Báo Cáo Nhà Máy Điện Gió Và Điện Mặt Trời Đề Tài Viết Hướng Dẫn Sử Dụng Phần Mềm Pvsyst Qua 1 Ví Dụ Tính Toán Sản Lượng Điện Cụ Thể Của 1 Pv System.pdf
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (6.03 MB, 22 trang )
<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
<b>VIỆN ĐIỆN</b>
<b>BÁO CÁO</b>
<b>NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ VÀ ĐIỆN MẶT TRỜI</b>
<b>Đề tài: Viết hướng dẫn sử dụng phần mềm PVsyst qua 1 ví dụ tính tốnsản lượng điện cụ thể của 1 PV system</b>
<b>Giảng viên hướng dẫn:</b> Nguyễn Thị Anh
<b>Học phần:</b> Nhà máy điện gió và điện mặt trời
<b>Mã lớp:</b>
<b>Sinh viên thực hiện:</b>
Trần Quốc An- 20181077Nguyễn Thế Anh- 20181081Trần Hoàng Ánh- 20173655Lý Văn Chương- 20181097Hoàng Ngọc Chuyên- 20181098Đào Mạnh Cường- 20191453Nguyễn Trọng Đăng- 20181105
Hà Nội, 6- 2022
1
</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">1.3.1 Yêu cầu điện năng và đặc trưng của tải tiêu thụ...8
1.3.2 Điều kiện khí tượng tại vị trí lắp đặt...9
1.3.3 Lấy dữ liệu bức xạ tại khu vực bằng cách tạo Site trong PVsyst...10
<b>CHƯƠNG 2. VÍ DỤ TÍNH TỐN SẢN LƯỢNG ĐIỆN CỤ THỂ CỦA 1 PVSYSTEM...16</b>
2.1 Mơ phỏng cấu hình hệ thống và tính tốn sản lượng...16
2.1.1 Số liệu đầu vào phục vụ mô phỏng...16
2.1.2 Nhập thông số góc nghiêng mái, hướng mái...16
2.1.3 Chọn mẫu pin PV, Inverter và cài đặt số lượng String, ngõ vàoInverter 172.1.4 Khai báo số liệu phụ tải...17
2.1.5 Khai báo thông số tổn thất...18
2.2 Tính tốn sản lượng...18
<b>TÀI LIỆU THAM KHẢO...21</b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">Hình 1.8 Chọn Project design sau đó chọn Grid-Connection...10
Hình 1.9 Chọn “Reinitialize the new project”...11
Hình 1.10 Hộp thoại Geographical site parameters...11
Hình 1.11 Chọn Get from coordinates...12
Hình 1.12 Chọn đơn vị hiển thị bức xạ mặt trời là kWh/m2, day...12
Hình 1.13 Nhấn nút Save...13
Hình 1.14 Nhấn OK...13
Hình 1.15 Chọn Save...14
Hình 1.16 Nhấn Save...14
Hình 1.17 Hồn thành q trình thêm Site...15
Hình 2.1 Cài đặt thơng số góc và hướng đặt pin PV...16
Hình 2.2 Phân bố cơng suất tải tiêu thụ theo thời gian trong ngày...17
Hình 2.3Đồ thị sản lượng của PV theo tháng trong năm...19
Hình 2.4Đồ thị hiệu suất vận hành của hệ thống...19
Hình 2.5 Đồ thị sản lượng và tổn hao của hệ thống trong năm...20
Hình 2.6 Đồ thị liệt kê các tổn thất của hệ thống điện mặt trời...20
<b> DANH MỤC BẢNG BIỂU</b>Bảng 1.1 Thống kê các thiết bị sử dụng trong tòa nhà...9
Bảng 1.2 Giá trị GHI, DNI, DIF tại khu vực lắp đặt...10
Bảng 2.1 Bảng lựa chọn PV, inverter và cài đặt ghép nối hệ thống...17
Bảng 2.2 Bảng liệt kê các thông số tổn thất khai báo...18
Bảng 2.3 Bảng kết quả tính tốn sản lượng PV trong 1 năm...18
3
</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4"><b>CHƯƠNG 1. TỔNG QUA VỀ PHẦN MỀM PVSYST VÀ KHU VỰC LẮPĐẶT HỆ THỐNG PV ÁP MÁI</b>
<b>1.1 Giới thiệu chung về phần mềm PVsyst</b>
PVsyst là một phần mềm mô phỏng và thiết kế hệ thống điện mặt trời kháphổ biến hiện nay được các nhà tư vấn thiết kế sử dụng.
