BÁO cáo môn học NĂNG LƯỢNG tái tạo đề tài THIẾT kế một hệ THỐNG MICRO – GRID TRONG một tòa NHÀ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM
KHOA: ĐIỆN-ĐIỆN TỬ


BÁO CÁO MÔN HỌC

NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MỘT HỆ THỐNG MICRO – GRID
TRONG MỘT TỊA NHÀ
Giảng viên hướng dẫn:

PGS.TS: Trương Việt Anh

Nhóm sinh viên thực hiện:

MSSV:

Bùi Minh Ý

19142422

Nguyễn Tuấn Vũ

19142420

Hồ Quốc Việt

19142051

Nhóm 07_Đề 37_ST7 (tiết 1-4)

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2022
``1

TIEU LUAN MOI download :


MỤC LỤC
PHẦN I: SỐ LIỆU ...............................................................................................................................4
PHẦN II: NỘI DUNG .........................................................................................................................5

Câu 1: Tính tốn số lượng PV cần thiết cho tồn nhà và tính tốn điện áp
Voc của mạch pin quang điện....................................................................... 5
Câu 2: Khảo sát đặc tuyến I(V) và P(V) của hệ thống pin quang điện khi bức
xạ mặt trời thay đổi. ..................................................................................... 6
Câu 3: Khảo sát dòng điện nạp cho hệ thống Acquy có {n1} và {n2} bình
12V bằng phần mềm và bằng giải tích tốn học của hệ thống PV kết nối trực
tiếp với Acquy? ............................................................................................ 8
Câu 4: Khảo sát khả năng của mạch khi có hiện tượng bức xạ mặt trời trên
các tấm PV không đồng đều? Cách nào để lấy được công suất cực đại ? .....10
Câu 5: Nếu các tải 1,2 và 3 đều là loại 1 khơng có sự linh hoạt, xác định
lượng cơng suất theo thời gian mà microgrid trao đổi với lưới điện quốc gia
và số tiền phải chi trả trong tháng với các thông số sau: ..............................15
Câu 6: Nếu microgrid này không kết nối với lưới điện quốc gia, xác định
công suất hệ thống PV lắp đặt bổ sung cho hệ thống biết hiệu suất nạp/xả
của acquy là 90% ? ......................................................................................16
Câu 7: Xác định công suất của bộ bi-direction và dung lượng acquy cần lưu
trữ lúc này. ..................................................................................................17
Câu 8: Nếu vì lý do kinh tế công suất của bộ bi-direction và dung lượng
acquy cần lưu trữ chỉ bằng 50% tính tốn tại câu 7. Khảo sát câu 5. ............17

Câu 9: Nếu chi phí PV là 6 triệu VND/kWp, chi phí bộ bi-direction là 1.5
triệu VNĐ/kW và acquy là 2 triệu VNĐ/kWh, giá mua điện theo bảng 3 và
bán điện 1900VNĐ/kWh. Xác định lại câu 7 để sau 5 năm hoàn vốn đầu tư.
....................................................................................................................18
Câu 10: Điều chỉnh tải loại 2 và tải loại 3 để cực tiểu chi phí vận hành sau
khi đã đầu tư như câu 9. ..............................................................................20

``2

TIEU LUAN MOI download :


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………

………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
Điểm………………

Chữ ký GVHD

``3

TIEU LUAN MOI download :


PHẦN I: SỐ LIỆU
Đề tài 37

Thông số các tấm PV
Thông số
Công suất cực đại (Pmax - W)
Điện áp tại điểm cơng suất đỉnh (Vmp - V)
Dịng điện tại cơng suất đỉnh (Imp - A)
Điện áp hở mạch (Voc - V)
Dòng điện ngắn mạch (Isc - A)

PV1
200
38.71
5.17
45.2
5.53

PV2
300
30
10
36
11.34

PV3
335
37.7
8.9
45.6
9.4

PV4
450
40.5
11.12
48.7
11.65

``4

TIEU LUAN MOI download :


PHẦN II: NỘI DUNG
Câu 1: Tính tốn số lượng PV cần thiết cho tồn nhà và tính tốn điện áp
Voc của mạch pin quang điện.

