CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI .3 Hệ thống PV hòa lưới Ưu điểm: 7 Hệ thống nối với lưới điện, bạn có thể sử dụng điện mặt trời vào ban ngày, điện dư thì dẫn vào lưới điện bán cho công ty điện lực. Buổi chiều hoặc tối thì bạn lại sử dụng điện từ công ty điện lực cung cấp. vì vậy hệ thống này thường ít phụ thuộc vào công ty điện lực, giảm được điện mà nhà máy sản xuất bằng các phương thức gây ô nhiễm môi trường.
Không sử dụng bình acquy: giảm đáng kể chi phí đầu tư và bảo dưỡng cho hệ thống acquy. Ứng dụng rộng rãi cho mọi nơi như: các hộ dân, cơ quan, đơn vị đang có điện lưới quốc gia. Không sử dụng bình acquy: giảm đáng kể chi phí đầu tư và bảo dưỡng cho hệ thống acquy. Việc lắp đặt và sử dụng đơn giản, chi phí bảo trì bảo dưỡng thấp, gần như bằng không, nên thời gian thu hồi vốn được rút ngắn tối đa và chắc chắn theo dự tính đầu tư ban đầu.
Nhược điểm: Hệ thống này nếu điện lưới bị cắt thì điện năng từ các panel mặt trời cũng bị cắt, để đảm bảo an toàn cho lưới điện. Vì hệ thống này khi kết nối nguồn năng lượng điện sản xuất từ năng lượng điện từ các dãy pin mặt trời với lưới điện quốc gia thì nó giống như hệ thống máy phát nối với lưới điện. Khi đưa công suất điện lên lưới cần phải trung hòa điện và tần sồ để trùng với lưới điện.2 Hệ thống PV độc lập Đây là một hệ thống không kết nối với lưới điện quốc gia. Nó cho phép các nhà sản xuất sử dụng năng lượng điện mà được sản xuất trực tiếp.
Công suất thường được lưu trữ trong ắc-quy khi mức sản lượng vượt quá mức nhu cầu. Đây là loại hệ thống đặc biệt hữu ích tại các khu vực trên thế giới nơi mà không có lưới điện quốc gia, chẳng hạn như ở các nước đang phát triển, trường học, bệnh viện, hệ thống đèn đường,… Hệ thống này thường liên quan đến việc sử dụng các pin quang điện nhỏ hơn nhiều so với các pin quang điện được sử dụng trong hệ thống kết nối lưới điện do nhu cầu điện là thấp hơn đáng kể. 8 Hình CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI .4 Hệ thống PV độc lập Dạng đơn giản nhất của hệ thống PV độc lập là hệ thống PV độc lập trực tiếp.
Khi đó, ngõ ra DC của các PV nối trực tiếp với tải DC. Vì vậy, không có bộ phận lưu trữ điện trong hệ thống và tải chỉ hoạt động ban ngày, phù hợp với các ứng dụng như quạt thông gió, bơm nước,… Ưu điểm: - Hệ thống này có thể cung cấp điện liên tục dù lưới điện có bị gặp sự cố. - Nhược điểm: - Hệ thống này ghép từ hệ thống độc lập và hệ thống nối với lưới điện nên cấu tạo phức tạp, chi phí tốn kém hơn rất nhiềuvà bảo trì khó khăn. - Yêu cầu người lắp phải có kinh nghiệm và trình độ chuyên môn.
Tổng quan chung về tuyến tàu điện Nhổn – Ga Hà Nội Tuyến tàu Nhổn-Ga Hà Nội là tuyến đường sắt trên cao đang được xây dựng và là một phần của hệ thống mạng lưới Đường sắt đô thị Hà Nội. Tuyến bắt đầu tại ga Nhổn ở quận Bắc Từ Liêm và kết thúc ở Ga Hà Nội ở quận Đống Đa, đi qua 8 ga trên cao và 4 ga ngầm với tổng chiều dài là 12,5 km, trong đó đoạn trên cao (Nhổn-Cầu Giấy) dài 8,5 km và đoạn đi ngầm (Cầu Giấy-Ga Hà Nội) dài 4 km. Hệ thống mái các ga trên cao có chiều 9 dài mái 108m, rộng 24m và cao 22m. Đây là tuyến đường sắt trên cao thứ hai được đưa vào hoạt động tại Hà Nội.