<b>1.1.1Các tính năng</b>
Các tính năng của phần mềm PVsyst:
Chỉ định công suất mong muốn hoặc khu vực có sẵn;Chọn mơ đun PV từ cơ sở dữ liệu nội bộ;
Chọn biến tần từ cơ sở dữ liệu nội bộ;
Đề xuất một cấu hình mảng tấm pin và hệ thống cho một mô phỏng sơ bộ;Hiển thị đường cong I/V (ntensity - Cường độ dòng điện/Voltage - Điệnáp) của mảng PV, cùng với các giới hạn biến tần, điện áp, dòng điện vàdòng biến tần MPPT (Maximum Power Point Tracker - Tối đa điểmquyền lực theo dõi);
Cung cấp các công cụ chuyên dụng để đánh giá tổn thất dây (và các tổnthất khác, chẳng hạn như chất lượng mô-đun), không khớp giữa các mô-đun, hành vi nhiệt do cài đặt cơ học, khơng có sẵn hệ thống…;
Tính tốn tổng năng lượng MWh/năm để đánh giá lợi nhuận của hệ thốngPV;
Tính tốn năng lượng cụ thể kWh/kWp, chỉ số sản xuất dựa trên bức xạ cósẵn (vị trí và định hướng);
Hiển thị năng lượng chính và tổn thất liên quan đến mô phỏng;
Một công cụ mạnh mẽ để phân tích nhanh hành vi hệ thống và cải thiệntiềm năng trong thiết kế;
Tìm kiếm trực tiếp vị trí bằng Google Maps;Tính tốn mạch điện ở đầu vào của mỗi biến tần;Quản lý dự án: truy cập tham số, sao chép, mẫu;Cơng cụ tối ưu hóa tham số.
<b>1.1.2Giao diện phần mềm</b>
Ta sử dụng phần mềm PVsyst 6.8.8 được tải từ [1]. Sau khi cài đặt xong, tatiến hành khởi động phần mềm, trên màn hình làm việc của phần mềm có các phầnchính sau:
</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">5Hình 1.2 Preliminary design
</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">1.1.3.2. Project disign
Đây là một phần chính của phần mềm và được sử dụng để nghiên cứu hoànchỉnh đối với một dự án. Mục này liên quan đến việc lựa chọn dữ liệu khí tượng,thiết kế hệ thống, nghiên cứu bóng mờ, xác định tổn thất và đánh giá kinh tế. Môphỏng được thực hiện trong một năm theo từng bước hàng giờ và cung cấp một báocáo hoàn thiện và bổ sung được nhiều kết quả.
1.1.3.3. Data base
Bao gồm quản lý dữ liệu khí tượng hàng giờ và hàng tháng, tổng hợp các giátrị sản lượng hàng giờ và nhập dữ liệu bên ngoài. Cơ sở dữ liệu cũng chứa thông tincủa tất cả các thành phần liên quan đến việc lắp đặt PV như mơ-đun, bộ biến tần,
pin, v.v.
Hình 1.3 Project disign
Hình 1.4 Data base
</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">1.1.3.4. Tools
Cung cấp một số công cụ bổ sung để nhanh chóng ước tính và hình dungtrạng thái của các tấm pin lắp đặt. Mục này cũng chứa một bộ công cụ chuyên dụngcho phép đo lường dữ liệu của các tấm pin lắp đặt hiện có được nhập vào để so sánhchặt chẽ với mô phỏng.
<b>1.2 Tổng quan về khu vực lắp đặt của hệ thống PV áp mái1.2.1Vị trí lắp đặt</b>
Vị trí lắp đặt là trên mái nhà trọ số nhà 16 ngõ 543 Giải Phóng, Giáp Bát,Hồng Mai, Hà Nội có tọa độ địa lý (20°59'28.6" vĩ độ Bắc, 105°50'31.1" kinh độĐơng). Có 2 khu vực lắp đặt là 2 bên mái có kích thước là 9m x 2,25m, có diện tíchlà 20,25 m, với khoảng trống ở giữa có chiều rộng là 50 cm để thực hiện đặt ống dẫndây và tạo lối đi lại.
