(Luận văn thạc sĩ hcmute) xây dựng cấu hình hệ thống điện cho hệ thống bơm nước bằng pin quang điện
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (10.39 MB, 105 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
PHẠM TIẾN THUẬT
XÂY DỰNG CẤU HÌNH HỆ THỐNG ÐIỆN CHO HỆ
THỐNG BƠM NƯỚC BẰNG PIN QUANG ÐIỆN
NGÀNH: KỸ THUẬT ÐIỆN- 60520202
S K C0 0 5 7 9 2
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2018
Luan van
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
PHẠM TIẾN THUẬT
XÂY DỰNG CẤU HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN CHO HỆ
THỐNG BƠM NƢỚC BẰNG PIN QUANG ĐIỆN
NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN- 60520202
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2018
Luan van
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
PHẠM TIẾN THUẬT
XÂY DỰNG CẤU HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN CHO HỆ
THỐNG BƠM NƢỚC BẰNG PIN QUANG ĐIỆN
NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN- 60520202
Hƣớng dẫn khoa học:
PGS.TS TRƢƠNG VIỆT ANH
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2018
Luan van
Luan van
Luan van
PGS.TS Trƣơng Việt Anh
Luan van
Luan van
Luan van
Luan van
Luan van
Luan van
LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC:
Họ & tên: Phạm Tiến Thuật
Giới tính: Nam
Ngày, tháng, năm sinh: 12/07/1989
Nơi sinh: Tây Ninh
Quê quán: Tây Ninh
Dân tộc: Kinh
Địa chỉ liên lạc: 86 Trần Phú, KP.Ninh Trung, P.Ninh Sơn TP.Tây Ninh
Điện thoại nhà riêng: 0935194271
E-mail:
II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:
1 Đại học:
Hệ đào tạo: Vừa học Vừa làm
Thời gian đào tạo từ 10/2011 đến 10/ 2016
Nơi học (trƣờng, thành phố): Đại Học Điện Lực
Ngành học: Hệ Thống Điện
Tên đồ án, luận án hoặc mơn thi tốt nghiệp: Chính Trị- Mạch điện- Nhà máy
điện + Rơle
Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 08/ 2016 Tại Trƣờng
Trung Cấp Nghề Xây Lắp Điện
III. Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT
NGHIỆP ĐẠI HỌC:
Công việc
Thời gian
Nơi công tác
đảm nhiệm
Chuyên Viên- Kỹ
09/2014- 04/2018
Công Ty CP Cơ Điện Thủ Đức
Sƣ
09/2018
Trƣờng Cao Đẳng Nghề Tây Ninh
Giáo Viên
Trang i
Luan van
LỜI CAM ĐOAN
Tôi là Phạm Tiến Thuật học viên lớp Kỹ thuật điện khóa 2017 – 2019
sau q trình học tập và nghiên cứu tại trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.
Hồ Chí Minh. Tơi quyết định lựa chọn đề tài: “Xây dựng cấu hình hệ thống
điện cho hệ thống bơm nƣớc bằng pin quang điện”.
Tôi cam đoan bản luận văn này thực hiện với chính bản thân tơi dƣới sự
hƣớng dẫn của thầy PGS.TS. Trƣơng Việt Anh.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc
ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tp. Hồ Chí Minh, Ngày 20 tháng 09 năm 2018
( Ký tên và ghi rõ họ tên)
Phạm Tiến Thuật
Trang ii
Luan van
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô giáo Trƣờng Đại học
Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh đã truyền đạt, củng cố và định
hƣớng trong quá trình học tập tại trƣờng. Giúp tơi có khả năng tìm tịi, tƣ duy
và tự nghiên cứu phục vụ cho công việc hiện tại và trong tƣơng lai sắp tới.
Tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến thầy Trƣơng Việt Anh đã tận tình
hƣớng dẫn, giúp đỡ, giành thời gian chỉ dẫn, chỉnh sửa và truyền đạt kiến thức,
truyền đạt kinh nghiệm và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tơi hồn thành
tốt luận văn tốt nghiệp này.
