Nghiên Cứu Thiết Kế Hệ Thống Năng Lượng Điện Mặt Trời Nối Lưới Để Cung Cấp Điện Liên Tục Cho Phụ Tải

• Tác giả: Trần Nguyễn Trung Hiếu
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Hùng
• Trường học: Trường Đại học Công nghệ TP.HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
• Đề tài: Nghiên Cứu Thiết Kế Hệ Thống Năng Lượng Điện Mặt Trời Nối Lưới Đảm Bảo Cung Cấp Điện Liên Tục
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ÐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
• 1.1. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
• 1.2. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Ý nghĩa của đề tài
• 1.4.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu
• 1.6. Bố cục của luận văn
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN HỆ ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
• 2.1. Cấu trúc mặt trời
• 2.2. Quỹ đạo của trái đất quanh mặt trời
• 2.3. Góc cao độ của mặt trời vào buổi trưa
• 2.4. Bức xạ mặt trời
• 2.5. Ứng dụng năng lượng mặt trời
• 2.6. Pin mặt trời
• 2.7. Nhà máy nhiệt điện sử dụng năng lượng mặt trời
• 2.8. Động cơ Stirling chạy bằng NLMT
• 2.9. Thiết bị đun nước nóng bằng NLMT
• 2.10. Thiết bị làm lạnh và điều hoà không khí dùng NLMT
• 2.11. Tình hình khai thác năng lượng mặt trời tại Việt Nam
• 2.12. Pin quang điện và hệ thống Pin quang điện kết nối lưới
• 2.13. Sơ đồ thay thế đơn giản của PV
• 2.14. Sơ đồ thay thế của PV có xét đến các tổn hao
• 2.15. Nối nối tiếp nhiều module PV
• 2.16. Nối song song nhiều module PV
• 2.17. Nối hỗn hợp nhiều module PV
• 2.18. Các ảnh hưởng đến PV
• 2.19. Ảnh hưởng của cường độ chiếu sáng
• 2.20. Ảnh hưởng của nhiệt độ
• 2.21. Ảnh hưởng của hiện tượng bóng râm
• 2.22. Sơ đồ hệ thống điện mặt trời nối lưới
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NHẤT THỨ LƯỚI ĐIỆN MẶT TRỜI KẾT LƯỚI
• 3.1. Hệ thống điện mặt trời 750 kW nối lưới trình bày trên Hình 3.1 bao gồm các thành phần
• 3.2. Tính toán hệ thống điện mặt trời nối lưới
• 3.2.1. Chọn Pin mặt trời
• 3.2.2. Chọn bộ biến đổi DC/DC
• 3.2.3. Chọn bộ biến đổi DC/AC 3 pha
• 3.2.4. Chọn bộ lọc RL
• 3.2.5. Tính chọn máy biến áp
• 3.2.6. Tính chọn dây dẫn
• 4. CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG ĐIỀU PHỐI CÔNG SUẤT HỆ ĐIỆN MẶT TRỜI KẾT LƯỚI CUNG CẤP ĐIỆN LIÊN TỤC CHO TẢI
• 4.1. Xây dựng mô hình hệ điện mặt trời kết nối lưới
• 4.2. Thông số tấm pin năng lượng
• 4.3. Thông số và giải thuật bộ điều khiển Inverter
• 4.4. Kết quả mô phỏng
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
• 5.1. Kết luận
• 5.2. Hướng phát triển đề tài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về thiết kế hệ thống năng lượng điện mặt trời nối lưới

Hệ thống năng lượng điện mặt trời nối lưới đang trở thành một giải pháp hiệu quả cho việc cung cấp điện liên tục. Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ, việc thiết kế hệ thống này không chỉ giúp giảm chi phí mà còn tối ưu hóa hiệu suất. Năng lượng mặt trời là nguồn tài nguyên dồi dào, đặc biệt tại Việt Nam, nơi có nhiều giờ nắng trong năm. Việc áp dụng hệ thống này không chỉ đáp ứng nhu cầu điện năng mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

1.1. Tình hình khai thác năng lượng mặt trời tại Việt Nam

Việt Nam có tiềm năng lớn về năng lượng mặt trời với trung bình 2.000 giờ nắng mỗi năm. Nhiều dự án đã được triển khai, tuy nhiên, vẫn còn nhiều thách thức trong việc phát triển và ứng dụng công nghệ.

1.2. Lợi ích của hệ thống năng lượng mặt trời nối lưới

Hệ thống này không chỉ cung cấp điện liên tục mà còn giúp giảm chi phí điện năng cho người tiêu dùng. Ngoài ra, nó còn góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường và bảo vệ tài nguyên thiên nhiên.

