Tối ưu hóa công suất hệ thống pin mặt trời cho luận văn thạc sĩ HCMUTE

LÝ LỊCH KHOA HỌC

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về năng lượng quang điện

1.2. Cấu trúc của mặt trời

1.3. Năng lượng của mặt trời

1.4. Các ứng dụng của năng lượng mặt trời

1.5. Tiềm năng năng lượng mặt trời ở Việt Nam

1.6. Các phương pháp dò tìm điểm cực đại đang được áp dụng

1.7. Định hướng của đề tài

1.8. Nhiệm vụ luận văn

1.9. Kết quả mong muốn đạt được

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Pin quang điện

2.2. Cấu tạo của pin quang điện

2.3. Mô hình vật lý của pin quang điện

2.4. Mô hình toán của pin quang điện

2.5. Hệ thống pin mặt trời tập trung

2.6. Bộ phận quang học

2.7. Hệ số hội tụ

2.8. Tế bào quang điện

2.9. Lý do phải dò tìm điểm làm việc cực đại

2.10. Mô hình toán của bộ chuyển đổi DC-DC

2.11. Mạch giảm điện thế (Buck Converter)

2.12. Mạch boost converter

2.13. Tính toán lựa chọn giá trị của bộ chuyển đổi boost trong Matlab

3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TỰ ĐỊNH HƯỚNG PIN MẶT TRỜI

3.1. Các hệ thống tự động điều khiển định hướng pin mặt trời

3.2. Hệ thống tự định hướng có một trục đơn nằm ngang

3.3. Hệ thống tự định hướng với một trục đơn dọc

3.4. Hệ thống tự định hướng với hai trục xoay

3.5. Nghiên cứu thiết kế sơ đồ nguyên lý hệ thống pin mặt trời tự định hướng

3.6. Lựa chọn phương án thiết kế

3.7. Sơ đồ thiết kế của hệ thống

3.8. Nguyên lý hoạt động của hệ thống

4. CHƯƠNG 4: PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN MỜ

4.1. Lý thuyết mờ

4.2. Khái niệm cơ bản về điều khiển mờ

4.3. Định nghĩa tập mờ

4.4. Các thuật ngữ trong logic mờ

4.5. Biến ngôn ngữ

4.6. Các phép toán trên tập mờ

4.7. Luật hợp thành

4.8. Mô hình mờ Tagaki-Sugeno

4.9. Điều khiển mờ trực tiếp

4.10. Cấu trúc bộ điều khiển mờ trực tiếp

4.11. Thiết kế bộ điều khiển mờ trực tiếp dựa vào kinh nghiệm chuyên gia

4.12. Điều khiển PID mờ

4.13. Điều khiển PID mờ dùng hệ qui tắc Mamdani

4.14. Điều khiển PID mờ dùng hệ qui tắc Sugeno

4.15. Điều khiển hệ MIMO

5. CHƯƠNG 5: NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP DÒ TÌM ĐIỂM CỰC ĐẠI

5.1. Mô hình mô phỏng hệ thống điện pin mặt trời trong Matlab/Simulink

5.2. Các phương pháp dò tìm điểm cực đại của hệ thống pin quang điện

5.3. Tìm điểm làm việc cực đại của pin mặt trời bằng phương pháp P & O

5.4. Phương pháp InC (Incremental Conductance)

5.5. Phương pháp sử dụng điện dung ký sinh (parasitic capacitance)

5.6. Phương pháp điều khiển điện áp

6. CHƯƠNG 6: SỬ DỤNG LOGIC MỜ ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU CÔNG SUẤT

6.1. Phương pháp logic mờ

6.2. Luật điều khiển mờ

7. CHƯƠNG 7: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

7.1. Mô hình mô phỏng hệ thống quang điện sử dụng phương pháp P&O trong Matlab/Simulink

7.2. Kết quả mô phỏng

7.3. Mô hình mô phỏng hệ thống quang điện sử dụng phương pháp FLC trong Matlab/Simulink

7.4. Kết quả mô phỏng phương pháp FLC

7.5. So sánh phương pháp P&O và FLC

8. CHƯƠNG 8: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

8.1. Kiến nghị và hướng phát triển đề tài

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tối ưu hóa công suất hệ thống pin mặt trời

Tối ưu hóa công suất hệ thống pin mặt trời là một trong những vấn đề quan trọng trong nghiên cứu và phát triển công nghệ năng lượng tái tạo. Tối ưu hóa công suất không chỉ giúp tăng hiệu suất của hệ thống mà còn giảm thiểu chi phí đầu tư và vận hành. Hệ thống pin mặt trời hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành điện năng. Tuy nhiên, hiệu suất của hệ thống này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như điều kiện thời tiết, góc nghiêng của tấm pin, và công nghệ sử dụng. Việc áp dụng các phương pháp tối ưu hóa như MPPT (Maximum Power Point Tracking) giúp theo dõi và điều chỉnh công suất tối đa của hệ thống. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng các thuật toán thông minh như Fuzzy Logic Controller (FLC) có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của hệ thống pin mặt trời.

1.1. Hiệu suất pin mặt trời

Hiệu suất của pin mặt trời được xác định bởi khả năng chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất bao gồm chất liệu của tấm pin, nhiệt độ, và bức xạ mặt trời. Theo nghiên cứu, hiệu suất của pin mặt trời có thể đạt tới 20-25% trong điều kiện lý tưởng. Tuy nhiên, trong thực tế, hiệu suất thường thấp hơn do các yếu tố như bụi bẩn, bóng râm, và nhiệt độ cao. Việc tối ưu hóa công suất hệ thống pin mặt trời không chỉ giúp tăng hiệu suất mà còn kéo dài tuổi thọ của thiết bị. Các phương pháp như điều chỉnh góc nghiêng của tấm pin và sử dụng công nghệ theo dõi có thể giúp cải thiện hiệu suất đáng kể.

1.2. Nghiên cứu hệ thống năng lượng mặt trời

Nghiên cứu về hệ thống năng lượng mặt trời đã chỉ ra rằng việc áp dụng các công nghệ mới có thể nâng cao hiệu suất và giảm chi phí. Các nghiên cứu gần đây tập trung vào việc phát triển các mô hình toán học để mô phỏng và tối ưu hóa hoạt động của hệ thống pin mặt trời. Việc sử dụng các thuật toán như P&O (Perturb and Observe) và INC (Incremental Conductance) đã cho thấy hiệu quả trong việc theo dõi điểm công suất cực đại. Tuy nhiên, những phương pháp này vẫn còn tồn tại một số nhược điểm như tốc độ phản ứng chậm và khả năng theo dõi không chính xác trong điều kiện thay đổi nhanh chóng. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển các phương pháp tối ưu hóa mới là cần thiết để nâng cao hiệu suất của hệ thống.

II. Ứng dụng pin mặt trời

Ứng dụng của pin mặt trời ngày càng trở nên phổ biến trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Từ việc cung cấp điện cho hộ gia đình đến các dự án năng lượng quy mô lớn, pin mặt trời đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng hóa thạch. Ứng dụng pin mặt trời không chỉ giúp tiết kiệm chi phí điện năng mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Các hệ thống pin mặt trời có thể được lắp đặt trên mái nhà, trong các trang trại, hoặc thậm chí trên các phương tiện giao thông. Việc phát triển công nghệ pin mặt trời cũng mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành công nghiệp năng lượng tái tạo.

2.1. Hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình

Hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình là một trong những ứng dụng phổ biến nhất của công nghệ năng lượng tái tạo. Các hộ gia đình có thể lắp đặt tấm pin mặt trời trên mái nhà để sản xuất điện cho nhu cầu sử dụng hàng ngày. Việc này không chỉ giúp giảm hóa đơn tiền điện mà còn tạo ra nguồn năng lượng sạch. Nghiên cứu cho thấy rằng việc lắp đặt hệ thống điện mặt trời có thể tiết kiệm từ 30-50% chi phí điện năng hàng tháng. Hơn nữa, các chính sách hỗ trợ từ chính phủ cũng khuyến khích người dân đầu tư vào công nghệ này, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của năng lượng mặt trời tại Việt Nam.

2.2. Dự án năng lượng mặt trời quy mô lớn

Các dự án năng lượng mặt trời quy mô lớn đang được triển khai trên toàn thế giới, bao gồm cả Việt Nam. Những dự án này không chỉ cung cấp điện cho hàng triệu hộ gia đình mà còn góp phần vào việc giảm thiểu khí thải carbon. Việc phát triển các nhà máy điện mặt trời lớn giúp tối ưu hóa công suất và tăng cường hiệu quả kinh tế. Các nghiên cứu cho thấy rằng đầu tư vào năng lượng mặt trời quy mô lớn có thể mang lại lợi ích kinh tế lâu dài, đồng thời tạo ra nhiều việc làm trong ngành công nghiệp năng lượng tái tạo.

Tối ưu hóa công suất hệ thống pin mặt trời trong luận văn thạc sĩ HCMUTE