ®ång Thêi gian thu håi: §ît 1: th¸ng 6/2008 §ît 2: th¸ng 12/2008 1.4 thêi gian thùc hiÖn dù ¸n Tõ 1/2004 ®Õn 12/2005 1.5 S¶n phÈm nghiÖm thu 6
Danh môc c¸c s¶n phÈm KHCN nghiÖm thu TT Tªn s¶n phÈm Sè C¸c chØ tiªu kinh tÕ- kü thuËt l−îng chñ yÕu I = 15A, U = 13,8V ng¾t n¹p, 1 Bé ®iÒu khiÓn: I = 15 A 225 bé U = 12,6Vs¹c l¹i U = 10,5V ng¾t 0 0 t¶i, hiÖu suÊt 90 =>95%, t =40 I = 30A :110 bé 110 bé I = 30A, U = 13,8V ng¾t n¹p, U = 12,6Vs¹c l¹i U = 10,5V ng¾t t¶i, hiÖu suÊt 90 =>95%, t0=400 I = 40A: 110 bé. 110 bé I = 40A, U = 13,8V ng¾t n¹p, U = 12,6Vs¹c l¹i U = 10,5V ng¾t t¶i, hiÖu suÊt 89 =>94%, t0=400 2 Bé ®æi ®iÖn:12VDC/220AC, 300VA 50 bé 300VA, sãng thang 220V, 50Hz, ¾c qui 10,5V ng¾t t¶i, ng¾t t¶i AC 180V, hiÖu suÊt 85%. 12VDC/220AC 600VA 50bé 600VA, sãng sin 220V, 50Hz, ¾c qui 10,5V ng¾t t¶i, ng¾t t¶i AC 180V, hiÖu suÊt 85%. 24V DC / 220AC, 1500VA 20 bé 1500VA, sãng sin 220V, 50Hz, ¾c qui 21V ng¾t t¶i, ng¾t t¶i AC 180V, hiÖu suÊt 78% 12VDC/220AC, 1000WVA 50bé 1000VA, sãng sin 220V, 50Hz, ¾c qui 10,5V ng¾t t¶i, ng¾t t¶i AC 180V, hiÖu suÊt 78% 3 §Ìn tuýp 12VDC, 20W, 400 bé I=1,4 - 1,6A, U = 10,5V ng¾t t¶i §Ìn tiÕt kiÖm 12V DC , 10 W 60 bé I= 0,9 - 1,1A, U = 10,5V ng¾t t¶i 4 Tr¹m Pin mÆt trêi gia ®×nh, 75Wp 20 tr¹m Phôc vô th¾p s¸ng, TV 5 Tr¹m Pin mÆt trêi tËp thÓ, 300Wp 2 tr¹m Phôc vô th¾p s¸ng, thiÕt bÞ y tÕ 6 Tr¹m Pin mÆt trêi trÎ må c«i, 150Wp 1 tr¹m Phôc vô th¾p s¸ng, TV 7 TÊm pin mÆt trêi cña NhËt: §Ó øng dông thiÕt bÞ chÕ t¹o Lo¹i 50Wp 50 tÊm Lo¹i 80Wp 30 tÊm 8 ChÕ t¹o ch©n gi¸, mua ¾c quy 40 ¾c quy 100Ah, 30 bé ch©n gi¸ 9 M¸y tÝnh x¸ch tay 1 m¸y Thu thËp sè liÖu 7
PhÇn II B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc kü thuËt C¸c kÕt qu¶ thùc hiÖn dù ¸n 2.1- C¬ së x©y dùng vµ thùc hiÖn dù ¸n C¸c nguån n¨ng l−îng míi vµ t¸i t¹o (NLM & TT) lµ lo¹i nguån n¨ng l−îng (NL) rÊt thêi sù hiÖn nay. Nã kh«ng g©y « nhiÔm m«i tr−êng vµ cã tiÒm n¨ng lµ v« h¹n. Víi hai ®Æc tÝnh nµy, nã sÏ lµ mét nguån trong c¸c nguån NL thay thÕ cho nguån NL ho¸ th¹ch g©y « nhiÔm m«i tr−êng vµ ®· bÞ khai th¸c gÇn c¹n kiÖt. Xu h−íng chung cña c¶ thÕ giíi hiÖn nay lµ nghiªn cøu t×m kiÕm c¸c c«ng nghÖ thÝch hîp ®Ó khai th¸c sö dông cã hiÖu qu¶ c¸c nguån NLM&TT thay thÕ c¸c nguån NL ho¸ th¹ch. §èi víi ViÖt Nam th× c¸c nguån NLM&TT còng rÊt quan träng, cÇn ph¶i ®−îc tÝnh ®Õn trong c©n b»ng NL quèc gia trong thêi gian tíi. C¸c nguån NLM&TT cã thÓ khai th¸c ë mäi n¬i, mäi ®Þa ph−¬ng. §Æc biÖt nhiÒu khu vùc n«ng th«n vïng s©u, vïng xa, n¬i mµ ®iÖn l−íi kh«ng thÓ kÐo ®Õn ®−îc, hoÆc chi phÝ qu¸ lín th× viÖc øng dông NLM&TT lµ ph−¬ng ¸n hîp lý. ViÖt Nam ®−îc thiªn nhiªn ban tÆng cho nguån tµi nguyªn NLM&TT ®a d¹ng vµ kh¸ dåi dµo. Do ë vµo khu vùc nhiÖt ®íi, tõ 80 ®Õn 23o vÜ tuyÕn B¾c nªn cã nguån n¨ng l−îng mÆt trêi rÊt phong phó. C−êng ®é bøc x¹ mÆt trêi n»m trong kho¶ng 110kcal/cm2.n¨m (khu §«ng B¾c) ®Õn 175 kcal/cm2.n¨m (Nam Trung bé vµ Nam bé). Sè giê n¾ng trung b×nh biÕn ®æi tõ 1500 giê/n¨m ®Õn 2600 giê/n¨m. Nãi chung trªn toµn l·nh thæ, n¨ng l−îng mÆt trêi cã tiÒm n¨ng kh¸ lín, cã thÓ khai th¸c sö dông cã hiÖu qu¶, ®Æc biÖt tõ §µ N½ng trë vµo. V× vËy nguån n¨ng l−îng mÆt trêi lµ mét trong c¸c nguån quan träng ®−îc lùa chän ®Ó cung cÊp ®iÖn cho c¸c khu vùc n«ng th«n vïng s©u vïng xa trong ch−¬ng tr×nh ®iÖn khÝ ho¸ n«ng th«n hiÖn nay cña ChÝnh phñ. Trong khu«n khæ Ch−¬ng tr×nh ®iÖn khÝ ho¸ n«ng th«n, nh÷ng n¨m gÇn ®©y nhµ n−íc ®· ®Çu t− rÊt lín cho viÖc ph¸t triÓn l−íi ®iÖn vÒ vïng n«ng th«n, ®Æc biÖt lµ vïng nói cao, vïng s©u vµ h¶i ®¶o. Do ®Æc thï vÒ ®Þa h×nh phøc t¹p, ph©n bè d©n th−a thít, kh«ng theo mét quy ho¹ch nµo nªn viÖc kÐo l−íi ®iÖn rÊt khã kh¨n. Theo quy ho¹ch ph¸t triÓn ®iÖn lùc ViÖt Nam giai ®o¹n 8
2001 ®Õn 2010, xÐt ®Õn triÓn väng 2020 th× tÝnh ®Õn n¨m 2010 vÉn cßn hµng tr¨m x· kh«ng thÓ ®−a l−íi ®iÖn quèc gia tíi ®−îc. ViÖc cung cÊp ®iÖn n¨ng cho nh÷ng vïng nµy chñ yÕu sÏ lµ nguån n¨ng l−îng míi vµ t¸i t¹o. C«ng nghÖ pin mÆt trêi hay ®iÖn mÆt trêi lµ mét trong nh÷ng c«ng nghÖ −u viÖt v× nh÷ng lý do sau ®©y: - Nguån n¨ng l−îng mÆt trêi rÊt phong phó, cã thÓ khai th¸c øng dông ë bÊt kú ®Þa ph−¬ng nµo trªn l·nh thæ n−íc ta. - HÖ thèng ®iÖn mÆt trêi l¾p ®Æt, vËn hµnh, b¶o d−ìng rÊt ®¬n gi¶n, rÊt phï hîp víi tr×nh ®é d©n trÝ cßn thÊp ë c¸c khu vùc n«ng th«n - HÖ thèng ®iÖn mÆt trêi lµm viÖc tin cËy vµ cã tuæi thä cao. C«ng nghÖ ®iÖn PMT ®· ®−îc nghiªn cøu øng dông ë n−íc ta tõ h¬n m−êi n¨m l¹i ®©y, chñ yÕu cho c¸c khu vùc ch−a cã l−íi ®iÖn, ®Ó cung cÊp ®iÖn sinh ho¹t cho c¸c d¹ng phô t¶i nh− : - Hé gia ®×nh, c«ng suÊt tÊm pin th−êng trong kho¶ng 40 Wp ®Õn 75Wp - Hé tËp thÓ nh− tr¹m x¸, tr−êng häc, nhµ v¨n ho¸, ®ån biªn phßng, c«ng suÊt dµn pin mÆt trêi th−êng tõ 100Wp ®Õn vµi ngh×n Wp - Tr¹m pin mÆt trêi phôc vô c¬ quan, th«ng tin liªn l¹c nh− c¸c c¬ quan trªn c¸c ®¶o, c¸c tr¹m cÊp nguån cho hÖ thèng thiÕt bÞ viÔn th«ng, c¸c tr¹m ®Ìn biÓn, c«ng suÊt lo¹i tr¹m nµy cã thÓ tõ 500Wp ®Õn mét vµi ngh×n Wp. Tuy nhiªn do thiÕu chÝnh s¸ch vÜ m« ®èi víi c¸c nguån vµ c«ng nghÖ NL t¸i t¹o nãi chung vµ NL mÆt trêi nãi riªng nªn viÖc triÓn khai øng dông cßn mang tÝnh tù ph¸t, manh món vµ nhá lÎ. Ngoµi ra, mét trong nh÷ng nguyªn nh©n chÝnh c¶n trë viÖc ph¸t triÓn øng dông réng r·i c¸c tr¹m pin mÆt trêi lµ chi phÝ ®Çu t− ban ®Çu cßn cao trong khi phÇn lín c¸c øng dông l¹i lµ cho c¸c vïng n«ng th«n cßn rÊt nghÌo, tr×nh ®é d©n trÝ thÊp. Thêi gian gÇn ®©y, do nhËn thøc ®−îc tÇm quan träng cña c¸c nguån vµ c«ng nghÖ NL t¸i t¹o ®èi víi Ch−¬ng tr×nh ®iÖn khÝ ho¸ n«ng th«n, §¶ng vµ Nhµ n−íc ta ®· b¾t ®Çu cã nh÷ng chÝnh s¸ch ®Çu t− khuyÕn khÝch nghiªn cøu øng dông NL t¸i t¹o. §èi víi nh÷ng khu vùc d©n c− thuéc vïng nói vµ vïng s©u vïng xa, vïng d©n téc Ýt ng−êi, vïng h¶i ®¶o n¬i mµ l−íi ®iÖn quèc gia ch−a thÓ v−¬n tíi ®−îc hoÆc qu¸ tèn kÐm vµ hiÖu qu¶ l¹i qu¸ thÊp th× viÖc sö dông n¨ng l−îng ®iÖn phôc vô chiÕu s¸ng, th«ng tin liªn l¹c vµ v¨n ho¸ x· héi ph¶i dùa vµo c¸c nguån ®iÖn n¨ng s¶n xuÊt t¹i chç, trong ®ã nguån n¨ng l−îng 9
®iÖn mÆt trêi vµ thuû ®iÖn nhá lµ nh÷ng nguån quan träng ®−îc quan t©m nghiªn cøu øng dông. Cho ®Õn nay, trong mét hÖ thèng ®iÖn pin mÆt trêi, th× chØ cã tÊm Pin hay m« ®un pin mÆt trêi ph¶i nhËp ngo¹i, cßn c¸c thµnh phÇn cßn l¹i nh− c¸c bé ®iÒu khiÓn, bé biÕn ®æi ®iÖn, ®· ®−îc nghiªn cøu, thiÕt kÕ vµ s¶n xuÊt trong n−íc. ViÖc s¶n xuÊt trong n−íc, võa gióp tiÕt kiÖm ngo¹i tÖ, võa t¹o ®iÒu kiÖn ph¸t triÓn s¶n xuÊt kinh doanh, t¹o thªm c«ng ¨n viÖc lµm vµ thu nhËp cho ng−êi lao ®éng trong n−íc. Ngoµi ra, viÖc thay thÕ c¸c thiÕt bÞ ®−îc s¶n xuÊt trong n−íc cßn t¹o ra nh÷ng ®iÒu kiÖn thuËn lîi vµ hiÖu qu¶ cho c«ng t¸c qu¶n lý vµ b¶o d−ìng c¸c hÖ thèng ®iÖn pin mÆt trêi. XuÊt ph¸t tõ t×nh h×nh nãi trªn trªn ViÖn N¨ng L−îng ®· lËp vµ ®−îc Bé KHCN giao cho thùc hiÖn Dù ¸n s¶n xuÊt thö nghiÖm: X©y dùng d©y chuyÒn s¶n xuÊt, l¾p r¸p vµ l¾p ®Æt c¸c thiÕt bÞ tr¹m pin mÆt trêi phôc vô miÒn nói vµ h¶i ®¶o: (L¾p ®Æt thö nghiÖm t¹i ®¶o Lý S¬n, Qu¶ng Ng∙i). 2.2- Tæng quan ®iÖn mÆt trêi vµ øng dông 2.2.1- Pin mÆt trêi 2.2.1.1. Pin mÆt trêi Mét líp tiÕp xóc gi÷a 2 lo¹i b¸n dÉn, lo¹i p vµ lo¹i n t¹o ra mét hÖ ®iÖn tö cã kh¶ n¨ng biÕn ®æi trùc tiÕp n¨ng l−îng bøc x¹ mÆt trêi thµnh ®iÖn n¨ng nhê hiÖu øng quang ®iÖn bªn trong ®−îc gäi lµ pin mÆt trêi. Pin mÆt trêi ®−îc s¶n xuÊt vµ øng dông phæ biÕn hiÖn nay ®−îc chÕ t¹o tõ vËt liÖu tinh thÓ b¸n dÉn Silicon (Si). Si cã ho¸ trÞ 4. Tõ tinh thÓ Si tinh khiÕt, ®Ó cã vËt liÖu tinh thÓ b¸n dÉn Si lo¹i n ký hiÖu lµ: n-Si HiÖn nay ng−êi ta còng ®· ®−a ra thÞ tr−êng c¸c pin mÆt trêi b»ng vËt liÖu Si v« ®Þnh h×nh. Pin mÆt trêi lo¹i nµy cã −u ®iÓm lµ tiÕt kiÖm ®−îc vËt liÖu trong s¶n xuÊt do ®ã gi¸ thµnh rÎ h¬n. Tuy nhiªn, so víi pin mÆt trêi tinh thÓ th× hiÖu suÊt biÕn ®æi quang ®iÖn cña nã thÊp vµ kÐm æn ®Þnh khi lµm viÖc ngoµi trêi. Ngoµi lo¹i Si, ng−êi ta cßn nghiªn cøu vµ thö nghiÖm c¸c lo¹i vËt liÖu kh¸c cã nhiÒu høa hÑn nh− hÖ Sunfit Cadmi-®ång, Galium-Arsenit (GaAs), Tuy nhiªn, hiÖn nay viÖc nghiªn cøu chÕ t¹o vµ sö dông c¸c pin mÆt trêi tõ c¸c vËt liÖu kh¸c Si chØ míi ë ph¹m vi vµ qui m« thÝ nghiÖm vµ øng dông trªn ph¹m vi nhá. 10
2.2.1.2. M« ®un c¸c pin mÆt trêi C¸c pin mÆt trêi sÏ ph¶i lµm viÖc ë ®iÒu kiÖn ngoµi trêi l©u dµi. V× vËy ®Ó b¶o vÖ c¸c líp tiÕp xóc vµ d©y nèi, b¶o vÖ vËt liÖu c¸ch ®iÖn vµ do ®ã t¨ng tuæi thä pin mÆt trêi cÇn ph¶i ®ãng kÝn pin mÆt trêi trong c¸c vËt liÖu trong suèt. TÊt nhiªn kh«ng thÓ ®ãng gãi tõng pin mét mµ ng−êi ta ®ãng gãi hµng chôc pin t¹o ra mét m« ®un hay tÊm pin mÆt trêi (xem h×nh 2.1). Ng−êi ta ph¶i lùa chän c¸c pin hoµn toµn hoÆc gÇn hoµn toµn gièng nhau vÒ c¸c ®Æc tr−ng quang ®iÖn vµ c¬ häc ®Ó xÕp vµo mét m« ®un. TÊm kÝnh phÝa trªn TÊm keo EVA Líp c¸c pin mÆt trêi ®· hµn ghÐp ®iÖn TÊm keo EVA TÊm ®¸y H×nh 2.1: C¸c líp vËt liÖu trong mét m« ®un tr−íc khi Ðp (h×nh bªn tr¸i) vµ m« ®un pin mÆt trêi hoµn thiÖn (h×nh bªn ph¶i) ViÖc ®o ®¹c, kiÓm tra c¸c th«ng sè quang ®iÖn ®−îc tiÕn hµnh nghiªm ngÆt ®èi víi tõng cell ®Ó ghÐp thµnh tõng tÊm pin mÆt trêi hay m« ®un. Bøc x¹ ®Ó kiÓm tra nguån cã thÓ lµ bøc x¹ mÆt trêi tù nhiªn hoÆc nh©n t¹o cã c−êng 2 o ®é chuÈn Eo = 1.000W/m vµ ®o ë nhiÖt ®é chuÈn To = 25 C. HiÖu suÊt biÕn ®æi quang ®iÖn cña PMT tinh thÓ Si hiÖn nay n»m trong kho¶ng 12 ®Õn 14%. 11
2.2.1.3- C¸c th«ng sè kü thuËt cña m« ®un pin mÆt trêi §Ó tr¸nh c¸c ghÐp nèi kh«ng ®óng c¸c m« ®un t¹o thµnh dµn lín g©y ra tæn thÊt ®iÖn n¨ng vµ h− háng pin, ng−êi s¶n xuÊt cÇn ph¶i ®o ®¹c, kiÓm tra chÝnh x¸c mét sè ®Æc tr−ng d−íi ®©y vµ ghi râ trªn m« ®un hoÆc trong c¸c tµi liÖu b¸n kÌm m« ®un. §ã lµ: - C«ng suÊt lµm viÖc cùc ®¹i Pmax (Wp) ; - Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch ISC (A) ; - §iÖn thÕ hë m¹ch VOC (V) ; - Dßng ®iÖn lµm viÖc tèi −u IOPT (A) ; - §iÖn thÕ lµm viÖc tèi −u VOPT (V) ; - HiÖu suÊt cùc ®¹i η (%) ; - NhiÖt ®é m«i tr−êng lµm viÖc cho phÐp (0C) ; - KÝch th−íc, träng l−îng m« ®un. Ngoµi c¸c ®o ®¹c trªn, c¸c m« ®un cßn ph¶i ®¹t c¸c tiªu chuÈn kh¸c nh−: ®é c¸ch ®iÖn, ®é bÒn c¬ häc (chÞu ®−îc giã cÊp 12 hay130km/ giê, chÞu ®−îc m−a ®¸), chÞu ®é Èm. 2.2.2- Nguån ®iÖn mÆt trêi HiÖn nay cã hai hÖ nguån ®iÖn pin mÆt trêi th«ng dông. §ã lµ hÖ nguån ®iÖn pin mÆt trêi nèi l−íi vµ hÖ nguån ®éc lËp. Trong hÖ nguån pin mÆt trêi nèi l−íi, ®iÖn mét chiÒu tõ dµn pin mÆt trêi ®−îc biÕn ®æi thµnh ®iÖn xoay chiÒu vµ ®−îc hoµ vµo m¹ng l−íi ®iÖn c«ng nghiÖp. C«ng nghÖ nµy ®−îc sö dông phæ biÕn ë c¸c n−íc ph¸t triÓn nh− Mü, NhËt B¶n, Ph¸p, §øc, ¦u ®iÓm cña lo¹i nguån nµy lµ kh«ng cÇn dïng bé dù tr÷ ®iÖn n¨ng, mét thµnh phÇn chiÕm tû träng kinh phÝ lín, ph¶i ch¨m sãc b¶o d−ìng phøc t¹p vµ g©y « nhiÔm m«i tr−êng. §èi víi c¸c khu vùc kh«ng cã l−íi ®iÖn hoÆc nhu cÇu sö dung ®iÖn víi qui m« nhá, ng−êi ta dïng c«ng nghÖ nguån pin mÆt trêi ®éc lËp. PhÇn lín c¸c øng dông nguån ®iÖn mÆt trêi thuéc khu vùc n«ng th«n, vïng s©u vïng xa ë c¸c n−íc ®ang ph¸t triÓn ng−êi ta sö dông c«ng nghÖ nguån ®éc lËp. D−íi ®©y chóng ta chØ giíi h¹n nghiªn cøu lo¹i hÖ nguån ®iÖn pin mÆt trêi ®éc lËp. 2.2.2.1- HÖ thèng nguån ®iÖn pin mÆt trêi ®éc lËp Mét hÖ thèng n¨ng l−îng pin mÆt trêi ®éc lËp gåm cã mét sè thµnh phÇn sau ®©y: - Dµn hay nguån pin mÆt trêi - Bé tÝch tr÷ ®iÖn n¨ng (Bé ¾c qui) 12
