THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI CẤP ĐIỆN PHỤC VỤ CHO KHU TỰ HỌC B10 Ở ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HCM VÀ BỘ GIẢI NHIỆT BẰNG NƯỚC CHO PIN MẶT TRỜI NHẰM TĂNG HIỆU SUẤT TẤM PIN

THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI CẤP ĐIỆN
PHỤC VỤ CHO KHU TỰ HỌC B10 Ở ĐẠI HỌC BÁCH
KHOA HCM VÀ BỘ GIẢI
NHIỆT BẰNG NƯỚC CHO PIN MẶT TRỜI NHẰM
TĂNG HIỆU SUẤT TẤM PIN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MƠN KỸ THUẬT NHIỆT

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI
CẤP ĐIỆN PHỤC VỤ CHO KHU TỰ HỌC B10
Ở ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HCM VÀ BỘ GIẢI
NHIỆT BẰNG NƯỚC CHO PIN MẶT TRỜI
NHẰM TĂNG HIỆU SUẤT TẤM PIN
GVHD: PGS.TS Nguyễn Thế Bảo
SINH VIÊN: Trương Anh Tuấn
MSSV: 1713812

TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 05 NĂM 2022


THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI CẤP ĐIỆN
PHỤC VỤ CHO KHU TỰ HỌC B10 Ở ĐẠI HỌC BÁCH
KHOA HCM VÀ BỘ GIẢI
NHIỆT BẰNG NƯỚC CHO PIN MẶT TRỜI NHẰM
TĂNG HIỆU SUẤT TẤM PIN
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

----****---Độc lập – Tự do – Hạnh
phúc ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Số

/BKĐT
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

KHOA: CƠ KHÍ
BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ NHIỆT LẠNH
HỌ VÀ TÊN: TRƯƠNG ANH TUẤN
MSSV: 1713812
NGÀNH: KỸ THUẬT NHIỆT
LỚP: CK17NH1
1. Đầu đề luận văn: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI CẤP
ĐIỆN CHO KHU TỰ HỌC B10 – ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HCM VÀ BỘ GIẢI
NHIỆT BẰNG NƯỚC CHO PIN MẶT TRỜI NHẰM TĂNG HIỆU SUẤT PIN
(DESIGNING A SOLAR PANEL SYSTEM FOR B10 SELF-STUDY AREA AT
HCM UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND A COOLING SYSTEM FOR
SOLAR POWER PANEL TO INCREASE THE ELECTRICITY PRODUCTION
OF THE PANEL)
2. Nhiệm vụ:
-

Nghiên cứu, tìm hiểu cấu trúc, nguyên lý hoạt động của hệ thống pin mặt trời
Tính tốn thiết kế hệ thống pin mặt trời
Tính tốn và thiết kế bộ giải nhiệt bằng nước cho pin mặt trời.
Tính tốn bài tồn kinh tế, hiệu quả của việc sử dụng pin cũng như việc giải
nhiệt cho pin.
3. Ngày giao nhiệm vụ luận văn: 21/01/2022

4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 20/05/2022
5.
Họ tên người hướng dẫn:
Phần hướng dẫn:
PGS.TS NGUYỄN THẾ BẢO
100%
Nội dung và yêu cầu LVTN đã được thông qua Bộ môn.
Ngày……Tháng…….Năm 20…
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
(Ký và ghi rõ họ tên)

PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MƠN:
Người duyệt (chấm sơ bộ):……………………….

NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH
(Ký và ghi rõ họ tên)


THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI CẤP ĐIỆN
PHỤC VỤ CHO KHU TỰ HỌC B10 Ở ĐẠI HỌC BÁCH
KHOA HCM VÀ BỘ GIẢI
NHIỆT BẰNG NƯỚC CHO PIN MẶT TRỜI NHẰM
TĂNG HIỆU SUẤT TẤM PIN
Đơn vị:…………………………………………....
Ngày bảo vệ:……………………………………...
Điểm tổng kết:……………………………………


THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI CẤP ĐIỆN
PHỤC VỤ CHO KHU TỰ HỌC B10 Ở ĐẠI HỌC BÁCH

KHOA HCM VÀ BỘ GIẢI
NHIỆT BẰNG NƯỚC CHO PIN MẶT TRỜI NHẰM
TĂNG HIỆU SUẤT TẤM PIN
Nơi lưu trữ luận văn:……………………………..
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
Khoa: Cơ Khí
20… Bộ môn: Công Nghệ Nhiệt Lạnh

Tp. HCM, ngày …… tháng …… năm

PHIẾU CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giáo viên hướng dẫn)
1. Họ Và Tên: TRƯƠNG ANH TUẤN
1713812 Ngành: Kỹ thuật Nhiệt

MSSV:
Lớp: CK17NH1

6.

