Luận Văn Thạc Sĩ Về Mô Hình và Mô Phỏng Hệ Thống Năng Lượng Mặt Trời Kết Nối Lưới

• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện
• Đề tài: Mô Hình và Mô Phỏng Hệ Thống Năng Lượng Mặt Trời Kết Nối Lưới
• Loại tài liệu: Luận Văn Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. Tính cần thiết đối với tài liệu
• 1.2. Phạm vi nghiên cứu
• 1.3. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.4. Nhiệm vụ luận văn
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ MẶT TRỜI
• 2.1. Bức xạ mặt trời
• 2.2. Cấu tạo và hoạt động của pin mặt trời
• 2.2.1. Hiệu điện thế quang điện
• 2.2.2. Hiệu suất quá trình biến đổi
• 2.2.3. Cấu tạo pin mặt trời
• 2.3. Mô hình pin mặt trời
• 2.4. Các loại hệ thống pin mặt trời
• 2.4.1. Hệ độc lập
• 2.4.2. Hệ PV kết nối lưới
• 2.5. Các tiêu chuẩn kết nối của hệ thống pin mặt trời
• 3. CHƯƠNG 3: BỘ BIẾN ĐỔI TRONG HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI
• 3.1. Bộ biến đổi DC-DC
• 3.1.1. Bộ biến đổi Buck-Boost
• 3.2. Bộ biến đổi DC-AC
• 3.2.1. Ngắt mạch và điều khiển
• 3.2.2. Điều khiển PWM
• 4. CHƯƠNG 4: THUẬT TOÁN TỐI ƯU CÔNG SUẤT CÁC CHUỖI
• 4.1. Giới thiệu chung
• 4.2. Thuật toán Perturb & Observe (P&O)
• 4.3. Thuật toán Incremental Conductance (INC)
• 5. CHƯƠNG 5: ĐIỀU KHIỂN BỘ NGHỈ
• 5.1. Chuyển đổi hệ quy chiếu
• 5.2. Điều khiển điện áp theo hướng (VOC)
• 6. CHƯƠNG 6: MÔ HÌNH VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI KẾT NỐI LƯỚI
• 6.1. Mạch nghịch lưu DC-AC và hệ thống PV kết nối lưới
• 6.2. Mô hình mô phỏng
• 7. CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN
• Tài liệu tham khảo

I. Giới thiệu hệ thống năng lượng mặt trời

Hệ thống năng lượng mặt trời (NLMT) là một trong những giải pháp bền vững giúp giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Mô hình và mô phỏng hệ thống NLMT kết nối lưới điện không chỉ giúp tối ưu hóa hiệu suất năng lượng mà còn nâng cao khả năng sử dụng năng lượng tái tạo. Hệ thống này bao gồm các thành phần chính như pin mặt trời, bộ chuyển đổi DC-DC, bộ biến tần DC-AC và các thuật toán theo dõi điểm công suất tối đa (MPPT). Theo nghiên cứu, việc sử dụng hệ thống NLMT kết nối lưới điện có thể giảm chi phí điện năng và gia tăng độ tin cậy cho lưới điện. "Việc phát triển hệ thống NLMT sẽ góp phần quan trọng vào việc bảo vệ môi trường và tiết kiệm chi phí năng lượng".

1.1. Các thành phần của hệ thống

Hệ thống NLMT bao gồm nhiều thành phần quan trọng như hệ thống điện mặt trời, bộ chuyển đổi DC-DC và bộ biến tần. Mỗi thành phần đều có vai trò riêng trong việc tối ưu hóa hoạt động của toàn bộ hệ thống. Bộ chuyển đổi DC-DC giúp điều chỉnh điện áp từ pin mặt trời, trong khi bộ biến tần DC-AC chuyển đổi điện năng từ DC sang AC để kết nối với lưới điện. Việc lựa chọn các thành phần này cần dựa trên các tiêu chí về công suất điện mặt trời và hiệu suất của từng thiết bị. "Sự tương thích giữa các thiết bị là yếu tố quyết định đến hiệu suất hoạt động của toàn hệ thống".

II. Mô phỏng hệ thống năng lượng mặt trời

Mô phỏng hệ thống NLMT kết nối lưới điện là một bước quan trọng trong việc đánh giá hiệu suất và khả năng hoạt động của hệ thống. Sử dụng phần mềm Matlab cho phép mô phỏng các thành phần của hệ thống, từ năng lượng mặt trời đến bộ biến tần. Các thuật toán theo dõi điểm công suất tối đa (MPPT) như Perturb and Observe (P&O) và Incremental Conductance (INC) được áp dụng để tối ưu hóa công suất đầu ra. "Việc mô phỏng giúp nhận diện các vấn đề tiềm ẩn trong thiết kế và vận hành của hệ thống trước khi triển khai thực tế".

2.1. Kết quả mô phỏng

Kết quả mô phỏng cho thấy rằng hệ thống NLMT có khả năng hoạt động hiệu quả trong nhiều điều kiện thời tiết khác nhau. Các yếu tố như công suất điện mặt trời và hiệu suất năng lượng được phân tích để đưa ra các giải pháp cải tiến. Mô phỏng cũng chỉ ra rằng việc sử dụng các thuật toán MPPT có thể gia tăng đáng kể hiệu suất thu năng lượng từ pin mặt trời. "Kết quả mô phỏng là cơ sở để thiết kế hệ thống thực tế, giúp giảm thiểu rủi ro và tối ưu hóa chi phí đầu tư".

III. Ứng dụng thực tiễn của hệ thống

Hệ thống NLMT kết nối lưới điện có nhiều ứng dụng thực tiễn, từ việc cung cấp điện cho hộ gia đình đến các dự án quy mô lớn. Việc kết nối với lưới điện không chỉ giúp giảm chi phí điện năng mà còn tăng cường tính ổn định cho lưới điện. Hệ thống này cũng hỗ trợ việc phát triển lưới điện thông minh, cho phép quản lý và điều phối năng lượng hiệu quả hơn. "Sự phát triển của hệ thống NLMT sẽ tạo ra cơ hội mới cho ngành năng lượng, góp phần vào việc thực hiện các mục tiêu phát triển bền vững".

3.1. Tính khả thi và lợi ích kinh tế

Tính khả thi của hệ thống NLMT kết nối lưới điện được đánh giá dựa trên các yếu tố như chi phí đầu tư, hiệu suất và khả năng sinh lời. Các nghiên cứu cho thấy rằng đầu tư vào hệ thống NLMT không chỉ mang lại lợi ích về mặt môi trường mà còn có lợi ích kinh tế lâu dài. "Chi phí ban đầu có thể cao, nhưng lợi ích từ việc tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải sẽ bù đắp cho chi phí đó trong thời gian ngắn".