- C¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn - Bé biÕn ®æi ®iÖn - C¸c t¶i tiªu thô ®iÖn. S¬ ®å khèi cña mét hÖ thèng n¨ng l−îng pin mÆt trêi tæng qu¸t ®−îc tr×nh bµy trong h×nh 2- 2. Dµn PMT Bé ®iÒu T¶i DC khiÓn Bé ¾c quy Bé biÕn ®æi T¶i AC ®iÖn H×nh 2.2: S¬ ®å khèi hÖ ®iÖn mÆt trêi tæng qu¸t C¬ cÊu vµ c¸c chøc n¨ng cña thµnh phÇn trong hÖ nguån ®iÖn PMT cã thÓ m« t¶ tãm t¾t nh− sau. a- Dµn pin mÆt trêi: Gåm mét hay mét sè m« ®un pin mÆt trêi ghÐp (song song, nèi tiÕp hay hçn hîp) l¹i ®Ó t¹o nguån c«ng suÊt ®iÖn, hiÖu ®iÖn thÕ theo yªu cÇu. Nã cã nhiÖm vô hÊp thô ¸nh s¸ng mÆt trêi vµ biÕn ®æi trùc tiÕp thµnh ®iÖn mét chiÒu cung cÊp cho c¸c t¶i tiªu thô ®iÖn. b- Bé ¾c qui hay bé tÝch tr÷ n¨ng l−îng: C¸c thiÕt bÞ sö dông vµ tiªu thô ®iÖn ®−îc gäi chung lµ t¶i. Th«ng th−êng c¸c t¶i tiªu thô ®iÖn nh− c¸c thiÕt bÞ th«ng tin, ®Ìn chiÕu s¸ng, TV, radio yªu cÇu cÊp ®iÖn liªn tôc kÓ c¶ vµo c¸c thêi gian kh«ng cã n¾ng. Trong lóc ®ã, pin mÆt trêi chØ ph¸t ®iÖn lóc cã n¾ng. V× vËy cÇn ph¶i cã mét bé tÝch tr÷ n¨ng l−îng (vÝ dô bé ¾c qui). Ngoµi ra c¸c bé tÝch tr÷ n¨ng l−îng cßn cã t¸c dông æn ®Þnh thÕ ®iÖn cÊp cho t¶i. Trong mét sè tr−êng hîp ®Æc biÖt, vÝ dô t¶i lµ m¸y b¬m n−íc, kh«ng cÇn ph¶i ho¹t ®éng lóc kh«ng cã n¾ng, th× hÖ cã thÓ kh«ng cÇn thµnh phÇn tÝch tr÷ n¨ng l−îng nµy. Th«ng sè quan träng cña mét bé ¾c quy lµ hiÖu ®iÖn thÕ vµ dung l−îng cña nã. HiÖu ®iÖn thÕ tÝnh b»ng V, cßn dung l−îng ®−îc tÝnh b»ng Am-pe-giê (Ah) hay o¸t-giê (Wh). VÝ dô c¸c lo¹i ¾c quy 12V-100Ah, 24V-400Ah, 48V- 600Ah,v.v HiÖu ®iÖn thÕ vµ dung l−îng cña bé ¾c quy ph¶i ®−îc tÝnh to¸n phï hîp víi c¸c t¶i tiªu thô vµ c«ng suÊt dµn PMT. 13
c- Bé ®iÒu khiÓn (B§K) (Solar Controller): B§K lµ mét thiÕt bÞ ®iÖn tö, nã cã nhiÖm vô kiÓm so¸t tù ®éng c¸c qu¸ tr×nh n¹p vµ phãng ®iÖn cña ¾c quy, b¶o vÖ ¾c quy vµ b¶o vÖ c¸c thiÕt bÞ tiªu thô ®iÖn. Khi ¾c quy ®· ®−îc n¹p ®iÖn no, dung l−îng cña ¾c quy ®¹t 100%, th× B§K sÏ tù ®éng c¾t hoÆc gi¶m dßng n¹p ®iÖn cho ¾c quy tõ dµn PMT. Nhê vËy ¾c quy tr¸nh ®−îc tr¹ng th¸i “qu¸ no” gi¶m tuæi thä cña nã. Ng−îc l¹i, khi ¾c quy bÞ ®ãi qu¸, vÝ dô dung l−îng cña nã chØ cßn l¹i 30% th× B§K còng tù ®éng c¾t dßng ®iÖn cÊp cho c¸c t¶i, nhê vËy ¾c quy kh«ng bÞ phãng ®iÖn qu¸ kiÖt, dÉn ®Õn h− háng ¸c quy. d- Bé biÕn ®æi ®iÖn (Inverter) : Trong tr−êng hîp c¸c thiÕt bÞ tiªu thô ®iÖn mét chiÒu 12V, 24V, 48V th× ng−êi ta cã thÓ sö dông ®iÖn ngay sau B§K. Cßn nÕu cã c¸c thiÕt bÞ tiªu thô ®iÖn dïng dßng ®iÖn xoay chiÒu, vÝ dô 220V, 50Hz, nh− TV mµu, qu¹t, b¬m n−íc, tñ l¹nh,v.v th× trong hÖ nguån cÇn cã thªm mét Bé biÕn ®æi ®iÖn. Còng nh− B§K, Bé biÕn ®æi ®iÖn lµ mét thiÕt bÞ ®iÖn tö cã chøc n¨ng biÕn ®æi ®iÖn mét chiÒu tõ Bé ¾c qui hay dµn PMT thµnh ®iÖn xoay chiÒu cÊp cho c¸c t¶i xoay chiÒu. Th«ng th−êng cã 3 lo¹i Bé biÕn ®æi ®iÖn b¸n trªn thÞ tr−êng. §ã lµ c¸c lo¹i: biÕn ®æi ®iÖn cã sãng ®iÖn ra d¹ng xung vu«ng, biÕn ®æi cã sãng ®iÖn ra d¹ng h×nh thang vµ biÕn ®æi cã sãng ®iÖn ra d¹ng h×nh sin. Sãng ra cã d¹ng cµng ®¬n gi¶n th× hiÖu suÊt cµng cao vµ gi¸ Bé biÕn ®æi ®iÖn còng rÎ h¬n. Tuú theo t¶i ®iÖn cô thÓ mµ ng−êi ta chän lo¹i biÕn ®æi ®iÖn ¸p thÝch hîp. C«ng suÊt vµ c¸c ®Æc tr−ng ®iÖn cña B§K vµ Bé biÕn ®æi ®iÖn (nh− hiÖu ®iÖn thÕ vµo, hiÖu ®iÖn thÕ ra, d¶i hiÖu ®iÖn thÕ lµm viÖc,v.v ) ph¶i ®−îc tÝnh to¸n cho phï hîp víi hÖ thèng. 2.2.2.2- HiÖu suÊt cña hÖ thèng nguån ®iÖn pin mÆt trêi ®éc lËp C¸c thµnh phÇn trong hÖ nguån ®iÖn PMT ®Òu g©y ra tæn thÊt, nªn cã hiÖu suÊt giíi h¹n. Th«ng th−êng hiÖu suÊt cña Bé ®iÒu khiÓn lµ 90%, cña Bé biÕn ®æi ®iÖn kho¶ng (75- 85) %, hiÖu suÊt phãng n¹p cña Bé ¾c qui kho¶ng 90%. HiÖu suÊt chung cña c¶ hÖ thèng b»ng tÝch sè cña c¸c hiÖu suÊt c¸c thµnh phÇn trong hÖ, nªn chØ kho¶ng (60- 65)%. Tõ ®ã ta thÊy, viÖc thiÕt kÕ, chÕ t¹o c¸c Bé ®iÒu khiÓn vµ Bé biÕn ®æi ®iÖn cã chÊt l−îng cao lµ c«ng viÖc rÊt quan träng. Ngoµi ra cßn cÇn ph¶i lùa chän s¬ ®å khèi tèi −u cho hÖ. 14
2.2.3 T×nh h×nh nghiªn cøu, øng dông ®iÖn mÆt trêi 2.2.3.1- T×nh h×nh nghiªn cøu vµ øng dông ë n−íc ngoµi Tuy qu¸ tr×nh nghiªn cøu ph¸t triÓn nh»m tiÕp tôc n©ng cao hiÖu qu¶ kinh tÕ-kü thuËt cña pin mÆt trêi (PMT) vÉn ®−îc tiÕp tôc mét c¸ch m¹nh mÏ trªn thÕ giíi nh−ng PMT ®· ®−îc th−¬ng m¹i ho¸ vµ ®−îc øng dông réng r·i tõ nhiÒu n¨m nay. HiÖn nay PMT ®· ®−îc nhiÒu n−íc trªn thÕ giíi øng dông cho c¸c lÜnh vùc kh¸c nhau nh− : khoa häc vò trô, th«ng tin liªn l¹c, b¶o ®¶m hµng h¶i, ®Æc biÖt lµ viÖc cung cÊp ®iÖn n¨ng cho c¸c ho¹t ®éng s¶n xuÊt, nghiªn cøu khoa häc, c¸c thiÕt bÞ phôc vô sinh ho¹t cho cuéc sèng con ng−êi ë nh÷ng vïng xa l−íi ®iÖn nh− chiÕu s¸ng, ti vi, ®µi vv . Tæng c«ng suÊt l¾p ®Æt øng dông pin mÆt trêi trªn ThÕ giíi tÝnh theo ®Çu ng−êi ®èi víi 5 n−íc øng dông nhiÒu nhÊt lµ: • §øc : 9,62W/ ng−êi • NhËt: 8,87W/ ng−êi • Thôy Sü: 3,12W/ ng−êi • Hµ Lan: 3,01W/ ng−êi • Oxtraylia: 2,60W/ng−êi. C«ng nghÖ ®iÖn PMT cã rÊt nhiÒu −u ®iÓm nh−: n¨ng l−îng mÆt trêi lµ mét d¹ng n¨ng l−îng s¹ch vµ cã tr÷ l−îng v« cïng lín. Nã cã thÓ khai th¸c ë mäi ®Þa ph−¬ng. HÖ thèng ®iÖn PMT l¾p ®Æt, vËn hµnh, b¶o d−ìng rÊt ®¬n gi¶n, rÊt phï hîp víi tr×nh ®é d©n trÝ cßn thÊp ë c¸c khu vùc n«ng th«n. Ngoµi ra, hÖ thèng ®iÖn PMT lµm viÖc tin cËy vµ cã tuæi thä cao. Khã kh¨n lín nhÊt ®èi víi viÖc ph¸t triÓn ®iÖn mÆt trêi lµ gi¸ thµnh cßn cao, th«ng th−êng cao h¬n gi¸ ®iÖn c«ng nghiÖp truyÒn thèng tõ 4 ®Õn 6 lÇn. Tuy nhiªn víi sù ph¸t triÓn kh«ng ngõng cña KHCN, PMT ngµy cµng hoµn thiÖn vµ gi¸ ®iÖn PMT do ®ã còng ®ang gi¶m kh¸ nhanh víi tèc ®é kho¶ng 6- 7%/n¨m. Ngoµi ra, do bÞ khai th¸c c¹n kiÖt nªn gi¸ n¨ng l−îng ho¸ th¹ch ngµy cµng t¨ng cao. V× vËy trong mét thêi gian kh«ng xa n÷a, ®iÖn mÆt trêi hoµn toµn cã thÓ c¹nh tranh víi c¸c nguån ®iÖn truyÒn thèng hiÖn nay. 2.2.3.2. T×nh h×nh nghiªn cøu vµ triÓn khai trong n−íc ë n−íc ta, nguån ®iÖn tõ pin mÆt trêi còng ®· ®−îc nghiªn cøu øng dông tõ hµng chôc n¨m l¹i ®©y. Tuy nhiªn qui m« øng dông cßn rÊt nhá lÎ. C¸c hé øng dông nhiÒu nhÊt gåm cã c¸c Tr¹m th«ng tin viÔn th«ng thuéc Bé B−u chÝnh ViÔn th«ng, c¸c øng dông trong giao th«ng ®−êng s«ng, ®−êng biÓn, vµ ®Æc biÖt lµ c¸c øng dông cho c¸c khu vùc n«ng th«n, miÒn nói ch−a cã l−íi ®iÖn nh− c¸c ®ån biªn phßng, tr¹m b−u ®iÖn-v¨n ho¸ tuyÕn X·, tr¹m Y tÕ, trô së Uû ban Nh©n d©n x·, tr−êng häc vµ c¸c gia ®×nh chÝnh s¸ch, 15
B¶ng 2.1 d−íi ®©y liÖt kª mét sè øng dông PMT chØ riªng cho môc ®Ých cÊp ®iÖn sinh ho¹t cho c¸c hé n«ng th«n vïng s©u, vïng xa ë n−íc ta. B¶ng 2.1- Mét sè øng dông ®iÖn PMT phôc vô sinh ho¹t TT §Þa ph−¬ng, c¬ C«ng suÊt Môc ®Ých øng dông quan øng dông (kW) 1. TØnh Hoµ B×nh 6 - 7 §Ìn chiÕu s¸ng, TV, ®µi 2. §¶o C« T« 15,075 Phôc vô c¸c nhu cÇu lµm viÖc vµ sinh ho¹t 3. TØnh C«ng Tum 10,5 §Ìn chiÕu s¸ng, TV, ®µi 4. TØnh Gia Lai 100 Sinh ho¹t 5. Cao B»ng 8 Sinh ho¹t, th«ng tin viÔn th«ng 6. L¹ng S¬n 3 Sinh ho¹t 7. Phó Thä 10,75 Sinh ho¹t 8. B¾c Giang 7,5 Sinh ho¹t 9. C«n §¶o 3 Sinh ho¹t GÇn nh− 100% m« ®un PMT sö dông trong n−íc ®Òu ph¶i nhËp ngo¹i. Gi¸ hiÖn nay vµo kho¶ng 5 USD/Wp. C¸c thµnh phÇn kh¸c trong hÖ thèng ®iÖn mÆt trêi nh− Bé ®iÒu khiÓn, Bé ®æi ®iÖn, ¾c qui, ®Òu ®−îc thiÕt kÕ chÕ t¹o trong n−íc. H×nh 2.3 vµ 2.4 lµ c¸c s¬ ®å ®iÓn h×nh cña c¸c hÖ ®iÖn mÆt trêi cho hé gia ®×nh n«ng th«n miÒn nói (kh«ng cã t¶i xoay chiÒu) vµ hÖ ®iÖn mÆt trêi cho hé tËp thÓ (cã thªm t¶i xoay chiÒu). HiÖn nay, n−íc ta cã mét sè c¬ quan ho¹t ®éng nghiªn cøu, ph¸t triÓn vµ sö dông c¸c nguån n¨ng l−îng míi nãi chung vµ n¨ng l−îng mÆt trêi nãi riªng. Nh÷ng c¬ quan ®· ho¹t ®éng trong nhiÒu n¨m vµ ®Æt ®−îc nhiÒu kÕt qu¶ tèt lµ: o ViÖn N¨ng l−îng -Tæng C«ng Ty §iÖn Lùc ViÖt Nam - Bé C«ng NghiÖp. o Trung t©m N¨ng l−îng míi - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - Hµ Néi. o Phßng thÝ nghiÖm N¨ng l−îng MÆt Trêi cña Ph©n viÖn VËt lý - Trung T©m Khoa häc Tù nhiªn Quèc gia - Thµnh phè Hå ChÝ Minh. o Cã mét sè c¬ quan tham gia l¾p ®Æt c¸c tr¹m pin mÆt lµm theo tÝnh chÊt ®Æt hµng. o C«ng ty Selco -ViÖt nam. Tæng c«ng suÊt PMT ®· ®−îc l¾p ®Æt sö dông ë ViÖt nam hiÖn nay vµo kho¶ng 1200 kW. 16
Phô t¶i Dµn pin Bé ®iÒu mÆt trêi 1tÊm NG 75W khiÓn §Ìn DC12VDC Hép ®Êu CÇu ch× TV 01 Radio ¾c quy H×nh 2.3: S¬ ®å hÖ nguån ®iÖn mÆt trêi hé gia ®×nh Dµn pin MT mÆt trêi 20 tÊm KC 50 §Ìn 112VDC Hép nèi Bé ®iÒu khiÓn Tivi Bé ®æi ®iÖn CÇu ch× §Çu VIDEO Bé ¾c qui Radio 6 x 100 Ah-12V H×nh 2.4: S¬ ®å hÖ nguån ®iÖn mÆt trêi hé tËp thÓ 17
Nh− ®· tr×nh bµy trong c¸c môc trªn, trong mét hÖ nguån ®iÖn mÆt trêi, hiÖu suÊt chung cña c¶ hÖ b»ng tÝch cña hiÖu suÊt cña c¸c thµnh phÇn trong hÖ nh− bé ®iÒu khiÓn, bé ®æi ®iÖn, bé ¾c qui vµ d©y c¸p nèi ®iÖn. Trong thêi gian hiÖn nay, gi¸ ®iÖn mÆt trêi cßn rÊt cao, nªn viÖc n©ng cao hiÖu suÊt chung cña c¶ hÖ thèng lµ ®iÒu rÊt quan träng. Muèn vËy nguêi ta ph¶i lùa chän vµ sö dông c¸c thµnh phÇn trong hÖ cã chÊt l−îng vµ do ®ã hiÖu suÊt ®−îc n©ng cao. §Ó gi¶m tæn hao do d©y nèi g©y ra ng−êi ta chØ cÇn lùa chän d©y ®iÖn cã tiÕt diÖn thÝch hîp vµ kho¶ng c¸ch nèi d©y ng¾n cã thÓ. §èi víi ¾c qui cÇn chän ¾c qui tèt vµ cã chÕ ®é b¶o d−ìng nghiªm ngÆt theo ®óng c¸c tiªu chuÈn b¶o d−ìng ®−îc qui ®Þnh víi mçi lo¹i ¾c qui. D−íi ®©y chóng t«i chØ tËp trung vµo 2 thµnh phÇn ®iÖn tö trong hÖ ®iÖn mÆt trêi lµ bé ®iÒu khiÓn vµ bé biÕn ®æi ®iÖn v× ®©y chÝnh lµ c¸c thµnh phÇn hiÖn ®ang ®−îc mét sè ®¬n vÞ trong n−íc thiÕt kÕ, s¶n xuÊt vµ còng lµ c¸c thµnh phÇn chøa hµm l−îng khoa häc c«ng nghÖ rÊt cao, cÇn ph¶i tiÕp tôc ®Çu t− nghiªn cøu ph¸t triÓn. Thêi gian qua, tõ nhiÒu øng dông hÖ ®iÖn mÆt trêi trong thùc tÕ, c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö nh− bé ®iÒu khiÓn vµ bé biÕn ®æi ®iÖn ®−îc thiÕt kÕ, s¶n xuÊt trong n−íc th−êng gÆp ph¶i nh÷ng vÊn ®Ò sau: - Tuæi thä thÊp, th«ng th−êng chØ sö dông ®−îc 2- 3 n¨m. Sù h− háng th−êng do c¸c nguyªn nh©n sau: o ChÊt l−îng c¸c linh kiÖn xÊu do ®−îc mua trªn thÞ tr−êng “chî ®en” tr«i næi trong n−íc o Kh«ng ®−îc nhiÖt ®íi ho¸ nªn bÞ x©m thùc cña m«i tr−êng nhanh o §é bÒn c¬ häc cña c¸c chi tiÕt c¬ (nh− c«ng t¾c, r¬ le c¬, kÕt cÊu l¾p ghÐp, ) kÐm, láng lÎo, rÊt dÔ h− háng khi di chuyÓn. - ChÕ ®é ®iÒu khiÓn ch−a hîp lý. VÝ dô ®a sè bé ®iÒu khiÓn ®Òu ho¹t ®éng theo chÕ ®é c¾t ®ét ngét dßng n¹p cho ¾c qui hay dßng nu«i t¶i, trong lóc ®ã ®èi víi chÕ ®é n¹p ®iÖn cho ¾c qui cÇn n¹p liªn tôc víi chÕ ®é dßng n¹p kh¸c nhau. §èi víi bé biÕn ®æi ®iÖn th−êng lµ lo¹i sãng ra d¹ng vu«ng nªn kh«ng thÓ sö dông cho c¸c thiÕt bÞ cã cuén c¶m (nh− b¬m n−íc, qu¹t vµ c¸c lo¹i ®éng c¬ ®iÖn, ) ®−îc. ThiÕu m¹ch b¶o vÖ chÕ ®é xung qu¸ ®é khi t¾t, bËt nªn c¸c bé ®æi ®iÖn rÊt dÔ bÞ h− háng. - Kh«ng cã m¹ch b¶o vÖ khi bÞ nèi nhÇm cùc ®iÖn - HiÖu suÊt thÊp. §èi víi c¸c bé ®iÒu khiÓn th−êng cã hiÖu suÊt trªn d−íi 80%, trong khi ®ã c¸c bé ®iÒu khiÓn nhËp ngo¹i cã hiÖu suÊt th−êng lµ 18
cao h¬n 90%. Bé ®æi ®iÖn s¶n xuÊt trong n−íc cã hiÖu suÊt còng thÊp. VÝ dô lo¹i sãng h×nh vu«ng chØ kho¶ng 80%, cßn lo¹i sãng h×nh sin th× chØ ®¹t tõ 55- 65%. - MÉu m· kiÓu d¸ng xÊu, chÊt l−îng kh«ng ®ång ®Òu do s¶n xuÊt nhá - Gi¸ thµnh thùc tÕ kh¸ cao - Vµ c¸c nh−îc ®iÓm kh¸c. V× vËy trong dù ¸n nµy chóng t«i ®Æt ra nhiÖm vô lµ kh¾c phôc ®−îc mét phÇn lín c¸c nh−îc ®iÓm ®· nãi trªn cña c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö trong hÖ nguån ®iÖn mÆt trêi, tõ ®ã sÏ n©ng cao hiÖu suÊt vµ hiÖu qu¶ kinh tÕ- x· héi cña nã. 2.3- KÕt qu¶ nghiªn cøu, triÓn khai dù ¸n 2.3.1. X©y dùng d©y chuyÒn s¶n xuÊt l¾p r¸p c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö trong hÖ ®iÖn mÆt trêi S¬ ®å khèi vµ c¸c c«ng ®o¹n s¶n xuÊt §Ó thiÕt kÕ, chÕ t¹o c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö th× c«ng viÖc ®Çu tiªn ph¶i lµm lµ thiÕt kÕ vµ x©y dùng mét d©y chuyÒn s¶n xuÊt. H×nh 2.5 lµ s¬ ®å khèi cña d©y chuyÒn s¶n xuÊt l¾p r¸p thiÕt bÞ ®iÖn tö ®· ®−îc dù ¸n x©y dùng. C«ng viÖc thiÕt kÕ vá hép, m¹ch ®iÖn tö nguyªn lý vµ m¹ch in ®−îc thùc hiÖn trªn m¸y vi tÝnh nhê c¸c phÇn mÒm chuyªn dông ®Ó ®¶m b¶o tÝnh tèi −u vÒ mÆt ®iÖn tö, c¬ häc còng nh− kiÓu d¸ng c«ng nghiªp, Sau ®ã ®−îc ®−a vµo c¸c ph©n x−ëng chÕ t¹o vá hép vµ chÕ t¹o m¹ch in ®Ó s¶n xuÊt. Tr−íc lóc l¾p r¸p c¸c linh kiÖn vµo m¹ch in hay vá hép c¸c linh kiÖn ®iÖn tö ®−îc lùa chän, ph©n lo¹i cÈn thËn th«ng qua c¸c ®o ®¹c kiÓm tra c¸c th«ng sè kü thuËt cÇn thiÕt nhê c¸c thiÕt bÞ ®o chuyªn dông. Sau khi thiÕt bÞ ®−îc l¾p ®Æt xong vÒ mÆt ®iÖn tö, nã ®−îc ®−a vµo phßng kiÓm tra ®o ®¹c c¸c th«ng sè cÇn thiÕt. NÕu ®· ®¹t yªu cÇu míi ®−îc tÈy röa lµm vÖ sinh c«ng nghiÖp vµ l¾p vµo hép m¸y. Sau ®ã m¸y l¹i ®−îc ®o vµ kiÓm tra mét lÇn n÷a. NÕu m¸y ®¹t c¸c tiªu chuÈn ®Ò ra th× sÏ ®−îc phun phñ c¸c líp b¶o vÖ sù x©m thùc cña m«i tr−êng. TiÕp theo m¸y ®−îc l¾p vµo m¹ch ®Ó ch¹y thö trong thêi gian mét vµi ngµy vµ cuèi cïng ®−îc ®ãng gãi vµ ®−a vµo b¶o qu¶n ë kho. 19
