Luận văn thạc sĩ nghiên cứu các chế độ vận hành khi kết nối nhà máy điện mặt trời dohwa vào lưới điện 110kv tỉnh quảng bình

..

ĐẠI H C ĐĨ N NG
TRƯỜNG ĐẠI H C BÁCH KHOA

PHẠM NG C HƯNG

NGHIÊN C U CÁC CHẾ ĐỘ V N HÀNH
KHI KẾT NỐI NHĨ MÁY ĐI N MẶT TRỜI DOHWA
VĨO LƯ I ĐI N 110KV T NH QUẢNG BÌNH

Chuyên ngƠnh: K thu t đi n
Mư s : 8520201

LU N VĔN THẠC Sƾ K THU T

Ng

ih

ng d n khoa h c: PGS.TS. ĐINH THĨNH VI T

ĐƠ N ng, Nĕm 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên c u c a riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng
bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tác gi lu năvĕn

Ph m Ng căH ng


MỤC LỤC
TRANG BÌA
L IăCAMăĐOAN
M CL C
TRANG TĨM T T TI NG ANH VÀ TI NG VI T
DANH M C CÁC KÝ HI U, CÁC CH VI T T T
DANH M C CÁC B NG
DANH M C CÁC HÌNH
M Đ U .........................................................................................................................1
1. Lý do ch năđ tài: ....................................................................................................1
2. M c tiêu nghiên c u:...............................................................................................1
3. Đ iăt ng và ph m vi nghiên c u:..........................................................................2
4. Ph ngăphápănghiênăc u:........................................................................................2
5. ụănghƿaăth c ti n: ....................................................................................................2
6. C u trúc c aăđ tài: ..................................................................................................2
CH NGă1 : T NG QUAN V NHĨăMÁYăĐI N M T TR I DOHWA VĨăL
I
ĐI N 110KV T NH QU NG BÌNH ..............................................................................4
1.1. GI I THI U V NĔNGăL
NG M T TR I ......................................................4
1.1.1. Khái ni m ..........................................................................................................4
1.1.2. B c x m t tr i ..................................................................................................4
1.1.3. Tínhătốnănĕngăl ng m t tr i ...........................................................................7
1.2. PIN M T TR I .....................................................................................................11
1.2.1. Hi u ngăquangăđi n .......................................................................................11
1.2.2. C u t o c a pin m t tr i ..................................................................................12
1.2.3. Nguyên lý ho tăđ ng c a pin m t tr i .............................................................13

1.2.4. Đ c tính làm vi c c a pin m t tr i ..................................................................15
1.3. TI MăNĔNGăPHÁTăTRI NăĐI N M T TR I T I L TH Y .........................18
1.3.1. Khái quát v huy n L Th y ...........................................................................18
1.3.2. Ti mănĕngăphátătri năđi n m t tr i t i L Th y ..............................................20
1.4. KHÁIăQUÁTăLĐ 110-220KV T NH QU NG BÌNH ...........................................21
1.4.1. Ngu năđi n ......................................................................................................22
1.4.2. L iăđi n .........................................................................................................22
1.5. GI I THI UăNHĨăMÁYăĐI N M T TR I DOHWA .......................................28
1.5.1. Quy mô ............................................................................................................28
1.5.2. S ăb công ngh ..............................................................................................30
1.6. K T LU NăCH
NGă1 .......................................................................................32
CH NGăβăμăGI I THI U PH N M M MÔ PH NG ETAP VÀ D ĐỐNăCƠNGă
SU TăVĨăĐI NăNĔNGăNHĨăMÁYăĐI N M T TR I DOWHA ...........................33


2.1. GI I THI U PH N M M ETAP .........................................................................33
2.1.1. Các kh nĕngătínhătốnăc a ETAP ...................................................................33
2.1.2. Giao di n ETAP ..............................................................................................34
2.1.3. Các ph n t chính ............................................................................................34
2.2. NG D NG PH N M Mă ETAPă Đ TệNHă TOÁNă PHỂNă TệCHă L
Iă ĐI N
M U ..............................................................................................................................35
2.2.1. Thông s l iăđi n ...........................................................................................36
2.2.2. K t qu mô ph ng ...........................................................................................37
2.3. D ĐỐNăCƠNGăSU TăVĨăĐI NăNĔNGăC A NHÀ MÁY DOWHA ..........38
2.3.1. Gi i thi uăch ngătrìnhăPVăSYST ..................................................................38
2.3.2. Cácăb c thi t k c a h th ng n iăl i bằng ph n m m PV SYST ..............38
2.3.3. K t qu tính tốn bằng ph n m m PV SYST ..................................................39
2.4. K T LU NăCH

NGăβ .......................................................................................40
CH NGă γă μă TÍNH TỐN, PHÂN TÍCH NHă H
NGă Đ N CH Đ V N
HÀNH KHI K T N Iă NHĨă MÁYă ĐI N M T TR Iă VĨOă L
Iă ĐI N 110kV
T NH QU NG BÌNH ...................................................................................................41
3.1. CÁC THÔNG S Đ CăTR NGăC AăL
IăĐI N ...........................................41
3.1.1. Xu t tuy n 171-TBAăββ0kVăĐ ng H i ..........................................................42
3.1.2. Xu t tuy n 172-TBAăββ0kVăĐ ng H i ..........................................................43
3.1.3. Xu t tuy n 173-TBAăββ0kVăĐ ng H i ..........................................................43
3.1.4. Xu t tuy n 174-TBAăββ0kVăĐ ng H i ..........................................................44
3.1.5. Xu t tuy n 175-TBAăββ0kVăĐ ng H i ..........................................................45
3.1.6. Xu t tuy n 171-TBAăββ0kVăBaăĐ n ..............................................................47
3.1.7. Xu t tuy n 172-TBAăββ0kVăBaăĐ n ..............................................................47
3.1.8. Xu t tuy n 173-TBAăββ0kVăBaăĐ n ..............................................................48
3.1.9. Xu t tuy n 174-TBAăββ0kVăBaăĐ n ..............................................................49
3.1.10. Xu t tuy n 176-TBAăββ0kVăBaăĐ n ............................................................50
3.2. CÁC CH Đ V N HÀNH C AăLĐ110KVăQU NGăBỊNHăKHIăCH AăK T
N IăNMĐăM T TR I DOHWA .................................................................................51
3.2.1. Tính tốn t n th t cơng su t ............................................................................51
3.2.2. Tính tốn t n th tăđi nănĕng ............................................................................52
3.2.3. Phơnătíchăđi n áp v n hành ..............................................................................57
3.3. CÁC CH Đ V N HÀNH C Aă LĐ110kV T NH QU NG BÌNH KHI CĨ
K T N IăNMĐăM T TR I DOHWA ........................................................................59
3.3.1. Ch đ ph t i c căđ i .....................................................................................59
3.3.2. Ch đ ph t i trung bình ................................................................................59
3.3.3. Ch đ ph t i c c ti u ....................................................................................64
3.3.4. Tính tốn t n th tăđi nănĕng ............................................................................69
3.4. TR

NG H P X Y RA S C T IăNHĨăMÁYăĐI N M T TR I ..............73


3.5. XÉT CÁC TR
NG H P S C NG N M CH T I CÁC NÚT 110kV........74
3.5.1. Khi x y ra s c ng n m ch t i thanh cái 110kV TBA Cam Liên ..................74
3.5.2. Khi x y ra s c ng n m ch t iăthanhăcáiă110kVăTBAăÁngăS n ...................74
3.5.3. Khi x y ra s c ng n m ch t iăthanhăcáiă110kVăTBAăββ0kVăĐH ................75
3.6. K T LU NăCH
NGăγ .......................................................................................75
K T LU N ...................................................................................................................77
TÀI LI U THAM KH O .............................................................................................79
PH L C ......................................................................................................................80
QUY TăĐ NHăGIAOăĐ TÀI LU NăVĔNăTH CăSƾă(B N SAO)
B N SAO K T LU N C A H Iă Đ NG, B N SAO NH N XÉT C A CÁC
PH N BI N.