Hình CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI .5 Tuyến tàu Nhổn – Ga Hà Nội Hình CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI .6 Hình ảnh Depot Metro Nhổn-Ga Hà Nội được nhìn từ vệ tinh 10 Hình CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI .7 Ảnh ga Cầu Diễn nhìn từ vệ tinh Hệ thống cung cấp điện kéo tuyến ĐSĐT thí điểm thành phố Hà Nội, đoạn Nhổn – Ga Hà Nội được thiết kế với 6 trạm điện kéo trên tuyến, đặt tại các ga S1 – Nhổn, S3 – Phú Diễn, S5 – Lê Đức Thọ, S7 – Chùa Hà, S9 – Kim Mã, S11 – Văn Miếu; 01 trạm biến áp điện kéo đặt tại khu Depot.
Khoảng cách cấp điện của các trạm điện kéo thể hiện trong Bảng CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI .K hoảng cách cấp điện của trạm điện đoạn Nhổn – Ga Hà Nội theo thống kê hệ thống sử dụng cấp điện 22kV. Bảng CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI .1 Khoảng cách cấp điện của trạm điện đoạn Nhổn – Ga Hà Nội STT Tên trạm Khoảng cách phụ trách cấp điện (m) Trạm điện kéo 1 Ga Nhổn 2100 Trạm điện kéo 2 Phú Diễn 2145 Trạm điện kéo 3 Lê Đức Thọ 2245 Trạm điện kéo 4 Chùa Hà 2345 Trạm điện kéo 5 Kim Mã 2085 Trạm điện kéo 6 Văn Miếu 1120 11 1.3 Chọn phương thưc lắp đặt tấm pin năng lượng ở nóc nhà ga Dựa vào cách phân loại hệ thống PV lựa chọn được phương thức lắp đặt tấm pin năng lượng cho tuyến Nhổn-ga Hà Nội là hệ thống PV hòa lưới điện.
Khi hệ thống PV sản xuất điện năng sẽ đẩy năng lượng lên DC Bus và sử dụng điện năng này cho hệ thống tàu, điện được sử dụng trực tiếp từ hệ thống PV. Khi hệ thống PV không đáp ứng đủ nhu cầu, điện năng được sử dụng từ lưới điện. Trường hợp tàu không sử dụng hay sử dụng không hết năng lượng thì năng lượng dư thừa có thể đẩy về lưới điện 22kV thông qua bộ chỉnh lưu tích cực có khả năng trao đổi năng lượng hai chiều.4 Chọn hệ thống PV áp mái nhà ga 1.1 Lựa chọn tấm pin Loại tấm pin được lựa chọn là hãng JinKosolar thuộc dòng Tiger Neo N-type 60HL4-(V) có công suất 460 – 480 (W) với mã hiệu là r. Khoảng cách giữa 2 tấm pin là 0.
Khoảng cách giữa các dãy pin là 0. Độ lệch của tấm pin so với mặt bằng nhà ga là 13 độ, hướng Nam. Hình CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI .8 Pin Tiger Neo N-type 60HL4-(V) 12 Hình CHƯƠNG I.
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI .9 Thông số của pin Hình CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI .10 Đặc tính của tấm Pin Hệ thống tuyến gồm 8 ga trên cao và cả 8 nhà ga có kết cấu mái giống nhau với chiều dài mái 108m và rộng 24m. Ngoài ra khu vực Depot Metro Nhổn-Ga Hà Nội có diện tích mái lớn nên chúng ta sẽ tận dụng mái khu vực này để lắp thêm tấm pin nhằm tăng lượng năng lượng cấp cho tuyến Nhổn-Ga Hà Nội. Công suất ước lượng được là: - Khu vực Depot Metro Nhổn-Ga Hà Nội: số tấm 6217 Công suất mái ước tính thu được 2984.