Sơ đồ dây chuyền sản suất Chế tạo Chế tạo Chế tạo vỏ hộp mạch in chân giá D©y chuyÒn lắp r¸p mạch ®iÖn tö Lắp đặt hoàn thiện Kiểm tra chÊt l−îng Đóng gói Xuất x−ëng H×nh 2.5: S¬ ®å khèi d©y chuyÒn s¶n xuÊt vµ l¾p r¸p, thiÕt bÞ ®iÖn tö §Ó triÓn khai ®−îc Dù ¸n ViÖn N¨ng l−îng phèi hîp víi c«ng ty TNHHSX&TM, C¬ ®iÖn - §iÖn tö ViÖt Linh s¾p xÕp vµ bè trÝ l¹i mét sè ph©n x−ëng, l¾p r¸p thiÕt bÞ theo d©y truyÒn khÐp kÝn cña c¸c ph©n x−ëng, ®Ó tiÖn kiÓm tra trong kh©u s¶n xuÊt, l¾p r¸p thiÕt bÞ. Môc ®Ých cña Dù ¸n: - Gi¶i quyÕt tÝnh gia c«ng ®¬n chiÕc, s¶n phÈm lµm ra kh«ng cã kiÓu d¸ng c«ng nghiÖp, thiÕt bÞ kh«ng ®ång ®Òu vµ chÊt l−îng vµ hiÖu qu¶ kh«ng cao. - Hoµn thiÖn thiÕt kÕ thiÕt bÞ phï trî víi d©y chuyÒn s¶n xuÊt hµng lo¹t, chÊt l−îng thiÕt bÞ ®−îc kiÓm tra tõng kh©u chÆt chÏ, gi¸ thµnh h¹. 20
- Môc tiªu cña Dù ¸n gióp cho c¸n bé khoa häc ®· nghiªn cøu qua c¸c ®Ò tµi triÓn khai ¸p dông vµo thùc tÕ, n©ng cao n¨ng lùc ¸p dông nh÷ng c«ng nghÖ míi, tiÕt kiÖm ®−îc nguån ngo¹i tÖ. - Hoµn thµnh ®−îc c«ng nghÖ d©y chuyÒn s¶n xuÊt thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn tr¹m pin mÆt trêi, bé ®æi ®iÖn tõ 12V mét chiÒu sang 220V xoay chiÒu theo d¹ng sãng h×nh sin ®Ó sö dông cho c¸c thiÕt bÞ ®iÖn cã ®éng c¬ phôc vô nhu cÇu cña nh©n d©n sèng ë miÒn nói vµ h¶i ®¶o, ta ph¶i thùc hiÖn theo c¸c b−íc sau : + ThiÕt kÕ d©y chuyÒn s¶n xuÊt c¸c thiÕt bÞ phô trî cña tr¹m pin mÆt trêi víi c«ng suÊt lín ®¶m b¶o cung cÊp 1500 bé thiÕt bÞ phô kiÖn cña tr¹m pin mÆt trêi trong mét n¨m. + ThiÕt kÕ tÝnh to¸n x¸c ®Þnh tÝnh n¨ng qui c¸ch c¸c kÝch th−íc cña khu«n mÉu ®Ó dËp vá thiÕt bÞ, gia c«ng khu«n mÉu bé ®iÒu khiÓn, bé ®æi ®iÖn, bé kÝch cña ®Ìn tuýp ®¶m b¶o chÊt l−îng, cã tÝnh c«ng nghiÖp cña thiÕt bÞ. + ThiÕt kÕ bè trÝ ®Æc tÝnh b¶o vÖ, ®o l−êng m¹ch ®iÖn tö trªn m¸y vi tÝnh, c¸c biÕn dßng, hiÖu chØnh chÝnh x¸c ®iÖn ¸p n¹p, ®iÖn ¸p t¶i ®Ó thiÕt bÞ ho¹t ®éng b×nh th−êng. + ThiÕt kÕ hÖ thèng lµm s¹ch, tÈy rØ phÇn vá vµ c¸c linh kiÖn ®iÖn tö + Hoµn thiÖn thiÕt kÕ trªn m¸y vi tÝnh, thùc hiÖn s¶n xuÊt d©y chuyÒn + LËp ph−¬ng ¸n thiÕt kÕ mÆt b»ng c«ng nghÖ c¶i t¹o nhµ x−ëng: * X−ëng chÕ t¹o m¹ch ®iÖn tö. * X−ëng l¾p r¸p. * X−ëng kiÓm tra. + ThiÕt kÕ chÕ t¹o vµ l¾p r¸p bé phËn c¸ch nhiÖt vµ t¶n nhiÖt. + KiÓm tra toµn bé thiÕt kÕ chÕ t¹o khu«n mÉu, b¶ng m¹ch ®Ó cho gia c«ng. + ChÕ t¹o, l¾p r¸p, hiÖu chØnh, ch¹y thö ë chÕ ®é hoµn toµn tù ®éng + ThiÕt kÕ chÕ t¹o vµ l¾p r¸p lËp d©y chuyÒn c«ng nghÖ ®−a vµo vËn hµnh hÖ thèng s¬n c«ng nghiÖp. + HÖ thèng ®o l−êng, kiÓm tra c¸c tÇn sè, d¹ng sãng. + Bè trÝ thiÕt kÕ l¾p ®Æt c¸c thiÕt bÞ ®o l−êng thö nghiÖm, ®o tæn hao kh«ng t¶i, ng¾n m¹ch, thö t¶i. + Theo dâi qu¸ tr×nh gia c«ng, chÕ t¹o c¸c bé phËn chñ yÕu vµ c¸c vi m¹ch ®iÖn tö, kiÓm tra hiÖu chØnh, phï hîp víi khÝ hËu m«i tr−êng, miÒn nói vµ h¶i ®¶o. 21
+ Thuª chuyªn gia, kiÓm ®Þnh, t− vÊn, gãp ý ®Ó ®¹t chÊt l−îng t−¬ng t−¬ng víi thiÕt bÞ nhËp ngo¹i. A. Ph©n x−ëng c¬ khÝ: 1. M¸y dËp: NhiÖm vô ®Ó dËp c¸c chi tiÕt cña bé ®iÒu khiÓn, bé biÕn ®æi ®iÖn: - DËp vá m¸y - DËp bé phËn t¶n nhiÖt . 2. M¸y Khoan: NhiÖm vô khoan c¸c chi tiÕt cña bé ®iÒu khiÓn, bé biÕn ®æi ®iÖn nh− lç c¸c ®Ìn tÝn hiÖu, khoan c¸c lç ®Ó b¾t c¸c chi tiÕt víi nhau thµnh mét khèi. 3. C¸c lo¹i m¸y nh− m¸y Hµn , m¸y Doa, m¸y mµi v.v H×nh 2- 6: Ph©n x−ëng c¬ khÝ 4. TÈy röa thiÕt bÞ vµ phun s¬n, in mÉu m· thiÕt bÞ bao b× cña thiÕt bÞ Ph©n x−ëng nµy cã nhiÖm vô gia c«ng c¸c vá m¸y cña thiÕt bÞ lµm vÖ sinh sau khi gia c«ng xong, sÊy kh« cho phun s¬n hµng lo¹t, chuyÓn sang ph©n x−ëng l¾p r¸p. B. Ph©n x−ëng l¾p r¸p vi m¹ch ®iÖn tö: C¸c m¹nh in thuª gia c«ng vÒ lµm vÖ sinh s¹ch cho vµo ph©n x−ëng l¾p r¸p c¸c linh kiÖn ®iªn tö vµo m¹ch in cña bé ®iÒu khiÓn vµ bé biÕn ®æi ®iÖn. C¸c linh kiÖn ®iÖn tö ®−îc nhËp víi sè l−îng lín, chÊt l−îng ®¶m b¶o, cã thêi 22
gian b¶o hµnh, kiÓm tra c¸c th«ng sè cña m¹ch in tr−íc khi chuyÓn sang ph©n x−ëng l¾p r¸p. H×nh 2- 7: Ph©n x−ëng l¾p vi m¹ch ®iÖn tö C. Ph©n x−ëng l¾p r¸p: PhÉn x−ëng cã nhiÖm vô l¾p r¸p c¸c m¶ng vi m¹nh vµo vá hép hay vµo c¸c bé phËm g¸ l¾p cña m¸y: L¾p vi m¹ch ®iÖn tö cña bé ®iÒu khiÓn, bé biÕn ®æi ®iÖn L¾p bé phËn t¶n nhiÖt L¾p r¸p c¸c vá m¸y 23
H×nh 2- 8: Ph©n x−ëng l¾p r¸p hoµn thiÖn H×nh 2- 9: Ph©n x−ëng quÊn d©y ®ång vµ l¾p r¸p D. Ph©n x−ëng KiÓm tra: - Kiªm tra bé ®iÒu khiÓn: + §iÖn ¸p n¹p ¾c quy >13,8V ng¾t n¹p ( tõ pin mÆt trêi ) + §iÖn ¸p n¹p ¾c quy <10,5V ng¾t t¶i 24
+ KiÓm tra ®Êu nhÇm cùc + kiÓm tra c¸c phiÕn t¶n nhiÖt - KiÓm tra bé ®æi ®iÖn 12V DC thµnh 220V AC: + Ch¹y ®iÖn ¸p ¾c quy U = 10,5V =>13,8V ch¹y c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö nh− tivi, ®µi, qu¹t, tñ l¹nh + KiÓm tra U < 10,5V ng¾t t¶i ®Ó b¶o vÖ ¾c quy + KiÓm tra c¸c th«ng sè: TÇn sè (50Hz), c«ng suÊt (600W) v. v + KiÓm tra ®¹ng sãng dßng vµ ¸p cña thiÕt bÞ H×nh 2 - 10: Ph©n x−ëng kiÓm tra 25
D. Ph©n x−ëng ®ãng gãi vµ xuÊt x−ëng: Ph©n x−ëng nµy cã nhiÖm vô ®ãng gãi thiÕt bÞ thµnh tõng kiÖn ®Ó xuÊt x−ëng, c¸c thiÕt bÞ suÊt x−ëng ®· ®−îc kiÓm tra vÒ sè l−îng vµ chÊt l−îng cña thiÕt bÞ. ThiÕt bÞ ®−îc vËn chuyÓn theo ®−êng tµu ho¶ ®Õn ViÖn N¨ng l−îng. Phßng thÝ nghiÖm cña ViÖn N¨ng KiÓm tra l¹i toµn bé c¸c th«ng sè cña kü thuËt cña thiÕt bÞ, nÕu kh«ng ®¹t yªu cÇu hµng sÏ göi l¹i n¬i s¶n xuÊt ®Ó sña l¹i theo yªu cÇu cña viÖn H×nh 2- 11: ThiÕt bÞ xuÊt x−ëng 2.3.2- Nghiªn cøu, thiÕt kÕ chÕ t¹o c¸c bé ®iÒu khiÓn Dù ¸n ®¨ng ký nghiªn cøu thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o 2 lo¹i bé ®iÒu khiÓn ®ang ®−îc øng dông nhiÒu ë n−íc ta. §ã lµ lo¹i 12VDC- 10A vµ 12VDC- 40A. M¹ch ®iÖn tö nguyªn lý cña 2 lo¹i gièng nhau, chØ cã c¸c linh kiÖn kh¸c nhau vÒ th«ng sè. 26
2.3.2.1 M¹ch s¬ ®å nguyªn lý S¬ ®å khèi cña m¹ch ®iÖn tö nguyªn lý cña bé ®iÒu khiÓn ®−îc cho trong h×nh 2.6. Cã thÓ nãi bé ®iÒu khiÓn lµ tæ hîp cña 2 khèi chøc n¨ng chÝnh: khèi ®iÒu khiÓn tù ®éng qu¸ tr×nh n¹p ®iÖn cho ¾c qui tõ dµn pin mÆt trêi, trªn s¬ ®å lµ khèi “so s¸nh 1” vµ khèi ®iÒu khiÓn tù ®éng qu¸ tr×nh phãng ®iÖn tõ bé ¸c qui cÊp cho c¸c T¶i, trªn s¬ ®å lµ khèi “so s¸nh 2”. H×nh 2 -12: S¬ ®å khèi bé ®iÒu khiÓn Phần tử công Pin mÆt suất chống ắc quy Khoá K trêi Tải phãng ®iÖn 12V chịu dòng So sánh 1 So sánh 2 Ho¹t ®éng cña khèi “so s¸nh 1” - B×nh th−êng ban ngµy khi cã n¾ng dµn pin MT ph¸t ra dßng ®iÖn (mét chiÒu), ta gäi lµ dßng toµn phÇn, n¹p ®iÖn cho bé ¾c qui. Khi ¾c qui ®· no, dung l−îng ®¹t gÇn 100%, hiÖu ®iÖn thÕ trªn hai cùc bé ¾c qui lªn ®Õn kho¶ng gi¸ trÞ ng−ìng trªn U1 =13,8 – 14,0V (gi¸ trÞ nµy cã thÓ ®iÒu chØnh theo yªu cÇu cô thÓ) th× bé so s¸nh 1 sÏ chuyÓn sang tr¹ng th¸i n¹p dßng nhá, ta gäi lµ dßng h¹n chÕ, (trong mét sè thiÕt kÕ th× nã c¾t h¼n dßng n¹p ®iÖn cho ¾c qui) ®Ó b¶o vÖ ¾c qui khái tr¹ng th¸i s«i, mÊt n−íc vµ h− h¹i b¶n cùc. - Sau ®ã khi dung l−îng ¾c qui gi¶m ®Õn ng−ìng d−íi, hiÖu ®iÖn thÕ trªn hai cùc bé ¾c qui t¨ng lªn ®Õn U’1 = 12,5 – 13,0 V th× bé so s¸nh 1 l¹i chuyÓn sang tr¹ng th¸i dßng n¹p toµn phÇn Ho¹t ®éng cña khèi “so s¸nh 2” - B×nh th−êng ban ngµy khi cã n¾ng dµn pin MT ph¸t ra dßng ®iÖn. Dßng nµy mét phÇn cung cÊp cho c¸c t¶i, mét phÇn n¹p cho ¾c qui. Nh−ng ban ®ªm hoÆc khi trêi kh«ng ®ñ n¾ng, dßng ®iÖn cÊp cho c¸c t¶i chñ yÕu lÊy tõ ¾c qui. Do ®ã dung l−îng ¾c qui bÞ gi¶m dÇn. Khi dung l−îng ¾c qui gi¶m ®Õn giíi h¹n nguy hiÓm ( vÝ dô chØ cßn l¹i 30-40%), hiÖu ®iÖn thÕ trªn hai cùc bé ¾c qui gi¶m ®Õn kho¶ng gi¸ trÞ ng−ìng d−íi V2 =10,5 – 11,0V (gi¸ trÞ nµy cã 27
thÓ ®iÒu chØnh theo yªu cÇu cô thÓ) th× bé so s¸nh 2 sÏ tù ®éng c¾t dßng phãng ®iÖn tõ ¾c qui ®Ó b¶o vÖ ¾c qui khái tr¹ng th¸i qu¸ kiÖt, lµm h− h¹i ¾c qui. - Sau ®ã khi dung l−îng ¾c qui t¨ng lªn ®Õn ng−ìng trªn, hiÖu ®iÖn thÕ trªn hai cùc bé ¾c qui t¨ng lªn U’2 = 11,5 – 12,0 V th× bé so s¸nh 2 l¹i chuyÓn sang tr¹ng th¸i ®ãng l¹i dßng cÊp cho c¸c t¶i. - Ngoµi c¸c thµnh phÇn chÝnh lµ c¸c khèi so s¸nh 1 vµ 2 nãi trªn trong m¹ch bé ®iÒu khiÓn cßn cã c¸c m¹ch chèng phãng ®iÖn ng−îc tõ ¾c qui qua dµn pin mÆt trêi vµ c¸c c«ng t¾c t¾t/bËt m¸y vµ m¹ch t¶i. Nh− vËy bé ®iÒu khiÓn lµ thiÕt bÞ ®iÖn tö ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh phãng n¹p ®iÖn cho bé ¾c qui. TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn chÝnh lµ hiÖu ®iÖn thÕ trªn hai cùc cña nã. a- M¹ch s¬ ®å nguyªn lý chi tiÕt cña bé ®iÒu khiÓn M¹ch ®iÒu khiÓn s¹c vµ ®iÒu khiÓn c«ng suÊt t¶i 12v SOLAR _ CÇu ch× + SMP60NO3x2 Ω Ω §iÒu kiÖn s¹c CÓ SOLAR SMP60NO3 x2 Mass acquy Ω §iÒu kiÖn t¶i 12V Ω Cã diÖn DC _ _ + + BATTERY T¶i 12VDC LOAD H×nh 2- 13: S¬ ®å chi tiÕt m¹ch ®iÖn tö bé ®iÒu khiÓn ®∙ ®−îc thiÕt kÕ 28
§Ó ®¶m b¶o chÊt l−îng c¸c linh kiÖn ®iÖn tö dïng cho m¹ch h×nh 2.14 ®−îc nhËp ngo¹i lo¹i chÝnh phÈm. Chóng ta tËn dông c¸c ®Ò tµi nghiªn cøu vÒ mÉu m· vµ nguyªn lý ho¹t ®éng cña c¸c bé ®iÒu khiÓn ®· nghiªn cøu tr−íc, tham kh¶o c¸c thiÕt bÞ nhËp ngo¹i ®Ó chÕ t¹o thµnh mét bé ®iÒu khiÓn mang ®−îc ®Çy chøc n¨ng nh− thiÕt bÞ nhËp ngo¹i C¸c h×nh 2.14 vµ 2.15 lµ m¹ch ®iÖn tö ®· l¾p vµo m¹ch in vµ c¸c bé ®iÒu khiÓn hoµn thiÖn. H×nh 2 - 14: M¹ch ®iÖn tö bé ®iÒu khiÓn sau khi l¾p vµo m¹ch in 29
H×nh 2-15: C¸c bé ®iÒu khiÓn hoµn thiÖn lo¹i 30A vµ 40A 2.3.2.2- ChÕ t¹o c¸c bé ®iÒu khiÓn ThiÕt bÞ n¨ng l−îng mÆt trêi hiÖn nay gi¸ cßn kh¸ cao, l¹i øng dông t¹i miÒn nói vµ h¶i ®¶o n¬i ng−êi d©n cã thu nhËp thÊp vµ tr×nh ®é d©n trÝ ch−a cao nªn cßn gÆp nhiÒu khã kh¨n. Do vËy thiÕt kÕ c¸c thiÕt bÞ ph¶i phï hîp víi tõng lo¹i tr¹m pin mÆt trêi miÒn nói vµ h¶i ®¶o ViÖt Nam. ViÖc øng dông tr¹m pin mÆt trêi gia ®×nh cßn rÊt h¹n chÕ chñ yÕu lµ c¸c ®ån biªn phßng tr¹m y tÕ UBND x·. C«ng suÊt kho¶ng tõ 100-300W lµ phæ biÕn C¸c bé ®iÒu khiÓn ®−îc chÕ t¹o víi c«ng suÊt kh¸c nhau ®Ó phï hîp víi tõng lo¹i tr¹m pin mÆt trêi ®−îc l¾p r¸p. C¸c bé ®iÒu khiÓn ®· ®−îc nghiªn cøu, thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o gåm 3 lo¹i: 12V - 15A, 12V – 30A vµ 12V – 40A , ®Æt nh·n hiÖu lµ SR15, SR30 vµ SR40 mét c¸ch t−¬ng øng. C¸c lo¹i nµy ®ang ®−îc sö dông phæ biÕn ë ViÖt nam còng nh− trªn thÕ giíi. Qu¸ tr×nh s¶n xuÊt ®−îc thùc hiÖn tõng b−íc ®Ó rót kinh nghiÖm vµ hoµn thiÖn. A. NhiÖm vô cña bé ®iÒu khiÓn: - Chèng ng−îc cùc ¾c qui hay pin mÆt trêi trong mäi tr−êng hîp . - Kh«ng cho dßng ¾c qui phãng ng−îc vÒ pin mÆt trêi - §¶m b¶o dßng n¹p lín nhÊt cho ¾c qui 30
- Cã nhiÖm vô ®iÒu khiÓn tÇng c«ng suÊt ®Ó n¹p cho ¾c qui khi yÕu, ng¾t khi ¾c qui ®Çy. B HiÖu chØnh: - HiÖu chØnh ¾c qui ®Çy khi Uaq ≥ 13,8V th× ®Ìn hiÖu b¸o ¾c qui ®Çy s¸ng, dõng n¹p. - HiÖu chØnh ¾c qui yÕu khi Uaq ≤ 10,5V th× ®Ìn hiÖu b¸o ¾c qui yÕu s¸ng, dõng t¶i. - HiÖu chØnh qu¸ t¶i khi dßng t¶i vµ ®Ìn b¸o qu¸ dßng s¸ng, dõng. - Cho s¹c thö 15 phót, phiÕn t¶n nhiÖt trong kho¶ng 400C lµ ®¹t yªu cÇu. a- Bé ®iÒu khiÓn lo¹i I = 15A: ChÕ t¹o thö ®ît 1: Bé ®iÒu khiÓn I = 15A, sè l−îng 15 bé H×nh 2- 16: Bé ®iÒu khiÓn chÕ t¹o Ch¹y thö trong phßng thÝ nghiÖm: KiÓm tra ¾c quy ®Çy U = 13,8V ng¾t dßng n¹p cña pin mÆt trêi KiÓm tra ¾c quy U = 10,5V ng¾t t¶i ®Ó b¶o vÖ ¾c quy KiÓm tra ®Êu nhÇm cùc, hay tiÕp xóc kh«ng tèt. ChÕ t¹o bé ®iÒu khiÓn lo¹i nã −u ®iÓm lµ chØ cÇn thao n¾p ra lµ ®Êu ®−îc toµn bé c¸c ®Çu d©y. Nh−îc ®iÓm lµ c¸c cùc gÇn ®Ô bÞ ch¹m chËp 31
