TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI TRẦN HỮU LỘC NGUYỄN THANH ĐỨC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NĂM 2018 TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI TRẦN HỮU LỘC NGUYỄN THANH ĐỨC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NĂM 2018 PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1. Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên đƣợc giao đề tài Trần Hữu Lộc, MSSV: 14082391 Nguyễn Thanh Đức, MSSV: 14056701 2. Tên đề tài MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI 3. Nội dung - Tìm hiểu hệ thống điện năng lƣợng mặt trời.
- Thiết kế và thi công mô hình hệ thống điện năng lƣợng mặt trời. - Hƣớng dẫn sử dụng mô hình phục vụ cho môn học thực hành năng lƣợng tái tạo. Kết quả - Hiểu rõ cấu trúc và nguyên lý hoạt động của một hệ thống điện năng lƣợng mặt trời. - Hoàn thành mô hình hệ thống điện năng lƣợng mặt trời.
- Mô hình hoạt động tốt và thể hiện đầy đủ các thông số cần kiểm tra. - Hoàn thiện kỹ năng lắp đặt và đấu nối thiết bị điện Giảng viên hƣớng dẫn Tp. HCM, ngày tháng năm 20. Sinh viên i NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN.
ii MỤC LỤC PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP. i NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN .ii MỤC LỤC. iii DANH SÁCH CÁC HÌNH. vi DANH SÁCH CÁC BẢNG.
viii CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI.1 Giới thiệu chung .2 Các hệ thống điện năng lƣợng mặt trời chính.1 Hệ thống điện năng lƣợng mặt trời độc lập .2 Hệ thống điện năng lƣợng mặt trời hòa lƣới .3 Các hệ thống điện năng lƣợng mặt trời khác. 3 CHƢƠNG 2: CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI .1 Hệ thống điện năng lƣợng Mặt Trời độc lập .1 Cấu trúc của hệ thống điện năng lƣợng mặt trời độc lập .2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống điện năng lƣợng mặt trời độc lập .3 Ƣu điểm của hệ thống điện năng lƣợng mặt trời độc lập .2 Hệ thống điện năng lƣợng Mặt Trời hòa lƣới .1 Cấu trúc của hệ thống điện năng lƣợng mặt trời nối lƣới .2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống điện năng lƣợng mặt trời nối lƣới .3 Ƣu điểm của hệ thống điện năng lƣợng mặt trời nối lƣới .4 Phân loại hệ thống điện năng lƣợng mặt trời nối lƣới .3 Chi tiết các thiết bị cần thiết của hệ thống điện năng lƣợng mặt trời.1 Tấm pin Panel mặt trời .2 Bộ điều khiển sạc.5 Khung gá, dây cáp và phụ kiện lắp đặt. 13 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI .1 Cấu trúc mô hình hệ thống điện năng lƣợng mặt trời độc lập .1 Sơ đồ nguyên lý mô hình hệ thống điện năng lƣợng mặt trời .2 Danh sách các thiết bị .3 Cấu tạo và chức năng từng thiết bị .1 Đồng hồ đo AC 20A .2 Đồng hồ đo DC-20A .3 MCB ABB SH201-C20 .6 Bộ điều khiển sạc (Intelligent solar charge controller 12V – 20A) .9 Domino ABB (Terminal Blocks, Type: M6/8.12 Tải DC và Tải AC.13 Pin mặt trời .4 Các bƣớc tính toán cho hệ thống điện năng lƣợng mặt trời. Tính tổng lƣợng tiêu thụ điện của tất cả các thiết bị mà hệ thống solar phải cung cấp .2 Tính toán dung lƣợng Inverter.3 Chọn bộ điều khiển sạc Solar charge controller .4 Tính tổng dung lƣợng bộ ắc quy .5 Tính toán công suất pin mặt trời cần sử dụng .6 Lựa chọn dây dẫn, cầu chì, CB, hộp nối .5 Bản v thiết kế và hình ảnh thực tế mô hình hệ thống điện năng lƣợng mặt trời.
Hình ảnh thực tế mô hinh hệ thống điện năng lƣợng mặt trời. 51 CHƢƠNG 4: HƢỚNG DẪN SỬ DỤNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI .1 Dụng cụ thực hành .2 Nội dung thực hành .3 Kết quả thực hành. 54 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT HƢỚNG PHÁT TRIỂN MÔ HÌNH .2 Đề xuất phát triển mô hình. 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO.