Mái tơn có độ dốc là 12 , phù hợp để thi cơng lắp đặt. Ta có thể tận dụng độ<small>0</small>dốc sẵn có của mái tơn để đặt các tấm PV.
7Hình 1.5 Tools
Hình 1.6 Vị trí lắp đặt
</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8"><b>1.2.2Bóng râm</b>
Công suất phát của PV dễ bị ảnh hưởng bởi bóng râm. Các bóng che nhỏ nhưbóng che của nhánh cây, lá cây cũng làm giảm đáng kể sản lượng điện của modulenăng lượng mặt trời.
Sau khi khảo sát khu vực quanh nhà trọ, nhận thấy phần mái cao, thoáng vàkhơng bị cây cối che chắn cho nên có thể tận dụng tồn bộ diện tích mái tơn để lắpđặt PV.
<b>1.2.3Hướng lắp đặt</b>
Hướng lắp đặt tốt nhất là hướng chính Nam do nước ta thuộc bán cầu Bắc.Khảo sát mái tôn đối diện 2 phía là chính Bắc và chính Nam. Nếu các kết quả tínhtốn sản lượng và kinh tế đạt u cầu, chúng ta sẽ sử dụng luôn cấu trúc mái nhà nàythay vì phải đầu tư thi cơng thêm.
<b>1.2.4Độ nghiêng</b>
Góc nghiêng tối ưu của tấm pin mặt trời so với mặt bằng là từ 10 - 20 (tùy<small>0 0</small>tỉnh thảnh), do vậy ta sẽ điều chỉnh góc nghiêng của phần khung theo góc độ này.Tuy vậy, độ nghiêng hoặc hướng lắp đặt các tấm PV khơng cần q hồn hảo do cácmodule năng lượng mặt trời tạo ra 95% công suất danh định khi nằm trong 20o theohướng mặt trời. Nhưng nhờ mái tơn đã có độ nghiêng phù hợp là 12 nên ta có thể<small>0</small>tận dụng góc nghiêng này hoặc có thể điều chỉnh góc lắp đặt nếu cho kết quả tínhtốn tốt hơn.
<b>1.3 Thơng số cần thiết</b>
Sau khi đánh giá sơ bộ được tiềm năng vị trí lắp đặt, ta cầnxác định các thơng số sau để có thể thiết kế được hệ thống điệnmặt trời áp mái nối lưới:
Các yêu cầu và các đặc trưng của tải tiêu thụ điện.Điều kiện khí tượng tại vị trí lắp đặt.
Hiện trạng sẵn có về phần kiến trúc và phần điện của cơngtrình.
<b>1.3.1u cầu điện năng và đặc trưng của tải tiêu thụThiết bị<sup>Công suất</sup></b>
<b>Số lượng(chiếc)</b>
<b>Thời gian sử dụng(giờ/ngày)</b>
<b>Điện năng tiêuthụ trong ngày(kWh/ngày)</b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9"><b>1.3.2Điều kiện khí tượng tại vị trí lắp đặt</b>
Việc tính toán thiết kế cho hệ thống điện mặt trời áp mái cần bắt đầu bằngviệc khảo sát năng lượng mặt trời tại khu vực thi cơng để đưa vào tính toán chi tiết,cụ thể là thuộc khu vực số nhà 16 ngõ 543 Giải Phóng, Giáp Bát, Hồng Mai, HàNội có tọa độ địa lý (20°59'28.6" vĩ độ Bắc , 105°50'31.1" kinh độ Đông). Khu vực này thuộc Hà Nội, đây là vùng quanh năm tiếp nhận được lượng bứcxạ mặt trời khá dồi dào. Tổng lượng bức xạ trung bình hàng năm khoảng 120kcal/cm², nhiệt độ trung bình năm 24,9°C, độ ẩm trung bình 80 - 82%. Lượng mưatrung bình
trên 1700 mm/năm (khoảng 114 ngày mưa/năm).