ChÕ t¹o thö ®ît 2: Bé ®iÒu khiÓn I = 15A, sè l−îng 10 bé Kh¾c phôc c¸c nh−îc ®iÓm trªn cña c¸c bé ®iÒu khiÓn ®ît mét, chÕ t¹o thö ®ît 2 kiÓm tra l¹i c¸c th«ng sè kü thuËt theo nh− ®ît mét ®Ó tiÕp tôc s¶n xuÊt sè l−îng lín. 1. ThiÕt bÞ lµm viÖc ®−îc tèt nhãm thiÕt kÕ thay ®æi mét sè chi tiÕt vµ bè chÝ l¹i c¸ch ®Êu d©y cña bé ®iÒu khiÓn - V× trÝ ®Êu d©y ®iÖn tõ nguån pin mÆt trêi vµo bé ®iÒu khiÓn ®Ó ë phÝa trªn thiÕt bÞ - Bè trÝ phÝa d−íi cña bé ®iÒu khiÓn chØ ®Ó ®Êu ¾c quy vµ ra phô t¶i - §Ó cùc d−¬ng cña ¾c quy vµ cùc d−¬ng cña t¶i ®Òu ë gi÷a cho thuËn tiÖn ®Êu nèi c¸c m¹ch ®iÖn cña bé ®iÒu khiÓn - Ký hiÖu ®Çu vµo cña pin mÆt trêi mÇu ®á vµ c¸c cùc d−¬ng ©m ®Ó kh«ng bÞ ®Êu nhÇm H×nh 2- 17: Ch¹y thö ë phßng thÝ nghiÖm 32
H×nh 2- 18: Bé ®iÒu chÕ t¹o ®ît 1& 2 ChÕ t¹o ®ît 3: Bé ®iÒu khiÓn I = 15A sè l−îng 200 bé ChÕ t¹o thiÕt bÞ ®ît ba ®· kh¾c phôc c¸c tån t¹i vÒ mÉu m· vá hép ®iÒu khiÓn ®Ó thùc chÕ t¹o hµng lo¹t H×nh 2- 19: Bé ®iÒu khiÓn chÕ t¹o trong ba ®ît 33
Tæng sè bé ®iÒu khiÓn 12V-15A ®· ®−îc chÕ t¹o lµ 225 bé hoµn chØnh. C¸c th«ng sè kü thuËt chÝnh ®−îc cho trong b¶ng 2.2 sau. B¶ng 2.2- C¸c th«ng sè kü thuËt cña bé ®iÒu khiÓn 12V-15A chØ tiªu Th«ng sè kü thuËt cña bé ®iÒu khiÓn mÆt trêi sr: 1= 15a STT T£N CHI TI£U Kü THUËT ChÊt l−îng chÕ t¹o ChÊt l−îng s¶n phÈm cña dù ¸n ®¨ng ký s¶n phÈm cña dù ¸n 1 §iÖn ¸p vµo pin mÆt trêi 12 V ÷ 16,8V V 15 A. Tù ®éng c¾t ®iÖn ¸p t¶i ra B¶o 12 ChËp t¶i vÖ Tù ®éng c¾t ®iÖn ¸p ra §iÖn ¸p b×nh thÊp Cã ®iÖn DC ( xanh ) HiÓn thÞ (®Ìn LED) Pin mÆt trêi / S¹c ( v àng ) 13 c¸c tr¹ng th¸i sau Qóa t¶i / B×nh thÊp ( ®á ) B¸o ®iÖn ¸p : ®Çy / b×nh th−êng / thÊp 14 Thêi gian b¶o hµnh 32 th¸ng b- Bé ®iÒu khiÓn lo¹i I = 30A: ChÕ t¹o thö ®ît 1: Bé ®iÒu khiÓn I = 30A sè l−îng 5 bé Ch¹y thö trong phßng thÝ nghiÖm: KiÓm tra ¾c quy ®Çy U = 13,8V ng¾t dßng n¹p cña pin mÆt trêi KiÓm tra ¾c quy U = 10,5V ng¾t t¶i ®Ó b¶o vÖ ¾c quy KiÓm tra ®Êu nhÇm cùc, hay tiÕp xóc kh«ng tèt 34
ChÕ t¹o thö ®ît 2: Bé ®iÒu khiÓn I = 30A sè l−îng 5 bé Kh¾c phôc c¸c nh−îc ®iÓm trªn cña c¸c bé ®iÒu khiÓn ®ît mét, chÕ t¹o thö ®ît 2 kiÓm tra l¹i c¸c th«ng sè kü thuËt theo nh− ®ît mét ®Ó tiÕp tôc s¶n xuÊt sè l−îng lín. ChÕ t¹o ®ît 3: Bé ®iÒu khiÓn I = 30A sè l−îng 100 bé Tæng sè bé ®iÒu khiÓn 12V-30A ®· ®−îc chÕ t¹o lµ 110 bé hoµn chØnh. C¸c th«ng sè kü thuËt chÝnh ®−îc cho trong b¶ng 2.3 sau. B¶ng 2.3: C¸c th«ng sè kü thuËt cña bé ®iÒu khiÓn 12V-30A chØ tiªu Th«ng sè kü thuËt cña bé ®iÒu khiÓn mÆt trêi sr: 1= 30a STT T£N CHI TI£U Kü THUËT ChÊt l−îng chÕ t¹o ChÊt l−îng ®¨ng ký s¶n phÈm cña dù ¸n s¶n phÈm cña dù ¸n 1 §iÖn ¸p vµo pin mÆt trêi 12 V ÷ 16,8V V 30 A. Tù ®éng c¾t ®iÖn ¸p t¶i ra B¶o 12 ChËp t¶i vÖ Tù ®éng c¾t ®iÖn ¸p ra §iÖn ¸p b×nh thÊp Cã ®iÖn DC ( xanh ) HiÓn thÞ (®Ìn LED) Pin mÆt trêi / S¹c ( v àng ) 13 c¸c tr¹ng th¸i sau Qóa t¶i / B×nh thÊp ( ®á ) B¸o ®iÖn ¸p : ®Çy / b×nh th−êng / thÊp 14 Thêi gian b¶o hµnh 32 th¸ng c- Bé ®iÒu khiÓn lo¹i I = 40A: ChÕ t¹o thö ®ît 1: Bé ®iÒu khiÓn I = 40A sè l−îng 5 bé Ch¹y thö trong phßng thÝ nghiÖm: KiÓm tra ¾c quy ®Çy U = 13,8V ng¾t dßng n¹p cña pin mÆt trêi 35
KiÓm tra ¾c quy U = 10,5V ng¾t t¶i ®Ó b¶o vÖ ¾c quy KiÓm tra ®Êu nhÇm cùc, hay tiÕp xóc kh«ng tèt ChÕ t¹o thö ®ît 2: Bé ®iÒu khiÓn I = 40A sè l−îng 5 bé Kh¾c phôc c¸c nh−îc ®iÓm trªn cña c¸c bé ®iÒu khiÓn ®ît mét, chÕ t¹o thö ®ît 2 kiÓm tra l¹i c¸c th«ng sè kü thuËt theo nh− ®ît mét ®Ó tiÕp tôc s¶n xuÊt sè l−îng lín. ChÕ t¹o ®ît 3: Bé ®iÒu khiÓn I = 40A sè l−îng 100 bé Tæng sè bé ®iÒu khiÓn 12V- 40A ®· ®−îc chÕ t¹o lµ 110 bé hoµn chØnh. C¸c th«ng sè kü thuËt chÝnh ®−îc cho trong b¶ng 2.4 sau. B¶ng 2.4- C¸c th«ng sè kü thuËt cña bé ®iÒu khiÓn 12V- 40A chØ tiªu Th«ng sè kü thuËt cña bé ®iÒu khiÓn mÆt trêi sr: 1= 40a STT T£N CHI TI£U Kü THUËT ChÊt l−îng chÕ t¹o ChÊt l−îng ®¨ng ký s¶n phÈm cña dù ¸n s¶n phÈm cña dù ¸n 1 §iÖn ¸p vµo pin mÆt trêi 12 V ÷ 16,8V V 40 A. Tù ®éng c¾t ®iÖn ¸p t¶i ra B¶o 12 ChËp t¶i vÖ Tù ®éng c¾t ®iÖn ¸p ra §iÖn ¸p b×nh thÊp Cã ®iÖn DC ( xanh ) HiÓn thÞ (®Ìn LED) Pin mÆt trêi / S¹c ( v àng ) 13 c¸c tr¹ng th¸i sau Qóa t¶i / B×nh thÊp ( ®á ) B¸o ®iÖn ¸p : ®Çy / b×nh th−êng / thÊp 14 Thêi gian b¶o hµnh 32 th¸ng Tæng sè bé ®iÒu khiÓn c¶ 3 lo¹i ®· ®−îc chÕ t¹o lµ 445 bé. 36
2.3.2.3- Thö nghiÖm trªn hiÖn tr−êng Mét sè bé ®iÒu khiÓn trªn ®· ®−îc l¾p ®Æt vµ ch¹y thö l©u dµi (gÇn 2 n¨m) t¹i c¸c dù ¸n ®iÖn mÆt trêi ë ®¶o C« T« vµ tØnh Gia Lai. KÕt qu¶ cho thÊy c¸c thiÕt bÞ chÕ t¹o lµm viÖc æn ®Þnh vµ tin cËy. 2.3.3- ThiÕt kÕ chÕ t¹o bé ®æi ®iÖn 2.3.3.1 M¹ch ®iÖn s¬ ®å nguyªn lý ThiÕt kÕ c¸c thiÕt bÞ ph¶i phï hîp víi tõng lo¹i tr¹m pin mÆt trêi viÖc øng dông tr¹m pin mÆt trêi gia ®×nh cßn rÊt h¹n chÕ chñ yÕu lµ c¸c ®ån biªn phßng tr¹m y tÕ UBND x·. C«ng suÊt kho¶ng tõ 100-600W lµ phæ biÕn trªn miÒn nói vµ h¶i ®¶o ViÖt Nam. Bé biÕn ®æi ®iÖn cã chøc n¨ng biÕn ®æi ®iÖn mét chiÒu tõ ¾c quy thµnh ®iÖn xoay chiÒu cung cÊp cho c¸c thiÕt bÞ hay t¶i xoay chiÒu. Trong Dù ¸n nµy c¸c bé biÕn ®æi ®iÖn 12V DC → 220V AC, 50Hz víi c¸c lo¹i c«ng suÊt 300VA, 600VA, 1000VA vµ 1500VA lµ ®èi t−îng ®−îc nghiªn cøu, thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o. Ngoµi ra mét chØ tiªu kh¸c còng ®−îc ®Æt ra ngay tõ ®Çu lµ hiÖu suÊt cña thiÕt bÞ ph¶i ®¹t yªu cÇu cña Dù ¸n. - C¸c linh kiÖn rêi phôc vô cho viÖc l¾p r¸p thiÕt bÞ ph¶i cã nguån gèc xuÊt xø râ rµng ®Ó ®¶m b¶o chÊt l−îng thiÕt bÞ. - ThiÕt kÕ chÕ t¹o m¹ch in cho tõng lo¹i c«ng suÊt. - ThiÕt kÕ s¬ ®å m¹ch cña bé chuyÓn ®æi ®iÖn cho tõng lo¹i c«ng suÊt. - TiÕn hµnh chÕ t¹o thö mçi lo¹i mét bé, kiÓm tra chÊt l−îng b»ng c¸c dông cô ®o vµ ch¹y thö trªn thùc tÕ ®¶m b¶o chÊt l−îng t−¬ng ®−¬ng hµng ngo¹i nhËp. - Yªu cÇu kü thuËt cña bé chuyÓn ®æi ®iÖn: * BiÕn ®æi ®iÖn ¸p mét chiÒu 12V,24V thµnh xoay chiÒu 220V. * B¶o ®¶m d¹ng sãng h×nh sin, h×nh vu«ng, h×nh thang, tÇn sè 50Hz theo yªu cÇu cña kh¸ch hµng. * Lµm viÖc æn ®Þnh khi ®ãng c¾t t¶i (tñ l¹nh, c¸c lo¹i ®éng c¬, qu¹t m¸y ). - Hoµn thiÖn thiÕt kÕ s¬ ®å m¹ch. LËp quy tr×nh l¾p r¸p theo d©y chuyÒn vµ tr×nh tù l¾p r¸p c¸c linh kiÖn rêi vµo m¹ch in. - C¸c s¶n phÈm cña d©y chuyÒn ®−îc kiÓm tra b»ng ph−¬ng ph¸p thö nghiÖm vµ ®o l−êng ®¶m b¶o yªu cÇu kü thuËt. S¬ ®å khèi cña bé biÕn ®æi ®iÖn ®−îc cho trong h×nh 2.20. 37
KhuyÕch ®¹i Công suất DC Tạo dao Phân chia Dập xung Biến áp ra động xung ng−ợc Điều chế độ rộng KhuyÕch ®¹i theo điện áp Công suất H×nh 2.20: S¬ ®å khèi bé biÕn ®æi 12V DC-AC220V-50Hz M¹ch ®iÖn gåm 6 khèi: t¹o dao ®éng, ph©n chia xung, ®iÒu chÕ xung réng, dËp xung ng−îc, khuÕch ®¹i c«ng suÊt, vµ biÕn ¸p ra nh− h×nh vÏ. Bé t¹o dao ®éng cã chøc n¨ng biÕn ®æi tÝn hiÖu (dßng) ®iÖn mét chiÒu thµnh c¸c c¸c xung vu«ng gãc cã tÇn sè ®Þnh tr−íc (100Hz). Xung nµy ®−îc ®−a ®Õn khèi ph©n chia xung ®Ó t¸ch c¸c xung ch½n, lÎ vµ cho qua c¸c khèi khuyÕch ®¹i c«ng suÊt, cßn c¸c xung ng−îc bÞ khèi dËp xung ng−îc huû ®i, ®Ó b¶o vÖ tÇng c«ng suÊt. C¸c xung sau khi ®−îc khuÕch ®¹i sÏ ®−îc ®−a vµo cuén s¬ cÊp cña biÕn ¸p ra ®Ó t¨ng ¸p lªn gi¸ trÞ cÇn thiÕt 220V. Khèi ®iÒu chÕ xung réng nhËn c¸c tÝn hiÖu tõ khèi biÕn ¸p ®Ó ®iÒu chÕ ®¶m b¶o ®óng biªn ®é (220V) vµ tÇn sè sãng ra (50Hz). M¹ch ®iÖn tö chi tiÕt ®−îc tr×nh bµy trªn h×nh 2.21. 2.3.3.2 ChÕ t¹o bé biÕn ®æi ®iÖn a- Qui tr×nh ChÕ t¹o Bé chuyÓn ®æi ®iÖn lo¹i 600 VA, 12VDC- 220VAC: ChÕ t¹o thö ®ît 1: Bé chuyÓn ®æi P = 600 VA sè l−îng 3 bé b- M¹ch s¬ ®å nguyªn lý chi tiÕt cña bé biÕn ®æi ®iÖn 38
H×nh 2- 21: S¬ ®å chi tiÕt m¹ch ®iÖn tö bé biÕn ®æi ®iÖn ®∙ ®−îc thiÕt kÕ ∝ ∝ ∝ ∝ ∝ ∝ ∝ ∝ ∝ ∝ ∝ ∝ ∝ ∝ 39
. L¾p r¸p: - ChÕ t¹o vá, phiÕn t¶n nhiÖt theo yªu cÇu cña tõng lo¹i thiÕt bÞ. - M¹ch in thuª céng t¸c viªn lµm. - BiÕn ¸p quÊn theo tõng lo¹i. - L¾p r¸p theo qui tr×nh . - HiÖu chØnh: - HiÖu chØnh ®Ó ®¶m b¶o f = 100Hz. - HiÖu chØnh ®Ó khi ¾c qui ≤10V ng¾t th× ®−îc tù ®éng ng¾t ra. - HiÖu chØnh ®Ó dßng qu¸ th× ng¾t. - HiÖu chØnh ®Ó ®iÖn ¸p 220V. - §iÖn ¸p ¾c qui tõ 10,5V =>13,8V cho lµm viÖc cã t¶i - Ch¹y thö 20 phót, kiÓm tra nhiÖt ®é phiÕn t¶n nhiÖt, ®¹t d−íi 40oC lµ thiÕt bÞ lµm viÖc b×nh th−êng. - Ch¹y thö vµ kiÓm tra trong phßng thÝ nghiÖm: - KiÓm tra ch¹y ®iÖn ¸p ¾c quy U = 10,5V =>13,8V ch¹y c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö nh− tivi, ®µi, qu¹t, tñ l¹nh - KiÓm tra ng−ìng c¾t d−íi U = 10,5V ng¾t t¶i ®Ó b¶o vÖ ¾c quy - KiÓm tra c¸c th«ng sè kü thuËt nh− tÇn sè (50Hz), c«ng suÊt (600VA) v. v - KiÓm tra lo¹i sãng cña thiÕt bÞ. 40
B¶ng 2.5: ChØ tiªu Th«ng sè kü thuËt cña bé chuyÓn ®æi (INVERTER) 12V DC- 220V AC , P = 600 VA ST T£N CHI TI£U Kü Th«ng sè ChÊt l−îng chÕ Th«ng sè ChÊt l−îng ®¨ng T THUËT t¹o s¶n phÈm cña dù ¸n ký s¶n phÈm cña dù ¸n 1 C«ng suÊt danh ®Þnh 600VA 500 VA 2 C«ng suÊt ®Ønh 1200W/ 50ms 1000W/ 50ms 3 Dßng kh«ng t¶i ≤ 800 mA ≤ 800 mA §Çu vµo DC 4 B×nh Accu 12 VDC , 70Ah 12 VDC , 70Ah 5 D¶i ®iÖn ¸p lµm viÖc 10,5 ÷ 13,8 V DC 10,5 ÷ 13,7 V DC §Çu ra AC 6 §iÖn ¸p 220 V AC ± 3% 220 V AC ± 3% 7 TÇn sè 50 Hz ± 2 % 50 Hz ± 2 % 8 HiÖu suÊt ≥ 83 % 90% 9 D¹ng sãng ChuÈn sin sin Qu¸ c«ng suÊt m¸y ë 120% Inverter tù Ng¾t m¹ch ®Êu ra ®éng ng¾t 16 B¶o vÖ §iÖn ¸p b×nh Accu 10,5V± 2% ®iÖn ¸p Ng−îc cùc Accu, cÇu ch× DC ®Çu vµo sÏ ®øt 17 §Ìn hiÓn thÞ M¸y ®ang ho¹t ®éng, m¸y bÞ lçi, b¸o møc ®iÖn ¸p Accu 18 Thêi gian b¶o hµnh 36 th¸ng - ChÕ t¹o thö ®ît 2: Bé chuyÓn ®æi P = 600 VA sè l−îng 10 bé - Kh¾c phôc c¸c nh−îc ®iÓm c¸c phiÕn t¶n nhiÖt, Ðp c¸c lâi s¾t kh«ng chÆt nªn c«ng suÊt kh«ng æn ®Þnh cña thiÕt bÞ s¶n xuÊt ®ît 1 ®· cho ch¹y thö , tham kh¶o ý kiÕn cña c¸c chuyªn gia vÒ lÜnh vùc ®iÖn tö. - TiÕp tôc cho ch¹y thö trong phßng thÝ nghiÖm: KiÓm tra ch¹y ®iÖn ¸p ¾c quy U = 10,5V =>13,8V ch¹y c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö nh−: tivi, ®µi, qu¹t, - KiÓm tra ng−ìng c¾t d−íi U = 10,5V ng¾t t¶i ®Ó b¶o vÖ ¾c quy. 41
- KiÓm tra c¸c th«ng sè kü thuËt nh− tÇn sè, c«ng suÊt, d¹ng sãng ra (vu«ng, h×nh thang, sãng h×nh sin v. v ). Bé chuyÓn ®æi ®iÖn lo¹i 1500 VA, 12VDC- 220VAC: - Ch¹y thö vµ kiÓm tra trong phßng thÝ nghiÖm: - KiÓm tra ch¹y ®iÖn ¸p ¾c quy U = 21V =>29V ch¹y c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö nh− tivi, ®µi, qu¹t, - KiÓm tra ng−ìng c¾t d−íi U = 21V ng¾t t¶i ®Ó b¶o vÖ ¾c quy - KiÓm tra th«ng sè kü thuËt nh− tÇn sè (50Hz), c«ng suÊt (1500VA) v. v B¶ng 2.6: ChØ tiªu Th«ng sè kü thuËt cña bé chuyÓn ®æi (INVERTER) 12V DC- 220V AC, P = 1500 VA STT T£N CHI TI£U Kü Th«ng sè ChÊt l−îng chÕ Th«ng sè ChÊt l−îng ®¨ng THUËT t¹o s¶n phÈm cña dù ¸n ký s¶n phÈm cña dù ¸n 1 C«ng suÊt danh ®Þnh 1500VA 1500 W 2 C«ng suÊt ®Ønh 4000W/ 50ms 3 Dßng kh«ng t¶i ≤ 800 mA ≤ 800 mA §Çu vµo DC 4 B×nh Accu 24 V DC , 100Ah 12 V DC , 100Ah 5 D¶i ®iÖn ¸p lµm viÖc 21 ÷ 28 V DC 10,5 ÷ 13,7 V DC §Çu ra AC 6 §iÖn ¸p 220 V AC ± 3% 220 V AC ± 3% 7 TÇn sè 50 Hz ± 2 % 50 Hz ± 2 % 8 HiÖu suÊt ≥ 78 % 90% 9 D¹ng sãng ChuÈn sine sin Qu¸ c«ng suÊt m¸y ë 120% Inverter tù Ng¾t m¹ch ®Êu ra ®éng ng¾t 16 B¶o vÖ §iÖn ¸p b×nh Accu 21V± 2% ®iÖn ¸p Ng−îc cùc Accu, cÇu ch× DC ®Çu vµo sÏ ®øt 17 §Ìn hiÓn thÞ M¸y ®ang ho¹t ®éng, m¸y bÞ lçi, b¸o møc ®iÖn ¸p Accu 18 Thêi gian b¶o hµnh 36 th¸ng ChÕ t¹o c¸c bé biÕn ®æi ®iÖn c«ng suÊt 300VA, 1000VA Qui tr×nh chÕ t¹o, kiÓm tra vµ hoµn thiÖn còng ®−îc tiÕn hµnh nh− ®èi víi lo¹i 600VA ®· tr×nh bµy ë trªn. 42
b- Sè l−îng bé biÕn ®æi ®iÖn ®−îc chÕ t¹o - BiÕn ®æi ®iÖn sãng h×nh vu«ng lo¹i P = 300VA: 50 bé - BiÕn ®æi ®iÖn sãng h×nh vu«ng , h×nh sin lo¹i P = 600VA: 50 bé - BiÕn ®æi ®iÖn sãng h×nh sin lo¹i P = 1000VA: 50 bé - BiÕn ®æi ®iÖn sãng h×nh sin lo¹i P = 1500VA: 20 bé Tæng sè: 170 bé 2.3.3.3 C¸c th«ng sè kü thuËt chÝnh - HiÖu ®iÖn thÕ vµo: 12, 24vdc ± 2% - HiÖu ®iÖn thÕ ra: 220VAC ± 3% - TÇn sè sãng ra: 50Hz ± 2% - Ng−ìng c¾t d−íi: 10,5 vµ 21V DC hoÆc 180 V AC - HiÖu suÊt: o Lo¹i 300, 600VA: ≥ 83% ®èi víi lo¹i sãng sin vµ ≥ 85% ®èi víi lo¹i sãng vu«ng o Lo¹i 1000, 1500VA: ≥ 78% ®èi víi lo¹i sãng sin vµ ≥ 83% ®èi víi lo¹i sãng vu«ng - C¸c thiÕt bÞ biÕn ®æi ®iÖn lo¹i 600, 1500VA ®· ®−îc kiÓm ®Þnh chÊt l−îng cña s¶n phÈm côc ®o l−êng chÊt l−îng. H×nh 2-21: Bé biÕn ®æi ®iÖn 12VDC-220VAC, 1000VA ®ang ®−îc kiÓm tra trong phßng thÝ nghiÖm 43