Tơi xin cảm ơn gia đình, bạn bè lớp KDD 17A những ngƣời luôn động
viên, an ủi tơi những lúc khó khăn nhất.
Xin kính chúc tất cả và chân thành cảm ơn.
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2018
Phạm Tiến Thuật
Trang iii
Luan van
TĨM TẮT
Trong tình hình chung trên thế giới và Việt Nam, nhu cầu năng lƣợng
sạch năng lƣợng mặt trời cũng đã đƣợc quan tâm, nghiên cứu và đƣa ra rất
nhiều sản phẩm trong lĩnh vực năng lƣợng tái tạo. Điện năng lƣợng mặt trời đã
đƣợc chú ý phát triển tại nhiều quốc gia trên thế giới. Hiện nay, khi biến đổi
khí hậu gây ra bởi vấn nạn ơ nhiễm mơi trƣờng đã mang tính chất tồn cầu,
lĩnh vực điện mặt trời càng đƣợc quan tâm phát triển khi nó là nguồn năng
lƣợng vơ tận có thể thay thế cho các nguồn năng lƣợng truyền thống.
Trong những năm gần đây, đã có nhiều cơng trình nghiên cứu về điện
năng lƣợng mặt trời đƣợc công bố rộng rãi trong nƣớc cũng nhƣ ngồi nƣớc.
Các cơng trình này tập trung vào các vấn đề xác định điểm công suất cực đại
của pin năng lƣợng mặt trời, nâng cao hiệu suất vận hành pin mặt trời trong
trƣờng hợp hòa đồng bộ lƣới điện, kết hợp pin mặt trời với điện gió, tế bào
năng lƣợng trong chế độ vận hành hybrid… Đề tài "Xây dựng cấu hình hệ
thống điện cho hệ thống bơm nƣớc bằng pin quang điện" sẽ cho cái nhìn tổng
quan nhất về tình hình ứng dụng năng lƣợng sạch vào việc dùng cho bơm
nƣớc. Điểm nổi bật đƣợc đƣa ra giải quyết ở cấu hình sử dụng đó là hệ thống
độc lập của pin mặt trời, năng lƣợng từ pin không sử dụng bình ăcquy để lƣu
trữ hạn chế việc ơ nhiễm môi trƣờng do việc chế tạo và tái chế của nó gây ra.
Luận văn có đề cập đến việc tính tốn hệ thống, lựa chọn tồn bộ cấu
hình sao cho mạch đơn giản mà sử dụng hiệu quả. Một mô hình vật lý đƣợc
xây dựng để kiểm chứng đánh giá hiệu quả của phƣơng pháp đƣợc đề xuất.
Kết quả thu nhận qua thực nghiệm đã chứng minh đƣợc hiệu quả của phƣơng
pháp nghiên cứu đƣợc đề xuất.
Trang iv
Luan van
ABSTRACT
The general situation in the world and in Vietnam, the demand for clean
energy has also been paid attention, researched and launched many products in
the field of renewable energy. Solar energy has been developed in many
countries around the world. Nowadays, when climate change is caused by the
problem of global environmental pollution, the solar power is more and more
developed as it is an renewable resource that can replace the traditional energy.
In recent years, there have been many researches on solar power
published widely over the world. These projects focus on tracking the
maximum power point of photovoltaic, increasing the efficiency of solar cell
operation in connecting to the grid, hybrid mode with wind, power cell….
The topic of "Build the power system configuration for water pump system by
photovoltaic" will give an overview of clean energy applications in water
pump applications. The highlight of configuration solution is the stand-alone
system of photovoltaic, power without using batteries to store which would
limit environmental pollution caused by manufacturing and recycling them.
The thesis refers to the calculation of the system, selecting the entire
configuration that aim to create the as simple but high efficientlycircuit as
possible. A small model was developed to validate the effectiveness of the
proposed method. The experimental results demonstrate the effectiveness of
the proposed methodology.