TRANG TÓM T T TIẾNG ANH VÀ TIẾNG VI T
NGHIÊN C U CÁC CH Đ V N HÀNH KHI K T N IăNHĨăMÁYăĐI N M T
TR I DOHWA VĨOăL
IăĐI N 110KV T NH QU NG BÌNH
H c viên: Ph m Ng căH ng
Mã s :

Chuyên ngành: Kỹ thu tăđi n

Khóa: K34QB

Tr

ngăĐ i h c Bách Khoa - ĐHĐN

Tóm t t - Nĕngăl ngăm tătr iălƠăngu nănĕngăl ngăv ăt n ămi năphí ăkh ngăgơ ă ănhi măm iă
tr ngă vƠă đ că bi tă lƠă ăđơuă c ngă c ă Trênă th ă gi iă đưă c ă nhi uă n că khaiă thácă ngu nă nĕngă
l ngănƠ ăr tăc ăhi uăqu ăvƠăngƠ ăcƠngăphátătri nănh μăĐ c Ý, Tơ ăBanăNha ăMỹ ăầăvƠăc ă
nhi uăn căđangă mă tă ơ ă ngănh μăTrungăQu c Philippin, Canada, Bra inầ Đ uănĕmă
2016, UBND t nh Qu ng Bình đưăc p quy tăđ nh ch tr ngăđ uăt ă ánăNhƠămá ăđi n m t
tr iăhòaăl i cho C ngăt ăTNHHăNĕngăl ng Xanh DOHWA. D ánăđ c tri n khai t i xã
Ng ăTh y B c, huy n L Th y ăV năđ ănghiênăc uăl aăch năcácăch ăđ ăđ cătr ng ăđánhăgiáă
nhăh ngăc aănhƠămá ăđi năm tătr iăDohwaăđ năcácăch đ v năhƠnhăc aăl iăđi nă110kV
t nh Qu ng Bình c nă đ că quană tơmă đ ngă m c ă Trong lu nă vĕn ă ph n m mă Etapă đ c l a
ch năđ th c hi n mơ ph ng ătínhătốn ăphơnătíchăl iăđi n phân ph i t ngă ng v i các ch
đ v n hành khác nhau.
Từ khóa - nhƠămá ăđi n m t tr i; pin m t tr i; l

iăđi n phân ph i; ch đ v n hành; Etap.

RESEARCH OF OPERATION MODES OF CONNECTING DOHWA SOLAR
POWER PLANT TO POWER GRID-LINE OF QUANG BINH PROVINCE
Abstract - Solar energy is a "green" source of energy with no pollution to the environment.
There are many countries exploiting solar energy effectively as Germany, Italy, Spain, USA,
... and some other nations are considering solar power plant construction as China,
Philippines, Canada, Brazil, ... In early 2016, the People's Committee of Quang Binh province
has made an agreement to invest in the solar power plant project of Dohwa green energy
limited Company. The plant was constructed in Ngu Thuy Bac town, Le Thuy district. The
study of specific operation modes and evaluating impact of connection between Dohwa solar
power plant and power distribution grid-line of Quang Binh province must be considered
properly. The Etap software is used to perform simulation, calculation and analysis of
distribution grid-line corresponding to different operating modes.

Keywords - solar power plant; solar battery; grid distribution; operation mode; Etap.


DANH MỤC CÁC KÝ HI U, CÁC CH
CÁC KÝ HI U:
-

P: Công su t tác d ng

-

Q: Công su t ph n kháng

-

U: Đi n áp

-

δUμ Đ l chăđi n áp

-

I: Dịngăđi n

-

t:

-

ΔPμ T n th t cơng su t tác d ng

-

A: Đi nănĕng

-

ΔAμ

CÁC CH

Th i gian

T n th tăđi nănĕng

VI T T T:

-

LĐPPμ L

iăđi n phân ph i

-

NMĐμ NhƠămá ăđi n

-

TBA:

-

MBA: Máy bi n áp

-

XT:

Xu t tuy n

-

MC:

Máy c t

-

PT: Ph t i

-

TC: Thanh cái

-

TTCS: T n th t công su t

-

TTĐNμ T n th tăđi nănĕng

Tr m bi n áp

VIẾT T T


DANH MỤC CÁC BẢNG
B ng 1.1. Th ng kê mang t iăđ

ng dây 220kV...........................................................23

B ng 1.2. Th ng kê kh iăl ngăl iăđi n 110kV..........................................................24
B ng 1.3. Th ng kê mang t i các tr m bi n áp 110kV .................................................25
B ng 1.4. Th ng kê mang t iăcácăđ ng dây 110kV ....................................................27
B ng 1.5. B ng thông s kỹ thu t c aănhƠămá ăđi n m t tr i Dohwa ..........................28
B ng 2.1. Thông s ngu n c aăl iăđi n m u ...............................................................36
B ng 2.2. Thông s nút c aăl iăđi n m u ....................................................................36
B ng 2.3. Thông s nhánh c aăl iăđi n m u ...............................................................36
B ng 2.4. Thông s t i c aăl iăđi n m u .....................................................................36
B ng 2.5. S năl ngăđi năbánălênăl i c a nhà máy theo s li u b c x m t tr i
METEONOM ...............................................................................................39
B ng 3.1. Thông s v n hành LĐă110kVăthu căTBAăββ0kVăĐ ng H i ......................41
B ng 3.2. Thông s v n hành LĐă110kVăthu căTBAăββ0kVăBaăĐ n..........................46
B ng 3.3. Phân b công su t các ch đ v năhƠnhăkhiăch aăk t n iăNMĐăm t tr i .....51
B ng 3.4. TínhătốnăΔPăc a LĐăt nh Qu ng Bình khiăch aăk t n iăNMĐăm t tr i ......52
B ng 3.5. S li u phân b công su t c aăLĐ110kV t nh Qu ng Bình trong 1ăngƠ ăđi n