2.3.4 Nghiªn cøu thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o bé rung cho ®Ìn èng 12VDC C¸c hÖ nguån ®iÖn mÆt trêi hé gia ®×nh th−êng chØ phôc vô chiÕu s¸ng, nghe ®µi vµ cÊp ®iÖn cho TV ®en tr¾ng. V× tÊm PMT c«ng suÊt nhá (40- 70Wp) nªn ®Ó gi¶m tæn hao ng−êi ta th−êng dïng c¸c t¶i mét chiÒu 12VDC. V× vËy c¸c ®Ìn chiÕu s¸ng trong hÖ thèng nµy ph¶i dïng lo¹i ®Ìn èng 12VDC. Muèn vËy cÇn ph¶i thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o c¸c bé rung ®iÖn tö hay còng chÝnh lµ c¸c bé biÕn ®æi ®iÖn ®¬n gi¶n c«ng suÊt nhá ®Ó chuyÓn ®iÖn 12VDC tõ ¾c qui thµnh ®iÖn xoay chiÒu cao thÕ 400- 600V ®Ó nu«i ®Ìn. ThiÕt kÕ vµ chÕ t¹o c¸c bé rung hiÖu suÊt cao cho ®Ìn èng 12V còng lµ mét nhiÖm vô cña dù ¸n nµy. ChÕ t¹o c¸c lo¹i ®Ìn t¹i c¸c phßng thÝ nghiÖm cña Viªn N¨ng L−îng ®−îc x¾p xÕp theo tr×nh tù sau: - ThiÕt kÕ m¹ch ®iÖn tö - Thuª ch¹y m¹ch in - Mua vËt t− nh− d©y ®ång, c¸c linh kiÖn ®iÖn tö, m¸ng ®Ìn v .v Bé tù ®éng æn ®Þnh c«ng suÊt, nh»m ®¶m b¶o cho ®Ìn s¸ng b×nh th−êng. Khi ®iÖn ¸p ¾c qui thay ®æi : tõ 10,5V => 13,8 V. Dao ®éng vµ khuyÕch ®¹i c«ng suÊt ®Ó t¹o ra tÝn hiÖu xung kho¶ng f = 15KHz. BiÕn ¸p xung ®Ó ®−a ra ®iÖn ¸p ®ñ lín nh»m kÝch cho ®Ìn tuýp s¸ng 2.3.4.1- M¹ch ®iÖn tö nguyªn lý Sơ đồ khối Tự động Dao động Biến áp 12V DC ổn định Và KĐ Đèn Cs ra Công suất xung H×nh 2 - 24: S¬ ®å khèi m¹ch bé rung ®Ìn èng 60cm, 10W C¸c h×nh 2.24 vµ 2.25 lµ s¬ ®å khèi vµ s¬ ®å nguyªn lý m¹ch ®iÖn tö bé rung cho ®Ìn èng 20W- 60cm, ®Ìn tiÕt kiÖm 10W ®Ó bµn hay treo t−êng . §iÖn mét chiÒu 12V DC ®−îc bé dao ®éng t¹o ra c¸c sãng vu«ng tÇn sè 15kHz. Bé khuÕch ®¹i sÏ t¹o ra sãng cã biªn ®é 400V. 45
Sơ đồ nguyên lý R1K/1W L A G 203 tô B 203 tô E C D F H×nh 2.25: S¬ ®å m¹ch nguyªn lý bé rung cho ®Ìn èng . L¾p r¸p: - M¹ch in ®−îc thuª chÕ t¹o theo kÝch th−íc thiÕt kÕ - Linh kiÖn ®¶m b¶o ®ñ vÒ sè l−îng vµ chÊt l−îng - QuÊn biÕn ¸p xung theo sè liÖu sau: - DiÖn tÝch ( 1 x 1) cm2 - Yªu cÇu quÊn d©y ra ®Çu cho ®óng chiÒu: Cuén A vµ D quÊn d©y emay φ 0,4, 2 vßng Cuén B vµ C quÊn d©y emay φ 0,9, 7 vßng Cuén G vµ F quÊn d©y emay φ 0,4, 3 vßng Cuén E quÊn d©y emay φ 0,4, 85 vßng - Hai bãng b¸n dÉn ®−îc g¾n trªn phiÕn t¶n nhiÖt - Cuén L quÊn trªn lâi ferit hë ®−êng kÝnh 2,5 cm 65 vßng d©y emay φ 0,9. 46
- HiÖu chØnh vµ hoµn thiÖn: - TÇn sè dao ®éng trong kho¶ng (15 =>20 ) KHz - KiÓm tra : §iÖn ¸p ra, kiÓm tra c¸c ®Çu d©y ra cña cuén biÕn ¸p - §o dßng tiªu thô toµn m¹ch khi ®Ìn s¸ng b×nh th−êng, ®é s¸ng lux. - §iÒu chØnh ®iÖn ¸p vµo tõ 10,5V => 13,8V mµ ®é s¸ng cña ®Ìn kh«ng thay ®æi lµ ®−îc Ch¹y thö 20 phót mµ nhiÖt ®é hai phiÕn t¶n nhiÖt ë d−íi 400C lµ chÊt l−îng ®¶m b¶o H×nh 2 - 26: Bé rung ®Ìn 20W sau khi ®∙ l¾p r¸p 47
: H×nh 2- 27: Ch¹y thö ®Ìn trong phßng thÝ nghiÖm H×nh 2.28: C¸c bé rung ®−îc l¾p cho ®Ìn èng 60cm vµ c¸c ®Ìn ruét gµ 2.3.4.2 Qu¸ tr×nh chÕ t¹o ChÕ t¹o bé rung (kÝch) ®Ìn 12V- 10W, 20W : ChÕ t¹o thö ®ît 1: Bé kÝch ®Ìn I = 1,3A sè l−îng 5 bé. Bé kÝch ®Ìn I = 0,9A sè l−îng 5 bé 48
Ch¹y thö trong phßng thÝ nghiÖm: C¸c ®Ìn ®−îc l¾p hoµn thiÖn cho ch¹y thö trong thêi gian lµ 8 giê, mçi giê kiÓm tra dßng I = 1,5 => 1,6 A, ®Ìn tiÕt kiÖm I = 0,86 => 0,9A ghi vµo sæ theo dâi. NÕu dßng cña ®Ìn thay ®æi ph¶i xem l¹i linh kiÖn ®iÖn tö. Trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt ®Ìn 20 W ph¶i thay ®æi con tô 100V thay tô 200V. Trong qu¸ tr×nh ch¹y thö dßng cña ®Ìn kh«ng thay ®æi lµ thiÕt bÞ ®¶m b¶o ®óng chÊt v× n¬i øng dông ch¹y cao nhÊt lµ 5 tiÕng KiÓm tra ®Ìn ch¹y thö ¾c quy U = 10,5V ®Õn 13,8V theo dâi xem dßng cã thay ®æi kh«ng , nÕu dßng æn ®Þnh lµ ®−îc KiÓm tra ¾c quy U < 10,5V ng¾t t¶i ®Ó b¶o vÖ ¾c quy ChÕ t¹o 2: Bé ®Ìn I = 1,55 ÷ 1,6A sè l−îng 400 bé Bé ®Ìn I = 0,86 ÷ 0,9A sè l−îng 60 bé Tæng sè: 460 bé. 2.3.5 ChÕ t¹o ch©n gi¸ ChÕ t¹o ch©n gi¸ cña c¸c tr¹m pin mÆt trêi, xem to¹ ®é cña tõng khu vùc l¾p ®Æt tr¹m pin mÆt trêi, vÞ trÝ l¾p ®Æt ®¶m b¶o ®−îc c¸c yªu cÇu sau: - KÝch th−íc phï hîp víi thiÕt bÞ - KÕt cÊu th¸o l¾p dÔ dµng , kiÓu d¸ng c«ng nghiÖp - §¶m b¶o ®é bÒn, chÞu ®−îc giã cÊp cao nhÊt - ChÞu ®−îc m«i tr−êng n−íc mÆn, ®é Èm cao tõng vïng vµ vÞ trÝ l¾p ®Æt. ThiÕt kÕ b¶n vÏ vµ gia c«ng t¹i x−ëng cña ViÖn N¨ng l−îng (Xem phÇn phô lôc). 2.3.6 øng dông thùc tÕ c¸c thiÕt bÞ ®−îc thiÕt kÕ chÕ t¹o C¸c thiÕt bÞ do Dù ¸n nghiªn cøu, thiÕt kÕ vµ s¶n xuÊt ®· ®−îc øng dông thö nghiÖm cho mét sè dù ¸n ®iÖn mÆt trêi ë c¸c tØnh miÒn nói vµ h¶i ®¶o. 2.3.6.1 øng dông t¹i §¶o C« T«: ThiÕt bÞ chÕ t¹o sau khi ®· ®−îc ch¹y thö trong phßng thÝ nghiÖm, kiÓm tra mäi th«ng sè ®¶m b¶o yªu cÇu kü thuËt, ®−îc øng dông thö nghiÖm t¹i ®¶o C« T« víi sè l−îng nh− sau: - Bé ®iÒu khiÓn lo¹i I = 40A , sè l−îng 01 bé - Bé chuyÓn ®æi ®iÖn sãng h×nh sin lo¹i P = c«ng suÊt 1000VA, sè l−îng 08 bé 49
- Tr¹m pin mÆt trêi c«ng suÊt P = 160 Wp øng dông trªn tµu cña mét gia ®×nh ng− d©n tù trang bÞ. Sau thêi gian sö dông kÓ tõ 10/2004 cho ®Õn nay c¸c thiÕt bÞ do dù ¸n thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o ho¹t ®éng rÊt tèt, tin cËy. 2.3.6.2 øng dông t¹i TØnh Gia Lai: - ThiÕt bÞ chÕ t¹o ra ®−îc thö nghiÖm trong phßng thÝ nghiÖm ®¶m b¶o ®ñ tiªu chuÈn kü thuËt ®· øng dông thö t¹i TØnh Gia Lai sè l−îng nh− sau: - Bé ®iÒu khiÓn lo¹i I = 15A , sè l−îng 25 bé ThiÕt bÞ chÕ t¹o ®ît ®Çu ch¹y thö trong phßng thÝ nghiÖm mang ®i l¾p ®Æt t¹i Gia Lai tõ 11/2004, trong thêi gian vËn hµnh thiÕt bÞ lµm viÖc æn ®Þnh ®ãng ng¾t hoµn toµn tù ®éng c¸c c¬ së øng dông rÊt hµi lßng vÒ thiÕt bÞ v× nã phï hîp víi d©n trÝ cña miÒn nói vµ h¶i ®¶o. 2.3.6.3 øng dông t¹i ®¶o Lý S¬n TØnh Qu¶ng Ng∙i: Thùc hiÖn l¾p ®Æt t¹i ®¶o Lý S¬n ®Ó thiÕt bÞ ho¹t ®éng ®−îc tèt, kh¶o s¸t bøc x¹ cña tr¹m khÝ t−îng t¹i Qu¶ng Ng·i: Tæng bøc x¹ mÆt trêi trung b×nh theo th¸ng n¨m trªn tØnh qu¶ng ng∙i §¬n vÞ ( cal/cm2ngµy ) To¹ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 C¶ ®é n¨m 15008’ 246 325 403 489 505 502 494 495 459 343 248 233 395,2 Sè giê n¨ng trung b×nh th¸ng vµ n¨m trªn tØnh qu¶ng ng∙i §¬n vÞ ( h ) Th¸ng/1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 C¶ n¨m 125,2 155,3 216,7 238,3 273,6 245,4 260 233,9 200,3 162,2 110,4 101,4 2322,7 Dùa vµo b¶ng bøc x¹ vµ sè giê n¾ng vµ nhu cÇu tiªu thô ®iÖn mÆt trêi cña TØnh Qu¶ng Ng·i ta tÝnh ra c«ng suÊt l¾p ®Æt c¸c tr¹m pin mÆt trêi nh− sau: 20 tr¹m pin mÆt trêi gia ®×nh mçi tr¹m P = 75Wp 01 tr¹m pin mÆt trêi gia ®×nh mçi tr¹m P = 150Wp 02 tr¹m pin mÆt trêi gia ®×nh mçi tr¹m P = 300Wp VËt t− cña tr¹m pin mÆt trêi nh− sau: 50
1- TÊm pin mÆt trêi: NhËp 30 tÊm pin mÆt trêi tõ óc ký hiÖu BP375, 75W, 12V C¸c th«ng sè kü thuËt nh− b¶ng 2.7. B¶ng 2.7 - C¸c th«ng sè kü thuËt cña pin mÆt trêi Th«ng sè BP 375(75Wp) C«ng suÊt cùc ®¹i 75W §iÖn ¸p danh ®Þnh 12V §iÖn ¸p cùc ®¹i 17V Dßng ®iÖn cùc ®¹i 4,45A §iÖn ¸p hë m¹ch 21,4V Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch 4,75A Träng l−îng 7,5kg H×nh 2. lµ c¸c tÊm PMT ®−îc nhËp tõ c«ng ty BP cho dù ¸n Qu¶ng Ng·i. H×nh 2-29: C¸c tÊm PMT BP cho dù ¸n Qu¶ng ng∙i 51
H×nh 2-30: VËt t− thiÕt bÞ cho c¸c dù ¸n ®iÖn mÆt trêi thö nghiÖm H×nh 2.31: D©y c¸p ®iÖn cho c¸c dù ¸n ®iÖn mÆt trêi thö nghiÖm 52
H×nh 2-32: C¸c ®Ìn bµn cho trÎ nhá häc bµi 2- VËt t− thiÕt bÞ cho dù ¸n ®iÖn mÆt trêi §¶o Lý S¬n, Qu¶ng Ng·i - Bãng ®Ìn: Bãng ®Ìn tiÕt kiÖm lo¹i 10W sè l−îng 40 c¸i Bãng ®Ìn tiÕt kiÖm lo¹i 13W sè l−îng 20 c¸i Bãng ®Ìn lo¹i 20W sè l−îng 100 c¸i H×nh 2-33: Tr¹m pin mÆt trêi l¾p t¹i ®¶o nhá Lý S¬n Qu¶ng Ng∙i P = 75Wp ( Gia ®×nh bµ T×nh ) 53
H×nh 2-34: Tr¹m pin mÆt trêi l¾p t¹i ®¶o nhá Lý S¬n Qu¶ng Ng∙i P = 75Wp ( Gia ®×nh «ng H¶i ) H×nh 2-35: Tr¹m pin mÆt trêi l¾p t¹i ®¶o nhá Lý S¬n Qu¶ng Ng∙i P = 300Wp ( tr¹m y tÕ ®¶o) 54
H×nh 2-36: Tr¹m pin mÆt trêi l¾p t¹i ®¶o nhá Lý S¬n Qu¶ng Ng∙i P = 150Wp ( MÑ Phó nu«i trÎ m« c«i ) C«ng t¾c vµ c¸c phô kiÖn kh¸c: o C¸c phô kiÖn trªn ®¶m b¶o ®ñ cho 23 tr¹m pin mÆt trêi l¾p t¹i ®¶o Lý S¬n o ThiÕt kÕ chÕ t¹o ch©n gi¸ cña 23 tr¹m pin mÆt trêi o ¾c quy kh« cña Nam TriÒu Tiªn: Lo¹i 100Ah sè l−îng 28 c¸i. 2.3.6.3- øng dông t¹i ®¶o Hßn Mun TØnh Kh¸nh Hoµ: Dù nµy ®−îc triÓn khai øng dông l¾p ®Æt t¹i ®¶o Hßn Mun sè l−îng nh− sau: 01 tr¹m pin mÆt trêi gia ®×nh P = 160 Wp 01 tr¹m pin mÆt trêi gia ®×nh P = 320Wp C¸c tr¹m pin nµy ®−îc l¾p ®Æt t¹i ®¶o Hßn Mun c¸c thiÕt bÞ ®Òu ph¸t huy rÊt tèt. ThiÕt bÞ chÕ t¹o ra ®ãng ng¾t ®Òu hoµn toµn tù ®éng mang tÝnh chÊt c«ng nghiÖp, ng−êi sö dông hoµn toµn yªn t©m vÒ thiÕt bÞ. 55
H×nh 2-37: Tr¹m pin mÆt trêi l¾p t¹i ®¶o Hßn Mun TØnh Kh¸nh Hoµ P = 160Wp H×nh 2-38: Tr¹m pin mÆt trêi l¾p t¹i ®¶o Hßn Mun TØnh Kh¸nh Hoµ P = 320Wp 56
2.3.6.4 øng dông t¹i HuyÖn V©n §ån tØnh Qu¶ng Ninh: Dù ¸n nµy ®−îc triÓn khai øng dông l¾p ®Æt t¹i ®¶o sè l−îng nh− sau: 01 tr¹m pin mÆt trêi gia ®×nh P = 160Wp ThiÕt bÞ thay thÕ: 05 Bé ®iÒu khiÓn 03 bé biÕn ®æi ®iÖn lo¹i 600VA C¸c thiÕt bÞ nµy ®iÒu sö dông tèt l¾p tõ th¸ng 10/2004 ®Òu ho¹t ®éng tèt 2.3.6.5 øng dông t¹i c¸c ®¬n vÞ H¶i qu©n: 03 tr¹m pin mÆt trêi P = 100Wp C¸c tr¹m pin nµy l¾p ë c¸c ®¬n vÞ H¶i qu©n ®Òu dïng rÊt tèt phôc vô nhu cÇu sö dông thiÕt bÞ t¶i. 2.3.6.6 øng dông t¹i C«ng ty TNHH Nhµ n−íc mét thµnh viªn: 01 tr¹m pin mÆt trêi P = 80Wp 2.3.6.7 øng dông t¹i HuyÖn Qu¶ng B¹ TØnh Hµ Giang: 01 tr¹m pin mÆt trêi gia ®×nh P = 160Wp 16 Bé ®iÒu khiÓn I = 15A 03 Bé ®æi ®iÖn lo¹i 300VA 2.3.6.8 øng dông t¹i Côc kü thuËt – TCII Bé Quèc Phßng: 01 tr¹m pin mÆt trêi P = 80Wp Dù ¸n cßn cung cÊp cho mét sè ®Þa ph−¬ng, thay thÕ thiÕt bÞ c¸c tr¹m pin mÆt trêi cña c¸c c¬ quan kh¸c ®· l¾p, ®Ó cho tr¹m pin ho¹t ®éng b×nh th−êng. Thùc hiÖn Dù ¸n ViÖn sÏ triÓn khai l¾p ®Æt mét sè tr¹m pin mÆt trêi phôc vô vïng s©u, vïng xa, h¶i ®¶o, nh»m môc ®Ých ®−a ¸nh s¸ng vÒ c¸c vïng mµ l−íi ®iÖn kh«ng v−¬n tíi nh− : §¶o NÑ, §¶o Hßn Mª, §¶o Nha Trang, Lai Ch©u, Cao B»ng v.v 57
PhÇn III Kinh PhÝ Dù ¸n Trong thêi gian thùc hiÖn Dù ¸n, c¸c c¸n bé nghiªn cøu vµ chÕ t¹o c¸c thiÕt bÞ cña tr¹m pin mÆt trêi cã mét kÕt qu¶ rÊt ®¸ng kÝch lÖ. Kinh phÝ ®Ò tµi gåm hai nguån vèn: Nguån vèn ng©n s¸ch: 1700 triÖu Nguån vèn tù cã: 1.000 triÖu Nguån vèn thu håi: 1015,2 triÖu Kinh phÝ th−c hiÖn: ChÕ t¹o thiÕt bÞ: Bé ®iÒu khiÓn Bé biÕn ®æi ®iÖn C¸c lo¹i ®Ìn ChÕ t¹o ch©n gi¸ Mua s¾m vËt t− L¾p r¸p vµ l¾p ®Æt c¸c tr¹m pin mÆt trêi t¹i hai ®¶o Lý S¬n, ®¶o Hßn Mun vµ mét sè HuyÖn miÒn nói cña c¸c TØnh. 3.1 Kinh phÝ chÕ t¹o Chñ nhiÖm Dù ¸n ®· cho chÕ t¹o c¸c thiÕt bÞ phô cña tr¹m pin mÆt trêi theo c«ng suÊt th−êng dïng t¹i ViÖt Nam. ThiÕt bÞ chÕ t¹o phï hîp víi ®iÒu kiÖn m«i tr−êng, d©n trÝ miÒn nói h¶i ®¶o. Dù ¸n ®· t¹o cho c¸n bé kü thuËt n©ng cao ®−îc tr×nh ®é chuyªn m«n, s¶n xuÊt, tiÕp cËn thùc tÕ. Kinh phÝ ®Ò tµi cã thÓ chÕ t¹o ra ®−îc nhiÒu thiÕt bÞ kh¸c nhau vµ hoµn thiÖn c¸c thiÕt bÞ cña tr¹m pin mÆt trêi. 3.1.1 ChÕ t¹o bé ®iÒu khiÓn Lo¹i bé ®iÒu khiÓn I = 10 A thay b»ng I = 15A nh−ng kinh phÝ kh«ng thay ®æi, gi¸ thµnh lµ 400.000®/bé, gi¸ n−íc ngoµi lµ 120 USD/bé phôc vô cho c¸c tr¹m pin mÆt trêi cã c«ng suÊt tõ 50Wp ®Õn 200 Wp Lo¹i bé ®iÒu khiÓn I = 30 A gi¸ thµnh lµ 1350®/bé gi¸ n−íc ngoµi lµ 166,7 USD/bé, dïng cho c¸c tr¹m pin mÆt trêi cã c«ng suÊt tõ 200Wp ®Õn 400 Wp Lo¹i bé ®iÒu khiÓn I = 40A gi¸ thµnh lµ 1550.000®/bé gi¸ n−íc ngoµi lµ 194,25 USD/bé, dïng cho c¸c tr¹m pin mÆt trêi cã c«ng suÊt tõ 400Wp ®Õn 600 Wp. C¸c bé ®iÒu khiÓn trªn phôc vô cho c¸c tr¹m pin mÆt trêi l¾p ®Æt t¹i miªn nói vµ h¶i ®¶o cã gi¸ thµnh chØ b»ng 40% ®Õn 50% nhËp ngo¹i (cã b¸o gi¸ b¸n b¶ng 3-1). 58