Trang v
Luan van
PHỤ LỤC
LÝ LỊCH KHOA HỌC ...................................................................................... i
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN................................................................................................... iii
TÓM TẮT ........................................................................................................ iv
ABSTRACT .......................................................................................................v
PHỤ LỤC ......................................................................................................... vi
DANH MỤC HÌNH ....................................................................................... viii
CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU ................................................................................1
1.1
Đặt vấn đề ............................................................................................1
1.2
Các nghiên cứu liên quan. ...................................................................3
1.2.1 Các PP xác định điểm công suất cực đại của pin mặt trời. ..................3
1.2.2
Nâng cao hiệu quả nối lƣới của pin năng lƣợng mặt trời. ..............4
1.2.3
Nâng cao hiệu quả năng lƣợng mặt trời trong chế độ hybrid. ........5
1.3
Hƣớng nghiên cứu của luận văn ..........................................................6
1.4
Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................6
1.5
Nhiệm vụ nghiên cứu ..........................................................................7
1.6
Phạm vi nghiên cứu .............................................................................7
1.7
Phƣơng pháp nghiên cứu .....................................................................7
1.8
Điểm mới của luận văn........................................................................8
1.9
Ý nghĩa thực tiễn của đề tài .................................................................8
1.10
Nội dung luận văn ...............................................................................8
CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUY T...................................................................9
2.1
Tổng quan về pin năng lƣợng mặt trời. ...............................................9
2.1.1
Định nghĩa pin mặt trời ...................................................................9
2.1.2
Lịch sử phát triển pin mặt trời. .....................................................10
2.1.3
Cấu tạo và hoạt động của pin mặt trời ..........................................11
2.2
Tổng quan một hệ thống điện năng lƣợng mặt trời. ..........................12
Trang vi
Luan van
2.2.1
Bộ pin năng lƣợng mặt trời. ..........................................................13
2.2.2
Bộ chuyển đổi năng lƣợng điện ....................................................14
Tình hình sử dụng pin năng lƣợng mặt trời hiện nay. .......................15
2.3
2.3.1
Nhà máy năng lƣợng mặt trời trên thế giới. .................................16
2.3.1.1
Trang trại quang điện Topaz. ........................................................16
2.3.1.2
Nhà máy sản xuất điện mặt trời tập trung Ivanpah .......................17
2.3.2
Tình hình sử dụng pin năng lƣợng mặt trời ở trong nƣớc. ...........22
Hƣớng tiếp cận của luận văn về sử dụng pin mặt trời. ......................25
2.4
CHƢƠNG 3: GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN ....................................................27
Mơ hình tốn của pin mặt trời. ..........................................................27
3.1
3.1.1
Mơ hình một diode........................................................................27
3.1.1
Mơ hình 2 diode. ...........................................................................29
3.2
Mơ hình động cơ một chiều khơng chổi than. ...................................29
3.3
Mơ hình bơm ly tâm. .........................................................................31
3.3
Dị điểm cơng suất cực đại. ...............................................................31
3.3.1
Sử dụng bộ biến đổi điện áp DC. ..................................................33
3.3.2
Một số mạch biến đổi điện áp DC cơ bản: ...................................34
CHƢƠNG 4 M H NH TH C NGHIỆM ......................................................43
1.
Tính tốn thiết kế ..................................................................................43
2.
Mơ ph ng thí nghiệm ............................................................................45
3.