hình ...............................................................................................................53
B ng 3.6.Tính toán t n th tăđi nănĕngăquaăcácăMBAăT1/BĐ và T1/ĐH Tβ/ĐH .........54
B ng 3.7. Tính tốn t n th tăđi nănĕngătrênăđ ng dây 110kV ....................................56
B ng 3.8. T n th tăđi nănĕngăc aăLĐPPăkhiăch aăc ăk t n iăNMĐăm t tr i ...............57
B ng 3.9. K t qu mô ph ngăđi năápăkhiăch aăk t n iăNMĐăm t tr i .........................57
B ng 3.10. Đ l ch đi n áp trên các nút ph t i -TBAăββ0kVăĐ ng H i ....................58
B ng 3.11. Đ l ch đi n áp trên các nút ph t i -TBA 220kV BaăĐ n ........................59
B ng 3.12. Các ch đ phát c aănhƠămá ăđi n m t tr i ................................................59
B ng 3.13. Phân b công su t ch đ ph t i trung bình khi k t n iăNMĐăm t tr i ....60
B ng 3.14. TínhătốnăΔPăc a ch đ ph t i trung bình khi k t n iăNMĐăm t tr i .....61
B ng 3.15. Mô ph ngăđi n áp ch đ ph t i trung bình khi k t n iăNMĐăm t tr i ....63
B ng 3.16. Phân b công su t ch đ ph t i c c ti u khi k t n iăNMĐăm t tr i ........64
B ng 3.17. TínhătốnăΔPăc a ch đ ph t i c c ti u khi k t n iăNMĐăm t tr i .........65
B ng 3.18. Mô ph ngăđi n áp ch đ ph t i c c ti u khi k t n iăNMĐăm t tr i ........68
B ng 3.19. S li u phân b công su t c aăLĐă110kVăQu ngăBìnhătrongă1ăngƠ ăđi n
hình khi có k t n iăNMĐăm t tr i ................................................................69
B ng 3.20. Tính tốn t n th tăđi nănĕngăquaăcácăMBAăT1,T2-ββ0kVăĐ ng H i và
MBA T1-220kV BaăĐ n ..............................................................................70


B ng 3.21. Tính tốn t n th tăđi nănĕngătrênăđ

ng dây 110kV các TBA ββ0kVăĐ ng

H i vƠăββ0kVăBaăĐ n ..................................................................................72
B ng 3.22. SoăsánhăTTĐNăc aăLĐPPăkhiăch aăc ăvƠăc ăk t n i NMĐăm t tr i ..........73
B ng 3.23. Dòng ng n m ch c a các nút khi ng n m ch t i TC 110kV Cam Liên tr c
và sau k t n iăNMĐăm t tr i ........................................................................74
B ng 3.24. Dòng ng n m ch c a các nút khi ng n m ch t i TC 110kV ÁngăS n tr c
và sau k t n iăNMĐăm t tr i ........................................................................74

B ng 3.25. Dòng ng n m ch c a các nút khi ng n m ch t i TC 110kV TBA 220 KV
Đ ng H iătr

c và sau k t n iăNMĐăm t tr i ..............................................75


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. D i b c x đi n từ (đ

Ơiăb

căs ngă m) ......................................................5

Hình 1.2. Góc nhìn M t tr i ............................................................................................6
Hình 1.3. Quá trình truy nănĕngăl ng b c x m t tr i qua l p khí quy n c aăTráiăđ t 7
Hình 1.4. Các góc hình h c c a tia b c x m t tr i trên m t phẳng nghiêng .................9
Hình 1.5. H hai m cănĕngăl ng .................................................................................11
Hình 1.6. Cácăvùngănĕngăl ng .....................................................................................11
Hình 1.7. Quá trình ch t o pin m t tr iăđaătinhăth ......................................................13
Hình 1.8. Nguyên lý ho tăđ ng c a pin m t tr i ...........................................................14
Hình 1.9. S ăđ m chăđi n t ngăđ ngăc a pin m t tr i ............................................15
Hình 1.10. Đ ng cong I-V c a pin m t tr i ................................................................17
Hình 1.11. Đ th I-V, P-V c a pin m t tr i..................................................................17
Hình 1.12. Xácăđ nhăđi m công su t c căđ iăth oăđ th I-V ........................................18
Hình 1.13. M ăhìnhăc ăb n c aănhƠămá ăđi n m t tr i Dohwa ....................................29
Hình 2.1. L iăđi n m u mơ ph ng bằng Etap 12.6 .....................................................35
Hình 2.2. S ăđ mô ph ng phân b công su t c aăl iăđi n m u .................................37
Hình 2.3. K t qu mô ph ng phân b công su t c aăl iăđi n m u .............................37
Hình 2.4. K t qu mô ph ng t n th t công su t c aăl iăđi n m u ..............................38
Hình 2.5. S năl ngăđi nănĕngăth oăthángăc aănhƠămá ăđi n Dohwa ..........................40

Hình 3.1. Đ th ph t i XT 171-TBAăββ0kVăĐ ng H i .............................................42
Hình 3.2. Đ th ph t i XT 172-TBAăββ0kVăĐ ng H i .............................................43
Hình 3.3. Đ th ph t i XT173-TBAăββ0kVăĐ ng H i ..............................................44
Hình 3.4. Đ th ph t i XT174-TBAăββ0kVăĐ ng H i ..............................................45
Hình 3.5. Đ th ph t i XT 175-TBAăββ0kVăĐ ng H i .............................................46
Hình 3.6. Đ th ph t i XT 171-TBAăββ0kVăBaăĐ n .................................................47
Hình 3.7. Đ th ph t i XT 172-TBAăββ0kVăBaăĐ n .................................................48
Hình 3.8. Đ th ph t i XT 171-TBAăββ0kVăBaăĐ n .................................................49
Hình 3.9. Đ th ph t i XT 171-TBA 220kV Ba Đ n .................................................50
Hình 3.10. Đ th ph t i XT 171-TBAăββ0kVăBaăĐ n ...............................................51
Hình 3.11. Đ th ph t i P(t) ........................................................................................53
Hình 3.12. Đ c tuy n ΔP(t) ...........................................................................................53
Hình 3.13. Đi n áp nút ph t i c aăl iăđi n 110kV các ch đ v n hành ................58
Hình 3.14. TTCS c a MBAăT1/TBAăββ0kVăĐ ng H i ch đ PT trung bình khi k t
n iăNMĐăm t tr i.........................................................................................61


Hình 3.15. TTCS c aăMBAăT1/TBAăββ0kVăBaăĐ n

ch đ PT trung bình khi k t

n iăNMĐăm t tr i.........................................................................................61
Hình 3.16. TTCS c aăđ ng dây 110kV ch đ PT trung bình khi k t n iăNMĐăm t
tr i ................................................................................................................62
Hình 3.17. Đi năápăTCăC1β/TBAăββ0kVăĐ ng H i ch đ PT trung bình khi k t n i
NMĐăm t tr i ...............................................................................................63
Hình 3.18. Đi năápăTCăC1β/TBAăββ0kVăBaăĐ n ch đ PT trung bình khi k t n i
NMĐăm t tr i ...............................................................................................64
Hình 3.19. TTCS c aăMBAăT1/TBAăββ0kVăBaăĐ n ch đ PT c c ti u khi k t n i
NMĐăm t tr i ...............................................................................................66