3.1.2 ChÕ t¹o bé biÕn ®æi ®iÖn: Lo¹i bé ®æi ®iÖn P = 300VA gi¸ thµnh lµ 670.000®/bé gi¸ n−íc ngoµi lµ 270 USD/bé, phôc vô cho c¸c tr¹m pin mÆt trêi cã c«ng suÊt tõ 100Wp ®Õn 200 Wp Lo¹i bé ®æi ®iÖn P = 600VA gi¸ thµnh lµ 1100.000®/bé gi¸ n−íc ngoµi lµ 450 USD/bé, phôc vô cho c¸c tr¹m pin mÆt trêi cã c«ng suÊt tõ 200Wp ®Õn 400 Wp Lo¹i bé ®æi ®iÖn P = 1000VA, gi¸ thµnh lµ 5600.000®/bé gi¸ n−íc ngoµi lµ 930 USD/bé, phôc vô cho c¸c tr¹m pin mÆt trêi cã c«ng suÊt tõ 400Wp ®Õn 600 Wp Lo¹i bé ®æi ®iÖn P = 1500VA Kinh phÝ bé ®æi ®iÖn nµy cßn kh¸ cao, Ýt ¸p dông t¹i ViÖt Nam, nªn chÕ t¹o víi sè l−îng h¹n chÕ, gi¸ b¸n ë b¶ng 3-2. 3.1.3 ChÕ t¹o C¸c lo¹i ®Ìn: Lo¹i ®Ìn 0,6m P = 20W m¾c cè ®Þnh trong nhµ, ®Ìn lo¹i nµy tiªu thô ®iÖn n¨ng lín, kh«ng tiÕt kiÖm, gi¸ thµnh lµ 85.000®/bé, gi¸ n−íc ngoµi lµ 25 USD/bé. Lo¹i ®Ìn tiÕt kiÖm P = 10W cã tÝnh −u viÖt, chñ yÕu cho c¸c ch¸u nhá häc, gi¸ thµnh lµ 150.000®/bé gi¸ n−íc ngoµi lµ 29,92 USD /bé, gi¸ b¸n ë b¶ng 3-3. 3.1.4 C¸c lo¹i vËt t− thiÕt bÞ kh¸c: - ThiÕt kÕ ch©n gi¸ - Mua s¾m vËt t− - Trong Dù ¸n nµy thiÕt bÞ s¶n suÊt b¸n ra rÊt chËm, chñ nhiÖm Dù ¸n cã c«ng v¨n göi Bé Khoa häc vµ C«ng nghÖ thay ®æi mét sè h¹ng môc trong dù ¸n: NhËp hµng c¸c tÊm pin mÆt trêi vÒ b¸n kÌm víi c¸c thiÕt bÞ s¶n xuÊt ra, ph−¬ng ¸n nµy ¸p dông rÊt tèt, dÔ dµng triÓn khai l¾p ®Æt. 3.2 TriÓn khai l¾p ®Æt - L¾p ®Æt t¹i ®¶o nhá Lý S¬n TØnh Qu¶ng Ng·i 23 tr¹m P=2250 Wp - L¾p ®Æt t¹i HuyÖn Minh Long TØnh Qu¶ng Ng·i 01 tr¹m P = 160 Wp - L¾p ®Æt t¹i ®¶o Hßn Mun TØnh Kh¸nh Hoµ 02 tr¹m P = 480 Wp - L¾p ®Æt t¹i HuyÖn V©n §ån TØnh Qu¶ng Ninh 01 tr¹m P = 160 Wp - L¾p ®Æt t¹i H¶i qu©n 03 tr¹m P = 300 Wp - L¾p ®Æt t¹i C«ng tyTNHH ®« thÞ 01 tr¹m P = 80 Wp - L¾p ®Æt t¹i ®¶o C«t« 01 tr¹m P = 160 Wp - L¾p ®Æt t¹i Tæng côc kü thuËt 01 tr¹m P = 80 Wp - L¾p ®Æt t¹i tr¹m khÝ t−îng thuû v¨n 02 tr¹m P = 210 Wp - L¾p ®Æt t¹i N«ng tr−êng Kim giang 03 tr¹m P = 210 Wp Tæng sè l¾p ®Æt t¹i c¸c ®Þa ph−¬ng P = 4.090 Wp 59
3.3 Gi¸ b¸n thiÕt bÞ A - Gi¸ b¸n bé ®iÒu khiÓn C¸c bé ®iÒu khiÓn do dù ¸n s¶n xuÊt cã c¸c th«ng sè kü thuËt t−¬ng ®−¬ng lo¹i nhËp ngo¹i, nh−ng gi¸ thµnh b»ng 50 - 60% gi¸ nhËp ngo¹i. Ngoµi ra, tÝnh n¨ng vËn hµnh phï hîp víi d©n trÝ miÒn nói vµ h¶i ®¶o ë n−íc ta. B¶ng 3.1- Gi¸ b¸n c¸c bé ®iÒu khiÓn TT Lo¹i bé ®iÒu khiÓn Gi¸ (VN§) Ghi chó 1 12, 24VDC: - SR 15A 600.000 gi¸ b¸n lÎ t¹i - SR 30A 1.600.000 thêi ®iÓm - SR 40A 1.800.000 hiÖn nay Thêi gian sö dông vµo kho¶ng tõ 8 - 10 n¨m thêi gian b¶o hµnh thiÕt bÞ lµ ba n¨m B Gi¸ b¸n bé biÕn ®æi ®iÖn Trong ®iÒu kiÖn s¶n xuÊt thö nghiÖm vµ lo¹t nhá viÖc tÝnh gi¸ thµnh chØ cã tÝnh chÊt t−¬ng ®èi, nh−ng ®iÒu kh¼ng ®Þnh lµ rÎ h¬n thiÕt bÞ nhËp ngo¹i cïng lo¹i kho¶ng 25-30%. Cô thÓ lµ gi¸ tÝnh to¸n s¬ bé ®−îc cho trong b¶ng sau. B¶ng 3.2:- Gi¸ b¸n c¸c bé biÕn ®æi ®iÖn TT Lo¹i bé biÕn ®æi ®iÖn Gi¸ (VN§) Ghi chó 1 12, 24VDC- 220VAC, 300W 900.000 Lo¹i 600 W - Sãng vu«ng 1.300. 000 Gi¸ b¸n lÎ - Sãng sin 2. 800. 000 t¹i thêi ®iÓm 2 12, 24VDC- 220VAC, 1000W- 1500W hiÖn nay - Sãng h×nh thang lo¹i 1000W 2.800.000 - Sãng h×nh sin lo¹i 1000W 6.600.000 - Sãng sin lo¹i 1500 7.600.000 Thêi gian sö dông vµo kho¶ng tõ 5 n¨m ®Õn 8 n¨m thêi gian b¶o hµnh thiÕt bÞ lµ 2 n¨m. B¶ng 3.3: Gi¸ b¸n c¸c bé ®Ìn TT Lo¹i bé ®Ìn Gi¸ (VN§) Ghi chó 1 12V DC 0,6m 18 ÷ 20W 120.000 Gi¸ b¸n lÎ 2 12V DC ®Ìn bµn 10W 200.000 t¹i thêi ®iÓm hiÖn nay Thêi gian sö dông bé rung cña ®Ìn vµo kho¶ng tõ 5 n¨m ®Õn 8 n¨m thêi gian b¶o hµnh thiÕt bÞ lµ 2 n¨m. 60
3.4 HiÖu qu¶ Kinh tÕ C¸c tr¹m pin mÆt trêi ®· l¾p ®Æt t¹i c¸c ®Þa ph−¬ng ®· mang l¹i mét hiÖu qu¶ rÊt tèt, cung cÊp ®iÖn cho nhiÒu lo¹i phô t¶i nh−: tr¹m y tÕ, trô së ñy ban, hé tËp thÓ vµ c¸c hé gia ®×nh. §Ó ®¸nh gi¸ gi÷a pin mÆt trêi vµ m¸y ph¸t ®iÖn ch¹y x¨ng lµ rÊt khã so s¸nh bëi mçi mét lo¹i cã nh÷ng ®Æc tÝnh riªng. 3.4.1 TÝnh gi¸ 1 kWh m¸y ph¸t ®iÖn ch¹y x¨ng Gi¸ thµnh 1 kWh ch¹y m¸y ph¸t cña c¸c ®¶o lµ kh¸c nhau v× cã nhµ n−íc trî gi¸. Theo tÝnh to¸n cña ®iÖn lùc cña c¸c huyÖn lµ rÊt kh¸c nhau: - §¶o C« T« (c¸c gia ®×nh chung nhau ph¸t tù h¹ch to¸n ) ≈ 6.340®/ kWh - §¶o Phó Quèc (gi¸ ®iÖn ch¹y m¸y ph¸t cña c¸c hé) ≈ 8000 ®/1 kWh - §¶o Lý S¬n (c¸c gia ®×nh chung nhau ph¸t tù h¹ch to¸n) ≈ 6.447®/ kWh 3.4.2 TÝnh gi¸ 1 kWh ch¹y b»ng tr¹m pin mÆt trêi 1. Tr¹m pin mÆt trêi cã thiÕt bÞ nhËp ngo¹i §¬n vÞ Sè §¬n gi¸ Thµnh tiÒn Tªn thiÕt bÞ l−îng ( §ång ) ( §ång ) Pin mÆt trêi: BP, P = 75W TÊm 01 6.579.000 6.579.000 Bé ®iÒu khiÓn lo¹i GCR2020 Bé 01 1.914.000 1.914.000 I = 15A=> 20A, gi¸ 120USD ¡c qui kh« kh«ng cÇn b¶o d−ìng 12V C¸i 01 1.150.000 1.150.000 – 90 Ah ( Nam TriÒu Tiªn) §Ìn tuýp DC=AC, 12V - 10W, 29USD Bé 02 463.000 926.000 §Ìn tiÕt kiÖm, 12V , 10 W Bé 02 463.000 463.000 D©y ®iÖn, c¸p c¸c lo¹i ®Æc chñng m 40 10.000 400.000 chñng Ch©n gi¸ Bé 01 350.000 350.000 B¨ng dÝnh, ¾c quy, vËt liÖu x©y dùng 100.000 100.000 VËn chuyÓn, l¾p ®Æt, VAT 1.131.000 Céng 13.013.000 61
2. Tr¹m pin mÆt trêi cã thiÕt bÞ chÕ t¹o trong n−íc §¬n vÞ Sè §¬n gi¸ Thµnh tiÒn Tªn thiÕt bÞ l−îng ( §ång ) ( §ång ) Pin mÆt trêi: BP, P = 75W TÊm 01 6.579.000 6.579.000 Bé ®iÒu khiÓn VN ( ChÕ t¹oVNL)I =15A Bé 01 600.000 600.000 ¡c qui kh« kh«ng cÇn b¶o d−ìng C¸i 01 1.150.000 1.150.000 12V – 90 Ah ( Nam TriÒu Tiªn) §Ìn tuýp DC=AC, 12V - 20W Bé 02 120.000 240.000 §Ìn tiÕt kiÖm, 12V , 10 W Bé 02 200.000 200.000 D©y ®iÖn, c¸p c¸c lo¹i ®Æc chñng chñng m 40 10.000 400.000 Ch©n gi¸ Bé 01 350.000 350.000 B¨ng dinh, ¾c quy, vËt liÖu x©y dùng 100.000 100.000 VËn chuyÓn, l¾p ®Æt, VAT 1.131.000 Céng 10.750.000 - §Çu t− tr¹m pin mÆt trêi 75 Wp = 10.750.000® - TiÒn thay thÕ: 04 ¾c quy x 900.000® = 2.700.000® 01bé ®iÒu khiÓn x 600.000® = 600.000® - C¸c chi phÝ kh¸c = 600.000® . Céng chi toµn bé 14.650.000® N¨ng l−îng tr¹m pin mÆt trêi cung cÊp ®iÖn trong mét ngµy víi bøc x¹ trung b×nh ë Qu¶ng Ng·i lµ: 395,2 cal/ cm2 ngµy cho mét hé d©n sèng trªn ®¶o: A = Wp(QTC) x h ( QTC ) n¹p Trong ®ã: A lµ n¨ng l−îng tr¹m pin mÆt trêi 75Wp ph¸t trong 1 ngµy ®¬n vÞ Wh WpQTC c«ng suÊt cña tÊm pin mÆt ë ®iÒu kiÖn bøc x¹ tiªu chuÈn. 2 h QTC Sè giê quy ®æi (Eo = 1000W/m ) n¹p hiÖu suÊt tæng s¶n l−îng gåm dµn pin vµ bé tÝch tr÷ A = 75W x 4,6h/ngµy x 0,85 = 293 Wh/ ngµy L−îng ®iÖn n¨ng s¶n xuÊt ®−îc trong n¨m tuæi thä thiÕt bÞ : B = 293 Wh/ ngµy x 365 ngµy x 22 n¨m = 2.352.790 Wh B ≈ 2.353 kWh Gi¸ thµnh 1 kWh ®iÖn mÆt trêi lµ: 14.650.000®/ 2353 kWh = 6.236®/ kWh §Çu t− tr¹m pin mÆt trêi l¾p cho miÒn nói vµ h¶i ®¶o lµ hîp lý v× gi¸ thµnh tr¹m pin mÆt trêi lµ rÎ h¬n so víi sö dông nguån ®iÖn ch¹y ®éng c¬ x¨ng, tiÖn lîi cho ng−êi sö dông, c¸c bé ®iÒu khiÓn, ®Ìn v.v ®−îc s¶n xuÊt trong n−íc. Tuy vËy ®Çu t− ban ®Çu cña tr¹m pin mÆt qu¸ lín so víi møc thu nhËp cña ng−êi d©n miÒn nói vµ h¶i ®¶o lµ qu¸ søc cña ng−êi d©n. Ch¹y b»ng m¸y ph¸t ®iÖn ch¹y x¨ng, ®Çu t− ban ®Çu lo¹i m¸y 1kW trung b×nh vµo cì tõ 4 triÖu ®Õn 5 triÖu, cßn mét sè gia ®×nh dïng lo¹i m¸y 62
ph¸t cña tµu gi¸ cßn h¹ h¬n. Nh−îc ®iÓm cña lo¹i ph¸t ®iÖn nµy hµng ngµy ph¶i bá ra mét sè tiÒn ®Ó mua nhiªn liÖu, gi¸ nhiªn liÖu ngµy mét cao nªn ng−êi d©n sö dông l¹i gÆp khã kh¨n h¬n. Dù ¸n ®· chÕ t¹o ®−îc c¸c thiÕt bÞ cña tr¹m pin mÆt trêi : 1. Tù chÕ t¹o ®−îc c¸c thiÕt bÞ cña tr¹m pin nh− bé ®iÒu khiÓn, bé biÕn ®æi ®iÖn, c¸c lo¹i ®Ìn, tiÕt kiªm cho nhµ n−íc ®−îc ngo¹i tÖ ®¸ng kÓ so víi thiÕt bÞ nhËp ngo¹i 2.Thay thÕ c¸c phô kiÖn bÞ háng cña tr¹m pin mÆt ®· l¾p tr−íc. 3. Phèi hîp khoa häc gi÷a c¬ quan nhµ n−íc víi c¸c doanh nghiÖp t− nh©n nh»m ph¸t triÓn kinh tÕ n−íc nhµ. 4. Trong Dù ¸n ®· mang l¹i hiÖu qu¶ lµ phôc vô ¸nh s¸ng sinh häat cho vïng s©u vïng xa, th«ng tin liªn l¹c gi÷a ®Êt liÒn víi ®¶o. 5. Dù ¸n nµy mang l¹i kinh tÕ : * Gi¸ thµnh thiÕt bÞ chØ b»ng 40% ®Õn 50% nhËp ngo¹i. D−íi d©y lµ mét vµi thiÕt bÞ chÕ t¹o so víi gi¸ nhËp ngo¹i: A. Bé ®iÒu khiÓn Bé ®iÒu khiÓn lo¹i I = 15A nÕu nhËp ngo¹i sè tiÒn lµ: 225 bé x 120USD x15.950® = 430.630.000 ®ång Bé ®iÒu khiÓn lo¹i I = 15A chÕ t¹o trong n−íc sè tiÒn lµ: 225 bé x 600.000® = 135.000.000 ®ång B. Bé ®Ìn tiÕt kiÖm. - §Ìn tiÕt kiÖm lo¹i P = 10W gi¸ nhËp ngo¹i ( khi bãng ®en ®Çu kh«ng cã bãng thay ): 60 bé x 29 USD x 15.950® = 27.733.000® - §Ìn tiÕt kiÖm lo¹i P = 10W gi¸ chÕ t¹o trong n−íc: 60 bé x 200.000® = 12.000.000® C. Bé biÕn ®æi ®iÖn: Bé biÕn ®æi ®iÖn lo¹i P = 1000VA gi¸ nhËp ngo¹i 50bé x 930USD x 15.950® = 742.675.000® Bé biÕn ®æi ®iÖn lo¹i P = 1000VA gi¸ chÕ t¹o trong n−íc 50bé x 6.600.000® = 330.000.000® Tæng chi phÝ thiÕt bÞ ngo¹i nhËp : 1.200.408.000® Tæng chi phÝ thiÕt bÞ s¶n xuÊt trong n−íc : 477.000.000® Tæng sè tiÒn tiÕt kiÖm ®−îc : 723.408.000® §Ó ®¸nh gi¸ ®−îc sù thµnh c«ng cña Dù ¸n, Chñ nhiÖm vµ anh em thùc hiÖn thÊy r»ng dù ¸n ®· cã hiÖu qu¶ tèt, tiÕt kiÖm ngo¹i tÖ, t¹o cho c«ng nh©n cã c«ng ¨n viÖc lµm, c¸n bé khoa häc tiÕp xóc thùc tÕ s¶n xuÊt. 63
3. 5 Kinh phÝ duyÖt thùc hiÖn Dù ¸n B¶ng tµi chÝnh dù ¸n §¬n vÞ : ®ång Kinh phÝ sù nghiÖp khoa häc Nguån kh¸c Sè TT Néi dung Tæng sè KÕ ho¹ch Thùc hiÖn KÕ ho¹ch Thùc hiÖn 1 Thuª kho¸n chuyªn m«n 120.000.000 100.000.000 101.849.135 20.000.000 20.000.000 2 ThiÕt bÞ m¸y mãc mua míi 144.000.000 129.000.000 25.247.800 15.000.000 15.000.000 3 Nguyªn nhiªn vËt liÖu, c«ng nghÖ 1.893.000.000 1.350.700.000 1.437.451.945 542.300.000 4 KhÊu hao thiÕt bÞ x−ëng ®· cã 334.000.000 334.000.000 334.000.000 5 Nhµ x−ëng bæ xung 73.700.000 73.700.000 73.700.000 6 Chi kh¸c 135.300.000 120.300.000 135.451.120 15.000.000 20.712.701 Céng 2.700.000.000 1.700.000.000 1.700.000.000 1.000.000.000 463.412.701 Tæng kinh phÝ: 2.163.412.701 ®ång Kinh phÝ ng©n s¸ch: 1.700.000.000 ®ång Kinh phÝ cña ViÖn: 463.412.701 ®ång 64
PhÇn IV KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ Sau 2 n¨m triÓn khai khÈn tr−¬ng dù ¸n ®· hoµn thµnh tèt khèi l−îng c¸c néi dung ®· ®−îc ký kÕt trong hîp ®ång víi chÊt l−îng cao. C¸c s¶n phÈm cô thÓ bao gåm: - C¸c lo¹i Bé ®iÒu khiÓn - C¸c lo¹i Bé biÕn ®æi ®iÖn - C¸c lo¹i ®Ìn 12VDC - C¸c dù ¸n ®iÖn mÆt trêi thö nghiÖm Víi sè l−îng ®Çy ®ñ vµ chÊt l−îng ®Çy ®ñ. Sù thµnh c«ng cña dù ¸n cßn t¹o ra c¸c tiÒn ®Ò ®Ó nh©n réng m« h×nh kÕt hîp tr¹m pin mÆt trêi víi c¸c d¹ng n¨ng l−îng kh¸c nh»m ®Èy m¹nh chiÕn l−îc ph¸t triÓn bÒn v÷ng, sö dông n¨ng l−îng tiÕt kiÖm vµ hiÖu qu¶. Ngoµi ra qua thùc hiÖn dù ¸n tr×nh ®é KHCN cña c¸c c¸n bé tham gia dù ¸n ®· ®−îc n©ng cao râ rÖt c¶ vÒ lý thuyÕt còng nh− ho¹t ®éng thùc tÕ. Tõ kÕt qu¶ cña dù ¸n chóng ta cã thÓ rót ra c¸c kÕt luËn sau ®©y: 1- NÕu cã ®−îc linh kiÖn, vËt t− ®¶m b¶o chÊt l−îng chóng ta hoµn toµn cã thÓ thiÕt kÕ chÕ t¹o ë trong n−íc tÊt c¶ c¸c thµnh phÇn ®iÖn tö vµ c¸c thµnh phÇn kh¸c trong HÖ thèng ®iÖn mÆt trêi (trõ tÊm pin mÆt trêi), chÊt l−îng ®¶m b¶o, kiÓu d¸ng ®Ñp vµ víi gi¸ chØ b»ng kho¶ng 50 - 60% so víi gi¸ nhËp ngo¹i. Nãi c¸ch kh¸c lµ tr×nh ®é kü thuËt vµ c«ng nghÖ trong n−íc hoµn toµn cã thÓ s¶n xuÊt ®−îc c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö trong c¸c hÖ nguån ®iÖn n¨ng l−îng míi nãi chung vµ ®iÖn mÆt trêi nãi riªng víi gi¸ c¶ rÎ h¬n, chÊt l−îng tèt. 2- S¶n xuÊt trong n−íc t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho c«ng t¸c vËn hµnh b¶o d−ìng c¸c hÖ ®iÖn mÆt trêi. Ngoµi ra nã cßn kÝch thÝch ph¸t triÓn kinh tÕ- x· héi, t¹o c«ng ¨n viÖc lµm, t¨ng thu nhËp cho ng−êi lao ®éng, tiÕt kiÖm ngo¹i tÖ. 3- §iÖn mÆt trêi lµ c«ng nghÖ rÊt thÝch hîp cho c¸c khu vùc n«ng th«n vïng s©u, vïng xa ch−a hoÆc kh«ng cã l−íi ®iÖn vµ kh«ng cã nguån thuû ®iÖn. Sù ph¸t triÓn ®iÖn mÆt trêi sÏ gãp phÇn ®Èy nhanh ch−¬ng tr×nh ®iÖn khÝ ho¸ n«ng th«n. Sau nhiÒu n¨m ho¹t ®éng trªn lÜnh vùc NLM&TT, chóng t«i ®· cã thÓ rót ra mét sè kinh nghiÖm vÒ sù thµnh c«ng vµ c¶ ch−a thµnh c«ng cña c¸c dù ¸n. D−íi ®©y xin m¹nh d¹n ®−a ra mét sè kiÕn nghÞ nh− sau: 65