Giới thiệu mơ hình ................................................................................52
CHƢƠNG 5 K T LUẬN .................................................................................71
5.1
Các kết quả đạt đƣợc qua luận văn. ...................................................71
5.2
Các tồn tại và thiếu sót trong luận văn. .............................................71
5.3
Hƣớng phát triển của luận văn. .........................................................72
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................73
Trang vii
Luan van
DANH MỤC HÌNH
Hình 1. 1 Minh họa việc xác định điểm MPPT trong hệ thống pin mặt trời .....4
Hình 1. 2 Một hệ thống pin mặt trời nối lƣới điển hình .....................................5
Hình 1. 3 Cấu hình tiêu biểu của một hệ thống PV trong chế độ hybrid ...........6
Hình 2. 1 Cấu tạo pin mặt trời ......................................................................... 9
Hình 2. 2 Thiết bị chỉ có hiệu suất 1%, Russell Ohl xem là ngƣời tạo ra pin
năng lƣợng mặt trời đầu tiên năm 1946. ..........................................................10
Hình 2. 3 Nguyên lý hiện tƣợng quang điện ....................................................12
Hình 2. 4 Tổng quan một hệ thống năng lƣợng mặt trời. .................................13
Hình 2. 5 Hình ảnh một bộ pin năng lƣợng mặt trời. .......................................14
Hình 2. 6 Bộ chuyển đổi năng lƣợng mặt trời ..................................................15
Hình 2. 7 Topaz Solar Farms 550 MW, California. .........................................16
Hình 2. 8 Nhà máy điện mặt trời tập trung Ivanpah.........................................17
Hình 2. 9 Dự án Solar Star 579MW, California ...............................................18
Hình 2. 10 Nhà máy điện mặt trời nổi Hồi Nam. ...........................................19
Hình 2. 11 : Nhà máy Noor ..............................................................................20
Hình 2. 12 Trang trại điện mặt trời...................................................................21
Hình 3. 1 Sơ đồ mơ hình 1 diode......................................................................28
Hình 3. 2 Sơ đồ tƣơng đƣơng 2 diode ..............................................................29
Hình 3. 3 Dạng sóng điều khiển động cơ rushless DC ..................................30
Hình 3. 4 Sơ đồ tƣơng đƣơng pin mặt trời nối tải ............................................31
Hình 3. 5 Điểm làm việc của pin mặt trời. .......................................................32
Hình 3. 6 Sơ đồ khối bộ biến đổi điện áp nối pin mặt trời ...............................33
Hình 3. 7 Sơ đồ nguyên lý mạch uck .............................................................34
Hình 3. 8 Sơ đồ nguyên lý mạch oost DC .....................................................35
Hình 3. 9 Sơ đồ mạch biến đổi Buck - Boost ...................................................36
Hình 3. 10 Lƣu đồ giải thuật MPPT .................................................................41
Hình 3. 11 Lƣu đồ điều khiển bơm nƣớc .........................................................42
Trang viii
Luan van
Hình 4. 1 Đồ thị bức xạ trong ngày ................................................................. 44
Hình 4. 2 Đặc tuyến I - V động cơ rushless ...................................................45
Hình 4. 3 Mạch mơ ph ng thực thi bằng phần mềm Psim ...............................46
Hình 4. 4 Cơng suất thực so với cơng suất lý thuyết ........................................47
Hình 4. 5 Dịng điện trên m i tải ......................................................................47
Hình 4. 6 Điện áp ngõ ra ..................................................................................47
Hình 4. 7 Cơng suất thực so với cơng suất lý thuyết ........................................48
Hình 4. 8 Dịng điện trên m i tải ......................................................................48
Hình 4. 9 Điện áp ngõ ra ..................................................................................49
Hình 4. 10 Cơng suất thực so với cơng suất lý thuyết ......................................49
Hình 4. 11 Dịng điện trên m i tải ....................................................................50
Hình 4. 12 Điện áp ngõ ra ................................................................................50