Hình 3.20. TTCS c aăMBAăT1 Tβ/TBAăββ0kVăĐ ng H i

ch đ PT c c ti u khi k t

n iăNMĐăm t tr i.........................................................................................66
Hình 3.21. TTCS c aăđ ng dây 110kV ch đ PT c c ti u khi k t n iăNMĐăm t
tr i ................................................................................................................67
Hình 3.22. Đi năápăTCăC1β/TBAăββ0kVăĐ ng H i ch đ PT c c ti u khi k t n i
NMĐăm t tr i ...............................................................................................69
Hình 3.23. Đi nă ápă TCă C1β/TBAă ββ0kVă Baă Đ n ch đ PT c c ti u khi k t n i
NMĐăm t tr i ...............................................................................................69


1

MỞ Đ U
1. Lý do ch n đ tài:
Trong b i c nh ngày càng c n ki t nhiên li u hóa th ch n i đ a giá u th
gi i tĕng cao và s ph thu c ngày càng nhi u h n vào giá nĕng l ng th gi i
kh nĕng đáp ng nĕng l ng đ cho nhu c u trong n c ngày càng khó khĕn và
tr thành m t thách th c l n Vi t Nam là n c có ngu n tài nguyên tái t o s ch
khá i dào, là m t trong nh ng n c nằm trong gi i phân b ánh sáng nhi u nh t
trong nĕm theo b n đ b c
M t tr i c a th gi i nh b bi n dài t i h n 3.000
km, có kh nĕng thay th các ngu n nĕng l ng hóa th ch gi m thi u tác đ ng t i
mơi tr ng Vì v vi c xem xét khai thác ngu n nĕng l ng tái t o s ch thay th
cho nĕng l ng tru n th ng có ý nghƿa h t s c quan tr ng c v kinh t xã h i an
ninh qu c phòng và phát tri n b n v ng
Nĕngăl ngăm tătr iălƠălƠăngu nănĕngăl ngăv ăt n ămi năphí ăkh ngăgơ ă ănhi mă
m iă tr ngă vƠă đ că bi tă lƠă ă đơuă c ngă c ă Trênă th ă gi iă đưă c ă nhi uă n că khaiă thácă

ngu nănĕngăl ngănƠ ăr tăc ăhi uăqu ăvƠăngƠ ăcƠngăphátătri nănh μăĐ c ăụ ăTơ ăBană
Nha ă Mỹ ă ầă vƠă c ă nhi uă n că đangă mă tă ơ ă ngă nh μă Trungă Qu c Philippin,
Canada, Bra inầ
Qu
đ ăb că
đ că qu
Ng ăTh

ngăBìnhălƠăt nhăv năbi nămi năTrung ăc ănhi uăti mănĕngăv ăđ tăđai ăc ngă
ăs ăgi ăn ngătrongănĕm ăđ ăphátătri năcácă ăánăđi nănĕngăl ngăm tătr i,
ă ho chă v iă t ngă i nă tíchă h nă 1 6β0ă haă t iă vùngă đ tă cátă v nă bi nă thu că ưă
ăB c ăNg ăTh ăNam ăH ngăTh ăS năTh ăhu năL ăTh

V năđ ănghiênăc uăl aăch năcácăch ăđ ăđ cătr ng ăđánhăgiáă nhăh ngăc aănhƠă
má ăđi năm tătr iăđ năth ngăs ăv năhƠnhăc aăl iăđi năđ aăph ngăvƠăđ ătinăc ăcungă
c păđi năc aăl iăđi năkhiăc ăs ăthamăgiaăc aăngu năđi năm tătr iăc năđ căquanătơmă
đ ngăm c
Xu t phát từ cácălỦă oătrên ăđ tài “Nghiên cứu các chế độ vận hành khi kết nối
nhà máy điện mặt trời Dohwa vào lưới điện 110kV tỉnh Quảng Bình” đ c l a ch n
đ nghiên c uăđ đ aăraăcácăgi i pháp kỹ thu t nhằmăđ m b o ch tăl ngăđi nănĕngăvƠă
đ tin c y cung c păđi năchoăl iăđi n phân ph i khi có k t n iănhƠămá ăđi n m t tr i.
2. M c tiêu nghiên c u:
M c tiêu nghiên c u c aăđ tài là ph i ch raăđ c các v năđ sau:
- nhăh ngăc aănhƠămá ăđi năm tătr iăkhiăđ u n i vào h th ngăđi n.
- nhă h ngă c aă nhƠă má ă đi nă m tă tr iă Doh aă đ nă cácă ch đ v n hành khi
đ u n iăvƠoăl iăđi n phân t nh Qu ng Bình.
- Các gi i pháp kỹ thu t nhằmăđ m b o ch t l ngăđi nănĕngăvƠăđ tin c y cung
c păđi năchoăl iăđi n phân ph i khi có k t n iănhƠămá ăđi n m t tr i Dohwa.

2
3. Đ
3.1.
-

i t ng và ph m vi nghiên c u:
Đối tượng nghiên cứu:
Nĕngăl ngăm tătr iăvƠăbi năđ iăquangăđi n.
NhƠămá ăđi n m t tr i Dohwa 50MW.
Các ch đ v n hành c aăl iăđi n khi có k t n iănhƠămá ăđi n m t tr i.

3.2. Phạm vi nghiên cứu:
- L iăđi n 110kV t nh Qu ng Bình.
4. Ph ng pháp nghiên c u:
S d ngăph ngăphápănghiênăc u lý thuy t và th c nghi m:
- Ph ngăphápănghiênăc u lý thuy t:
 Thu th p các tài li u liên quan
 Các thông s nhăh ngăđ n ho tăđ ng c aănhƠămá ăđi n m t tr i
 nhăh ng c aănhƠămá ăđi n m t tr i khi k t n i vào h th ngăđi n
- Ph ngăphápănghiênăc u th c nghi m:
 S d ng ph n m măETAPăđ mơ ph ng, tính tốn
5. ụ nghƿa th c ti n:
- Góp ph n quan tr ng trong vi căđ m b o ch tăl ngăđi nănĕng ănơngăcaoăđ
tin c y cung c păđi n khi k t n iănhƠămá ăđi n m t tr iăvƠoăl iăđi n phân ph i.
- Ch đ ng trong vi c ng phó v i các ch đ phát khác nhau c aănhƠămá ăđi n
m t tr i.
- Đ aăraăgi i pháp v n hành hi u qu c aănhƠămá ăđi n m t tr i khi k t n i v i
l iăđi n.
6. C u trúc c a đ tài:
Ngo i trừ ph n m đ u và k t lu n, c u trúc c aăđ tài g măγăch ng ăc th nh ă

sau:
Chương 1: T ng quan v nhƠămá ăđi n m t tr i Dohwa vƠăl iăđi n 110kV t nh
Qu ng Bình
1.1. Giới thiệu về năng lượng mặt trời
1.2. Biến đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng điện
1.3. Năng lượng mặt trời tại Quảng Bình và tiềm năng phát triển điện mặt
trời tại Lệ Th y.
1.4. Khái quát lưới điện 110kV tỉnh Quảng Bình
1.5. Nhà máy điện mặt trời Dohwa - 50MW
Chương 2: Gi i thi u ph n m m mô ph ng và s d ng ph n m m PVsystăđ D
đoánăc ngăsu tăvƠăđi nănĕngăc aănhƠămá ăđi n m t tr i Dohwa.
2.1. Các tính năng c a phần mềm ETAP
2.2. ng dụng phần mềm ETAP để tính tốn, phân tích lưới điện mẫu có kết
nối với nhà máy điện mặt trời