13 - Ga Nhổn, Ga Minh Khai , Ga Phú Diễn, Ga Cầu Diễn, Ga Lê Đức Thọ, Ga ĐH Quốc Gia, Ga Chùa Hà, Ga Cầu Giấy: số tấm 716. Công suất mái ước tính thu được 343,7kWp.2 Kết quả thử nghiệm Để dễ dàng thử nghiệm nên chúng ta sẽ lựa chọn Ga Cầu Diễn là ga để thử nghiệm. Với quá trình khảo sát lấy số liệu thực tế với nhà ga có chiều dài mái 108m và rộng 22m thì diện tích mái là 2376m2. Theo tính toán, ta được diện tích mà các tấm 716 tấm PV khi kết nối vơi nhau là 1545m2.
Ta thấy rằng diện tích mà các tấm PV che phủ ít hơn nhiều so với diện tích mái, điều này hoàn toàn phù hợp để triển khai trong thực tế khi mà chúng ta chưa tính đến khoảng cách giữa 2 tấm pin là 0,127m và khoảng cách giữa các dãy pin là 0,5m. Kết luận Chương 1 Trong Chương 1 ta đã trình bày các nội dung như: - Giới thiệu chung về hệ thống năng lượng mặt trời. - Phân loại hệ thống PV. - Giới thiệu hệ thống tàu điện Nhổn-ga Hà Nội.
- Lựa chọn thiết bị và phương án lắp đặt cho hệ thống PV áp mái tuyến tàu điện Nhổn-Ga Hà Nội. - 14 CHƯƠNG II. BỘ CHUYỂN ĐỔI DC/DC Như đã đề cập chương 1 hệ thống PV sẽ đẩy năng lượng từ các tấm PV sinh ra lên DC Bus để cung cấp năng lượng cho tàu và cũng như trả lưới. Nhưng thay vì đẩy năng lượng trực tiếp từ hệ thống PV lên DC Bus thì năng lượng sẽ đi qua bộ chuyển đổi tăng áp.
Nhằm mục đích ổn định điện áp đầu ra trên DC Bus khi kết nối và cũng nhằm điều khiển để năng lượng từ các tấm PV ra là lớn nhất. Cách thức kết nối các tấm PV vào hệ thống tàu điện được thể hiện trong Hình CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI. Hình CHƯƠNG I.
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI .11 Hệ thống PV trong trạm điện kéo Hệ thống điện mặt trời nối với DC Bus Hệ thống PV sẽ kết nối với bộ tăng áp để đẩy điện áp lên DC Bus và nhằm hệ thống các tấm pin năng lượng đạt công suất ra là lớn nhất thì hệ thống sẽ sử dụng thêm thuật toán bám điểm công suất cực đại để điều khiển bộ chuyển đổi tăng áp giúp đạt công 15 suất ra tối đa trên DC Bus. Hệ thống PV kết nối với DC Bus sử dụng thuật toán bám điểm công suất cực đại được thể hiện trong Hình CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI. Hình CHƯƠNG I.
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI .12 Cấu trúc hệ thống PV sử dụng bộ điều khiển bám điểm công suất cực đại (MPPT) áp dụng cho bộ tăng áp Các thành phần cơ bản trong cấu trúc của hệ thống bám công suất cực đại gồm: - Tấm pin năng lượng mặt trời. - Bộ biến đổi DC – DC: Có nhiệm vụ đóng cắt van bán dẫn - Bộ điều khiển MPPT: Nó làm cho hệ thống pin mặt trời bám được công suất cực đại, giúp tăng hiệu suất làm việc của hệ thống PMT. Mô hình toán học pin mặt trời Hệ thống PV là hệ thống năng lượng được thiết kế để sử dụng bức xạ mặt trời để tạo ra điện. Một tế bào quang điện là đơn vị thế hệ cơ bản trong hệ thống PV.