Hình 4. 13 Công suất thực so với công suất lý thuyết ......................................51
Hình 4. 14 Dịng điện trên m i tải ....................................................................51
Hình 4. 15 Điện áp ngõ ra ................................................................................51
Hình 4. 16 Mạch tăng áp DC - DC ...................................................................53
Hình 4. 17 Động cơ rushless DC ...................................................................54
Hình 4. 18 Mạch điều khiển Arduino UNO R3 ...............................................55
Hình 4. 19 Khơng đủ cơng suất để khởi động động cơ ....................................57
Hình 4. 20 Dịng điện và điện áp đo đƣợc ........................................................57
Hình 4. 21 Điểm làm việc trên tấm pin ............................................................58
Hình 4. 22 Một động cơ chạy khi cơng suất thấp.............................................59
Hình 4. 23 Dịng điện và điện áp đo đƣợc ........................................................59
Hình 4. 24 Điểm làm việc trên tấm pin ............................................................60
Hình 4. 25 Hai động cơ chạy với cơng suất trung bình ...................................61
Hình 4. 26 Dịng điện và điện áp đo đƣợc ........................................................61
Hình 4. 27 Điểm làm việc trên tấm pin ............................................................62
Hình 4. 28 a động cơ chạy khi cơng suất tăng cao .......................................63
Hình 4. 29 Dịng điện và điện áp đo đƣợc ........................................................63
Trang ix
Luan van
Hình 4. 30 Điểm làm việc trên tấm pin ............................................................64
Hình 4. 31 Cơng suất lớn, chạy 3 động cơ .......................................................65
Hình 4. 32 Dịng điện và điện áp đo đƣợc ........................................................65
Hình 4. 33 Điểm làm việc trên tấm pin ............................................................66
Hình 4. 34 Hai động cơ đang chạy khi cho bức xạ trung bình .........................67
Hình 4. 35 Dịng điện và điện áp đo đƣợc ........................................................67
Hình 4. 36 Điểm làm việc trên tấm pin ............................................................68
Hình 4. 37 ức xạ xuống thấp, ngắt 2 động cơ ................................................69
Hình 4. 38 Dịng điện và điện áp đo đƣợc ........................................................69
Hình 4. 39 Điểm làm việc trên tấm pin ............................................................70
Trang x
Luan van
CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1
Đặt vấn đề
Những vấn đề về điện năng ngày càng đƣợc quan tâm nhiều hơn. Đặc biệt là
“Năng lƣợng tái tạo”, là năng lƣợng từ những nguồn nguyên liệu vô tận nhƣ năng
lƣợng mặt trời, năng lƣợng gió, năng lƣợng thủy triều, năng lƣợng sóng, năng lƣợng
địa nhiệt… Các loại năng lƣợng tái tạo này là những loại năng lƣợng tiềm năng và
sẽ là những phƣơng án thay thế hữu hiệu cho các loại năng lƣợng hóa thạch ngày
càng khan hiếm và gây ô nhiễm môi trƣờng. Trong bối cảnh này, sự kết hợp của
quang điện hệ thống trong các ứng dụng bơm nƣớc đƣợc cho là một trong những sử
dụng phổ biến nhất của khai thác năng lƣợng mặt trời [23-26]. Cụ thể ở ắc Mỹ, Úc
và Châu Âu việc sử dụng PV-bơm phục vụ cho hệ thống nơng nghiệp lớn; cịn tại
các nƣớc đang phát triển đa số phục vụ nhu cầu sinh hoạt nhƣ bơm nƣớc lên tầng
cao và phục vụ tƣới tiêu, hệ thống nƣớc uống cho gia súc [27-30].
Hiện nay, lĩnh vực năng lƣợng tái tạo đang đƣợc quan tâm rất nhiều tại các
nƣớc phát triển cũng nhƣ các nƣớc đang phát triển. Riêng về năng lƣợng mặt trời
đƣợc hầu hết các quốc gia quan tâm sâu sắc, đặc biệt là các nƣớc nằm khu vực gần
xích đạo đƣợc hƣởng cƣờng độ bức xạ mặt trời tƣơng đối tốt, nhƣ nƣớc Việt Nam
ta.
Giới hữu trách Việt Nam đã khuyến khích việc phát triển năng lƣợng mặt trời
bằng những chính sách, h trợ xây dựng nhiều dự án năng lƣợng mặt trời trên phạm
vi tồn quốc. Đây chính là bƣớc ngoặt lớn cho việc phát triển đa dạng hóa các
nguồn năng lƣợng điện năng và giúp cho việc phát triển tiềm năng năng lƣợng tái
tạo tại Việt Nam. Chính nhờ những chính sách này, nhu cầu năng lƣợng mặt trời
càng đƣợc đẩy mạnh phát triển.