3
2.3. Sử dụng phần mềm PVsyst dự đốn cơng suất và điện năng c a nhà máy
điện mặt trời Dohwa
Chương 3: Tính tốn, phân tích nhăh ngăđ n ch đ v n hành khi k t n i nhà
má ăđi n m t tr iăvƠoăl iăđi n 110kV t nh Qu ng Bình
3.1. Các chế độ vận hành c a lưới điện 110kV tỉnh Quảng Bình khi chưa có
kết nối nhà máy điện mặt trời
3.2. Các chế độ phát c a nhà máy điện mặt trời
3.3. Tính tốn, phân tích ảnh hưởng c a nhà máy điện mặt trời đến các chế
độ vận hành và chất lượng điện năng khi kết nối vào lưới điện 110kV
tỉnh Quảng Bình
3.4. Trường hợp xảy ra sự cố tại nhà máy điện mặt trời
3.5. XỨt các trường hợp ngắn mạch xảy ra tại các nút 110kV trước và sau khi
có nhà máy điện mặt trời.

4

CHƯƠNG 1: T NG QUAN V NHĨ MÁY ĐI N MẶT TRỜI
DOHWA VĨ LƯ I ĐI N 110KV T NH QUẢNG BÌNH
Huy n L Th y c ăc ngăđ b c x nĕngăl ng m t tr i trung bình trong ngày là
4,54kWh/m2/ngƠ ălƠă đi u ki n r t thu n l iăđ tri n khai các d ánănĕngăl ng m t
tr i ăĐ uănĕmăβ016 ăUBNDăt nh Qu ng Bình đưăc p quy tăđ nh ch tr ngăđ uăt ă
ánăNhƠămá ăđi n m t tr i hòa l i cho C ngăt ăTNHHăNĕngăl ng Xanh DOHWA.
D ánăđ c tri n khai t i xã Ng ăTh y B c, huy n L Th y, giaiăđo n 1 có quy mơ
t ng cơng su t là 50MWp, di nătíchăđ t s d ngăh nă75,05 ha v i t ng v năđ uăt ăh nă
1250 tỷ đ ng.
1.1. GI I THI U V NĔNG LƯ NG MẶT TRỜI
1.1.1.

Khái ni m

M t tr i là m t trong nh ngă ng iă saoă phátă sángă mƠă conă ng i có th quan sát
đ cătrongăv ătr . M t tr i luôn phát ra m t ngu nănĕngăl ng kh ng l và m t ph n
ngu nănĕngăl ngăđ ătru n bằng b c x đ nătráiăđ t chúng ta. Tráiăđ t và M t tr i có
m i quan h ch t ch , chính b c x m t tr i là y u t quy tăđ nh cho s t n t i c a s
s ngătrênăhƠnhătinhăch ngăta ăNĕngăl ng m t tr i là m t trong các ngu nănĕngăl ng
s ch và vơ t n và nó là ngu n g c c a các ngu nănĕngăl ng khácătrênătráiăđ t.
Năng lượng mặt trời là năng lượng c a dòng b c xạ điện từ xuất phát từ mặt
trời, cộng với một phần nhỏ năng lượng c a các hạt nguyên tử khác phóng ra từ nó.
Ngu nănĕngăl ng b c x ch y u c a m t tr i là do ph n ng nhi t h ch t ng
h p h t nhân Hydro, ph n ngănƠ ăđ aăđ n s t o thành Hêli, c 4 h t nhân Hydro l i
t o ra 1 h t nhân Hêli, 2 Neutrino (h tăkh ngămangăđi n) và m tăl ng b c x Gama
( ).

4H11 →ăăH

4
2

+ 2 Neutrino +

(1.1)

M i ngày, M t tr i s n xu t m t ngu nănĕngăl ng qua ph n ng nhi t h ch lên
đ n 9.1024kWh, t călƠăch aăđ y 1 ph n tri u giây M t tr iăđưăgi i phóng ra m tănĕngă
l ngăt ngăđ ngăv i t ng s đi nănĕngăs n xu t trong m tănĕmătrênăTráiăđ t.
1.1.2.

B c x m t tr i

Trong toàn b b c x c a M t tr i, b c x liên quan tr c ti păđ n các ph n ng
h t nhân trong nhân m t tr i không quá 3%. B c x
bană đ uă khiă điă quaă 5 105km
chi u dài c a l p v t ch t M t tr i b bi năđ i r t m nh. T t c các d ng c a b c x
đi n từ đ u có b n ch t sóng và chúng khác nhau b c sóng. B c x là sóng ng n
nh tătrongăcácăs ngăđ ă( Hình 1.1 ), từ tâm M t tr iăđiăraă oăs va ch m ho c tán x
mƠănĕngăl ng c a chúng gi măđi ăchu n thành các d ng b c x đi n từ c ăb c sóng
Ơiăh n


5

Hình 1.1. Dải b c xạ điện từ (độ dài bước sóng μm)
Đ cătr ngăc a b c x

ph r ngătrongăđ ăc căđ i
nh ăm t n a t ngănĕngăl
m ăđ ălƠăvùngănhìnăth y c
x
đ

m t tr i truy n trong khơng gian bên ngồi M t tr i là m t
c aăc ngăđ b c x nằm trong d i 10-1 ÷ 10 m và h u
ng m t tr i t p trung trong kho ngăb c sóng 0,38 - 0,78
a ph .

Chùm tia truy n thẳng từ m t tr i g i là b c x tr c x . M tăđ dòng b c x tr c
ngồi l p khí quy n ătínhăđ i v i v i 1m2 b m tăđ t vng góc v i tia b c x ,
c tính theo cơng th c:
q = φD_T.C0.(T/100)4

(1.2)

đơ μ
φD_T : h s góc b c x gi aătráiăđ t và m t tr i
φD_T =

2

4

: góc nhìn m t tr i có giá tr g năđ ngălƠăγβ’ă(Hình 1.2)
C0 = 5,67 W/m2.K4: h s b c x c a v tăđ nătu tăđ i
T ảă576β°K: nhi tăđ b m t M t tr i

(1.3)


6

Hình 1.2. Góc nhìn Mặt trời
V y:

q=

2.3,14.32
360.60
4

2

5762
.5,67
100

4

2

1353[W/m ]

(1.4)