Với đồ thị phát điện mặt trời 4 ta có cơng suất tối đa của pin mặt trời
𝑃𝑚𝑎𝑥 =810 kW
Suy ra công suất lắp đặt là 𝑃đă𝑡 =

𝑃𝑚𝑎𝑥
µ

=

810
0.9

= 900 kW

Chọn tấm PV4
Vậy số pin cần có là n=

𝑃đă𝑡

𝑚𝑎𝑥
𝑃1𝑐𝑒𝑙𝑙

=

900∗1000
450

= 2000 𝑡ấ𝑚

Chọn điện áp bus DC là: 𝑉𝑑𝑐 = 600V
𝑐á𝑐ℎ đ𝑖ệ𝑛

Chọn điện áp cách điện : 𝑉𝑃𝑉

𝑐á𝑐ℎ đ𝑖ệ𝑛

𝑛𝑠𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔 = 𝑟𝑜𝑢𝑛𝑑(

min(𝑉𝑑𝑐 ,𝑉𝑃𝑉
1𝑐𝑒𝑙𝑙
𝑉𝑂𝐶

)

=1000V
, 0)= 𝑟𝑜𝑢𝑛𝑑(

min(600,1000)
48.7

, 0)=25

1𝑐ℎ𝑢ỗ𝑖

1𝑐𝑒𝑙𝑙
Điện áp 𝑉𝑂𝐶
=𝑉𝑂𝐶
* 𝑛𝑠𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔 =48.7*12=584.4 V

Số chuỗi cần thiết 𝑛𝑐ℎ𝑢ỗ𝑖 = 𝑟𝑜𝑢𝑛𝑑(

𝑛
𝑛𝑠𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔

)= = 𝑟𝑜𝑢𝑛𝑑(

2000
25

)=80

``5

TIEU LUAN MOI download :


Câu 2: Khảo sát đặc tuyến I(V) và P(V) của hệ thống pin quang điện khi
bức xạ mặt trời thay đổi.

Mạch mô phỏng pin mặt trời

``6

TIEU LUAN MOI download :

Đặc tuyến I(V)

``7

TIEU LUAN MOI download :


Đặc tuyến P(V)

Câu 3: Khảo sát dòng điện nạp cho hệ thống Acquy có {n1} và {n2} bình
12V bằng phần mềm và bằng giải tích tốn học của hệ thống PV kết nối
trực tiếp với Acquy?
Dự kiến :
Chọn số acquy nối tiếp n1 = 78.
Chọn số acquy song song n2 = 140.

𝐼𝑠𝑎𝑐 ≥ 0 amp
𝑙𝑢𝑐𝑘ℎ𝑜𝑛𝑔𝑡𝑎𝑖

𝐼𝑠𝑎𝑐 =
𝐼𝑠𝑎𝑐 =

𝑉𝑝𝑣− 𝑉𝑏𝑎𝑡𝑡𝑒𝑟𝑦
n1
n2

𝑥 𝑅𝑛𝑜𝑖

1𝑐𝑒𝑙𝑙
𝑉𝑝𝑣− 𝑛1 𝑥 𝑉𝑏𝑎𝑡𝑡𝑒𝑟𝑦
n1
n2

1𝑐𝑒𝑙𝑙
𝑥 𝑅𝑛𝑜𝑖

1𝑐𝑒𝑙𝑙
𝑉𝑏𝑎𝑡𝑡𝑒𝑟𝑦
= 12 V

Tại thời điểm 𝐼𝑠𝑎𝑐 > 0, 𝑉𝑝𝑣 ≈ 930 𝑉

→ n1 >

𝑉𝑝𝑣
1𝑐𝑒𝑙𝑙
𝑉𝑏𝑎𝑡𝑡𝑒𝑟𝑦

=

930
12

= 78 (acquy)

Chọn n2 =140
``8

TIEU LUAN MOI download :


Khảo sát mô phỏng trên Psim ta thu được kết quả:

Đối chiếu với đặc tuyến dòng sạc sử dụng phương pháp giải tích tốn học ta
thấy điểm cắt nhau giữa đặc tuyến dòng sạc và đường bức xạ 1000 W/m2 là
trùng với kết quả mô phỏng bằng phần mềm: (867.92 ; 1010.39395)
Ta thu được giá trị V=1010.39395 (V), I= 867.92 (A)
Công suất P = 876941,11 (W)

``9

TIEU LUAN MOI download :


Câu 4: Khảo sát khả năng của mạch khi có hiện tượng bức xạ mặt trời trên
các tấm PV không đồng đều? Cách nào để lấy được công suất cực đại ?
Mơ phỏng bằng phần mềm PSIM ta có:

``10

TIEU LUAN MOI download :


Lấy dữ liệu từ phần mềm PSIM và thực hiện vẽ đồ thị bằng EXCEL
Khi lắp nối tiếp, ta được đặc tuyến I(V) và P(V) như hình vẽ.