Tại Việt Nam,việc cung cấp điện lƣới quốc gia vơ cùng khó khi khi truyền tải
điện lƣới đến các hộ dân vùng sâu, vùng xa, biên giới và hải đảo. Tại những khu
vực này, công suất tiêu điện năng là rất thấp, hầu nhƣ chỉ phục vụ cho nhu cầu thắp
sáng và tƣới tiêu cho các khu vực phân bố khá thƣa, việc truyền tải điện năng đến
Trang 1
Luan van
các hộ gia đình này vơ cùng tốn kém và thiếu tính kinh tế. Theo các nhà khoa học,
nếu phát triển tốt điện mặt trời sẽ góp phần đẩy nhanh Chƣơng trình điện khí hóa
nơng thơn (Dự kiến đến năm 2020, cung cấp điện cho toàn bộ 100% hộ dân nông
thôn, miền núi, hải đảo…). Điện mặt trời cung cấp cho từng hộ dân sẽ là phƣơng án
hữu hiệu nhất, giúp tiết kiệm rất nhiều chi phí truyền tải khơng cần thiết cho nhà
nƣớc ta.
Hiện nay, việc dự trữ các nguồn năng lƣợng tái tạo là khơng thể, đây cũng
chính là nhƣợc điểm của loại năng lƣợng này do phải phụ thuộc hồn tồn vào điều
kiện mơi trƣờng bên ngồi. Chính vì lý do trên, bài tốn cần giải quyết chính là phải
tìm ra phƣơng pháp điều khiển, vận hành sao cho thu đƣợc hiệu suất cao nhất từ
nguồn năng lƣợng tái tạo. Đã có nhiều nghiên cứu các phƣơng pháp đáp ứng cho
yêu cầu nâng cao hiệu suất này, đặc biệt nổi trội gồm có: phƣơng pháp xác định
điểm công suất cực đại pin mặt trời, nâng cao hiệu suất hoạt động pin mặt trời bằng
cách nối lƣới, giải pháp nâng cao hiệu quả hoạt động trong chế độ hybrid với các
nguồn năng lƣợng khác. Với tình hình hiện nay của nƣớc ta, vấn đề cần đặt ra là xây
dựng đƣợc thuật tốn điều khiển tối ƣu cơng suất từ pin mặt trời nhằm phục vụ các
nhu cầu sử dụng điện năng cho nƣớc ta.
Luận văn này trình bày một giải pháp giúp sử dụng năng lƣợng mặt trời hữu
hiệu nhất nhằm đáp ứng nhu cầu tƣới tiêu bằng bơm nƣớc tiết kiệm các chi phí phát
sinh của nguồn dự trữ và đạt hiệu quả cao cho các hộ tiêu thụ vùng sâu, vùng xa.
Qua mơ hình thực nghiệm mô ph ng hệ thống bơm nƣớc, đã cho thấy hiệu quả của
giải pháp đƣợc đề xuất đã chứng minh là có tính khả thi cao, có khả năng áp dụng
vào phục vụ sản xuất, sinh hoạt.
Trang 2
Luan van
1.2
Các nghiên cứu liên quan.
Tình hình sử dụng năng lƣợng trên thế giới đạt nhiều tiến bộ trong suốt
15 năm qua, tỷ lệ tăng trƣởng hàng năm năng lƣợng mặt trời là trên 40% [1],
nhấn mạnh sự trƣởng thành của các khoản đầu tƣ thực hiện, đảm bảo độ tin
cậy của cơng nghệ đƣợc sử dụng. Cùng một lúc, chính sách khuyến khích và
các biện pháp h trợ đƣợc thực hiện trong một số các nƣớc, đặc biệt là bên
trong Liên minh Châu Âu đề ra mục tiêu tăng năng lƣợng mặt trời từ 6% lên
đến 12% [2].
