BÁO cáo môn học NĂNG LƯỢNG tái tạo đề tài THIẾT kế một hệ THỐNG MICRO – GRID TRONG một tòa NHÀ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM KHOA: ĐIỆN-ĐIỆN TỬ  BÁO CÁO MÔN HỌC NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MỘT HỆ THỐNG MICRO – GRID TRONG MỘT TÒA NHÀ Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS: Trương Việt Anh Nhóm sinh viên thực hiện: MSSV: Bùi Minh Ý 19142422 Nguyễn Tuấn Vũ 19142420 Hồ Quốc Việt 19142051 Nhóm 07_Đề 37_ST7 (tiết 1-4) Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 ``1 MỤC LỤC PHẦN I: SỐ LIỆU .4 PHẦN II: NỘI DUNG Câu 1: Tính tốn số lượng PV cần thiết cho tồn nhà tính tốn điện áp Voc mạch pin quang điện Câu 2: Khảo sát đặc tuyến I(V) P(V) hệ thống pin quang điện xạ mặt trời thay đổi Câu 3: Khảo sát dòng điện nạp cho hệ thống Acquy có {n1} {n2} bình 12V phần mềm giải tích tốn học hệ thống PV kết nối trực tiếp với Acquy? Câu 4: Khảo sát khả mạch có tượng xạ mặt trời PV không đồng đều? Cách để lấy công suất cực đại ? .10 Câu 5: Nếu tải 1,2 loại khơng có linh hoạt, xác định lượng công suất theo thời gian mà microgrid trao đổi với lưới điện quốc gia số tiền trả tháng với thông số sau: 15 Câu 6: Nếu microgrid không kết nối với lưới điện quốc gia, xác định công suất hệ thống PV lắp đặt bổ sung cho hệ thống biết hiệu suất nạp/xả acquy 90% ? 16 Câu 7: Xác định công suất bi-direction dung lượng acquy cần lưu trữ lúc 17 Câu 8: Nếu lý kinh tế cơng suất bi-direction dung lượng acquy cần lưu trữ 50% tính tốn câu Khảo sát câu 17 Câu 9: Nếu chi phí PV triệu VND/kWp, chi phí bi-direction 1.5 triệu VNĐ/kW acquy triệu VNĐ/kWh, giá mua điện theo bảng bán điện 1900VNĐ/kWh Xác định lại câu để sau năm hoàn vốn đầu tư 18 Câu 10: Điều chỉnh tải loại tải loại để cực tiểu chi phí vận hành sau đầu tư câu 20 ``2 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… Điểm……………… Chữ ký GVHD ``3 PHẦN I: SỐ LIỆU Đề tài 37 Thông số PV Thông số Công suất cực đại (Pmax - W) Điện áp điểm công suất đỉnh (Vmp - V) Dịng điện cơng suất đỉnh (Imp - A) Điện áp hở mạch (Voc - V) Dòng điện ngắn mạch (Isc - A) PV1 200 38.71 5.17 45.2 5.53 ``4 PV2 300 30 10 36 11.34 PV3 335 37.7 8.9 45.6 9.4 PV4 450 40.5 11.12 48.7 11.65 PHẦN II: NỘI DUNG Câu 1: Tính tốn số lượng PV cần thiết cho tồn nhà tính tốn điện áp Voc mạch pin quang điện Với đồ thị phát điện mặt trời ta có công suất tối đa pin mặt trời 𝑃𝑚𝑎𝑥 =810 kW Suy công suất lắp đặt 𝑃đă𝑡 = 𝑃𝑚𝑎𝑥 µ = 810 0.9 = 900 kW Chọn PV4 Vậy số pin cần có n= 𝑃đă𝑡 𝑚𝑎𝑥 𝑃1𝑐𝑒𝑙𝑙 = 900∗1000 450 = 2000 𝑡ấ𝑚 Chọn điện áp bus DC là: 𝑉𝑑𝑐 = 600V 𝑐á𝑐ℎ đ𝑖ệ𝑛 Chọn điện áp cách điện : 𝑉𝑃𝑉 𝑐á𝑐ℎ đ𝑖ệ𝑛 𝑛𝑠𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔 = 𝑟𝑜𝑢𝑛𝑑( min(𝑉𝑑𝑐 ,𝑉𝑃𝑉 1𝑐𝑒𝑙𝑙 𝑉𝑂𝐶 ) =1000V , 0)= 𝑟𝑜𝑢𝑛𝑑( min(600,1000) 48.7 , 0)=25 1𝑐ℎ𝑢ỗ𝑖 1𝑐𝑒𝑙𝑙 Điện áp 𝑉𝑂𝐶 =𝑉𝑂𝐶 * 𝑛𝑠𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔 =48.7*12=584.4 V Số chuỗi cần thiết 𝑛𝑐ℎ𝑢ỗ𝑖 = 𝑟𝑜𝑢𝑛𝑑( 𝑛 𝑛𝑠𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔 ``5 )= = 𝑟𝑜𝑢𝑛𝑑( 2000 25 )=80 Câu 2: Khảo sát đặc tuyến I(V) P(V) hệ thống pin quang điện xạ mặt trời thay đổi Mạch mô pin mặt trời ``6 Đặc tuyến I(V) ``7 Đặc tuyến P(V) Câu 3: Khảo sát dòng điện nạp cho hệ thống Acquy có {n1} {n2} bình 12V phần mềm giải tích tốn học hệ thống PV kết nối trực tiếp với Acquy? Dự kiến : Chọn số acquy nối tiếp n1 = 78 Chọn số acquy song song n2 = 140 𝐼𝑠𝑎𝑐 ≥ amp 𝑙𝑢𝑐𝑘ℎ𝑜𝑛𝑔𝑡𝑎𝑖 𝐼𝑠𝑎𝑐 = 𝐼𝑠𝑎𝑐 = 𝑉𝑝𝑣− 𝑉𝑏𝑎𝑡𝑡𝑒𝑟𝑦 n1 n2 𝑥 𝑅𝑛𝑜𝑖 1𝑐𝑒𝑙𝑙 𝑉𝑝𝑣− 𝑛1 𝑥 𝑉𝑏𝑎𝑡𝑡𝑒𝑟𝑦 n1 n2 1𝑐𝑒𝑙𝑙 𝑥 𝑅𝑛𝑜𝑖 1𝑐𝑒𝑙𝑙 𝑉𝑏𝑎𝑡𝑡𝑒𝑟𝑦 = 12 V Tại thời điểm 𝐼𝑠𝑎𝑐 > 0, 𝑉𝑝𝑣 ≈ 930 𝑉 → n1 > 𝑉𝑝𝑣 1𝑐𝑒𝑙𝑙 𝑉𝑏𝑎𝑡𝑡𝑒𝑟𝑦 = 930 12 = 78 (acquy) Chọn n2 =140 ``8 Khảo sát mô Psim ta thu kết quả: Đối chiếu với đặc tuyến dịng sạc sử dụng phương pháp giải tích toán học ta thấy điểm cắt đặc tuyến dòng sạc đường xạ 1000 W/m2 trùng với kết mô phần mềm: (867.92 ; 1010.39395) Ta thu giá trị V=1010.39395 (V), I= 867.92 (A) Công suất P = 876941,11 (W) ``9 Câu 4: Khảo sát khả mạch có tượng xạ mặt trời PV không đồng đều? Cách để lấy công suất cực đại ? Mơ phần mềm PSIM ta có: ``10 Lấy liệu từ phần mềm PSIM thực vẽ đồ thị EXCEL Khi lắp nối tiếp, ta đặc tuyến I(V) P(V) hình vẽ Đặc tuyến I(V) Đặc tuyến P(V) Nhận xét: Nếu lắp mạch việc xác định điểm làm việc cực đại gặp khó khăn có nhiều điểm cực trị đồ thị P(V), mà ta cần xác định điểm làm việc lớn ``11 Lắp song song, ta thu đặc tuyến I(V) P(V) hình vẽ Đặc tuyến I(V) Đặc tuyến P(V) Nhận xét : Ta thấy đặc tuyến P(V) việc xác định điểm làm việc cực đại dễ dàng Nhưng dòng lớn làm cho hao phí cao Vì vậy, để thu điểm làm việc cực đại tốt hao phí thấp ta nên xác định lại số lượng pin mắc song song nối tiếp xấp xỉ 𝑛𝑠𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔 = 45 𝑝𝑖𝑛, 𝑛𝑐ℎ𝑢ỗ𝑖 = 45 ``12 Lắp song song pin 𝑛𝑠𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔 = 45 𝑝𝑖𝑛, 𝑛𝑐ℎ𝑢ỗ𝑖 = 45 Ta thu đặc tuyến I(V) P(V) hình vẽ ``13 Đặc tuyến I(V) Đặc tuyến P(V) Nhận xét: ta nhận thấy dòng làm việc giảm, dẫn đến hao phí thấp ``14 Câu 5: Nếu tải 1,2 loại khơng có linh hoạt, xác định lượng công suất theo thời gian mà microgrid trao đổi với lưới điện quốc gia số tiền trả tháng với thông số sau: - Bức xạ mặt trời gió thay đổi theo đồ thị 1, 2, - Hiệu suất MPPT gió mặt trời 92%, hiệu suất bidirection 95% Nếu tải 1,2 loại khơng có linh hoạt thì: Hiệu suất MPPT gió mặt trời 92%, hiệu suất bi-direction 95% ➔ P(t) = ( P1(t) + P2(t) + P3(t) – 0.92 x Pgió – 0.92 x Psolar ) Mà lấy lượng từ lưới, không lấy lượng từ lưu trữ ➔ Công suất mua lưới : ( P1(t) + P2(t) + P3(t) – 0.92 x Pgió – 0.92 x Psolar ) Pđiệnlực = P(t) = 0.95 𝑡=24 ➔ Tổng công suất mua lưới : ∑0 Tiền điện cần phải trả cho điện lực là: (P(t)𝑥 𝑠ố 𝑡𝑖ề𝑛 𝑡ạ𝑖 𝑡ừ𝑛𝑔 𝑡ℎờ𝑖 đ𝑖ể𝑚) T= ∑𝑡=24 Tổng tiền điện cần trả : 41,875,578.9 VNĐ ``15 (P(t)) = 16047.8 (W) Đồ thị phụ tải công suất mua lưới: Câu 6: Nếu microgrid không kết nối với lưới điện quốc gia, xác định công suất hệ thống PV lắp đặt bổ sung cho hệ thống biết hiệu suất nạp/xả acquy 90% ? Lúc này, ta cần phải tăng công suất pin mặt trời ➔ PPvmoi = K x PPv Ta nên lựa chọn K cho công suất mua lưới ➔ P(t) = ( P1(t) + P2(t) + P3(t) – 0.92 x Pgió – 0.92 x PPvmoi ) 0.9 Ta dùng EXCEL chạy xuất liệu data, ta tìm với K = 3.97 tổng cơng suất mua lưới ``16 Câu 7: Xác định công suất bi-direction dung lượng acquy cần lưu trữ lúc Công suất bidirection Pb = max P(t) ngày Công suất bi-direction = 2,129.2 (W) Năng lượng lưu trữ : 5948.9 (Wh) Năng lượng lưu trữ Abattery= max Tổng P(t) liên tiếp không đổi dấu ngày = 5948.9 (Wh) Câu 8: Nếu lý kinh tế công suất bi-direction dung lượng acquy cần lưu trữ 50% tính tốn câu Khảo sát câu Tính lại câu ``17 Ta có: Kmới = ➔ P(t) = ( K – 1) + = 2.484864423 ( P1(t) + P2(t) + P3(t) – 0.92 x Pgió – 0.92 x Psolar ) 0.95 Tiền điện phải trả bán cho điện lực (P(t)𝑥 𝑠ố 𝑡𝑖ề𝑛 𝑡ạ𝑖 𝑡ừ𝑛𝑔 𝑡ℎờ𝑖 đ𝑖ể𝑚) T= ∑𝑡=24 Tổng tiền điện cần trả : 21.718.454 VNĐ Ta có đồ thị phụ tải: Câu 9: Nếu chi phí PV triệu VND/kWp, chi phí bi-direction 1.5 triệu VNĐ/kW acquy triệu VNĐ/kWh, giá mua điện theo bảng bán điện 1900VNĐ/kWh Xác định lại câu để sau năm hoàn vốn đầu tư Câu yêu cầu xác định công suất bi – direction ắc quy sau lắp đặt hệ thống PV bổ sung Vì câu ta sử dụng lại giá trị công suất PV ``18 Đầu tiên, để xác định xem công suất bi – direction ắc quy để sau năm hoàn vốn đầu tư ta tính tiền điện khi: + Khơng sử dụng nguồn lượng tái tạo: Theo câu tính trên: Tiền điện phải trả ngày: 41,875,578.9 (VNĐ) Tiền điện phải trả năm : 76,422,931,578.95 (VNĐ) + Khi có đầu tư nguồn lượng tái tạo hệ thống lưu trữ lượng: ``19 Khi tiền điện phải trả sau năm: X (VNĐ) Số tiền đầu tư cho lượng tái tạo : Y (VNĐ) Để hoàn vốn: X + Y = 76,422,931,578.95 (VNĐ) Câu 10: Điều chỉnh tải loại tải loại để cực tiểu chi phí vận hành sau đầu tư câu Do tải loại phép di dời nhanh hay chậm so với đồ thị phụ tải ➔ Nên ta dời tải loại chậm để chi phí vận hành thấp Do tải loại tải linh hoạt ➔ Nên ta chọn tải loại theo ngày Ta xác định lại công suất nạp xả lưu trữ cho đồ thị phụ tải P(t) dao động quanh vị trí 0(W) ``20 Ta xác định công suất tải công suất nạp xả lưu trữ theo thời gian: Hệ số K2 lưu trữ: 2.09 Hệ số K1 PV : 3.97 ``21 Số tiền chưa đầu tư cần trả điện lực năm :T0 = 365 x 41,875,578.9 (VNĐ) Số tiền sau đầu tư trả điện lực năm : -56323.71008 x 365 (VNĐ) Số tiền đầu tư thiết bị = tiền bidirection + tiền accquy + tiền PV = 27,832,237,812.30 (VNĐ) Gọi số năm thu hồi vốn Y Ta có: T0 x Y = T1 x Y + số tiền đầu tư thiết bị Thì sau 1,8 ta thu hồi vốn ``22 ... nguồn lượng tái tạo: Theo câu tính trên: Tiền điện phải trả ngày: 41,875,578.9 (VNĐ) Tiền điện phải trả năm : 76,422,931,578.95 (VNĐ) + Khi có đầu tư nguồn lượng tái tạo hệ thống lưu trữ lượng: ... Đồ thị phụ tải công suất mua lưới: Câu 6: Nếu microgrid không kết nối với lưới điện quốc gia, xác định công suất hệ thống PV lắp đặt bổ sung cho hệ thống biết hiệu suất nạp/xả acquy 90% ? Lúc này,... nạp cho hệ thống Acquy có {n1} {n2} bình 12V phần mềm giải tích tốn học hệ thống PV kết nối trực tiếp với Acquy? Câu 4: Khảo sát khả mạch có tượng xạ mặt trời PV không đồng đều? Cách