II. Vấn đề và thách thức trong thiết kế hệ thống điện mặt trời

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc thiết kế hệ thống năng lượng điện mặt trời nối lưới cũng gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như chi phí đầu tư ban đầu cao, hiệu suất không ổn định và yêu cầu về công nghệ là những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng. Đặc biệt, việc kết nối với lưới điện quốc gia cũng đòi hỏi các tiêu chuẩn kỹ thuật nghiêm ngặt.

2.1. Chi phí đầu tư và bảo trì hệ thống

Chi phí đầu tư ban đầu cho hệ thống năng lượng mặt trời có thể cao, nhưng với sự phát triển của công nghệ, chi phí này đang giảm dần. Bảo trì hệ thống cũng cần được chú trọng để đảm bảo hiệu suất hoạt động.

2.2. Hiệu suất và tính ổn định của hệ thống

Hiệu suất của hệ thống năng lượng mặt trời phụ thuộc vào nhiều yếu tố như điều kiện thời tiết, vị trí địa lý và công nghệ sử dụng. Việc tối ưu hóa các yếu tố này là rất quan trọng để đảm bảo cung cấp điện liên tục.

III. Phương pháp thiết kế hệ thống năng lượng điện mặt trời nối lưới

Để thiết kế một hệ thống năng lượng điện mặt trời nối lưới hiệu quả, cần thực hiện các bước tính toán và mô phỏng kỹ lưỡng. Việc lựa chọn thiết bị phù hợp, từ pin mặt trời đến bộ biến tần, là rất quan trọng. Ngoài ra, việc mô phỏng trên các phần mềm như Matlab/Simulink cũng giúp đánh giá hiệu suất của hệ thống trong các điều kiện khác nhau.

3.1. Tính toán công suất và lựa chọn thiết bị

Tính toán công suất là bước đầu tiên trong thiết kế hệ thống. Việc lựa chọn pin mặt trời và bộ biến tần phù hợp sẽ ảnh hưởng lớn đến hiệu suất của hệ thống.

3.2. Mô phỏng và đánh giá hiệu suất hệ thống

Mô phỏng hệ thống trên phần mềm giúp dự đoán hiệu suất trong các điều kiện khác nhau. Điều này giúp tối ưu hóa thiết kế và đảm bảo cung cấp điện liên tục cho phụ tải.

IV. Ứng dụng thực tiễn của hệ thống năng lượng điện mặt trời nối lưới

Hệ thống năng lượng điện mặt trời nối lưới đã được áp dụng rộng rãi tại nhiều khu vực, từ các hộ gia đình đến các nhà máy lớn. Việc kết nối với lưới điện quốc gia không chỉ giúp cung cấp điện liên tục mà còn tạo ra nguồn thu nhập từ việc bán điện dư thừa. Các dự án thành công đã chứng minh tính khả thi và hiệu quả của hệ thống này.

4.1. Các dự án thành công tại Việt Nam

Nhiều dự án năng lượng mặt trời nối lưới đã được triển khai thành công tại Việt Nam, góp phần cung cấp điện cho hàng triệu hộ gia đình và doanh nghiệp.

4.2. Tác động đến môi trường và kinh tế

Hệ thống năng lượng mặt trời không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra nhiều cơ hội việc làm trong ngành công nghiệp năng lượng tái tạo.

V. Kết luận và tương lai của hệ thống năng lượng điện mặt trời

Hệ thống năng lượng điện mặt trời nối lưới đang trở thành một phần quan trọng trong chiến lược phát triển năng lượng bền vững. Với sự hỗ trợ từ chính phủ và các chính sách khuyến khích, tương lai của hệ thống này hứa hẹn sẽ phát triển mạnh mẽ. Việc nâng cao hiệu suất và giảm chi phí sẽ là những yếu tố quyết định cho sự thành công của hệ thống trong tương lai.

5.1. Triển vọng phát triển công nghệ năng lượng mặt trời

Công nghệ năng lượng mặt trời đang phát triển nhanh chóng, với nhiều cải tiến về hiệu suất và giảm chi phí sản xuất. Điều này sẽ mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành năng lượng tái tạo.

5.2. Vai trò của chính phủ trong phát triển năng lượng tái tạo

Chính phủ đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy phát triển năng lượng tái tạo thông qua các chính sách hỗ trợ và khuyến khích đầu tư vào công nghệ năng lượng sạch.