Đặc tuyến I(V)

Đặc tuyến P(V)

Nhận xét: Nếu lắp mạch như trên thì việc xác định điểm làm việc cực đại sẽ gặp
khó khăn do có nhiều điểm cực trị trên đồ thị P(V), mà ta chỉ cần xác định điểm
làm việc lớn nhất.

``11

TIEU LUAN MOI download :


Lắp song song, ta thu được đặc tuyến I(V) và P(V) như hình vẽ.

Đặc tuyến I(V)

Đặc tuyến P(V)

Nhận xét : Ta thấy đặc tuyến P(V) thì việc xác định điểm làm việc cực đại dễ
dàng hơn. Nhưng dòng lớn làm cho hao phí cao.
Vì vậy, để thu được điểm làm việc cực đại tốt nhất và hao phí thấp nhất thì ta
nên xác định lại số lượng pin mắc song song và nối tiếp xấp xỉ hoặc bằng nhau.
𝑛𝑠𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔 = 45 𝑝𝑖𝑛, 𝑛𝑐ℎ𝑢ỗ𝑖 = 45
``12

TIEU LUAN MOI download :


Lắp song song pin khi 𝑛𝑠𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔 = 45 𝑝𝑖𝑛, 𝑛𝑐ℎ𝑢ỗ𝑖 = 45. Ta thu được đặc tuyến
I(V) và P(V) như hình vẽ.

``13

TIEU LUAN MOI download :


Đặc tuyến I(V)

Đặc tuyến P(V)

Nhận xét: ta nhận thấy dòng làm việc giảm, dẫn đến hao phí thấp.

``14

TIEU LUAN MOI download :


Câu 5: Nếu các tải 1,2 và 3 đều là loại 1 khơng có sự linh hoạt, xác định
lượng cơng suất theo thời gian mà microgrid trao đổi với lưới điện quốc
gia và số tiền phải chi trả trong tháng với các thông số sau:
- Bức xạ mặt trời và gió thay đổi theo đồ thị 1, 2, 3 .
- Hiệu suất bộ MPPT gió và mặt trời là 92%, hiệu suất bộ bidirection là 95%
Nếu các tải 1,2 và 3 đều là loại 1 khơng có sự linh hoạt thì:

Hiệu suất bộ MPPT gió và mặt trời là 92%, hiệu suất bộ bi-direction là 95%
➔ P(t) = ( P1(t) + P2(t) + P3(t) – 0.92 x Pgió – 0.92 x Psolar )
Mà chỉ lấy năng lượng từ lưới, không lấy năng lượng từ bộ lưu trữ
➔ Công suất mua của lưới :
( P1(t) + P2(t) + P3(t) – 0.92 x Pgió – 0.92 x Psolar )

Pđiệnlực = P(t) =

0.95
𝑡=24

➔ Tổng công suất mua của lưới là : ∑0

(P(t)) = 16047.8 (W)

Tiền điện cần phải trả cho điện lực là:
(P(t)𝑥 𝑠ố 𝑡𝑖ề𝑛 𝑡ạ𝑖 𝑡ừ𝑛𝑔 𝑡ℎờ𝑖 đ𝑖ể𝑚)
T= ∑𝑡=24
0
Tổng tiền điện cần trả : 41,875,578.9 VNĐ

``15

TIEU LUAN MOI download :


Đồ thị phụ tải của công suất mua của lưới:

Câu 6: Nếu microgrid này không kết nối với lưới điện quốc gia, xác định
công suất hệ thống PV lắp đặt bổ sung cho hệ thống biết hiệu suất nạp/xả
của acquy là 90% ?
Lúc này, ta cần phải tăng công suất của pin mặt trời.
➔ PPvmoi = K x PPv
Ta nên lựa chọn K sao cho công suất mua của lưới bằng 0.
➔ P(t) =

( P1(t) + P2(t) + P3(t) – 0.92 x Pgió – 0.92 x PPvmoi )

0.9

Ta dùng EXCEL chạy xuất dữ liệu data, ta tìm được với K = 3.97 thì tổng
cơng suất mua của lưới bằng 0.