Cụ thể, theo trang Web “Global Solar Atlas” (GSA - Bản đồ năng lượng mặttrời toàn cầu) được thành lập bởi Ngân hàng thế giới và tổ chức tài chính quốc tế, sốliệu về năng lượng mặt trời tại vị trí lắp đặt được thể hiện như sau:
9
</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">Hình 1.7 Vị trí lắp đặt
Direct normal irradiation (DNI) kWh/m<small>2</small>/day 1,751Global horizontal irradiation (GHI) kWh/m<small>2</small>/day 3,632Diffuse horizontal irradiation (DIF) kWh/m<small>2</small>/day 3,322
Bảng 1.2 Giá trị GHI, DNI, DIF tại khu vực lắp đặt
<b>1.3.3Lấy dữ liệu bức xạ tại khu vực bằng cách tạo Site trong PVsyst</b>
Để lấy dữ liệu về bức xạ tại khu vực lắp đặt trong phần mềm PVsyst, ta làm như sau: Trong giao diện làm việc của phần mềm PVsyst, chọn <b>Projec design</b> sau đóchọn <b>Grid-Connection. </b>Hộp thoại <b>Project design</b> sẽ xuất hiện:
</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">Hình 1.8 Chọn Project design sau đó chọn Grid-Connection
Chọn “<b>Reinitialize the new project</b>” và đặt tên dự án thiết kế vào các mụcnhư hình bên dưới:
11Hình 1.9 Chọn “Reinitialize the new project”
</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">Do trong PVsyst dữ liệu về năng lượng mặt trời khơng sẵn có tại Việt Namnên ta sẽ chọn <b>New Site</b> để khảo sát năng lượng mặt trời tại khu vực lắp đặt. Sau khichọn <b>New Site</b>, Hộp thoại <b>Geographical site parameters</b> sẽ xuất hiện, thực hiệnnhập tọa độ khu vực lắp đặt vào ơ tìm kiếm sau đó bấm Search, ta sẽ thu được kết
quả sau:
Sau khi xác định được tọa độ ta chọn <b>Import</b> để tạo <b>File Site</b> cho khu vực lắpđặt. Sau đó, hộp thoại <b>Geographical site parameters</b> sẽ xuất hiện, chọn <b>Get fromcoordinates để nhập dữ liệu bức xạ mặt trời vào vị trí lắp đặt. </b>
Hình 1.11 Chọn Get from coordinatesHình 1.10 Hộp thoại Geographical site parameters
</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">Trong ô <b>Meteo data Import</b> chọn <b>Meteonorm 7.2</b> để nhập bức xạ đầu vào,sau đó chọn <b>Import</b>, hộp thoại chi tiết về bức xạ mặt trời các tháng xuất hiện. Chọnđơn vị hiển thị bức xạ mặt trời là <b>kWh/m<small>2</small>, day</b> rồi nhấn <b>OK</b>
Nhấn nút <b>Save</b> để lưu File Meteonorm “Lãng Yên_MN72_SYN”
13Hình 1.12 Chọn đơn vị hiển thị bức xạ mặt trời là kWh/m2, day
Hình 1.13 Nhấn nút Save
</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">Sau khi lưu File Meteonorm “Lãng Yên_MN72_SYN”, ta chọn <b>Choose Site</b>,bảng chọn <b>Choosing a geographical site</b> xuất hiện, chọn khu vực Viet Nam, sau đó
<b>chọn “Lãng Yên MN72.SIT” và nhấn OK</b>
Hình 1.14 Nhấn OKTa chọn <b>Save</b> để lưu dự án thiết kế:
Hình 1.15 Chọn Save
</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">Tiếp tục nhấn <b>Save</b> để hoàn thành việc lưu dự án.
</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16"><b>CHƯƠNG 2. VÍ DỤ TÍNH TỐN SẢN LƯỢNG ĐIỆN CỤ THỂ CỦA 1 PVSYSTEM</b>
<b>2.1 Mơ phỏng cấu hình hệ thống và tính tốn sản lượng2.1.1Số liệu đầu vào phục vụ mô phỏng</b>
Chọn nguồn dữ liệu khí tượng Pvsyst sử dụng là Meteonorm 8.0, được tổng hợp vànội suy từ các trạm đo bức xạ trên thế giới kết hợp với số liệu bức xạ đo của vệ tinh. Vị trí nhà trọ lắp đặt thuộc khu vực số 16 ngõ 543 Giải Phóng, Giáp Bát, HồngMai, Hà Nội.
