Nghiên cứu giải thuật lai PO Fuzzy để tối ưu công suất pin mặt trời

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM TẠ

TÓM TẮT

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Hướng nghiên cứu của luận văn

1.2. Mục tiêu của luận văn

1.3. Nhiệm vụ của luận văn

1.4. Phương pháp nghiên cứu

1.5. Điểm mới của luận văn

1.6. Giá trị thực tiễn của luận văn

1.7. Năng lượng mặt trời

1.8. Pin quang điện (PV)

1.8.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của PV

1.8.2. Mạch tương đương của PV

1.8.3. Mạch PV khi có tính đến các tổn hao

1.8.4. Cấu tạo và hoạt động của các loại pin mặt trời kiểu mới

1.8.4.1. Pin Mặt trời nhạy cảm chất màu DSC (Dye - sensitized solar cell)

1.8.4.2. Pin mặt trời dạng keo nước (Lá nhân tạo)

1.8.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến PV

1.8.5.1. Cường độ chiếu sáng

1.8.5.2. Hiệu ứng bóng mờ

1.8.5.3. Hiệu ứng nhiệt độ

1.9. Tổng quan một hệ thống điện năng lượng mặt trời

1.9.1. Bộ pin năng lượng mặt trời

1.9.2. Bộ chuyển đổi năng lượng điện

1.10. Tình hình sử dụng pin năng lượng mặt trời hiện nay

1.10.1. Tình hình sử dụng pin năng lượng mặt trời ngoài nước

1.10.1.1. Dự án Solar Star 579MW, California

1.10.1.2. Desert Sunlight Solar Farm 550MW, California

1.10.1.3. Topaz Solar Farms 550 MW, California

1.10.1.4. Longyangxia Dam Solar Park 530 MW, Qinghai

1.10.1.5. Nhận xét chung

1.10.2. Tình hình sử dụng pin năng lượng mặt trời ở trong nước

1.10.2.1. Nhà máy điện mặt trời Thiên Tân

1.10.2.2. Nhà máy quang năng An Hội

1.10.2.3. Dự án năng lượng mặt trời trên đảo Trường Sa

1.11. Hướng tiếp cận của luận văn về sử dụng pin mặt trời

2. PHƯƠNG PHÁP DÒ TÌM MPPT

2.1. Điểm làm việc có công suất cực đại (MPP) và điều khiển MPPT

2.1.1. Điểm làm việc có công suất cực đại (MPP)