``16

TIEU LUAN MOI download :


Câu 7: Xác định công suất của bộ bi-direction và dung lượng acquy cần
lưu trữ lúc này.
Công suất bộ bidirection Pb = max P(t) trong ngày
Công suất bộ bi-direction = 2,129.2 (W)
Năng lượng lưu trữ : 5948.9 (Wh)
Năng lượng lưu trữ Abattery= max Tổng P(t) liên tiếp không đổi dấu trong
ngày = 5948.9 (Wh)

Câu 8: Nếu vì lý do kinh tế công suất của bộ bi-direction và dung lượng
acquy cần lưu trữ chỉ bằng 50% tính tốn tại câu 7. Khảo sát câu 5.
Tính lại câu 5.

``17

TIEU LUAN MOI download :


Ta có: Kmới =
➔ P(t) =

( K – 1)
2

+ 1 = 2.484864423

( P1(t) + P2(t) + P3(t) – 0.92 x Pgió – 0.92 x Psolar )
0.95

Tiền điện phải trả và bán cho điện lực
(P(t)𝑥 𝑠ố 𝑡𝑖ề𝑛 𝑡ạ𝑖 𝑡ừ𝑛𝑔 𝑡ℎờ𝑖 đ𝑖ể𝑚)
T= ∑𝑡=24
0
Tổng tiền điện cần trả : 21.718.454 VNĐ
Ta có đồ thị phụ tải:

Câu 9: Nếu chi phí PV là 6 triệu VND/kWp, chi phí bộ bi-direction là 1.5
triệu VNĐ/kW và acquy là 2 triệu VNĐ/kWh, giá mua điện theo bảng 3
và bán điện 1900VNĐ/kWh. Xác định lại câu 7 để sau 5 năm hoàn vốn
đầu tư.
Câu 7 yêu cầu xác định công suất của bộ bi – direction và ắc quy sau khi lắp đặt
hệ thống PV bổ sung. Vì vậy câu này ta sẽ sử dụng lại giá trị của công suất PV
mới.
``18

TIEU LUAN MOI download :


Đầu tiên, để xác định xem công suất của bộ bi – direction và ắc quy là bao nhiêu
để sau 5 năm hồn vốn đầu tư ta sẽ tính tiền điện khi:
+ Không sử dụng nguồn năng lượng tái tạo:

Theo câu 5 đã tính ở trên:
Tiền điện phải trả trong 1 ngày: 41,875,578.9 (VNĐ)
Tiền điện phải trả trong 5 năm : 76,422,931,578.95 (VNĐ)
+ Khi có đầu tư nguồn năng lượng tái tạo và hệ thống lưu trữ năng lượng:

``19

TIEU LUAN MOI download :


Khi đó tiền điện phải trả sau 5 năm: X (VNĐ)
Số tiền đầu tư cho năng lượng tái tạo là : Y (VNĐ)
Để hoàn vốn: X + Y = 76,422,931,578.95 (VNĐ)
Câu 10: Điều chỉnh tải loại 2 và tải loại 3 để cực tiểu chi phí vận hành sau
khi đã đầu tư như câu 9.
Do tải loại 2 được phép di dời nhanh hơn hay chậm hơn 2 giờ so với đồ thị
phụ tải
➔ Nên ta dời tải loại chậm hơn 2 giờ để chi phí vận hành thấp.
Do tải loại 3 là tải linh hoạt
➔ Nên ta có thể chọn tải loại 3 theo giờ trong ngày.
Ta xác định lại công suất nạp xả của bộ lưu trữ sao cho đồ thị phụ tải P(t) dao
động quanh vị trí 0(W).

``20

TIEU LUAN MOI download :


Ta xác định được công suất tải 3 và công suất nạp xả bộ lưu trữ theo thời gian:

Hệ số K2 của bộ lưu trữ: 2.09
Hệ số K1 của tấm PV : 3.97

``21

TIEU LUAN MOI download :


Số tiền khi chưa đầu tư cần trả điện lực mỗi năm là :T0 = 365 x 41,875,578.9
(VNĐ)
Số tiền sau khi đầu tư trả điện lực mỗi năm là : -56323.71008 x 365 (VNĐ)
Số tiền đầu tư thiết bị = tiền bidirection + tiền accquy + tiền PV =
27,832,237,812.30 (VNĐ)
Gọi số năm thu hồi vốn là Y
Ta có: T0 x Y = T1 x Y + số tiền đầu tư thiết bị

Thì sau 1,8 ta thu hồi được vốn .

``22

TIEU LUAN MOI download :