<b>2.1.2Nhập thơng số góc nghiêng mái, hướng mái</b>
Khảo sát trong phần mềm, hướng đặt và góc đặt tấm pin măt trời tối ưu nhất làhướng chính Nam và góc đặt từ 10<small>o</small>-13<small>o</small>, với lượng năng lượng mặt trời thu được tốiđa là 1162 kWh/m /năm. Khảo sát chiều dọc tịa nhà theo hướng Đơng Tây, do vậy,<small>2</small>pin mặt trời nếu đặt 2 bên mái tôn sẽ đối điện 2 phía Bắc và Nam.
Trong mục cài đặt thơng số hướng và góc đặt PV(Orientation), trong mục “Fieldtype” chọn “Several Orientations” để thực hiện tính tốn trường hợp có 2 phía đặtPV khác nhau.
Trong phần mềm, đối diện phía Nam ứng với góc 0 ; đối diện với phía Bắc ứng với<small>o</small>góc 180 . Sau khi thử các góc, tìm được góc cho lượng năng lượng mặt trời thu được<small>o</small>lớn nhất là từ 10<small>o</small>-15<small>o</small> ứng với giá trị 1162 kWh, thấp hơn 0,5% so với giá trị max,
</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">tuy nhiên nếu xét đến chi phí lớn khi muốn gia cơng mái nhà thì con số này chấpnhận được.
Mái tơn có độ nghiêng 12 nằm trong khoảng góc tối ưu nên ta có thể đặt các tấm<small>o</small>pin ngay trên mái tơn.
Hình 2.18 Cài đặt thơng số góc và hướng đặt pin PV
<b>2.1.3Chọn mẫu pin PV, Inverter và cài đặt số lượng String, ngõ vàoInverter</b>
Bảng 2.3 Bảng lựa chọn PV, inverter và cài đặt ghép nối hệ thống
<b>2.1.4Khai báo số liệu phụ tải</b>
Theo thông số thiết bị đã khai báo trước, ta nhập số liệu sử dụng thiết bị vào17
</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">phần mềm, kết quả giao diện phân bố lượng điện năng sử dụng trong ngày như sau:
Hình 2.19 Phân bố cơng suất tải tiêu thụ theo thời gian trong ngày
<b>2.1.5Khai báo thông số tổn thất</b>
Suy giảm do tấm pin lầnđầu
tiếp xúc ánh sáng
0,05% Theo khuyến cáo của phần mềm
Tổn thất do sai số hệ thống 0,1% Theo khuyến cáo của phần mềmTổn thất do bụi bẩn 2% Theo khuyến cáo của phần mềm
Bảng 2.4 Bảng liệt kê các thông số tổn thất khai báo
<b>2.2 Tính tốn sản lượng</b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">Bảng 2.5 Bảng kết quả tính tốn sản lượng PV trong 1 năm
Kết quả từ phần mềm cho thấy, trong 1 năm hệ thống nhận được lượng năng lượngtừ mặt trời là 635,2 kWh, sản lượng điện năng trung bình trong 1 năm là 3459,3kWh xét cả tổn thất. Trong đó lượng điện năng truyền cho người dùng sử dụng là1890,1 kWh và lượng điện năng đẩy lên lưới là 2824,1 kWh và lượng điện năng tiêuthụ từ lưới là 1254,9 kWh.
Với địa điểm lắp đặt, tháng 7 cho lượng điện năng sản xuất lớn nhất với 405,9 kWh,kế sau là tháng 6 với 376 kWh.
Hình 2.20Đồ thị sản lượng của PV theo tháng trong năm
19
</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">Hình 2.21Đồ thị hiệu suất vận hành của hệ thống
Hình 2.22 Đồ thị sản lượng và tổn hao của hệ thống trong năm
</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">Hình 2.23 Đồ thị liệt kê các tổn thất của hệ thống điện mặt trời
21
</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22"><b>TÀI LIỆU THAM KHẢO</b>
[1] PVsyst 6 tutorials
Video hướng dẫn thực hiện mơ phỏng
Link: Các tính năng của PVsyst
Link:
