Thuật toán tối ưu cho tái cấu trúc hệ thống pin mặt trời

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG 1: CẤU TRÚC HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ CHIẾN LƯỢC TĂNG HIỆU SUẤT LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG TRONG ĐIỀU KIỆN BỊ CHE PHỦ MỘT PHẦN

1.1. Tổng quan về hệ thống năng lượng mặt trời

1.1.1. Năng lượng mặt trời

1.1.2. Bức xạ mặt trời

1.1.3. Điện mặt trời

1.1.4. Các cấu trúc kết nối TPQĐ

1.1.5. Cấu trúc cơ bản của hệ thống NLMT hòa lưới có kho điện

1.1.6. Các cấu trúc kết nối TPQĐ và bộ chuyển đổi

1.2. Tổng quan chiến lược tăng hiệu suất làm việc của hệ thống NLMT trong điều kiện bị che phủ một phần

1.2.1. Ảnh hưởng của che phủ một phần

1.2.2. Các kỹ thuật để giảm thiểu suy giảm công suất do che phủ một phần

1.2.3. Phương pháp tái cấu trúc cho mạch kết nối TCT

1.2.4. Phương pháp tái cấu trúc cho mạch kết nối SP

1.2.5. So sánh các phương pháp đã trình bày

1.2.6. Định hướng nghiên cứu

1.3. Kết luận chương 1

2. CHƯƠNG 2: KHÁI QUÁT VỀ BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU

2.1. Khái quát về bài toán điều khiển tối ưu

2.1.1. Điều khiển tối ưu tĩnh

2.1.2. Điều khiển tối ưu động

2.2. Thiết lập bài toán điều khiển tối ưu

2.2.1. Cấu trúc điều khiển trong hệ thống NLMT

2.2.2. Bộ tái cấu trúc

2.2.3. Đề xuất hệ thống điều khiển

2.2.4. Đề xuất phương pháp điều khiển tối ưu

2.3. Một số bài toán tối ưu sử dụng trong luận án

2.3.1. Bài toán Subset sum problem

2.3.2. Bài toán Munkres' Assignment Algorithm

2.4. Kết luận chương 2

3. CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG SÁCH LƯỢC TÁI CẤU TRÚC HỆ DỰA TRÊN BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU

3.1. Chiến lược cân bằng bức xạ với mạch kết nối TCT

3.2. Đo dòng điện, điện áp các TPQĐ

3.3. Ước tính bức xạ mặt trời

3.4. Đề xuất mô hình toán và 02 thuật toán cho bài toán tìm kiếm cấu hình cân bằng bức xạ

3.4.1. Xây dựng mô hình toán

3.4.2. Thuật toán quy hoạch động (Dynamic programming)

3.4.3. Thuật toán SmartChoice

3.5. Đề xuất mô hình toán và 02 thuật toán bài toán lựa chọn phương pháp chuyển mạch tối ưu

3.5.1. Giới thiệu ma trận chuyển mạch (Dynamic Electrical Scheme)

3.5.2. Đề xuất mô hình toán

3.5.3. Phương pháp tìm kiếm cấu hình với số lần chuyển mạch là ít nhất sử dụng MAA

3.6. Phương pháp cân bằng số lần đóng mở khóa của ma trận chuyển mạch sử dụng MAA cải tiến

3.7. Kết luận chương 3

4. CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM

4.1. Mô phỏng đánh giá hiệu quả phương pháp lựa chọn cấu hình cân bằng bức xạ

4.2. Mô phỏng và đánh giá hiệu quả phương pháp lựa chọn phương pháp chuyển mạch tối ưu

4.2.1. Bộ tái cấu trúc các tấm pin quang điện

4.2.2. Các thành phần bộ tái cấu trúc

4.2.3. Kết quả thực nghiệm

4.3. Kết luận chương 4

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về hệ thống năng lượng mặt trời

Hệ thống năng lượng mặt trời (NLMT) là một trong những nguồn năng lượng tái tạo quan trọng, đóng góp vào sự phát triển bền vững. NLMT hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển đổi bức xạ mặt trời thành điện năng thông qua các tấm pin quang điện (TPQĐ). Đặc điểm nổi bật của NLMT là khả năng cung cấp năng lượng sạch mà không phát thải khí nhà kính. Tuy nhiên, hiệu suất của hệ thống này có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, đặc biệt là hiện tượng che phủ một phần, nơi mà bức xạ mặt trời không đồng nhất sẽ dẫn đến suy giảm công suất. Nghiên cứu về cấu trúc hệ thống NLMT và các chiến lược tối ưu hóa hiệu suất làm việc trong điều kiện bị che phủ là rất cần thiết để nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn năng lượng này. Theo đó, việc tái cấu trúc hệ thống NLMT nhằm mục tiêu cân bằng bức xạ và tối ưu hóa công suất đầu ra là một hướng đi triển vọng. "Năng lượng mặt trời không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn có thể cung cấp nguồn điện cho những khu vực khó tiếp cận".

II. Khái quát về bài toán điều khiển tối ưu

Bài toán điều khiển tối ưu trong hệ thống NLMT liên quan đến việc thiết lập các chiến lược điều khiển nhằm tối đa hóa hiệu suất hoạt động của hệ thống. Điều khiển tối ưu có thể được chia thành hai loại: điều khiển tối ưu tĩnh và điều khiển tối ưu động. Trong điều kiện ánh sáng không đồng nhất, việc áp dụng các thuật toán tối ưu để điều chỉnh cấu hình kết nối của các TPQĐ là cần thiết. Cấu trúc điều khiển trong hệ thống NLMT bao gồm các bộ phận như bộ tái cấu trúc và hệ thống điều khiển. Đề xuất phương pháp điều khiển tối ưu không chỉ giúp cải thiện hiệu suất mà còn giảm thiểu tổn thất năng lượng trong quá trình vận hành. "Việc áp dụng các thuật toán tối ưu trong điều khiển không chỉ tăng cường hiệu quả sử dụng năng lượng mà còn đảm bảo an toàn cho các thiết bị trong hệ thống".

III. Xây dựng sách lược tái cấu trúc hệ dựa trên bài toán điều khiển tối ưu

Chiến lược tái cấu trúc hệ thống NLMT dựa trên bài toán điều khiển tối ưu nhằm mục tiêu cân bằng bức xạ và nâng cao hiệu suất hoạt động. Việc đo lường dòng điện và điện áp của các TPQĐ là bước quan trọng để đánh giá hiệu suất của hệ thống. Đề xuất mô hình toán và các thuật toán như quy hoạch động (Dynamic Programming) và thuật toán SmartChoice cho phép tìm kiếm cấu hình cân bằng bức xạ một cách hiệu quả. Các phương pháp này không chỉ giúp tối ưu hóa công suất mà còn giảm thiểu số lần đóng mở khóa trong quá trình tái cấu trúc, từ đó bảo vệ thiết bị và kéo dài tuổi thọ của hệ thống. "Một cấu hình kết nối tối ưu sẽ giúp hệ thống hoạt động hiệu quả hơn trong điều kiện bức xạ không đồng nhất".

IV. Mô phỏng và thực nghiệm

Mô phỏng và thực nghiệm là bước quan trọng để đánh giá hiệu quả của các phương pháp đề xuất trong luận án. Sử dụng phần mềm Matlab-Simulink, các mô hình được xây dựng để mô phỏng hoạt động của hệ thống NLMT trước và sau khi tái cấu trúc. Kết quả thực nghiệm cho thấy sự cải thiện rõ rệt về công suất đầu ra của hệ thống sau khi áp dụng các thuật toán tối ưu. Việc so sánh giữa các phương pháp khác nhau trong điều kiện hoạt động thực tế cung cấp cái nhìn sâu sắc về tính khả thi và hiệu quả của các giải pháp được đề xuất. "Kết quả mô phỏng không chỉ khẳng định tính chính xác của các thuật toán mà còn mở ra hướng đi mới cho nghiên cứu và ứng dụng công nghệ NLMT".

Luận án tiến sĩ về thuật toán điều khiển tối ưu cho hệ thống pin mặt trời