Việt Nam là nƣớc có tiềm năng lớn về năng lƣợng mặt trời với cơng suất
2
bức xạ trung bình của mặt trời khoảng 5kWh/m /ngày ở miền Nam và miền
2
Trung, và khoảng 4kWh/m /ngày ở miền ắc [11]. Việc tận dụng năng lƣợng
mặt trời làm nguồn năng lƣợng thay thế hết sức thuận lợi. Trong đó, tận dụng
năng lƣợng mặt trời vào ứng dụng bơm nƣớc đang đƣợc phát triển. Tuy nhiên,
chi phí đầu tƣ cả hệ thống bơm nƣớc dùng pin mặt trời vẫn còn cao và sự phụ
thuộc vào điều kiện thời tiết là những bất lợi. Lựa chọn kích cỡ tối ƣu trở nên
cần thiết cho việc sử dụng hiệu quả và thiết kế kinh tế của hệ thống điện nhằm
tối đa hố tính khả thi của lắp đặt PV. Nên ta cần khảo sát đƣa ra công suất
bơm, công suất pin mặt trời cung cấp theo nhu cầu sử dụng cho từng trƣờng
hợp cụ thể.
1.2.1 Các phƣơng pháp xác định điểm công suất cực đại của pin mặt trời.
Xác định đƣợc điểm công suất cực đại là bƣớc tiến vô cùng lớn trong việc
nghiên cứu về năng lƣợng mặt trời. Phƣơng pháp nghiên cứu này đã dành đƣợc sự
quan tâm rất lớn của các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực năng lƣợng mặt trời. Do bức
xạ mặt trời từng thời điểm sẽ khác nhau, cho nên công suất cực đại của pin mặt trời
cũng khác nhau. Việc tận dụng tối đa nguồn năng lƣợng phát ra từ pin quang điện sẽ
giúp nâng cao hiệu suất tấm pin một cách thực tế nhất. Chính vì lý do trên, Việc tìm
ra điểm làm việc công suất cực đại sẽ giúp thu đƣợc công suất điện năng lớn nhất từ
cùng một số lƣợng tấm pin mặt trời nhƣ nhau.
Trang 3
Luan van
Các nghiên cứu trong [1-7] đã đƣa ra nhiều phƣơng pháp tìm điểm MPPT cho
các hệ thống pin mặt trời. Các nghiên cứu đều cho kết quả rất tốt và hoạt động ổn
định. Ngồi các phƣơng pháp dị tìm truyền thống là P&O và INC, gần đây nhiều
thuật toán tối ƣu đƣợc áp dụng để tìm kiếm điểm làm việc này.
Hình 1. 1 Minh họa việc xác định điểm MPPT trong hệ thống pin mặt trời
Tuy nhiên, do yêu cầu sử dụng các thuật tốn mạnh mẽ để tìm đƣợc điểm
MPPT nên việc áp dụng các phƣơng pháp đƣợc đề xuất chỉ thực sự mang lại nhiều
lợi ích cho các ứng dụng công suất lớn. Với các yêu cầu công suất nh và giá thành
phù hợp thì việc áp dụng các phƣơng pháp tính tốn này sẽ đội giá lên cao và không
mang lại nhiều hiệu quả về mặt kinh tế.
1.2.2 Nâng cao hiệu quả nối lƣới của pin năng lƣợng mặt trời.
Các nghiên cứu [8-15] tập trung vào các giải pháp nâng cao hiệu quả hoạt
động của các bộ PV nối lƣới. Để tận thu đƣợc nguồn năng lƣợng lớn nhất từ mặt
trời thì vấn đề nối lƣới ln là một giải pháp đƣa lên hàng đầu. Khi nối lƣới quốc
gia, pin mặt trời sẽ luôn vận hành tại các vị trí MPPT, nguồn năng lƣợng thu đƣợc
sẽ đƣa hết lên lƣới điện.
Trang 4
Luan van