Do kho ng cách gi aă Tráiă đ t và M t tr iă tha ă đ iă th oă mùaă trongă nĕmă nênă
c ngătha ăđ i ă oăđ ăqăc ngătha ăđ iănh ngăđ tha ăđ i này không l n l mă oăđ ăc ă

th
măqălƠăkh ngăđ iăvƠăđ c g i là hằng số mặt trời.
Khi truy n qua l p khí quy n bao b căquanhăTráiăđ t, các chùm tia b c x b h p
th và tán x b i t ngă z n ăh iăn c và b i trong khí quy n, ch m t ph nănĕngăl ng
đ c truy n tr c ti p t iăTráiăđ t ăĐ u tiên ơxy phân t bìnhăth ng O2 phân ly thành
ôxy nguyên t O ă đ phá v liên k t phân t đ ă c n ph iă c ă cácă photonă b c sóng
ng năh nă0 18 m ă oăđ ăcácăphotonă( măb c x nh ăcácăh c r i r c - photon)ăc ănĕngă
l ngănh ăv y b h p th hoàn toàn. Ch m t ph n các nguyên t ôxy k t h p thành
các phân t ăcònăđ iăđaăs các nguyên t t ngătácăv i các phân t
ăkhácăđ t o
thành phân t ôzôn O3 ă z năc ngăh p th b c x t ngo iănh ngăv i m căđ th păh nă
so v iă
ă
i tác d ng c a các photon v iăb c sóng ng năh nă 0 γβ m, s phân
tách O3 thành O2 và O x ă ra ă Nh ă v y h uă nh ă toƠnă b nĕngă l ng c a b c x t
ngo iăđ c s d ngăđ duy trì quá trình phân ly và h p nh t c a O, O2 và O3 ăđ ălƠă
m t q trình năđ nh ăDoăqătrìnhănƠ ăkhiăđiăquaăkhíăqu n, b c x t ngo i bi năđ i
thành b c x v iănĕngăl ng nh h n
Các b c x v iăb c sóng ng v i các vùng nhìn th y và vùng h ng ngo i c a
ph t ngătácăv i các phân t khí và các h t b i c aăkh ngăkhíănh ngăkh ngăpháăv
các liên k t c aăch ng ăkhiăđ ăcácăphotonăb tán x kháăđ u theo m iăh ng và m t s
photon quay tr l iăkh ngăgianăv ătr . B c x ch u d ng tán x đ ăch y u là b c x có
b c sóng ng n nh t. Sau khi ph n x từ các ph n khác nhau c a khí quy n b c x tán


7
x điăđ n chúng ta mang theo màu xanh lam c a b u tr i trong sáng và có th quan sát
đ c nh ngăđ cao không l n.
Các gi tăn căc ngătánă r t m nh b c x m t tr i. B c x m t tr iăkhiăđiăquaă
khí quy n cịn g p m t tr ng iăđángăk n aăđ ălƠă oăs h p th c a các ph n t h iă

n c ăkhíăcacb nicăvƠă cácăh p ch t khác, m căđ c a s h p th này ph thu c vào
b c sóng, m nh nh t kho ng gi a vùng h ng ngo i c a ph .
Ph nă nĕngă l ng b c x m t tr i truy n t i b m t Tráiă đ t trong nh ng ngày
quangăđưngă(kh ngăc ămơ )ă th iăđi m cao nh t vào kho ng 1000W/m2 (Hình 1.3).

Hình 1.3. Quá trình truyền năng lượng b c xạ mặt trời qua lớp khí quyển c a Trái đất
1.1.3.
C

Tính tốn nĕng l

ng m t tr i

ngăđ b c x m t tr i trên m tăđ t ch y u ph thu c 2 y u t :
-

Góc nghiêng c aăcácătiaăsángăđ i v i m t phẳng b m t t iăđi măđưăcho

-

Đ

Ơiăđ

ngăđiăc a các tia sáng trong khí quy n

Nói chung là ph thu căvƠoăđ cao c a M t tr i (góc gi aăph
sátăđ n M t tr i và m t phẳng nằmăngangăđiăquaăđi măđ )

ngătừ đi m quan

Y u t c ă b nă ácă đ nhă c ngă đ c a b c x m t tr i m tă đi mă nƠoă đ ă trênă
Tráiăđ tălƠăquưngăđ ngăn ăđiăqua ăS m tămátănĕngăl ngătrênăquưngăđ ngăđ ăg n


8
li n v i s tán x , h p th b c x và ph thu c vào th i gian trong ngày, mùa, v trí
đ a lý.
Quan h gi a b c x m t tr i ngoài khí quy n và th iăgianătrongănĕmăc ăth xác
đ nhăth oăph ngătrìnhăsauμ
Eng

E0 (1 0,33cos

trong đ ăEng là b c x ngồi khí quy năđ
x vào ngày th nătrongănĕm

360n
2
) W/m
365

(1.5)

căđoătrênăm t phẳng vng góc v i tia b c

1.1.3.1. Tính tốn góc tới bức xạ
Trong q trình tính tốn c năđ nhănghƿaăm t s khái ni mănh ăsauμ
- Hệ số khối khí m: là tỷ s gi a kh iăl ng khí quy năth oăph ngătiaăb c x
truy n qua và kh iă l ng khí quy nă th oă ph ngă thẳngă đ ng (t c là khi M t tr i

thiênăđ nh) ăNh ăv y, m = 1 khi M t tr i thiênăđ nh ămă=ăβăkhiăg căthiênăđ nh θz là
60° ăĐ i v iăcácătr ng h p θz = 0 ÷ 70°, có th ácăđ nh g năđ ngămă=ă1/cosθz. Cịn
đ i v iăcácătr ng h p θz >ă70°ăthìăđ cong c a b m tătráiăđ t ph iăđ căđ aăvƠoătínhă
tốn ăRiêngăđ i v iăcácătr ng h p tính tốn b c x m t tr i ngồi khí quy n, m = 0.
- Trực xạ: là b c x m t tr i nh năđ c khi không b b u khí quy năphátătán ăĐơ ă
là dịng b c x c ăh ng và có th thuăđ c các b thu ki u t p trung (h i t ).
- Tán xạ: là b c x m t tr i nh năđ
phát tán c a b u khí quy n.

căsauăkhiăh

ng c a nó b tha ăđ i do s

- Tổng xạ: là t ng c a tr c x và tán x trên m t b m t.
- Cường độ b c xạ (W/m2): lƠăc ngăđ nĕngăl ng b c x m t tr i truy năđ n
m tăđ năv di n tích c a b m t ăC ngăđ b c x c ngăbaoăg măc ngăđ b c x tr c
x Etrx ăc ngăđ b c x tán x Etx vƠăc ngăđ b c x quang ph Eqp.
- Năng lượng b c xạ (J/m2): lƠănĕngăl ng b c x m t tr i truy năđ n m tăđ năv
di n tích b m t trong m t kho ng th iăgiană(th ng là 1 gi ho c 1 ngày).
- Giờ mặt trời: là th i gian d a trên chuy năđ ng bi u ki n c a m t tr i trên b u
tr i, v iăqu ă c m t tr i chính ng là th iăđi m m t tr iăđiăquaăthiênăđ nh c aăng i
quan sát. Gi m t tr i là th i gian s d ng trong quan h v i góc m t tr i, nó khơng
đ ngănghƿaăv i gi th oăđ ng h .
Quan h hình h c gi a m t m t phẳng b trí b t kỳ trên m tăđ t và b c x c a
m t tr i truy n t i, t c là v trí c a m t tr i so v i m t phẳngăđ ăc ăth đ că ácăđ nh
th oăcácăg căđ cătr ngăsauă()μ
- Góc vĩ độ Φ: v tríăg căt ngă ng v iăvƿăđ so v iăđ
phía b călƠăh ngă
ngă(-λ0°ă≤ăΦ ≤ăλ0°).

ngă íchăđ o, v iăh

ng


9
- Góc nghiêng : góc gi a m t phẳng c a b m tătínhătốnăvƠăph ngănằm ngang
(0ă≤ă ≤ă180°) ăG că >ăλ0°ănghƿaălƠăb m t nh n b c x h ng xu ngăphíaă
i.

