HƯỚNG DẪN Thiết kế hệ thống điện mặt trời hòa lưới. Phần 1: Kiến thức căn bản về solar

HƯỚNG DẪN Thiết kế hệ thống điện mặt trời hòa lưới Phần 1: Kiến thức solar Trình bày: ĐỖ HỮU ĐỒNG Giám đốc kỹ thuật: Datkeys Solar Giám đốc điều hành: Prime Solar Email: dong.do@primesolar.vn CÔNG TY TNHH GIẢI PHÁP NLMT PRIME 205 Linh Trung, KP1, P Linh Trung, Q Thủ Đức, TP HCM www.primesolar.vn Nội dung Cơ bán dẫn PN junction Solar cells (Tế bào quang điện) Solar module (Tấm pin mặt trời) PV inverter (Biến tần PV) Thiết kế hệ thống điện mặt trời 1- Cơ bán dẫn PN junction Chất bán dẫn gì? • Chất bán dẫn (semiconductor) vật liệu có độ dẫn điện (conductivity) nằm khoảng vật liệu dẫn điện (như đồng) vật liệu cách điện (như thủy tinh, nhựa) • Có loại chất bán dẫn: - Single-element (đơn chất): Germanium, Silicon - Compound (hỗn hợp, hợp chất): gallium-arsenide 1- Cơ bán dẫn PN junction Vật liệu bán dẫn 1- Cơ bán dẫn PN junction Nguyên tử Silicon - Có electron hóa trị (valence electrons) - Cần electron hóa trị khác để tạo liên kết hóa trị (covalent bond) - Ở nhiệt độ tuyệt đối (0 0K -273.15 oC): liên kết hóa trị bền vững - Độ dẫn điện zero nhiệt độ thấp 1- Cơ bán dẫn PN junction Electron tự lỗ trống (hole) - thành phần tạo dòng điện (current) bán dẫn Ở nhiệt độ phòng, số liên kết bị phá vỡ để tạo electron tự lỗ trống Tuy nhiên, số lượng khơng đủ để tạo dịng điện - Giải pháp pha thêm tạp chất vào bán dẫn để tăng độ dẫn điện 1- Cơ bán dẫn PN junction Bán dẫn loại N - Thành phần mang điện tích âm (free electron) chiếm đa số - Ntype - Silicon pha tạp với nguyên tố nằm nhóm - Gia tăng số lượng free electron chất bán dẫn 1- Cơ bán dẫn PN junction Trung hịa điện tích PN junction • Điện áp cản V0 (barrier voltage): 0.6 – 0.9 V (đối với silicon) • Nếu điện áp dương đặt vào đầu anode, PN junction phân cực thuận dẫn điện • Nếu điện áp dương đặt vào đầu cathode, PN junction phân cực nghịch không dẫn điện 2- Solar cells (Tế bào quang điện) Hình ảnh 2- Solar cells (Tế bào quang điện) Mơ hình điện solar cells - Dịng điện tạo diode pnjunction thông thường từ điện áp bên đặt vào cực pn-junction - Tuy nhiên, dòng điện solar cells tạo từ ánh sáng mặt trời (sunlight) ánh sáng nhân tạo - Cường độ dòng điện, hiệu điện solar cell phụ thuộc nhiều vào xạ nhiệt độ 4- PV inverter (Biến tần PV) Thông số kỹ thuật cần lưu ý inverter datasheet 4- PV inverter (Biến tần PV) MPP (Maximum Power Point) Trackers inverter gì? • MPPT thuật tốn điều khiển inverter dựa vào thay đổi điện áp dòng điện string cụm string để dò tìm điểm cơng suất cực đại string hệ thống, nhằm tối đa sản lượng tạo toàn hệ thống • Chi phí cho inverter chiếm 10-14% tồn hệ thống, đóng vai trị định sản lượng đầu lớn hệ thống 4- PV inverter (Biến tần PV) Hệ số công suất (power factor) gì? • Là tỷ số cơng suất thực/hiệu dụng (P in kW) công suất biểu kiến (S in VA) • Cơng suất hiệu dụng cơng suất điện biến đổi thành dạng cơng suất khác (cơ, nhiệt, hóa) • Cơng suất biểu kiến đại lượng cung ứng điện từ nguồn cấp • Hệ số cơng suất cao, tốt P VI cos PF    cos S VI RMS voltage (điện áp hiệu dụng) = V RMS current (dòng điện hiệu dụng) = I Phase difference (lệch pha giữ V I) = cos  V I 5- Thiết kế hệ thống điện mặt trời Tạo string (chuỗi) pin mặt trời • Các pin nối nối tiếp để tăng điện áp, nối song song để tăng dòng điện Các pin thông số kỹ thuật Các pin không thông số kỹ thuật mắc nối tiếp, dòng điện string theo dòng pin thấp 5- Thiết kế hệ thống điện mặt trời Tạo string (chuỗi) pin mặt trời • Các pin nối nối tiếp để tăng điện áp, nối song song để tăng dịng điện Các pin thơng số kỹ thuật Các pin không thông số kỹ thuật mắc //, điện áp string theo áp pin thấp 5- Thiết kế hệ thống điện mặt trời Tạo array (dãy) pin mặt trời • Các dãy pin cấu thành từ chuỗi pin để tăng dòng điện Với hệ thống nhỏ, string array 5- Thiết kế hệ thống điện mặt trời Kết nối PV strings vào MPP Trackers inverter nào? • Khi pin nằm vị trí có góc nghiêng (tilt angle) hướng (orientation) khác nhau, cần xếp pin có điều kiện góc nghiêng hướng string đấu nối vào MPPT inverter Ví dụ: mái nhà villa, mái nhà xưởng theo hướng đơng tây… • Trường hợp này, thiết kế phải lựa chọn inverter có kênh MPPT để tối ưu sản lượng điện đầu hệ thống 5- Thiết kế hệ thống điện mặt trời Tính tốn số lượng pin string nào? • Cần thông số sau cho pin: 5- Thiết kế hệ thống điện mặt trời Tính tốn số lượng pin string nào? • Cần thơng số sau cho inverter: maximum DC voltage start volage inverter 5- Thiết kế hệ thống điện mặt trời Tính tốn số lượng pin string nào? •Tính tốn Vmin để tính số lượng tối thiểu string Vmin = Vmp + (Tcao + Ttăng – TSTC) x (Vmp x TC of Vmp) = = 39.46 V + (400 C + 270 C - 250 C) x (39.46 x (-0.38/100)) = 39.46 V + (42 x (-0.15)) = 33.16 V Giả sử, số suy giảm 12%, suy ra: Vmin = 33.16 x 0.88 = 29.18 V Số lượng pin tối thiểu = 200/29.18 = 6.85 ~ 350W Mono ví dụ 5- Thiết kế hệ thống điện mặt trời Tính tốn số lượng pin string nào? •Tính tốn Vmax để tính số lượng tối đa string Vmax = Voc + (Tthấp– TSTC) x (Voc x TC of Voc) = = 47.15 V + (200 C - 250 C) x (47.15 x (-0.29/100)) = 47.15V + (-5 x (-0.137)) = 47.84 V Số lượng pin tối đa = 1000/47.84 = 20.9  20 số lượng tối đa sử dụng với pin với inverter Fronius chọn ví dụ 5- Thiết kế hệ thống điện mặt trời Lựa chọn hệ số DC/AC = công suất peak DC pin / công suất AC inverter Hệ số thường lựa chọn từ 1.1 – 1.3, cao Lý do: • Bức xạ điều kiện chuẩn (1000W/m2) có • Tổn thất lớn nhiệt độ làm việc pin cao nhiệt độ chuẩn (250C) • Tổn thất khác: dây dȁn, mismatch, inverter Trường hợp công suất DC thật đấu nối vào inverter cao công suất AC inverter, phần công suất chênh lệch bị cắt bỏ tổn thất, gọi clipping loss Với hệ số từ 1.2-1.3, tổn thất thấp 5- Thiết kế hệ thống điện mặt trời Góc nghiêng (Tilt angle) – Góc Azimuth (Hướng) - Góc nghiêng góc pin bề mặt nằm ngang, thường chọn 100-130 lắp đặt tùy vào vị trí dự án - Góc azimuth góc hướng pin hướng phía bắc (true north) theo chiều kim đồng hồ từ 0-3590 Góc azimuth (hướng) tối ưu hướng nam, tức 1800 5- Thiết kế hệ thống điện mặt trời Ảnh hưởng góc nghiêng pin hấp thụ xạ -Ánh sáng mặt trời (bức xạ) vào pin phụ thuộc vào góc nghiêng pin vị trí mặt trời từ sáng đến chiều ngày -Để tối ưu lượng xạ, cần có hệ thống tracking để điều chỉnh góc nghiêng hướng pin Tuy nhiên, thiết kế phức tạp tốn CÔNG TY TNHH GIẢI PHÁP NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI PRIME 205 Linh Trung, KP1, P Linh Trung, Q Thủ Đức, Tp HCM Liên hệ đặt hàng: dong.do@primesolar.vn Viber/Zalo: +84 908 336 100 www.primesolar.vn NHÀ PHÂN PHỐI – TỔNG THẦU EPC