Đề tài luận văn: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI CẤP
ĐIỆN CHO KHU TỰ HỌC B10 – ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HCM VÀ BỘ GIẢI
NHIỆT BẰNG NƯỚC CHO PIN MẶT TRỜI NHẰM TĂNG HIỆU SUẤT PIN
(DESIGNING A SOLAR PANEL SYSTEM FOR B10 SELF-STUDY AREA AT
HCM UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND A COOLING SYSTEM FOR
SOLAR POWER PANEL TO INCREASE THE ELECTRICITY PRODUCTION

OF THE PANEL)
2. Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS NGUYỄN THẾ BẢO
3. Tổng quát về bản thuyết minh:
Số trang: 80

Số chương: 5

Số tài liệu tham khảo: 10

Số hình vẽ:

4. Nhận xét của giáo viên hướng dẫn:
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
5. Đề nghị:
Được bảo vệ:

Bổ sung thêm để bảo vệ:

Không được bảo vệ


THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI CẤP ĐIỆN
PHỤC VỤ CHO KHU TỰ HỌC B10 Ở ĐẠI HỌC BÁCH

KHOA HCM VÀ BỘ GIẢI
NHIỆT BẰNG NƯỚC CHO PIN MẶT TRỜI NHẰM
TĂNG HIỆU SUẤT TẤM PIN
6. Đánh giá chung (bằng chữ: Giỏi, Khá, Trung Bình):…….

Điểm:…../10
Ký tên (Ghi rõ họ và tên)


THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI CẤP ĐIỆN
PHỤC VỤ CHO KHU TỰ HỌC B10 Ở ĐẠI HỌC BÁCH
KHOA HCM VÀ BỘ GIẢI
NHIỆT BẰNG NƯỚC CHO PIN MẶT TRỜI NHẰM
TĂNG HIỆU SUẤT TẤM PIN


THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI CẤP ĐIỆN
PHỤC VỤ CHO KHU TỰ HỌC B10 Ở ĐẠI HỌC BÁCH
KHOA HCM VÀ BỘ GIẢI
NHIỆT BẰNG NƯỚC CHO PIN MẶT TRỜI NHẰM
TĂNG HIỆU SUẤT TẤM PIN


THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI CẤP ĐIỆN
PHỤC VỤ CHO KHU TỰ HỌC B10 Ở ĐẠI HỌC BÁCH
KHOA HCM VÀ BỘ GIẢI
NHIỆT BẰNG NƯỚC CHO PIN MẶT TRỜI NHẰM
TĂNG HIỆU SUẤT TẤM PIN
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Khoa: Cơ Khí
20… Bộ mơn: Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
Tp. HCM, ngày …… tháng …… năm

PHIẾU CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giáo viên phản biện)
1. Họ Và Tên: TRƯƠNG ANH TUẤN
1713812 Ngành: Kỹ thuật Nhiệt

MSSV:
Lớp: CK17NH1

2. Đề tài luận văn: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI CẤP
ĐIỆN CHO KHU TỰ HỌC B10 – ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HCM VÀ BỘ GIẢI
NHIỆT BẰNG NƯỚC CHO PIN MẶT TRỜI NHẰM TĂNG HIỆU SUẤT PIN
(DESIGNING A SOLAR PANEL SYSTEM FOR B10 SELF-STUDY AREA AT
HCM UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND A COOLING SYSTEM FOR
SOLAR POWER PANEL TO INCREASE THE ELECTRICITY PRODUCTION
OF THE PANEL)
3. Giáo viên phản biện:………………………………………………………………….
4. Tổng quát về bản thuyết minh:
Số trang: 80

Số chương: 5

Số tài liệu tham khảo: 10

Số hình vẽ:

5. Nhận xét của giáo viên phản biện:
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………


THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI CẤP ĐIỆN
PHỤC VỤ CHO KHU TỰ HỌC B10 Ở ĐẠI HỌC BÁCH
KHOA HCM VÀ BỘ GIẢI
NHIỆT BẰNG NƯỚC CHO PIN MẶT TRỜI NHẰM
TĂNG HIỆU SUẤT TẤM PIN
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………


THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI CẤP ĐIỆN
PHỤC VỤ CHO KHU TỰ HỌC B10 Ở ĐẠI HỌC BÁCH

KHOA HCM VÀ BỘ GIẢI
NHIỆT BẰNG NƯỚC CHO PIN MẶT TRỜI NHẰM
TĂNG HIỆU SUẤT TẤM PIN
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
6. Đề nghị:
Được bảo vệ:

Bổ sung thêm để bảo vệ:

7. Đánh giá chung (bằng chữ: Giỏi, Khá, Trung Bình):…….