59 v DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1.1 Năng lƣợng mặt trời mà trái đất nhận đƣợc .3 Hệ thống điện mặt trời hòa lƣới.4 Các hệ thống điện năng lƣợng mặt trời khác .1 Cấu trúc hệ thống điện mặt trời độc lập .2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống điện năng lƣợng mặt trời độc lập .3 Cấu trúc của hệ thống điện năng lƣợng mặt trời hòa lƣới .4 Hệ thống điện mặt trời hòa lƣới có dự trữ .5 Hệ thống hòa lƣới không lƣu trữ .6 Pin mặt trời .7Bộ điều khiển sạc.10 Khung gá pin mặt Trời .1: Cấu trúc mô hình điện năng lƣợng mặt trời .2 Sơ đồ đi dây mô hình hệ thống điện năng lƣợng mặt trời độc lập .3 Đồng hồ đo AC 20A .4 Đồng hồ đo DC 20A .5 MCB ABB SH201-C20 .8 Các thiết bị có thể sạc qua bộ điều khiển sạc năng lƣợng mặt trời Suoer ST – W1220 .9 Màn hình điều khiển của bộ điều khiển sạc năng lƣợng mặt trời Suoer ST – W1220 .10 Cổng kết nối của bộ điều khiển sạc năng lƣợng mặt trời Suoer ST – W1220 .11 Giới thiệu chức năng các phím bấm và ngõ kết nối của bộ điều khiển sạc năng lƣợng mặt trời Suoer ST – W1220 .12 Phƣơng thức kết nối bộ điều khiển sạc năng lƣợng mặt trời Suoer ST – W1220 .17 Bản v thiết kế mô hình hệ thống điện năng lƣợng mặt trời .18 Mặt trƣớc và trong tủ .19 Hình sau mặt tủ .1 Điện áp mặt trời lúc không tải .2 Điện áp tấm pin mặt trời lúc có tải .3 Đo dòng sạc và áp sạc của Battery (Ắc quy) .4 Điện áp, dòng điện và công suất của tải AC .5 Điện áp, dòng điện và công suất của tải DC. 56 vii DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2.1 Cấu tạo của hệ thống điện năng lƣợng mặt trời .1 Bảng kí hiệu của sơ đồ đi dây mô hình điện năng lƣợng mặt trời lập .2 Danh sách thiết bị trong mô hình điện năng lƣợng mặt trời .3 Thông số kỹ thuật đồng hồ đo đa năng AC 20A.4 Thông số kỹ thuật đồng hồ đo đa năng DC 20A.5 Thông số kỹ thuật MCB ABB SH201 – C20 .6 Thông số kỹ thuật cầu chì .7 Thông số kỹ thuật Inverter SDA-1000A .8 Thông số bộ điều khiển sạc ST – W1220 (Intelligent solar charge controller) .9 Thông số kỹ thuật dimmer dimmer cho tải DC .10 Thông số kỹ thuật dimmer cho tải AC .11 Thông số kỹ thuật ắc quy GS GT6A .12 Thông số kỹ thuật Domino ABB .13 Thông số kỹ thuật đèn báo 220VAC và 12VDC .14 Thông số kỹ thuật ổ cắm điện .15 Thông số tải đèn LED 12VDC và đèn LED 220VAC .16 Thông số kỹ thuật pin mặt trời .17 Chọn điện áp hệ thống theo công suất tả .18 Số liệu về cƣờng bức xạ mặt trời tại Việt Nam theo thống kê của HCM CityWeb .19 Tên thiết bị .20 Tính tổng lƣợng điện tiêu thụ cho tải .21 Tính toán dung lƣợng cho Inverter .22 Tính toán lựa chọn bộ điều khiển sạc .23 Tính toán lựa chọn ắc quy .24 Tính toán điện năng cung cấp cho hệ thống từ bộ pin mặt trời .25 Tính toán công suất của bộ pin mặt trời.26 Tính tổng lƣợng điện tiêu thụ cho tải .27 Tính toán dung lƣợng cho Inverter .28 Tính toán lựa chọn bộ điều khiển sạc .29 Tính toán lựa chọn ắc quy .30 Tính toán điện năng cung cấp cho hệ thống từ bộ pin mặt trời .31 Tính toán công suất của bộ pin mặt trời.1: Danh sách các dụng cụ thực hành. 53 ix Khóa luận tốt nghiệp SV: Trần Hữu Lộc-Nguyễn Thanh Đức CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI 1.1 Giới thiệu chung Hệ thống điện năng lƣợng mặt trời là một hệ thống bao gồm một số các thành phần: các tấm pin mặt trời, các tải tiêu thụ điện, các thiết bị lƣu trữ điện năng, các thiết bị đóng cắt và bảo vệ hệ thống. Mặt trời là một khối vật khổng lồ với hoạt động hạt nhân liên tục và năng lƣợng dồi dào, con ngƣời không ngừng nghiên cứu mọi cách để khai thác tối đa năng lƣợng ấy.