Hình 1.4. Các góc hình học c a tia b c xạ mặt trời trên mặt phẳng nghiêng
- Góc phương vị c a bề mặt : góc l ch c a hình pháp tuy n b m t trên m t
phẳng nằm ngang so v iă đ ng kinh tuy n. Góc = 0 n u b m t quay v h ng
chính nam, l y d u (+) n u b m t quay v phía tây và l y d u (ậ) n u b m t quay
v phíaăđ ngă(-180°ă≤ă ≤ă180°) ă
- Góc giờ ω: góc chuy năđ ng c a v trí m t tr i so v i kinh tuy năđ aăph ngă oă
quá trình quay c aătráiăđ t quanh tr c c a nó và l y giá tr 15° cho 1 gi đ ng h , bu i
sáng l y d u (ậ), bu i chi u l y d u (+).
- Góc tới θ: góc gi a tia b c x truy n t i b m t và pháp tuy n c a b m tăđ
Tr

- Góc thiên đỉnh θz: góc gi aăph ngăthẳngăđ ngă(thiênăđ nh) và tia b c x t i.
ng h p b m t nằmăngangăthìăg căthiênăđ nh chính là góc t i θ.

- Góc cao mặt trời α: góc gi aăph
góc ph v iăg căthiênăđ nh.

ngănằm ngang và tia b c x truy n t i, t c là

- Góc phương vị mặt trời s: góc l ch so v iăph ngănamăc a hình chi u tia b c

x m t tr i truy n t i trên m t phẳng nằm ngang. Góc này l y d u (ậ) n u hình chi u
l ch v phíaăđ ngăvƠăl y d u (+) n u hình chi u l ch v phía tây.
- Góc lệch δ: v trí góc c a m t tr iăt ngă ng v i gi m t tr i là 12 gi (t c là
khi M t tr iăđiăquaăkinhătu năđ aăph ng)ăsoăv i m t phẳng c aă íchăđ oătráiăđ t, v i
h ng b călƠăh ngă
ngă(-βγ 45°ă≤ăδ ≤ăβγ 45°) ăG căl ch δ c a ngày th n trong
nĕmăc ăth tính th oăph ngătrìnhăc a Cooper:


10

23, 45.sin(360

284 n
)
365

(1.6)

Quan h gi a các lo iăg căđ cătr ngătrênăc ăth bi u di n bằngăph
góc t i θ vƠăcácăg căkhácănh ăsauμ

ngătrìnhăgi a

 cosθă=sinδ sinΦ cos ă- sinδ cosϕ sin cos ă+ cosδ cosϕ cos cosωă
+ăcosδ sinϕ sin cos cosωă+ăcosδ sin sin sinω
 cosθă=ăcosθz cos ă+ăsinθz sin cos( să- )

(1.7)
(1.8)

Đ i v i b m t nằm ngang, góc t i θ chínhălƠăg căthiênăđ nh c a m t tr i θz, giá
tr c a nó ph i nằm trong kho ngă0°ăđ n 90° từ khi m t tr i m că đ n khi m t tr i
thiênăđ nh ( = 0):
cosθz = cosϕ.cosδ.cosω+ sinϕ.sinδ

(1.9)

1.1.3.2. Bức xạ mặt trời ngồi khí quyển lên bề mặt nằm ngang
đ

T i th iăđi m b t kỳ, b c x m t tr iăđ n m t b m t nằm ngang ngồi khí quy n
că ácăđ nhăth oăph ngătrìnhμ
E0.ng

E0 (1 0,33cos

360n
).cos
365

Thay giá tr cosθz từ công th c (1.9) vƠoăph
E0.ng

E0 (1 0,33cos

360n
).(cos .cos .cos
365

(1.10)

z

ngătrình (1.10), ta có:
sin .sin )

(1.11)

Tíchăphơnăph ngătrìnhănƠ ăth oăth i gian từ khi m t tr i m căđ n khi m t tr i
l nă(6hăđ n 18h m t tr i) ta s đ cănĕngăl ng b c x m t tr i trên m t phẳng nằm
ngang trong m t ngày:

E0.ngày

24.3600.E0

(1 0,33cos

360n
).(cos .cos .sin
365

s
s

180

sin .sin )

(1.12)

v i ωs là gi m t tr i l n (t c là góc gi ω khi θz = 90°)
cos

s

sin .sin
=
cos .cos

tg .tg

(1.13)

Ng iătaăc ngă ácăđ nhănĕngăl ng b c x ngày trung bình trong tháng E0th bằng
cách thay giá tr n và δ trong các công th c trên bằng giá tr ngày trung bình c a tháng
đ ăvƠăđ l ch δ t ngă ng.
Nĕngăl ng b c x trên m t phẳng nằm ngang trong m t gi nh tăđ nh gi a các
góc gi ω1 và ω2:


11

E0. gio

112.3600.E0

1 0,33cos

360n
365

cos .cos .(sin

1

sin

2

)

(

2

180

1

)

sin .sin

(1.14)

1.2. PIN MẶT TRỜI
Pin m t tr iălƠăph ngăphápăs n xu tăđi n tr c ti p từ nĕngăl ng m t tr i qua
thi t b bi năđ iăquangăđi n. ng d ngănĕngăl ng m t tr iă

i d ngănƠ ăđ c phát
tri n v i t căđ r t nhanh, nh t là cácăn c phát tri n.
Pin m t tr i làm vi c theo nguyên lý bi nă đ i tr c ti pă nĕngăl
tr iăthƠnhăđi nănĕngănh hi u ngăquangăđi n.
1.2.1.

ng b c x m t

Hi u ng quang đi n

Xét m t h hai m cănĕngăl ngăđi n t (Hình 1.5) E1 < E2, bình th ngăđi n t
chi m m cănĕngăl ng th p E1. Khi nh n b c x m t tr i ăl ng t ánh sáng photon
c ănĕngăl ng hv (h = 4,135.10-15 eV.s - hằng s Plank và v là t n s ánh sáng) b đi n
t h p th vƠăđi n t chuy n lên m cănĕngăl ng E2.

Taăc ăph

Hình 1.5. Hệ hai m c năng lượng
ngătrìnhăcơnăbằngănĕngăl ng:
hv = E2 - E1

(1.15)

Trong các v t th r n ă oăt ngătácăr t m nh c a m ng tinh th lênăđi n t vành
ngoƠi ănênănĕngăl ng c a nó b tách ra nhi u m cănĕngăl ng con r t sát nhau và t o
thành các vùng năng lượng (Hình 1.6).