A. §èi víi nhµ n−íc: §Ó cã thÓ triÓn khai tèt c«ng t¸c nghiªn cøu øng dông NLM nãi chung vµ n¨ng l−îng mÆt trêi nãi riªng Nhµ n−íc cÇn cã chÝnh s¸ch râ rµng vÒ viÖc khai th¸c vµ sö dông nguån tµi nguyªn nµy. Cho ®Õn nay, ViÖt Nam thùc sù ch−a cã mét chÝnh s¸ch cô thÓ vÒ NLM&TT. Mäi ho¹t ®éng nghiªn cøu, øng dông ®Òu mang tÝnh chÊt tù ph¸t vµ c¶m tÝnh. Sù ®Çu t− cho lÜnh vùc nµy rÊt nhá nhoi vµ h¹n chÕ. V× vËy c¸c ®iÒu kiÖn phôc vô nghiªn cøu, ph¸t triÓn vµ øng dông NLM vÒ vËt chÊt vµ nh©n lùc ®Òu rÊt thiÕu thèn. Trong khi ®ã do yªu cÇu vÒ ®iÖn khÝ ho¸ n«ng th«n, tõng b−íc ®¸p øng n¨ng l−îng cho vïng s©u vïng xa, do yªu cÇu vÒ b¶o vÖ m«i tr−êng, nguån n¨ng l−îng nµy ngµy cµng cã vai trß vµ vÞ trÝ quan träng trong c©n b»ng n¨ng l−îng ë n−íc ta. ChÝnh v× vËy chóng t«i kiÕn nghÞ Nhµ n−íc cÇn sím cã vµ ban hµnh chÝnh s¸ch NLM&TT. Tr−íc m¾t, ®èi víi c¸c dù ¸n NLM cÇn ®−îc miÔn c¸c lo¹i thuÕ vµ Nhµ n−íc cÇn cã chÝnh s¸ch hç trî thÝch ®¸ng ban ®Çu. §èi víi c¸c dù ¸n NLM nãi chung vµ ®iÖn mÆt trêi nãi riªng ë khu vùc vïng s©u vïng xa th× c«ng t¸c Qu¶n lý tr−íc vµ sau dù ¸n lµ v« cïng quan träng. Tr−íc lóc x©y dùng vµ thùc hiÖn mét dù ¸n nµo ®ã th× cÇn ph¶i ®iÒu tra kh¶o s¸t rÊt tû mû. C¸c néi dung nh−: d©n c− ®Þa ph−¬ng cã thiÕt tha víi dù ¸n kh«ng? Trong vßng 10 n¨m tíi ®Þa ph−¬ng cã ®iÖn l−íi kh«ng? Kh¶ n¨ng kinh tÕ cña ®Þa ph−¬ng cã thÓ ®¶m b¶o tr¶ mét phÇn tiÒn ®iÖn vµ c¸c chi phÝ vËn hµnh b¶o d−ìng kh«ng? Sau vµi ba n¨m, khi mét sè thµnh phÇn trong hÖ ®iÖn mÆt trêi h− háng liÖu d©n cã thÓ mua s¾m thay thÕ ®−îc kh«ng? NÕu c¸c c©u hái trªn ®Òu cã c©u tr¶ lêi tÝch cùc, th× tr−íc khi l¾p ®Æt hÖ thèng cÇn yªu cÇu c¸c hé lµm b¶n cam kÕt, vÝ dô nh−: - Cam kÕt vËn hµnh, b¶o d−ìng theo ®óng qui tr×nh kü thuËt, c«ng nghÖ - Cam kÕt tr¶ phô phÝ hµng th¸ng (nÕu cã) - Cam kÕt tù mua vËt liÖu, phô tïng thay thÕ khi hÖ thèng cã háng hãc - Vµ c¸c cam kÕt cÇn thiÕt kh¸c. C¸c b¶n cam kÕt nµy cÇn cã sù x¸c nhËn cña chÝnh quyÒn ®Þa ph−¬ng. B. §èi víi ®Þa ph−¬ng ®−îc tiÕp nhËn dù ¸n X©y dùng ®µo t¹o mét tæ kü thuËt ®ñ m¹nh ®Ó cã thÓ ®¶m ®−¬ng viÖc b¶o d−ìng th−êng xuyªn c¸c hÖ thèng. Cô thÓ lµ: ®−îc tËp huÊn chuyªn m«n ®Çy ®ñ, ®−îc cung cÊp c¸c m¸y ®o, kiÓm tra vµ dông cô cÇn thiÕt, cã kinh phÝ ho¹t ®éng cã tinh thÇn tr¸ch nhiÖm cao 66
Tæ kü thuËt cÇn ®Þnh kú kiÓm tra c¸c vi ph¹m qui tr×nh, qui ph¹m vµ cã biÖn ph¸p c¶nh c¸o, xö ph¹t nh÷ng hé tù ý thay ®æi hÖ thèng, kh«ng theo chØ dÉn cña c¸c nhµ chuyªn m«n. TÊt nhiªn ®Ó duy tr× sù ho¹t ®éng hiÖu qu¶ cña tæ kü thuËt cÇn cã c¬ chÕ thu tiÒn ®iÖn thÝch hîp ®Ó cã kinh phÝ phô cÊp cho c¸c thµnh viªn cña tæ. C¸c dù ¸n nªn dµnh mét phÇn kinh phÝ ®Ó x©y dùng mét m¹ng l−íi dÞch vô ®Õn tËn th«n b¶n cã dù ¸n nh− c¬ së cung cÊp bãng ®Ìn, n−íc cÊt, ¾c qui vµ dung dÞch a xÝt, C. §èi víi ®¬n vÞ triÓn khai dù ¸n: Kh¶o s¸t c¸c ®Þa ®iÓm l¾p ®Æt cho phï hîp víi ®iÒu kiÖn m«i tr−êng vµ khÝ hËu, bøc x¹ cña tõng vïng, chän c¸c tÊm n¨ng l−îng mÆt trêi, thiÕt bÞ nh− bé ®iÒu khiÓn , ¾c quy.v v cã kh¶ n¨ng ®¸p øng ®−îc mäi ®iÒu kiÖn cña tõng vïng, ®Ó ®¶m n©ng cao tuæi thä cña thiÕt bÞ. Chän vÞ trÝ tõng ®iÓm øng dông, thiÕt kÕ c«ng suÊt phï hîp víi phô t¶i nhu cÇu sö dông, n¬i l¾p ®Æt c¸c tr¹m pin mÆt trêi kh«ng bÞ che khuÊt trong suèt thêi gian ho¹t ®éng. C¸c tr¹m pin mÆt trêi l¾p ®Æt t¹i c¸c ®Þa ph−¬ng ph¶i ®−îc t«n träng kü thuËt, ®¶m b¶o chÊt l−îng vÒ mü thuËt, tiÖn lîi cho ng−êi sö dông, thao t¸c ®¬n gi¶n v× l¾p c¸c tr¹m pin mÆt ë c¸c vïng cã tr×nh ®é v¨n ho¸ thÊp. §µo t¹o cho c¸c hé l¾p ®Æt c¸c tr¹m pin mÆt trêi vËn hµnh thiÕt bÞ thµnh th¹o: - Më líp tËp huÊn t¹i ®Þa ph−¬ng. - Cö c¸n bé ®Þa ph−¬ng chuyªn tr¸ch theo dâi chung cña tÊt c¶ c¸c tr¹m ®· l¾p ®Æt . - Trang bÞ c¸c thiÕt bÞ tèi thiÓu nh− ®ång hå , dông cô cho c¸n bé theo dâi t¹o ®iÒu kiÖn cho söa ch÷a nhá c¸c tr¹m l¾p ®Æt t¹i ®Þa ph−¬ng . - L¾p c¸c tr¹m pin mÆt trêi nªn tËp trung thµnh tõng b¶n hay lµng, t¹o ®iÒu kiÖn gióp ®ì nhau vÒ kü thuËt, c¸ch sö dông. D. Kinh phÝ Kinh phÝ ®Ó thùc hiÖn Dù ¸n rÊt eo hÑp, øng dông ë mét ®¶o cã t×nh h×nh x· héi qu¸ phøc t¹p, nªn dù ¸n kh«ng thu håi 60% kinh phÝ, c¸c c¸n bé khoa häc ph¶i tiÕt kiÖm tèi ®a c¸c kho¶n chi phÝ, sè tiÒn trªn ph¶i lÊy tõ c¸c kho¶n trang bÞ c¸c thiÕt bÞ ®o. Dù ¸n xin bæ xung 400 triÖu hoµn thiÖn c¸c lo¹i ®Ìn cho phï hîp, c¸c lo¹i thiÕt bÞ , bé ®iÒu khiÓn, bé biÕn ®æi ®iÖn b»ng vËt liÖu nhùa chÞu nhiÖt, hay composit. 67
Lêi c¶m ¬n Nh÷ng ng−êi thùc hiÖn Dù ¸n xin ch©n thµnh c¶m ¬n sù gióp ®ì quÝ b¸u vµ hiÖu qu¶ cña Bé Khoa häc vµ C«ng nghÖ, Bé C«ng nghiÖp, ViÖn N¨ng l−îng vµ c¸c c¬ quan, ®Þa ph−¬ng phèi hîp thùc hiÖn dù ¸n. Hµ Néi ngµy 30 th¸ng 3 n¨m 2006 68
Tµi liÖu tham kh¶o 1) Epro - Manual of Sofware for the Financial Evaluation of Investment Projects in Energy Sunpply, AEEMTRC,Jakarta - 1998 2) Solar Photovoltaic Technology, Dr .G.N. Tiwari,Narosa Plblishing House New Delhi - 1999 3) Photovoltaic Sytems Dr Prof. N.K .Bansal, Omega Scientific Publisher New Dilhi - 2001 4) Website www.bpsolar.com. 5) Website www.accusonne.com. 6) Tham kh¶o s¸ch lý thuyÕt m¹ch cña §H B¸ch khoa Hµ Néi. 69
PhÇn phô lôc c¸c b¶n vÏ thiÕt kÕ
gi¸ ®ì dµn pin mÆt trêi 75W 3 khung ®ì b¾t dµn 4 5 O60 581 621 150 110 ° 70 508 2 540 Thanh ®ì ngang sl:02 l 40x40x4; l = 620 1500 40 4 lç O10 110 20 581 620 1 2 lç O10 ®Ó xá thÐp Thanh ®ì b¾t dµn sl:02 O8 x 200 ®æ mãng 100 l 40x40x4; l = 540 50 40 TÊm m·: 01 60 110 20 L =150x150x5 2 lç O8 2 lç O10 508 540 O60 Sè Khèi TT Tªn chi tiÕt Qui c¸ch l−îng l−îng 150 110 1 Cét ®ì ThÐp èng O60x4 01 2 TÊm m· ®Çu cét Chi tiÕt hµn 01 3 Bu l«ng h·m M10 x 30 08 110 ViÖn n¨ng l−îng L 40 x 40 x 4 150 HÖ thèng gi¸ ®ì dµn pin mÆt trêi Thanh ®ì ngang Phßng NL Giã - MÆt trêi 4 L = 620 mm 02 CN§A Vò Hång S¬n L 40 x 40 x 4 Thanh ®ì dµn 5 L = 540 mm 02 KiÓm tra Ph¹m Hång V©n Lo¹i dµn 75W 6 Bu l«ng kÑp dµn M6 x 30 04 Ph¹m Hång V©n ThiÕt kÕ NguyÔn Gia Xu©n VËt liÖu : thÐp CT3 TL : Ngµy hoµn thµnh: / 2006 Ngu?i v? NguyÔn Gia Xu©n Khèi l−îng : Kg Tê sè : 67
gi¸ ®ì dµn pin mÆt trêi 150W khung ®ì b¾t dµn 3 1085 4 5 O 581 621 150 60 150 ° 70 508 Thanh ®ì b¾t dµn SL: 02 L 40x40x4; l = 1085 2 1500 20 40 4 lç O 8 L40 x 40 x 4 1085 Thanh ®ì ngang sl:02 1 l 40x40x4; l = 620 2 lç O10 ®Ó xá thÐp O8 x 200 ®æ mãng 4 8 100 4 lç O10 110 50 581 620 60 120 Sè Khèi TT Tªn chi tiÕt Qui c¸ch l−îng l−îng TÊm m· : 1 Cét ®ì ThÐp èng O60x4 01 120 150 L =150x150x5 2 TÊm m· ®Çu cét Chi tiÕt hµn 01 150 ViÖn n¨ng l−îng 3 Bu l«ng h·m M10 x 30 08 HÖ thèng gi¸ ®ì dµn pin mÆt trêi Phßng NL Giã - MÆt trêi L 40 x 40 x 4 4 Thanh ®ì ngang L = 620 mm 02 CN§A Vò Hång S¬n L 40 x 40 x 4 KiÓm tra Ph¹m Hång V©n Lo¹i dµn 150W 5 Thanh ®ì dµn L = 1085 mm 02 Ph¹m Hång V©n 6 Bu l«ng kÑp dµn M6 x 30 08 ThiÕt kÕ NguyÔn Gia Xu©n VËt liÖu : thÐp CT3 TL : Ngµy hoµn thµnh: / 2006 Ngu?i v? NguyÔn Gia Xu©n Khèi l−îng : Kg Tê sè : 68
gi¸ ®ì dµn pin mÆt trêi 300W khung ®ì b¾t dµn 3 2175 508 4 581 621 150 150 5 150 150 ° 70 1600 Thanh ®ì b¾t dµn sl : 02 2 1500 L 40x40x4; L = 2175 mm 20 40 8 lç O 8 L40 x 40 x 4 2175 1 2 lç O10 ®Ó xá thÐp Thanh ®ì ngang sl:04 O8 x 200 ®æ mãng 100 l 40x40x4; l = 620 50 20 40 60 120 4 lç O 10 L40 x 40 x 4 620 Sè Khèi TT Tªn chi tiÕt Qui c¸ch l−îng l−îng 1 Cét ®ì ThÐp èng O60x4 02 TÊm m· : 120 150 L =150x150x5 2 TÊm m· ®Çu cét Chi tiÕt hµn 02 150 ViÖn n¨ng l−îng 3 M10 x 30 16 HÖ thèng gi¸ ®ì dµn pin mÆt trêi Bu l«ng h·m Phßng NL Giã - MÆt trêi L 40 x 40 x 4 4 Thanh ®ì ngang L = 620 mm 04 CN§A Vò Hång S¬n L 40 x 40 x 4 KiÓm tra Ph¹m Hång V©n Lo¹i dµn 300W 5 Thanh ®ì dµn L = 2175 mm 02 Ph¹m Hång V©n 6 Bu l«ng kÑp dµn M6 x 30 16 ThiÕt kÕ NguyÔn Gia Xu©n VËt liÖu : thÐp CT3 TL : Ngµy hoµn thµnh: / 2006 Ngu?i v? NguyÔn Gia Xu©n Khèi l−îng : Kg Tê sè : 69
178 120 20 15 17 17 95 120 20 19 5 1, R 4 13 42 17 17 17 20 18 77 ViÖn N¨ng l−îng Vá hép ®iÒu khiÓn Phßng N¨ng l−îng Giã vµ MÆt trêi KiÓm so¸t Vò ThÞ Gi¸ng ThiÕt kÕ Theo mÉu N¾p trªn Ng−êi vÏ NguyÔn V¨n An VËt liÖu: Sè l−îng: 01 Ngµy hoµn thµnh Khèi l−îng: Tû lÖ: 1:1 70
178 119 42,48 29,5 R=6 16 46 24 MAËT TREÂN 6 108 8 17 10 10 17 8 108 6 24 36 MAËT DÖÔÙI 6 119 178 ViÖn N¨ng l−îng Vá hép ®iÒu khiÓn Phßng N¨ng l−îng Giã vµ MÆt trêi KiÓm so¸t Vò ThÞ Gi¸ng ThiÕt kÕ Theo mÉu N¾p trªn - n¾p d−íi Ng−êi vÏ NguyÔn V¨n An VËt liÖu: Sè l−îng: 01 Ngµy hoµn thµnh Khèi l−îng: Tû lÖ: 1:1 71
64 64 72 58 32 36 R 32 2 ,5 8,5 15 R1 15 7,5 16 18 9,5 27,5 24 R1 24 64 64 24 84 90 10 17,5 5 30 21 10 17,5 1 5,75 R 20 13 14 11,5 10 5 18,75 55 22,5 14 55 B C A GHI CHUÙ:Voû saét Sola 10A vaø 30A duøng chung rieâng toaû nhieät 10A duøng A gheùp vôùi B, coøn 30A thì duøng caû A,B,C ViÖn N¨ng l−îng Vá hép ®iÒu khiÓn Phßng N¨ng l−îng Giã vµ MÆt trêi KiÓm so¸t Vò ThÞ Gi¸ng ThiÕt kÕ Theo mÉu C¸nh t¶n nhiÖt Ng−êi vÏ NguyÔn V¨n An VËt liÖu: Sè l−îng: 01 Ngµy hoµn thµnh Khèi l−îng: Tû lÖ: 1:1 72
VỎ HỘP BỘ BIẾN ĐỔI ĐIÊN 73
BỘ TẢN NHIỆT 74
Tæng c«ng ty ®iÖn lùc viÖt nam ViÖn n¨ng l−îng B¸o c¸o tãm t¾t khoa häc vµ kü thuËt Dù ¸n s¶n xuÊt thö nghiÖm X©y dùng d©y chuyÒn s¶n xuÊt, l¾p r¸p vµ l¾p ®Æt c¸c thiÕt bÞ tr¹m pin mÆt trêi phôc vô miÒn nói vµ h¶i ®¶o (l¾p ®Æt thö nghiÖm t¹i ®¶o Lý s¬n tØnh Qu¶ng Ng∙i) Chñ nhiÖm dù ¸n: TS. Ph¹m Kh¸nh Toµn Hµ néi 3/2006 1
PhÇn I - tãm t¾t néi dung chÝnh cña dù ¸n NCKH vµ Ph¸t triÓn c«ng nghÖ HiÖn nay sö dông nguån n¨ng l−îng mÆt trêi ®Ó ph¸t ®iÖn t¹i chç víi c«ng suÊt nhá phôc vô sinh häat nh»m n©ng cao ®êi sèng tinh thÇn ng−êi d©n miÒn nói vµ h¶i ®¶o lµ mét h−íng ®i cã tÝnh kh¶ thi ë ®iÒu kiÖn n−íc ta. ë n−íc ta n¨ng l−îng t¸i t¹o ®· vµ ®ang ®−îc khai th¸c øng dông ®Ó phôc vô ®êi sèng v¨n hãa, chÝnh trÞ x· héi cho nh©n d©n vïng s©u, vïng xa, h¶i ®¶o n¬i kh«ng cã nguån ®iÖn l−íi, d−íi c¸c h×nh thøc sau: + Tr¹m pin mÆt trêi l¾p ®Æt t¹i tõng gia ®×nh. + Tr¹m pin mÆt trêi l¾p ®Æt phôc vô hé tËp thÓ (t¹o nguån tËp trung). XuÊt ph¸t tõ môc ®Ých vµ yªu cÇu ph¸t triÓn kinh tÕ x· héi miÒn nói h¶i ®¶o, ViÖn N¨ng l−îng ®· tiÕn hµnh thùc hiÖn Dù ¸n s¶n xuÊt thö nghiÖm: X©y dùng d©y chuyÒn s¶n xuÊt, l¾p r¸p c¸c thiÕt bÞ tr¹m pin mÆt trêi phôc vô miÒn nói vµ h¶i ®¶o (L¾p ®Æt thö nghiÖm t¹i ®¶o Lý S¬n, Qu¶ng Ng·i). 2
Danh môc c¸c s¶n phÈm KHCN nghiÖm thu TT Tªn s¶n phÈm Sè l−îng C¸c chØ tiªu kinh tÕ- kü thuËt chñ yÕu 1 Bé ®iÒu khiÓn: I = 15 A 225 bé I = 15A, U = 13,8V ng¾t n¹p, U = 12,6Vs¹c l¹i U = 10,5V ng¾t t¶i, hiÖu suÊt 90 =>95%, t0=400 I = 30A :110 bé 110 bé I = 30A, U = 13,8V ng¾t n¹p, U = 12,6Vs¹c l¹i U = 10,5V ng¾t t¶i, hiÖu suÊt 90 =>95%, t0=400 I = 40A: 110 bé. 110 bé I = 40A, U = 13,8V ng¾t n¹p, U = 12,6Vs¹c l¹i U = 10,5V ng¾t t¶i, hiÖu suÊt 89 =>94%, t0=400 2 Bé ®æi ®iÖn:12VDC/220AC, 300VA 50 bé 300VA, sãng thang 220V, 50Hz, ¾c qui 10,5V ng¾t t¶i, ng¾t t¶i AC 180V, hiÖu suÊt 85%. 12VDC/220AC 600VA 50bé 600VA, sãng sin 220V, 50Hz, ¾c qui 10,5V ng¾t t¶i, ng¾t t¶i AC 180V, hiÖu suÊt 85%. 24V DC / 220AC, 1500VA 20 bé 1500VA, sãng sin 220V, 50Hz, ¾c qui 21V ng¾t t¶i, ng¾t t¶i AC 180V, hiÖu suÊt 78% 12VDC/220AC, 1000WVA 50bé 1000VA, sãng sin 220V, 50Hz, ¾c qui 10,5V ng¾t t¶i, ng¾t t¶i AC 180V, hiÖu suÊt 78% 3 §Ìn tuýp 12VDC, 20W, 400 bé I=1,4 - 1,6A, U = 10,5V ng¾t t¶i §Ìn tiÕt kiÖm 12V DC , 10 W 60 bé I= 0,9 - 1,1A, U = 10,5V ng¾t t¶i 4 Tr¹m Pin mÆt trêi gia ®×nh, 75Wp 20 tr¹m Phôc vô th¾p s¸ng, TV 5 Tr¹m Pin mÆt trêi tËp thÓ, 300Wp 2 tr¹m Phôc vô th¾p s¸ng, thiÕt bÞ y tÕ 6 Tr¹m Pin mÆt trêi trÎ må c«i, 150Wp 1 tr¹m Phôc vô th¾p s¸ng, TV 7 TÊm pin mÆt trêi cña NhËt: Lo¹i 50Wp 50 tÊm §Ó øng dông thiÕt bÞ chÕ t¹o Lo¹i 80Wp 30 tÊm 8 ChÕ t¹o ch©n gi¸, mua ¾c quy 40 ¾c quy 100Ah, 30 bé ch©n gi¸ 9 M¸y tÝnh x¸ch tay 1 m¸y Thu thËp sè liÖu 3
PhÇn II- B¸o c¸o tæng kÕt Khoa häc kü thuËt C¸c kÕt qu¶ cña dù ¸n C¬ së x©y dùng vµ thùc hiÖn dù ¸n Nguån n¨ng l−îng t¸i t¹o lµ lo¹i nguån n¨ng l−îng (NL) cã −u ®iÓm nh− sau: - Kh«ng g©y « nhiÔm m«i tr−êng. - Cã kh¶ n¨ng t¸i t¹o l¹i - Sö dông t¹i chç Ba ®Æc tÝnh nµy, nã sÏ lµ nguån NL tõng b−íc thay thÕ vµ hç trî cho nguån NL ho¸ th¹ch g©y « nhiÔm m«i tr−êng vµ ®· bÞ khai th¸c gÇn c¹n kiÖt. Nghiªn cøu t×m kiÕm c¸c c«ng nghÖ thÝch hîp ®Ó khai th¸c sö dông cã hiÖu qu¶ c¸c nguån NLM &TT lµ rÊt quan träng. Tr−íc m¾t sö dông ë c¸c khu vùc n«ng th«n, vïng s©u, vïng xa, n¬i mµ ®iÖn l−íi kh«ng thÓ kÐo ®Õn ®−îc. 4
C¬ së x©y dùng vµ thùc hiÖn dù ¸n (tiÕp theo) Do ë vµo khu vùc nhiÖt ®íi, tõ 8° ®Õn 23° vÜ tuyÕn B¾c nªn ViÖt nam cã nguån n¨ng l−îng mÆt trêi rÊt phong phó. -C−êng ®é bøc x¹ mÆt trêi n»m trong kho¶ng110kcal/cm2.n¨m (khu §«ng B¾c) ®Õn 175 kcal/cm2.n¨m (Nam Trung bé vµ Nam bé). - Sè giê n¾ng trung b×nh tõ 1500 giê/n¨m ®Õn 2600 giê/n¨m, cã thÓ khai th¸c sö dông cã hiÖu qu¶, ®Æc biÖt tõ §µ N½ng trë vµo. Nguån ®iÖn khai th¸c tõ n¨ng l−îng mÆt trêi lµ mét trong c¸c nguån ®−îc lùa chän ®Ó cung cÊp ®iÖn cho c¸c khu vùc n«ng th«n vïng s©u vïng xa. 5
C«ng nghÖ pin mÆt trêi hay ®iÖn mÆt trêi lµ mét trong nh÷ng c«ng nghÖ −u viÖt v× nh÷ng lý do sau ®©y: - Nguån n¨ng l−îng mÆt trêi rÊt phong phó, cã thÓ khai th¸c øng dông gÇn nh− ë bÊt kú ®Þa ph−¬ng nµo trªn l·nh thæ n−íc ta. - HÖ thèng ®iÖn mÆt trêi l¾p ®Æt, vËn hµnh, b¶o d−ìng rÊt ®¬n gi¶n, phï hîp víi tr×nh ®é d©n trÝ cßn thÊp ë c¸c khu vùc n«ng th«n - HÖ thèng ®iÖn mÆt trêi lµm viÖc tin cËy vµ cã tuæi thä cao. - Hé gia ®×nh, c«ng suÊt dµn pin th−êng trong kho¶ng 40 Wp - 75Wp - Hé tËp thÓ (tr¹m x¸, tr−êng häc, nhµ v¨n ho¸, ®ån biªn phßng) c«ng suÊt dµn pin mÆt trêi th−êng tõ 100Wp ®Õn vµi ngh×n Wp. - Tr¹m pin mÆt trêi phôc vô c¬ quan, th«ng tin liªn l¹c, c¸c tr¹m cÊp nguån cho hÖ thèng thiÕt bÞ viÔn th«ng, c¸c tr¹m ®Ìn biÓn, c«ng suÊt lo¹i tr¹m nµy cã thÓ tõ 500Wp ®Õn mét vµi kW. 6
2.2 Tæng quan vÒ ®iÖn mÆt trêi vµ øng dông 2.2.1 Pin mÆt trêi: mét líp tiÕp xóc gi÷a 2 lo¹i b¸n dÉn: p vµ n t¹o ra mét hÖ ®iÖn tö cã kh¶ n¨ng biÕn ®æi trùc tiÕp n¨ng l−îng bøc x¹ mÆt trêi thµnh ®iÖn n¨ng nhê hiÖu øng quang ®iÖn bªn trong ®−îc gäi lµ pin mÆt trêi. 2.2.2 M« ®un c¸c pin mÆt trêi C¸c pin mÆt trêi sÏ ph¶i lµm viÖc ë ®iÒu kiÖn ngoµi trêi l©u dµi vµ cã cÊu t¹o nh− sau: TÊm kÝnh phÝa trªn HiÖu suÊt biÕn ®æi quang TÊm keo EVA ®iÖn cña PMT b»ng tinh Líp c¸c pin mÆt trêi ®· thÓ Si hiÖn nay n»m trong hµn ghÐp ®iÖn kho¶ng 12-14%. C¸c líp vËt liÖu trong mét m« ®un tr−íc khi Ðp (h×nh bªn tr¸i) vµ m« TÊm keo EVA ®un pin mÆt trêi hoµn thiÖn (h×nh bªn TÊm ®¸y ph¶i) 7
* C¸c th«ng sè kü thuËt cña m« ®un pin mÆt trêi §Ó tr¸nh c¸c ghÐp nèi kh«ng ®óng c¸c m« ®un t¹o thµnh dµn lín g©y ra tæn thÊt ®iÖn n¨ng vµ h− háng pin, nhµ s¶n xuÊt cÇn ph¶i ®o ®¹c, kiÓm tra chÝnh x¸c mét sè c¸c ®Æc tÝnh d−íi ®©y vµ ghi râ trªn m« ®un hoÆc trong c¸c tµi liÖu theo theo m« ®un. §ã lµ: - C«ng suÊt lµm viÖc cùc ®¹i Pmax (Wp) ; - Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch ISC (A) ; - §iÖn thÕ hë m¹ch VOC (V) ; - Dßng ®iÖn lµm viÖc tèi −uIOPT (A) ; - §iÖn thÕ lµm viÖc tèi −uVOPT (V) ; - HiÖu suÊt cùc ®¹i η (%) ; - NhiÖt ®é m«i tr−êng lµm viÖc cho phÐp (0C) ; -KÝchth−íc, träng l−îng m« ®un. Ngoµi c¸c th«ng sè trªn, c¸c m« ®un cßn ph¶i ®¹t c¸c tiªu chuÈn kh¸c nh−: ®é c¸ch ®iÖn, ®é bÒn c¬ häc (chÞu ®−îc giã cÊp 12 hay130km/ giê, chÞu ®−îc m−a ®¸), chÞu ®é Èm vµ ¨n mßn m«i tr−êng còng nh− Ýt bÞ giµ hãa ®èi víi c¸c tia bøc x¹ mÆt trêi. 8
2.2.3 Nguån ®iÖn mÆt trêi HiÖn nay cã hai hÖ nguån ®iÖn pin mÆt trêi th«ng dông. 1. HÖ nguån ®iÖn pin mÆt trêi nèi l−íi: Trong hÖ nguån pin mÆt trêi nèi l−íi, dßng ®iÖn mét chiÒu tõ dµn pin mÆt trêi ®−îc biÕn ®æi thµnh dßng ®iÖn xoay chiÒu vµ ®−îc hoµ vµo m¹ng l−íi ®iÖn. ¦u ®iÓm cña lo¹i nguån nµy lµ kh«ng cÇn dïng bé dù tr÷ ®iÖn n¨ng, kinh phÝ ®Çu t− gi¶m, Ýt ph¶i b¶o d−ìng kh«ng ph¶i ch¨m sãc b¶o d−ìng phøc t¹p vµ g©y « nhiÔm m«i tr−êng. 2. HÖ nguån pin mÆt trêi ®éc lËp: Khuvùckh«ngcãl−íi ®iÖn hoÆc nhu cÇu sö dung ®iÖn ë qui m« nhá, ng−êi ta dïng tæ hîp nguån pin mÆt trêi vµ bé dù tr÷ ®iÖn n¨ng (¾c quy) ®éc lËp ®Ó øng dông ë khu vùc n«ng th«n, vïng s©u vïng xa . 9
2.2.2.1 HÖ thèng nguån ®iÖn pin mÆt trêi ®éc lËp Mét hÖ thèng cÊp ®iÖn b»ng pin mÆt trêi ®éc lËp bao gåm: -Pin mÆttrêi - Bé tÝch tr÷ ®iÖn n¨ng (¾c qui). - ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn . - Bé biÕn ®æi ®iÖn. - Phô t¶i ®iÖn d©n dông. Dµn PMT Bé ®iÒu T¶i DC khiÓn Bé ¾c quy Bé biÕn ®æi T¶i AC ®iÖn S¬ ®å khèi hÖ ®iÖn mÆt trêi®éc lËp 10
A. Dµn pin mÆt trêi: Cã 2 c¸ch ghÐp : GhÐp song song vµ ghÐp nèi tiÕp phô thuéc vµo ®iÖn ¸p nguån ®iÖn cÇn sö dông. 1. HÖ ¾c quy ( Bé tr÷ ®iÖn ) Gi¶ sö chóng ta cÇn x©y dùng mét nguån ®iÖn PMT cho c¸c t¶i tiªu thô ®iÖn A, B, C, cã c«ng suÊt ®iÖn Pa, Pb, Pc, vµ hµng ngµy c¸c t¶i nµy lµm viÖc thêi gian tÝnh b»ng giê lµ Ta, Tb, Tc, Tr÷ l−îng bé t¶i ®iÖn ®−îc tÝnh Ýt nhÊt b»ng : WTD = 75% ∑(PaTa+PbTb+PcTc+Wdù tr÷). 2. Bé ®iÒu khiÓn: - Khèng chÕ ®iÖn ¸p cao (16,8V) - Khèng chÕ vµ c¾t t¶i khi ®iÖn ¸p yÕu (d−íi 10,5V) 3. Bé biÕn ®æi ®iÖn Bé biÕn ®æi ®iÖn tõ nguån DC 12V sang ®iÖn xoay chiÒu (12V DC sang AC 220V, tÇn sè 50Hz ®Ó phôc vô c¸c thiÕt bÞ cã nhu cÇu nh− tivi, qu¹t v.v ). 11
2.2.2.3 HiÖu suÊt cña hÖ thèng nguån ®iÖn pin mÆt trêi ®éc lËp C¸c thiÕt bÞ trong hÖ nguån ®iÖn PMT ®Òu g©y ra tæn thÊt ®iÖn n¨ng v× thÕ cÇn ®−îc nghiªn cøu chÕ t¹o ®Ó gi¶m tèi ®a tèn thÊt nµy. Th«ng th−êng hiÖu suÊt: - Bé ®iÒu khiÓn lµ 90%, -Bé biÕn ®æi ®iÖn kho¶ng (75- 85) %, - Phãng n¹p cña bé ¾c qui kho¶ng 90%. Hiªô suÊt chung cña c¶ hÖ thèng b»ng tÝch sè cña c¸c hiÖu suÊt c¸c thµnh phÇn trong hÖ b»ng kho¶ng (60- 65)%. Tõ ®ã ta thÊy, viÖc thiÕt kÕ, chÕ t¹o c¸c Bé ®iÒu khiÓn vµ Bé biÕn ®æi ®iÖn cã chÊt l−îng cao lµ c«ng viÖc rÊt quan träng. Ngoµi ra cßn cÇn ph¶i lùa chän s¬ ®å l¾p r¸p hÖ thèng còng nh− s¬ ®å cÊp ®iÖn cho t¶i sao cho gi¶m ®−îc cµng nhiÒu tæn thÊt ®iÖn n¨ng cµng tèt. 12
T×nh h×nh nghiªn cøu, øng dông ®iÖn mÆt trêi 2.2.3.1T×nh h×nh nghiªn cøu vµ øng dông ë n−íc ngoµi N¨m 2003 n¨ng l−îng t¸i t¹o chiÕm 13,3% trong tæng sè 10 579 MTOE tæng c¸c nguån NL s¬ cÊp thÕ giíi. Tèc ®é t¨ng tr−ëng hµng n¨m trong 33 n¨m võa qua lµ 2,3%. §èi víi c¸c nguån NL t¸i t¹o nh− ®Þa nhiÖt, mÆt trêi, giã, tèc ®é t¨ng hµng n¨m cao h¬n, kho¶ng 8%. Do míi ph¸t triểnnªn NL giãcã®ét¨ngtr−ëng cao nhÊt, 49%, sau ®ã lµ NL mÆt trêi, 29%. NL t¸i t¹o lµ thµnh phÇn lín thø 3 ®èi víi s¶n l−îng ®iÖn toµn cÇu. Tæng c«ng suÊt l¾p ®Æt øng dông pin mÆt trêi trªn thÕ giíi tÝnh theo ®Çu ng−êi ®èi víi 5 n−íc øng dông nhiÒu nhÊt lµ: §øc : 9,62Wp/ ng−êi NhËt: 8,87Wp/ ng−êi Thuþ Sü: 3,12Wp/ ng−êi Hµ lan: 3,01Wp/ ng−êi óc: 2,60Wp/ng−êi 13
T×nh h×nh nghiªn cøu vµ triÓn khai trong n−íc Nguån ®iÖn tõ pin mÆt trêi còng ®· ®−îc nghiªn cøu øng dông thö nghiÖm ë n−íc ta tõ 10 n¨m trë l¹i ®©y nh− øng dông cho c¸c tr¹m th«ng tin viÔn th«ng, Bé B−u chÝnh viÔn th«ng, c¸c ®Ìn tÝn hiÖu trong giao th«ng ®−êng s«ng, ®−êng biÓn, ®Æc biÖt lµ c¸c øng dông cho c¸c khu vùc n«ng th«n, miÒn nói ch−a cã l−íi ®iÖn dïng cho chiÕu s¸ng, tivi, ®µi v.v TT §Þa ph−¬ng C«ng suÊt (kW) Môc ®Ých øng dông cã øng dông TØnh Hoµ Binh 6 - 7 §Ìn chiÕu s¸ng, TV, ®µi C« T« 15,075 Phôc vô c¸c nhu cÇu LV vµ SH TØnh C«ng Tum 10,5 §Ìn chiÕu s¸ng, TV, ®µi TØnh Gia Lai 100 Sinh ho¹t Cao B»ng 8 Sinh ho¹t, th«ng tin viÔn th«ng L¹ng S¬n 3 Sinh ho¹t Phó Thä 10,75 Sinh ho¹t B¾c Giang 7,5 Sinh ho¹t C«n §¶o 3 Sinh ho¹t 14
HiÖn nay, n−íc ta cã mét sè c¬ quan tham gia ho¹t ®éng nghiªn cøu ®∙ nhiÒu n¨m vµ ®¹t ®−îc mét sè kÕt qu¶ nh−: - ViÖn N¨ng l−îng (Tæng C«ng ty §iÖn lùc ViÖt Nam - Bé C«ng nghiÖp). - Trung T©m N¨ng l−îng míi (§¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi). - Phßng thÝ nghiÖm N¨ng l−îng MÆt Trêi thuéc Ph©n ViÖn VËt Lý- Trung T©m Khoa Häc Tù nhiªn Quèc gia - Hå ChÝ Minh. - Mét sè c¬ quan th−¬ng m¹i kh¸c cã tham gia l¾p ®Æt c¸c tr¹m pin mÆt lµm theo tÝnh chÊt ®Æt hµng. - C«ng ty Sellco-ViÖt nam. Tæng c«ng suÊt ®· ®−îc l¾p ®Æt sö dông ë ViÖt nam ®Õn nay ®¹t c«ng suÊt kho¶ng 1200 kWp. 15
Dµn pin MT mÆt trêi 20 tÊm KC 50 Bé ®iÒu khiÓn §Ìn 112VDC Hép nèi Tivi CÇu ch× Bé ®æi ®iÖn §Çu VIDEO Bé ¾c qui 6 x 100 Ah-12V Radio S¬ ®å hÖ nguån ®iÖn mÆt trêi tËp thÓ 320Wp 16
S¬ ®å tr¹m pin ®iÖn mÆt trêi hé gia ®×nh Dµn pin mÆt trêi 1tÊm BP 75Wp Hép ®Êu panen Bé ®iÒu khiÓn Phô t¶i ĐÌn 12VDC CÇu ch× TV Radio ¾c quy 17
KÕt qu¶ nghiªn cøu, thùc hiÖn dù ¸n ThiÕt kÕ x©y dùng d©y chuyÒn, s¶n xuÊt c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö phô trî trong hÖ thèng ph¸t ®iÖn mÆt trêi S¬ ®å khèi vµ c¸c c«ng ®o¹n s¶n xuÊt - ThiÕt kÕ, chÕ t¹o vµ l¾p r¸p c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö: ThiÕt lËp hÖ thèng thiÕt kÕ vµ x©y dùng mét d©y chuyÒn s¶n xuÊt thiÕt bÞ phô trî cho hÖ thèng ph¸t, cÊp ®iÖn dïng pin mÆt trêi, phèi hîp víi mét doanh nghiÖp t− nh©n ®Ó triÓn khai thùc hiÖn dù ¸n. - ThiÕt kÕ vá thiÕt bÞ, m¹ch in ®−îc thùc hiÖn trªn m¸y vi tÝnh. - L¾p r¸p c¸c linh kiÖn vµo m¹ch in, vá thiÕt bÞ. - ThiÕt bÞ l¾p r¸p m¹ch ®iÖn tö ®−îc kiÓm tra vµ ®o ®¹c c¸c th«ng sè cÇn thiÕt, lµm vÖ sinh c«ng nghiÖp, ®¶m b¶o ®óng yªu cÇu kü thuËt cña Dù ¸n. 18
1. Phßng thiÕt kÕ chÕ t¹o: Sơđồdây chuyềnsảnsuất - ThiÕt kÕ chÕ t¹o thiÕt bÞ - ThiÕt kÕ m¹ch ®iÖn trªn m¸y tÝnh Chế tạo Chế tạo Chế tạo vỏ hộp mạch in thiÕt bÞ - In m¹ch ®iÖn tö 2. X−ëng c¬ khÝ: - DËp vá bé ®iÒu khiÓn, bé ®æi ®iÖn, ®Ìn D©y chuyền lắpr¸pSĐ - ChÕ t¹o c¸nh t¶n nhiÖt mạch - Phun s¬n 3. X−ëngl¾p r¸p®iÖntö: Lắp đặt - L¾p r¸p c¸c linh kiÖn ®iÖn tö hoàn thiện - KiÓm tra hÖ thèng m¹ch ®iÖn Kiểmtra 4. X−ëng l¾p r¸p thiÕt bÞ vµ hoµn thiÖn chấtl−îng l−ợng - L¾p r¸p c¸c bé phËn t¶n nhiÖt, vá hép 5. Ph©n x−ëng kiÓm tra - KiÓm tra ®iÖn ¸p n¹p, ng¾t t¶I Đóng gói - KiÓm tra c¸ch ®iÖn 6. Ph©n x−ëng ®ãng gãi Xuất - §ãng gãi s¶n phÈm x−ởng 19
2.2.3 Nghiªn cøu, thiÕt kÕ chÕ t¹o c¸c thiÕt bÞ (bé) ®iÒu khiÓn Dù ¸n ®¨ng ký nghiªn cøu thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o 2 lo¹i bé ®iÒu khiÓn ®ang ®−îc sö dông nhiÒu ë n−íc ta lµ 12VDC - 10A vµ 12VDC - 40A. M¹ch ®iÖn tö cã nguyªn lý gièng nhau, chØ cã c¸c linh kiÖn kh¸c nhau vÒ th«ng sè. Bé ®iÒu khiÓn ®−îc tæ hîp tõ 2 khèi cã chøc n¨ng sau: - Khèi ®iÒu khiÓn tù ®éng qu¸ tr×nh n¹p ®iÖn cho ¸c qui tõ dµn pin mÆt trêi. - Khèi ®iÒu khiÓn tù ®éng qu¸ tr×nh phãng ®iÖn tõ ¾c qui ra t¶i. Sơđồkhốibộđiềukhiển Phầntử công Pin MT Khoá K suấtchống Khoá K ắc quy Tải chịu dòng mắc ng−ợc 12V chịu dòng So sánh 1 So sánh 2 20
M¹ch ®iÒu khiÓn n¹p vµ ®iÒu khiÓn c«ng suÊt t¶i 12v SOLAR _ CÇu ch× + SMP60NO3x2 Ω Ω §iÒu kiÖn s¹c CÓ SOLAR SMP60NO3 x2 Mass acquy Ω §iÒu kiÖn t¶i 12V Ω Cã diÖn DC _ + + _ BATTERY T¶i 12VDC LOAD 21
ChÕ t¹o c¸c bé ®iÒu khiÓn C¸cbé®iÒukhiÓn®·®−îc nghiªn cøu, thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o gåm 3 lo¹i: 12V - 15A, 12V – 30A vµ 12V – 40A , ®−îc ®Æt nh·n hiÖu lµ SR15, SR30 vµ SR40 mét c¸ch t−¬ng øng. C¸c lo¹i nµy ®ang ®−îc sö dông phæ biÕn ë ViÖt nam còng nh− trªn thÕ giíi. a- Bé ®iÒu khiÓn lo¹i I = 15A: ChÕ t¹o thö ®ît 1: Bé ®iÒu khiÓn I = 15A, sè l−îng 15 bé Ch¹y thö trong phßng thÝ nghiÖm: KiÓm tra ¾c quy ®Çy U = 13,8V ng¾t dßng n¹p cña pin mÆt trêi KiÓm tra ¾c quy U = 10,5V ng¾t t¶i ®Ó b¶o vÖ ¾c quy KiÓm tra ®Êu nhÇm cùc, hay tiÕp xóc kh«ng tèt. ChÕ t¹o thö ®ît 2: Bé ®iÒu khiÓn I = 15A, sè l−îng 10 bé Kh¾c phôc c¸c nh−îc ®iÓm trªn cña c¸c bé ®iÒu khiÓn ®ît mét, chÕ t¹o thö ®ît 2 kiÓm tra l¹i c¸c th«ng sè kü thuËt theo nh− ®ît mét ®Ó tiÕp tôc s¶n xuÊt sè l−îng lín. ChÕ t¹o ®ît 3: Bé ®iÒu khiÓn I = 15A sè l−îng 200 bé Tæng sè bé ®iÒu khiÓn 12V-15A ®· ®−îc chÕ t¹o lµ 225 bé hoµn chØnh. 22