2.1.2. Bộ điều khiển MPPT

2.1.3. Bộ biến đổi DC/DC (Buck-Boost converter)

2.2. Các thuật toán dò tìm điểm công suất cực đại (MPPT)

2.2.1. Xáo trộn và theo dõi P&O

2.2.2. Thuật toán điều khiển logic mờ (FLC)

2.2.2.1. Phương pháp điều khiển

2.2.3. Qui tắc điều khiển mờ

2.3. Nguyên tắc điều khiển thiết bị theo bức xạ mặt trời

3. SỬ DỤNG P&O KẾT HỢP LOGIC MỜ ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU CÔNG SUẤT

3.1. Mô hình hóa Pin NLMT

3.2. Thiết lập P&O-fuzzy cho mô hình

3.3. Giải thuật điều khiển logic P&O-Fuzzy thích nghi

3.3.1. Thay đổi giá trị ∆D bằng fuzzy

3.3.2. Xây dựng luật mờ và khối fuzzy trong bài toán MPPT của pin NLMT

3.4. Mô phỏng bài toán MPPT cho pin NLMT dựa trên thuật toán P&O

3.4.1. Bài toán MPPT dựa trên P&O cơ bản

3.4.2. Kết quả mô phỏng

3.4.2.1. Khi BXMT thay đổi 400-500-600 w/m2

3.4.2.2. Khi BXMT thay đổi 700-800-900 w/m2

3.4.2.3. Khi BXMT thay đổi 400-500-600 w/m2

3.4.2.4. Khi BXMT thay đổi 700-800-900 w/m2

3.5. Kết quả mô phỏng dựa trên thuật toán fuzzy-P&O

3.5.1. BXMT thay đổi 400-500-600 w/m2

3.5.2. BXMT thay đổi 700-800-900 w/m2

3.5.3. So sánh kết quả thu được giữa P&O và Fuzzy-P&O

3.6. Kết quả mô phỏng dựa trên thuật toán fuzzy-P&O

3.6.1. Những vấn đề đã giải quyết trong luận văn

3.6.2. Những vấn đề còn tồn tại

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC HÌNH

DANH MỤC CÁC BẢNG

I. Giới thiệu về giải thuật lai P O Fuzzy

Giải thuật lai P&O-Fuzzy được phát triển nhằm tối ưu hóa công suất pin mặt trời, một nguồn năng lượng tái tạo quan trọng. Giải thuật lai này kết hợp giữa phương pháp P&O (Perturb and Observe) và logic mờ (Fuzzy Logic) để cải thiện hiệu suất của hệ thống năng lượng mặt trời. Công suất pin mặt trời thường bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như bức xạ mặt trời, nhiệt độ và nhiễu. Việc áp dụng giải thuật lai giúp tăng cường khả năng theo dõi điểm công suất tối đa (MPPT) trong các điều kiện hoạt động khác nhau. Theo nghiên cứu, giải thuật này không chỉ cải thiện hiệu suất mà còn giảm thiểu độ dao động và tăng tính ổn định của hệ thống. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh hiện nay khi nhu cầu sử dụng năng lượng tái tạo ngày càng tăng.

1.1. Tầm quan trọng của năng lượng mặt trời

Năng lượng mặt trời là một trong những nguồn năng lượng tái tạo hứa hẹn nhất. Năng lượng tái tạo này không chỉ sạch mà còn vô tận, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Hệ thống pin mặt trời (PV) đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như điện gia dụng, trạm sạc và các hệ thống điện vệ tinh. Tuy nhiên, hiệu suất chuyển đổi năng lượng của pin mặt trời vẫn còn thấp so với các nguồn năng lượng khác. Do đó, việc tối ưu hóa công suất thông qua các giải thuật như P&O-Fuzzy là rất cần thiết để nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng mặt trời.

II. Phân tích giải thuật P O và logic mờ

Giải thuật P&O là một trong những phương pháp MPPT phổ biến nhất nhờ vào tính đơn giản và dễ thực hiện. Tuy nhiên, nó vẫn tồn tại một số nhược điểm như khả năng theo dõi kém và độ chính xác thấp trong điều kiện thay đổi nhanh chóng của bức xạ. Logic mờ được phát triển để khắc phục những hạn chế này. Bằng cách sử dụng các quy tắc mờ, hệ thống có thể phản ứng nhanh hơn với các biến đổi trong điều kiện môi trường. Việc kết hợp giữa P&O và logic mờ tạo ra một giải pháp mạnh mẽ hơn, giúp cải thiện đáng kể hiệu suất của hệ thống PV. Nghiên cứu cho thấy rằng giải thuật P&O-Fuzzy có thể giảm thiểu độ dao động và tăng cường tính ổn định, đặc biệt trong các điều kiện có nhiễu cao.

2.1. Đánh giá hiệu suất của giải thuật

Để đánh giá hiệu suất của giải thuật P&O-Fuzzy, các chỉ số như thời gian phản hồi, tỷ lệ công suất tối đa và độ ổn định được xem xét. Kết quả cho thấy giải thuật này có thời gian phản hồi nhanh hơn và ít bị vọt lố so với các phương pháp truyền thống. Điều này chứng tỏ rằng giải thuật lai không chỉ cải thiện hiệu suất mà còn giúp hệ thống hoạt động ổn định hơn trong các điều kiện khác nhau. Việc áp dụng giải thuật này trong thực tế có thể mang lại lợi ích lớn cho các hệ thống năng lượng mặt trời, đặc biệt là trong bối cảnh nhu cầu sử dụng năng lượng tái tạo ngày càng tăng.

III. Ứng dụng thực tiễn của giải thuật P O Fuzzy

Giải thuật P&O-Fuzzy không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn trong lĩnh vực năng lượng mặt trời. Hệ thống PV sử dụng giải thuật này có thể được triển khai trong các dự án năng lượng mặt trời quy mô lớn, như các nhà máy điện mặt trời và các hệ thống điện gia dụng. Việc tối ưu hóa công suất giúp giảm chi phí vận hành và tăng cường hiệu quả sử dụng năng lượng. Ngoài ra, giải thuật này cũng có thể được áp dụng trong các hệ thống điện thông minh, nơi mà việc quản lý năng lượng là rất quan trọng. Nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng giải thuật P&O-Fuzzy có thể giúp tăng cường khả năng quản lý năng lượng và giảm thiểu tổn thất trong quá trình chuyển đổi năng lượng.

3.1. Tương lai của năng lượng mặt trời

Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, năng lượng mặt trời đang trở thành một trong những nguồn năng lượng chính trong tương lai. Giải thuật P&O-Fuzzy sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất của các hệ thống PV. Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc cải tiến giải thuật này để đáp ứng tốt hơn với các điều kiện môi trường thay đổi. Việc phát triển các công nghệ mới kết hợp với giải thuật P&O-Fuzzy có thể mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành năng lượng tái tạo, giúp giảm thiểu chi phí và tăng cường hiệu quả sử dụng năng lượng.

Luận văn thạc sĩ HCMUTE: Nghiên cứu giải thuật lai PO Fuzzy xác định công suất ngõ ra cực đại hệ thống pin mặt trời