Điện năng lƣợng mặt trời là ý tƣởng tuyệt vời để tận dụng nguồn năng lƣợng ấy.1 Năng lƣợng mặt trời mà trái đất nhận đƣợc 1 Khóa luận tốt nghiệp SV: Trần Hữu Lộc-Nguyễn Thanh Đức 1.2 Các hệ thống điện năng lƣợng mặt trời chính.1 Hệ thống điện năng lƣợng mặt trời độc lập Là hệ thống điện mặt trời cung cấp điện cho nhu cầu sử dụng cả ngày lẫn đêm, chỉ dùng điện thu đƣợc từ năng lƣợng mặt trời. Hệ thống này bao gồm các tấm pin mặt trời, bộ điều khiển sạc, hệ thống lƣu trữ điện, Inverter. Đây là hệ thống phổ biến nhất hiện nay ở Việt Nam vì đáp ứng đƣợc nhu cầu sử dụng điện tại các khu vực chƣa có điện, điện chập chờn, khi mất điện lƣới thƣờng xuyên.2 Hệ thống điện năng lƣợng mặt trời hòa lƣới Điện năng lƣợng mặt trời lấy từ năng lƣợng của dòng bức xạ điện từ xuất phát từ Mặt Trời đƣợc hấp thu trực tiếp qua tấm pin mặt trời chuyển hóa thành điện năng, nối trực tiếp vào hệ thống điện lƣới có sẵn nên đƣợc gọi là hệ thống điện mặt trời hòa lƣới hoặc nối lƣới. Hệ thống điện năng lƣợng mặt trời nối lƣới hay còn gọi là điện năng lƣợng mặt trời hòa lƣới là một trong những giải pháp đƣợc khách hàng/ doanh nghiệp lựa chọn, hệ thống điện năng lƣợng mặt trời nối lƣới là giải pháp tiết kiệm điện năng với ƣu điểm nổi bật là tối ƣu lợi ích kinh tế.
2 Khóa luận tốt nghiệp SV: Trần Hữu Lộc-Nguyễn Thanh Đức Hình 1.3 Hệ thống điện mặt trời hòa lƣới. Hệ thống điện năng lƣợng mặt trời hòa lƣới có 2 loại: + Hệ thống điện năng lƣợng mặt trời hòa lƣới có dự trữ. + Hệ thống điện năng lƣợng mặt trời hòa lƣới không có dự trữ.3 Các hệ thống điện năng lƣợng mặt trời khác. 3 Khóa luận tốt nghiệp SV: Trần Hữu Lộc-Nguyễn Thanh Đức Hình 1.4 Các hệ thống điện năng lƣợng mặt trời khác Hệ thống năng lƣợng điện mặt trời độc lập có bù lƣới: là hệ thống điện mặt trởi độc lập nhƣng có kết hợp bộ bù lƣới thông minh khi yếu điện, đảm bảo các thiết bị đã đấu nối vào hệ thống điện mặt trời luôn đủ điện dùng dù trời không nắng hoặc nhu cầu sử dụng tăng cao.
Hệ thống năng lƣợng điện mặt trời độc lập kết hợp: là hệ thống điện mặt trời độc lập, có kết hợp với một số nguồn phát điện khác nhƣ tua bin gió.