Hình 1.6. Các vùng năng lượng

12
Vùngănĕngăl ng th p b cácăđi n t chi măđ y khi tr ng thái cân bằng g i là
vùng hố trị, mà m t trên c a nó có m cănĕngăl ng EV ăVùngănĕngăl ng phía trên
ti pă đ ă hoƠnă toƠnă tr ng ho c ch b chi m m t ph n g i là vùng dẫn, m t
ic a
vùng có m cănĕngăl ng là EC. Cách ly gi a vùng hóa tr và vùng d n g i là m t vùng
c măc ăđ r ngănĕngăl ng là Eg ătrongăđ ăkh ngăc ă m cănĕngăl ng cho phép nào
c aăđi n t .
Khi nh n b c x m t tr i ăphotonăc ănĕngăl ng hv t i h th ng và b đi n t
vùng hóa tr th p h p thu và nó có th chuy n lên vùng d năđ tr thƠnhăđi n t t do
e- ăđ l i vùng hóa tr m t l tr ng có th coiănh ăh mangăđi nă
ng ăkỦăhi u là h+.
L tr ng này có th di chuy n và tham gia vào quá trình d năđi n.
Hi u ngăl

ng t là quá trình h p th photon có th mơ t bằngăph
Ev +ăhvă→ă + h
-

+

ngătrìnhμ
(1.16)

Đi u ki năđ đi n t có th h p th nĕngă l ng c a photon và chuy n từ vùng
hóa tr lên vùng d n, t o ra c păđi n t - l tr ng là:
hv =
Từ đ ăc ăth tínhăđ
đi n t - l tr ng:

căb

c

=

hc

≥ăEg = Ec - Ev

c sóng t i h n

c

(1.17)

c aăánhăsángăđ có th t o ra c p

hc
hc 1,24
=
=
[ m]
Ec Ev E g E g

(1.18)

Tóm l i khi v t r n nh n tia b c x m t tr i ăđi n t
vùng hóa tr h p th nĕngă
l ng photon hv và chuy n lên vùng d n t o ra c p h t d năđi n t - l tr ng e- - h+,

t călƠăđưăt o ra m tăđi n th . Hi năt ngăđ ăg i là hiệu ng quang điện bên trong.
1.2.2.

C u t o c a pin m t tr i

Pin m t tr i hay còn g iălƠăpinăquangăđi n là thi t b bán d n ch aăl ng l n các
diode p-n, có kh nĕngăbi năđ i tr c ti pănĕngăl ng b c x m t tr iăthƠnhăđi nănĕngă
nh hi u ngăquangăđi n bên trong.
Hi n nay v t li u ch y u cho pin m t tr i là các silic (Si) tinh th . Pin m t tr i
từ tinh th silic chia ra thành 3 lo i:
-

M t tinh th ha ă đ nă tinhă th module s n xu t d a trên quá trình
Czochralski ăĐ nătinhăth này có hi u su t t iă16% ăCh ngăth ng r tăđ t
ti nă oăđ c c t từ các th iăsiliconăđ nătinhăth hình ng, các t măđ năth
này có các m t tr ng góc n i các module.

-

Đaă tinhă th làm từ các th iă đ că đ că đ că từ silic nung ch ă đ c làm
ngu i và làm r n ăCácăpinănƠ ăth ng rẻ h năcácăđ nătinhăth nh ngăhi u
su tă k mă h n ă từ 8% - 11%. Tuy nhiên chúng có th t o thành các t m


13
vuông che ph b m t nhi uăh năđ nătinhăth bù l i cho hi u su t th p c a
nó.
-

D i silic t o từ các mi ng phim m ng từ silic nóng ch y và có c uătr căđaă

tinh th . Lo i này có hi u su t th p nh t, từ 3% - 6%, tuy nhiên lo i này rẻ
nh t trong các lo i. Ngoài ra, m tă uăđi m c aăpinăđaătinhăth là chúng có
th dát mõng và dán lên các b m t.

Từ tinh th Si tinh khi t ăđ có v t li u tinh th bán d n Si lo iăn ăng i ta pha t p
ch tă onoră(th ng là photpho) ăcịnăđ có v t li u tinh th bán d n Si lo i p, t p ch t
acc ptorăđ că ùngăđ pha vài Si là Bo.
Đ i v i pin m t tr i từ v t li u tinh th Si khi b c x m t tr i chi uăđ n thì hi u
đi n th h m ch gi a 2 c c kho ngă0 55VăvƠă òngăđi n ng n m ch c a nó khi b c x
m t tr iăc ăc ngăđ 1000W/m2 vào kho ng 25 ÷ 30 mA/cm2.
Cơng ngh ch t o pin m t tr i g m nhi uăc ngăđo n khác nhau, ví d đ ch t o
pin m t tr i từ silicăđaătinh th c năquaăcácăc ngăđo nănh ăhìnhă(Hình 1.7) cu i cùng ta
đ c module.

Hình 1.7. Quá trình chế tạo pin mặt trời đa tinh thể
1.2.3.

Nguyên lý ho t đ ng c a pin m t tr i

Nguyên lý ho tăđ ng c a pin m t tr i chính là hi năt ngăquangăđi n x y ra trên
l p ti p xúc p-n. Khi m t photon ch m vào m nh silic, m tătrongăhaiăđi u sau s x y
ra:
-

Nĕngăl ng photon truy n xuyên qua m nhăsilic ăĐi uănƠ ăth ng x y ra
khiă nĕngă l ng c a photon th pă h nă nĕngă l ngă đ đ đ aă các h t
electron lên m cănĕngăl ngăcaoăh n

-

Nĕngăl ng c aăphotonăđ c h p th b iăsilic ăĐi uănƠ ăth ng x y ra khi
nĕngăl ng c a photon l năh nănĕngăl ngăđ đ aă l ctronălênăm cănĕngă
l ngăcaoăh n


14
Khiă photonă đ c h p th ă nĕngă l ng c aă n ă đ c truy nă đ n các h t electron
trong m ng tinh th (th ngăth ng các electron này l păngoƠiăcùng) ăKhiă l ctronăđ c
kích thích, tr thành d năđi n, các electron này có th t do di chuy n trong bán d n.
Khiăđ ăngu ênăt s thi uă1ă l ctronăvƠăđ ăg i là l tr ng. L tr ng này t oăđi u ki n
cho các electron c a nguyên t bên c nh di chuy năđ năđi n vào l tr ng ăvƠăđi u này
t o ra l tr ng cho nguyên t lân c n có "l tr ng". C ti p t cănh ăv y electron và l
tr ng di chuy n xuyên su t m ch bán d n, t oăraă òngăđi n.
V i m ng tinh th silic, giá tr Eg = EC ậ EV t ngă đ i th p (kho ng 1,1eV),
t ngăđ ngăv iănĕngăl ng c a tia h ng ngo i (tia h ng ngo i có m cănĕngăl ng
kho ng 1,7 V) ă Doă đ ă silică c ă th h p th ph n l n ánh sáng m t tr i (từ tia h ng
ngo iăđ n tia t ngo i). Tuy nhiên, do nh ngăphotonăc ănĕngăl ng l n s b th t thoát
ph nă ăthừa d ng nhi t nên ph nănĕngăl ng h p th đ c chuy năđ i thành nhi t
nĕngăl năh nănĕngăl ngăđi n (ngồi ra cịn ph i k đ n s th t thoát gây ra b i c u
trúc v t li u, ph n x b m tăvƠăđ tinh khi t c a silicon ...). Hi u su t lý thuy t t iăđaă
c a pin m t tr iăsiliconăđ nătinhăth là 31% (v i lo i pin 1 l p silicon).

Hình 1.8. Nguyên lý hoạt động c a pin mặt trời