Khơng được bảo vệ
Điểm:…../10
Ký tên (Ghi rõ họ và tên)


THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI CẤP ĐIỆN
PHỤC VỤ CHO KHU TỰ HỌC B10 Ở ĐẠI HỌC BÁCH
KHOA HCM VÀ BỘ GIẢI
NHIỆT BẰNG NƯỚC CHO PIN MẶT TRỜI NHẰM
TĂNG HIỆU SUẤT TẤM PIN

LỜI NĨI ĐẦU
Trong tiến trình phát triển của loài người, việc sử dụng năng lượng mặt trời là
đánh dấu một cột mốc rất quan trọng. từ đó đến nay, loài người sử dụng năng lượng
ngày càng nhiều, nhất là trong vài thế kỷ gần đây. Trong cơ cấu năng lượng hiện nay,
chiếm phần chủ yếu là năng lương tàn dư sinh học than đá, dầu mỏ, khí tự hiên. Kế là
năng lượng nước thủy điện, năng lượng hạt nhân, năng lượng sinh khối (bio, gas… )
năng lượng mặt trời, năng lượng gió chỉ chiếm một phần khiêm tốn. Xã hội lồi người
phát triển nếu khơng có năng lượng.
Ngày nay, năng lượng tàn dư sinh học, năng lượng không tái sinh, ngày càng cạn kiệt,
giá dầu mỏ ngày càng tăng, ảnh hưởng xấu đến sự phát triển kinh tế xã hội và mơi
trường sống. Tìm kiếm nguồn năng lượng thay thế là nhiệm vụ cấp bách của năng
lượng thay thế đó phải sạch, thân thiện với mơi trường, chi phí thấp, khơng cạn kiệt
(tái sinh), và dễ sử dụng. Từ lâu, loài người đã mơ ước sử dụng năng lượng mặt trời.
nguồn năng lượng hầu như vô tận, đáp ứng hầu hết các tiêu chí nêu trên. Nhiều cơng
trình nghiên cứu đã đực thực hiện, năng lượng mặt trời khơng chỉ là năng lượng của
tương lai mà cịn là năng lượng của hiện tại.
Hiện nay năng lượng mặt trời đã được khai thác và đưa vào ứng dụng trong cuộc sống

cũng như trong công nghiệp dưới nhiều dạng và hình thức khác nhau, thơng thường
để cấp nhiệt và điện. Một hệ pin mặt trời sử dụng năng lượng mặt trời cơ bản gồm 2
loại: hệ pin mặt trời làm việc độc lập và hệ pin mặt trời làm việc với lưới. Tuy nhiên
nội dung chủ yếu được giới thiệu trong bài báo cáo này chỉ nghiên cứu các thành phần
trong hệ mặt trời làm việc độc lập.
Luận văn tốt nghiệp trình bày bao quát cả một hệ thống pin mặt trời làm việc độc lập
với đầy đủ các thành phần cần thiết trong hệ. Sau đó luận tập trung nghiên cứu sâu hơn
về bộ giải nhiệt nước nhằm để hệ pin mặt trời được làm việc tối ưu nhất.
Trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp, em đã cũng cố được những kiến thức đã
được học và tiếp thu thêm được một số kiến thức và kinh nghiêm mới về pin mặt trời,
quá trình làm luận văn thực sự có ích cho em về nhiều mặt.


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy PGS.TS
NGUYỄN THẾ BẢO, người trực tiếp hướng dẫn Luận văn tốt nghiệp cho em trong
suốt thời gian qua. Thầy đã luôn tận tâm chỉ bảo, hướng dẫn em giải quyết từ những
vấn đề đơn giản đến phức tạp, giúp em hoàn thành Luận văn tốt nghiệp này. Xin chúc
thầy luôn sức khỏe dồi dào, tinh thần hăng hái để tiếp tục làm tốt công việc giảng dạy
và nghiên cứu của mình.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến tập thể thầy cô trường Đại học Bách Khoa
TP.HCM nói chung, các thầy cơ trong bộ mơn Cơng nghệ Nhiệt Lạnh nói riêng đã
truyền dạy cho em nhiều kiến thức bổ ích trong suốt thời gian em học tập tại trường
cũng như góp phần hỗ trợ em làm thực nghiệm. Những kiến thức này chắc chắn sẽ
theo em đến tận cuộc đời, làm hành trang cho em xây dựng tương lai. Xin chúc sức
khỏe toàn thể quý thầy cô.
Đặc biệt hơn, em xin chân thành cảm ơn anh HỒ ĐĂNG HUY đã giúp đỡ em trong
suốt quá trình làm thực nghiệm. Tuy thời gian ngắn ngủi, chỉ vỏn vẹn 1 tháng, nhưng
em học được rất nhiều điều từ anh. Xin chúc anh hoàn thành tốt quá trình học tập cịn
lại tại trường cũng như thành cơng trong công việc sau này.

Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè của em, những người
đã bên cạnh, quan tâm em trong quãng thời gian này, đây chính là sự hỗ trợ, nguồn
động lực to lớn cho em, để em có thể hồn thành được Luận văn một cách tốt nhất có
thể. Xin chúc mọi người luôn đạt được những thành tựu tốt trên con đường sự nghiệp
của mỗi người.
Tuy đã hoàn thành quyển Luận văn tốt nghiệp này nhưng do hạn chế về mặt
kiến thức, kinh nghiệm cũng như là thời gian nên sẽ cịn một số khuyết điểm trong
việc trình bày, tính tốn và nội dung có thể chưa được hồn thiện, chính vì vậy em
mong nhận được sự nhận xét, góp ý của q thầy cơ để giúp em tiếp tục hồn thiện
kiến thức của mình.
Em xin chân thành cảm ơn!
Tp.HCM, ngày….tháng….năm 2022
Sinh viên thực hiện

Trương Anh Tuấn


THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI CẤP ĐIỆN PHỤC VỤ CHO
KHU TỰ HỌC B10 Ở ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HCM VÀ BỘ GIẢI
NHIỆT BẰNG NƯỚC CHO PIN MẶT TRỜI NHẰM TĂNG HIỆU SUẤT
TẤM PIN

TĨM TẮT LUẬN VĂN
Luận văn “TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI CẤP ĐIỆN
CHO KHU TỰ HỌC B10 – ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HCM VÀ BỘ GIẢI NHIỆT
BẰNG NƯỚC CHO PIN MẶT TRỜI NHẰM TĂNG HIỆU SUẤT PIN” bao gồm
những
cơng việc sau:
- Tìm hiểu các thông tin liên quan về khu tự học B10: vị trí khu tự học, các thiết
bị điện có trong khu tự học.

- Phân tích lựa chọn phương án thiết kế hệ thống pin.
- Tính tốn, thiết kế hệ thống pin mặt trời và bài toán hiệu quả kinh tế của hệ
thống này.
- Tính tồn, thiết kế hệ thống giải nhiệt pin mặt trời và bài toán hiệu quả kinh tế
của hệ thống này.
Nội dung luận văn:
●

Chương 1: Giới thiệu tổng quan về pin mặt trời

●

Chương 2: Tính tốn, thiết kế hệ thống pin mặt trời cho khu tự học B10

● Chương 3: Tính tốn, thiết kế hệ thống giải nhiệt bằng nước cho pin mặt
trời
●

Chương 4: Tổng kết và hướng phát triển của đề tài


THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI CẤP ĐIỆN PHỤC VỤ CHO
KHU TỰ HỌC B10 Ở ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HCM VÀ BỘ GIẢI
NHIỆT BẰNG NƯỚC CHO PIN MẶT TRỜI NHẰM TĂNG HIỆU SUẤT
TẤM PIN

Mục lục
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

1

PHIẾU CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

2

PHIẾU CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

4

LỜI NÓI ĐẦU

6

LỜI CẢM ƠN

7

TÓM TẮT LUẬN VĂN

8

DANH MỤC HÌNH VẼ

12

DANH MỤC BẢNG BIỂU

15

Chương 1. Tổng quan về pin mặt trời

16

1.1.

Giới thiệu hệ thống cung cấp điện

16

1.2.

Giới thiệu năng lượng mặt trời

16

1.3.

Sự phát triển về năng lượng mặt trời

18

1.4.

Cấu hình hệ thống điện mặt trời

19

1.4.1.

Hệ thống độc lập, ngoài lưới điện

19

1.4.2.

Hệ thống điện mặt trời nối với lưới điện

20

1.4.3.

Hệ thống nối với lưới điện và dự phòng

23

1.4.4.

Hệ thống bổ sung lưới điện

24

1.5.

Các bộ phận trong hệ thống điện mặt trời

25

1.5.1.

Tấm pin mặt trời

25

1.5.2.

Ắc quy

27

1.5.3.

Bộ điều khiển

27

1.5.4.

Bộ biến tần

27

1.5.5.

Trang thiết bị điện

28

1.6.

Cách kết nối các bộ phận với nhau

1.6.1.

Hệ thống điện mặt trời độc lập

28
28


THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI CẤP ĐIỆN PHỤC VỤ CHO
KHU TỰ HỌC B10 Ở ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HCM VÀ BỘ GIẢI
NHIỆT BẰNG NƯỚC CHO PIN MẶT TRỜI NHẰM TĂNG HIỆU SUẤT
TẤM PIN

1.6.2.

Hệ thống nối điện với điện lưới sử dụng bộ biến tần tầm trung
29

1.6.3.
1.7.

Hệ thống nối với lưới sử dụng nhiều vi bộ biến tần

Ứng dụng năng lượng mặt trời

30
30

1.7.1.

Nhà máy điện mặt trời

30

1.7.2.

Nguồn điện cho tồ nhà

31

1.7.3.

Nguồn điện di động

31

1.7.4.

Tích hợp vào thiết bị

32

1.8.

Tại sao phải làm mát pin mặt trời

32

1.9.

Các phương pháp làm mát pin mặt trời

33

1.9.1.

Giải nhiệt khơng khí

33

1.9.1.1.

Bộ tản nhiệt

33

1.9.1.2.

Kênh khơng khí (Air Channels)

35

1.9.2.

Giải nhiệt nước

37

1.9.2.1.

Phun nước

37

1.9.2.2.

Bộ trao đổi nhiệt

39

1.9.2.3.

Làm mát bề mặt mở rộng (Fins Cooling)

40

1.9.2.4.

Làm mát pin mặt trời bằng hệ thống phun nước

42

Chương 2. Tính tốn thiết kế hệ thống điện mặt trời

43

2.1. Thuật tốn đơn xác định kích thước hệ thống điện mặt trời dung
phương pháp tính tay (theo [1])
43

2.2.1.

Xác định tải

43

2.2.2.

Xác định bức xạ mặt trời trên giàn pin mặt trời

43

2.2.3.

Xác định năng lượng cần thiết từ tấm PV

44

2.2.4.

Xác định kích thước ắc quy

45

2.2.5.

Xác định kích thước bộ chuyển đổi điện năng

45

2.2.6.

Nghiên cứu thực tế

46

2.2.
2.2.1.

Tính tốn thiết kế hệ thống điện mặt trời cho khu tự học B10
Các thông số cần thiết ban đầu

47
47


THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI CẤP ĐIỆN PHỤC VỤ CHO
KHU TỰ HỌC B10 Ở ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HCM VÀ BỘ GIẢI
NHIỆT BẰNG NƯỚC CHO PIN MẶT TRỜI NHẰM TĂNG HIỆU SUẤT
TẤM PIN

2.2.2.

Thực hiện tính tốn

50

2.2.3.

Khảo sát khu vực lắp đặt hệ thống điện mặt trời

55

2.2.3.1.

Xác định vị trí các tấm pin

55

2.2.4. Bài tốn kinh tế về hệ thống pin mặt trời cho khu tự học B10. .56
Chương 3: Thiết kế hệ thống giải nhiệt bằng nước cho pin mặt trời

59

3.1.

Nhìn lại vấn đề

59

3.2.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống giải nhiệt

60

3.2.1.

Lựa chọn phương án thiết kế

60

3.2.2.

Ngun lý hoạt động

60

3.3.

Tính tốn, thiết kế

63

3.3.1.

Thơng số đầu vào

63

3.3.2.

Tính tốn số lượng béc phun và lựa chọn bơm

63

3.3.3.

Xây dựng cơng thức tính tốn nhiệt độ, cơng suất và thời gian 65

3.3.4.

Tính tốn lựa chọn nhiệt độ bật bơm

3.4.

Mơ hình đo đạc và thực nghiệm

67
69

3.4.1.

Chế tạo mơ hình

69

3.4.2.

Đo đạc thực nghiệm

71

Kết quả đo và nhận xét

73

3.5.

Chương 4: Tổng kết và hướng phát triển đề tài

76

Tài liệu tham khảo

77

Phụ lục

79


THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI CẤP ĐIỆN PHỤC VỤ CHO
KHU TỰ HỌC B10 Ở ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HCM VÀ BỘ GIẢI
NHIỆT BẰNG NƯỚC CHO PIN MẶT TRỜI NHẰM TĂNG HIỆU SUẤT
TẤM PIN

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Một tế bào quang điện làm từ tinh thể silicon

17

Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điện mặt trời độc lập

19

Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điện mặt trời nối với lưới điện

21

Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điện mặt trời nối lưới điện và dự phịng
.................................................................................................................................... 23
Hình 1.5: Sơ đồ các tấm pin mặt trời mắc nối tiếp

26

Hình 1.6: Sơ đồ các tấm pin mặt trời mắc song song

26

Hình 1.7: Sơ đồ kết nối các bộ phận trong hệ thống điện mặt trời độc lập

29

Hình 1.8: Sơ đồ kết nối các bộ phận trong hệ thống điện mặt trời nối lưới

30

Hình 1.9: Cánh đồng điện mặt trời

30

Hình 1.10: Hệ thống điện mặt trời sử dụng như tơn

31

Hình 1.11: Balo sử dụng pin mặt trời để tạo sạc điện thoại

32

Hình 1.12: Một số hình ảnh về ứng dụng pin mặt trời trong các hoạt động

32

Hình 1.13: Bộ tản nhiệt ở phía sau modul PV

34

Hình 1.14: So sánh giữa nhiệt độ mơi trường xung quanh và nhiệt độ trung bình
của modul PV khi có và khơng có bộ tản nhiệt
34
Hình 1.15: Hiệu suất điện dựa theo nhiệt độ modul PV

34

Hình 1.16: Nhiệt độ modul PV dựa theo bức xạ mặt trời

35

Hình 1.17: Mặt cắt ngang của các mơ hình bộ thu PVT/AIR. Hướng dịng chảy
vng góc với trang
36
Hình 1.18: (a) Sơ đồ hệ thống khơng khí PV/T đã nghiên cứu. (b) Ảnh chụp
thiết lập thí nghiệm của hệ thống khơng khí PV/T đã nghiên cứu
36
Hình 1.19: Ảnh hưởng của tốc độ dịng khí đến hiệu suất điện của hệ thống


THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI CẤP ĐIỆN PHỤC VỤ CHO
KHU TỰ HỌC B10 Ở ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HCM VÀ BỘ GIẢI

NHIỆT BẰNG NƯỚC CHO PIN MẶT TRỜI NHẰM TĂNG HIỆU SUẤT
TẤM PIN

được nghiên cứu trong các điều kiện mơi trường tương tự
37
Hình 1.20: Sơ đồ bố trí lắp đặt

38

Hình 1.21: So sánh giữa các hiệu suất phun nước tác động tới nhiệt độ modul38
Hình 1.22: Hiệu suất lưu lượng nước dựa trên hiệu suất điện của tấm pin mặt trời
39


THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI CẤP ĐIỆN PHỤC VỤ CHO
KHU TỰ HỌC B10 Ở ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HCM VÀ BỘ GIẢI
NHIỆT BẰNG NƯỚC CHO PIN MẶT TRỜI NHẰM TĂNG HIỆU SUẤT
TẤM PIN

Hình 1.23: Sự thay đổi hiệu suất chuyển đổi cho tấm pin mặt trời với làm mát
hệ thống RHX và khơng được làm mát
39
Hình 1.24: Sự thay đổi nhiệt độ chuyển đổi cho tấm pin mặt trời với làm mát hệ
thống RHX và không được làm mát
40
Hình 1.25: Ảnh chụp modul PV thử nghiệm với các giai đoạn chế tạo. (a) Mặt
sau của modul PV (b) vị trí của cặp nhiệt điện (c) cánh tản nhiệt kết hợp với cấu trúc
cotton (d) chi tiết của chất làm cứng và (e) thiết lập thử nghiệm được chế tạo cuối
cùng với các đầu tấm pin
40

Hình 1.26: So sánh nhiệt độ pin mặt trời khi có và khơng có làm mát Fins

41

Hình 1.27: So sánh cơng suất đầu ra pin mặt trời khi có và khơng có làm mát
Fins
41
Hình 2.1: Biểu đồ nhiệt độ trung bình theo tháng (dự báo) trong năm 2022 47
Hình 2.2: Biểu đồ bức xạ trung bình theo tháng (dự báo) trong năm 2022

48

Hình 2.3: Đèn LED panel MPE trịn RPL-6

49

Hình 2.4: Đèn LED chiếu điểm thanh ray MPE

49

Hình 2.5: Quạt treo tường Asia 55W

49

Hình 2.6: Khu tự học B10 – Đại học Bách Khoa HCM

50

Hình 2.7: bộ inverter hồ lưới 1 kW Goodwe GW1000-NS

51

Hình 2.8: ắc quy GS L100

52

Hình 2.9: Pin mặt trời Helios 135P

53

Hình 2.10: Khu vực trên cao của khu tự học B10

55

Hình 3.1: Đặc tính P-V như một hàm của nhiệt độ T m của PMT [2]

59

Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống giải nhiệt PMT

61

Hình 3.3: Quá trình biến đổi nhiệt của hệ thống giải nhiệt PMT

62

Hình 3.4: thơng số kích thước béc phun

64

THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI CẤP ĐIỆN PHỤC VỤ CHO
KHU TỰ HỌC B10 Ở ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HCM VÀ BỘ GIẢI
NHIỆT BẰNG NƯỚC CHO PIN MẶT TRỜI NHẰM TĂNG HIỆU SUẤT
TẤM PIN

Hình 3.5: Sơ đồ bố trí béc phun

65

Hình 3.6: Bức xạ mặt trời và nhiệt độ tấm pin ghi nhận được vào ngày
11/02/2022
68
Hình 3.7: Thiết kế mạng béc phun

69

Hình 3.8: Mạch điều khiển bơm và bơm

70

Hình 3.9: Mơ hình thực nghiệm thực tế

71


THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI CẤP ĐIỆN PHỤC VỤ CHO
KHU TỰ HỌC B10 Ở ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HCM VÀ BỘ GIẢI
NHIỆT BẰNG NƯỚC CHO PIN MẶT TRỜI NHẰM TĂNG HIỆU SUẤT
TẤM PIN

Hình 3.10: Máy đo nhiệt độ EXTECH SDL200

72

Hình 3.11: Máy đo bức xạ mặt trời: PCE - SPM 1

72

Hình 3.12: Wattmete

73

Hình 3.13: Kết quả đo: a. nhiệt độ; b. Công suất hai tấm pin; c. Công suất bơm
.................................................................................................................................... 74


THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI CẤP ĐIỆN PHỤC VỤ CHO
KHU TỰ HỌC B10 Ở ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HCM VÀ BỘ GIẢI
NHIỆT BẰNG NƯỚC CHO PIN MẶT TRỜI NHẰM TĂNG HIỆU SUẤT
TẤM PIN

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: So sánh thông số của pin mặt trời cho các trường hợp làm mát được
kiểm tra khác nhau
30
Bảng 2.1: Danh sách cơ sở vật chất tại khu tự học B10

41

Bảng 2.2: Danh sách số lượng và giá tiền các thiết bị trong hệ thống điện mặt
trời tại khu tự học B10
49
Bảng 2.3: Giá tiền điện theo EVN công bố năm 2022

49

Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật tấm pin Helios 135P

55

Bảng 3.2: Giá trị các thơng số tính tốn ứng với các nhiệt độ bật bơm khác
nhau
61
Bảng 3.3: Kết quả tính tốn

67


THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI CẤP ĐIỆN PHỤC VỤ CHO
KHU TỰ HỌC B10 Ở ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HCM VÀ BỘ GIẢI
NHIỆT BẰNG NƯỚC CHO PIN MẶT TRỜI NHẰM TĂNG HIỆU SUẤT
TẤM PIN

Chương 1. Tổng quan về pin mặt trời
1.1.

Giới thiệu hệ thống cung cấp điện
Hệ thống năng lượng là tập hợp các nhà máy điện, lưới điện và lưới nhiệt được
nối với nhau liên tục trong quá trình sản xuất, chúng có liên hệ mật thiết với nhau.

Hệ thống điện là hệ thống năng lượng khơng có lưới nhiệt. Hay nói cách khác, hệ
thống điện là hệ thống bao gồm các khâu sản xuất, truyền tải, phân phối và cung
cấp điện đến các hộ tiêu thụ
Điện năng là một dạng năng lượng rất phổ biến và quan trọng đối với cuộc
sống,điện năng được sản xuất từ các nhà máy được truyền tải và cung cấp cho các
hộ tiêu thụ. Trong việc truyền tải tới các hộ tiêu thụ việc thiết kế cung cấp điện là
một khâu rất quan trọng. Với thời đại hiện nay,nền kinh tế nước ta đang phát triền
mạnh mẽ theo sự hội nhập của thế giới,đời sống xã hội của người dân được nâng
cao nên những tiện nghi trong cuộc sống đòi hỏi mức tiêu thụ về điện năng tăng
cao, do đó việc thiết kế cung cấp điện không thể thiếu trong xu thế hiện nay.
Việc thiết kế cung cấp điện cần phải đáp ứng được các yêu cầu sau:

✔ Độ tin cậy cấp điện: mức độ tin cậy cung cấp điện phụ thuộc vào u cầu phụ
tải. với cơng trình quan trọng cấp quốc gia phải đảm bảo liên tục câp điện ở
mức cao nhất, những đối tượng như nhà máy, xí nghiệp, tòa nhà cao tầng…tốt
nhất là dùng máy phát điện dự phòng khi mất điện sẽ dùng máy phát.
✔ Chất lượng điện: được đánh giá qua hai tiêu chí tần số và điện áp, điện áp trung
và hạ chỉ cho phép khoảng ±5% do thiết kế đảm nhiệm, còn chỉ tiêu tần số do
cơ quan điện lực quốc gia điều hành.
✔ An tồn điện: cơng trình cấp điện phải có tính an toàn cao cho người vận hành,
người sử dụng thiết bị và cho tồn bộ cơng trình.
✔ Kinh tế: trong quá trình thiết kế ta phải đưa ra nhiều phương án rồi chọn lọc
1.2.

trong các phương án đó có hiệu quả kinh tế cao.
Giới thiệu năng lượng mặt trời
Năng lượng mặt trời, bức xạ ánh sáng và nhiệt từ mặt trời, đã được khai thác bởi
con người từ thời cổ đại bằng cách sử dụng một loạt các công nghệ phát triển hơn
bao giờ hết. Bức xạ mặt trời, cùng với tài nguyên thứ cấp của năng lượng mặt trời
như sức gió và sức sóng, sức nước và sinh khối, tạo thành hầu hết năng lượng tái

THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI CẤP ĐIỆN PHỤC VỤ CHO
KHU TỰ HỌC B10 Ở ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HCM VÀ BỘ GIẢI
NHIỆT BẰNG NƯỚC CHO PIN MẶT TRỜI NHẰM TĂNG HIỆU SUẤT
TẤM PIN

tạo có sẵn trên trái đất. Tuy nhiên, chỉ có một phần rất nhỏ của năng lượng mặt
trời có sẵn được sử dụng.
Sử dụng năng lượng mặt trời chỉ bị giới hạn bởi sự khéo léo của con người. Một
phần danh sách các ứng dụng năng lượng mặt trời sưởi ấm không gian và làm mát


THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI CẤP ĐIỆN PHỤC VỤ CHO
KHU TỰ HỌC B10 Ở ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HCM VÀ BỘ GIẢI
NHIỆT BẰNG NƯỚC CHO PIN MẶT TRỜI NHẰM TĂNG HIỆU SUẤT
TẤM PIN

thông qua kiến trúc năng lượng mặt trời, qua chưng cất nước uống và khử trùng,
chiếu sáng bằng ánh sáng ban ngày, nước nóng năng lượng mặt trời, nấu ăn năng
lượng mặt trời. Điện mặt trời là một ý tưởng lấy năng lượng từ mặt trời và chuyển
thành điện năng cung cấp cho các trang thiết bị phát điện. Để thu năng lượng mặt
trời, cách phổ biến nhất là sử dụng tấm pin năng lượng mặt trời, ánh sáng mặt trời
chiếu vào các tấm pin mặt trời tạo ra nguồn điện 1 chiều DC qua các bộ biến tần
chỉnh thành các nguồn điện xoay chiều AC cung cấp cho các thiết bị điện.
Pin mặt trời, tấm năng lượng mặt trời hay tấm quang điện (Solar panel) bao gồm
nhiều tế bào quang điện (solar cells) - là phần tử bán dẫn có chứa trên bề mặt một
số lượng lớn các cảm biến ánh sáng là điốt quang, thực hiện biến đổi năng lượng
ánh sáng thành năng lượng điện. Cường độ dòng điện, hiệu điện thế hoặc điện trở
của pin mặt trời thay đổi phụ thuộc bởi lượng ánh sáng chiếu lên chúng. Tế bào

quang điện được ghép lại thành khối để trở thành pin mặt trời (thông thường 60
hoặc 72 tế bào quang điện trên một tấm pin mặt trời). Tế bào quang điện có khả
năng hoạt động dưới ánh sáng mặt trời hoặc ánh sáng nhân tạo. Chúng có thể
được dùng như cảm biến ánh sáng (ví dụ cảm biến hồng ngoại), hoặc các phát xạ
điện từ gần ngưỡng ánh sáng nhìn thấy hoặc đo cường độ ánh sáng.

Hình 1.1: Một tế bào quang điện làm từ tinh thể silicon
Trên bề mặt pin được phủ các đường dẫn bằng kim loại với các nhánh nhỏ hơn
toả ra trên bề mặt pin để thu thập electron sinh ra bởi hiệu ứng quang điện
Sự chuyển đổi này thực hiện theo hiệu ứng quang điện. Hoạt động của pin mặt
trời được chia làm ba giai đoạn: