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 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: Nhóm sinh viên thực (Nhóm 7, lớp thứ 7): Bùi Xuân Hảo Nguyễn Quang Tiến Vũ Văn Tiến Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com NHẬN XÉT CỦA GV …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… Điểm:………… Chữ ký GVHD TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com NỘI DUNG PHẦN I: SỐ LIỆU PHẦN II: NỘI DUNG .6 Tính tốn số lượng PV cần thiết cho tồn nhà tính tốn điện áp Voc mạch pin quang điện Khảo sát đặc tuyến I(V) P(V) hệ thống pin quang điện xạ mặt trời thay đổi 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 Khảo sát khả mạch có tượng xạ mặt trời PV không đồng đều? Cách để lấy công suất cực đại 10 Nếu tải 1,2 loại khơng có linh hoạt, xác định lượng cơng suất theo thời gian mà microgrid trao đổi với lưới điện quốc gia số tiền trả tháng với thông số sau: 13 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% 14 Xác định công suất bi-direction dung lượng acquy cần lưu trữ lúc 15 Nếu lý kinh tế dung lượng acquy cần lưu trữ 50% tính toán câu Khảo sát câu 16 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 10 Điều chỉnh tải loại tải loại để cực tiểu chi phí vận hành sau đầu tư câu 21 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com PHẦN I: SỐ LIỆU ĐỀ 30: Đồ thị loại Đồ thị loại Đồ thị loại Đồ thị gió Đồ thị mặt trời thời gian thời gian Đồ thị phụ tải 1-1(kw) Đồ thị phụ tải 2-2(kw) Đồ thị phụ tải 3-3(kwh) Đồ thị phát điện mặt trời - 4(kw) Đồ thị phát điện gió 1(kw) 12 13 13 14 900 450 1050 525 810 200 720 400 Bảng giá mua điện ngày Thời gian 0-5 5-8 8-9 9-14 14-16 16-22 22-24 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Bảng thông tin 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) TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com PHẦN II: NỘI DUNG Tính tốn số lượng PV cần thiết cho tồn nhà tính tốn điện áp Voc mạch pin quang điện thời gian thời gian Đồ thị phát điện mặt trời - 4(kw) 12 13 13 14 810 720 Với đồ thị phát điện mặt trời ta có công suất tối đa pin mặt trời : Pmax= 810 kW Pmax = Suy công suất lắp đặt là: Pđặt = 810 = 900 (kW) 0.9 Chọn PV4 Vậy số pin cần có là: n= đặ = 900.103 = 2000 450 Chọn bus DC có: VDC= 600 V Chọn điện áp cách điện pin mặt trời là: ℎ = 1000 (V) Số PV chuỗi: nstring = => Chọn 20 pin chuỗi Số chuỗi PV: nchuoi = Điện áp hở mạch Voc mạch pin quang điện: ℎ = 48.7 x 20 = 974 (V) TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Khảo sát đặc tuyến I(V) P(V) hệ thống pin quang điện xạ mặt trời thay đổi Ta lắp mạch điện giống phần mềm PSIM, sau lấy số liệu, V8, I6 xạ khác đưa vào excel Từ đó, ta vẽ đặc tuyến I(V) P(V) bên TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 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 ❖ Bằng giải tích tốn học: Ta có: Isạc = Chọn: + Số bình Acquy mắc nối tiếp là: n1=66 (bình) + Số bình Acquy mắc song song là: n2=660 (bình) Ta có: Isạc = − 66.12 660 66 = 66,67VPV – 52800 0,15 Isạc ≥ => VPV ≥ 792 (V) Với Isạc = 1200 (A) => VPV = 1200+52800 = 810 (V) 66,67 Ta có đặc tuyến dịng sạc cắt đường đặc tuyến xạ mặt trời hình dưới: TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ❖ Với Rnội = Bằng phần mềm: = 660 66 0,15 = 0,015 Ω; VPV ≥ 792 V Nhập vào phần mềm PSIM ta kết sau: TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Ta có đặc tuyến I(V) P(V) có tượng xạ mặt trời không đồng PV sau: Để thu công suất cực đại với đồ thị P(V) khó cần giải thuật phức tạp Vì để giảm tượng bóng che, ta mắc pin song song với Ví dụ: 11 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Ta thấy, để thu công suất cực đại với trường hợp mắc song song đơn giản, sử dụng giải thuật P&O, INC,…Tuy nhiên, mắc song song nhiều pin làm cho dòng điện sinh lớn, khơng tốt Vì vậy, cần phải phối hợp mắc song song mắc nối tiếp cho hợp lý kèm với giải thuật dị MPPT thích hợp để thu công suất cực đại xạ PV không đồng 12 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 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 bi-direction 95% Ta có: P(t)= PT1(t) + PT2(t) + PT3(t) - PPV(t) - Pgió(t) P(t)= Plưu trữ lượng(t) + Pđiện lực(t) Với Plưu trữ lượng(t)= Ta có: 0,95 Pđiện lực(t)= PT1(t) + PT2(t) + PT3(t) – 0,92.( PPV(t) + Pgió(t) ) Ta lập bảng sau: thời gian thời gian Đồ thị phụ tải 1-1(kw) Đồ thị phụ tải 2-2(kw) Đồ thị phụ tải 3-3(kw) Đồ thị phát điện mặt trời 4(kw) Đồ thị phát điện gió - 1(kw) Công suất mua lưới (kWh) Tiền điện phải trả cho điện lực (VNĐ) 10 1800 900 150 540 300 2186.53 6,559,579 13 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 18 19 600 300 350 90 700 550.74 1,652,211 Số tiền điện phải trả (1 ngày): 52.742.526 (VNĐ) Số tiền điện phải trả tháng là: 1.582.275.780 (VNĐ) 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% Với Pđiện lực(t)= Ta có: 0,9 Plưu trữ lượng(t)= PT1(t) + PT2(t) + PT3(t) – 0,92.( PPV(t) + Pgió(t) ) Để trở thành Zero Building ta cần lắp đặt thêm lượng k PV để tổng công suất nạp vào lưu trữ tiến đến Ta lập bảng sau: thời gian thời gian Đồ thị phụ tải 1-1(kw) Đồ thị phụ tải 2-2(kw) Đồ thị phụ tải 3-3(kw) Đồ thị phát điện mặt trời - 4(kw) Đồ thị phát điện gió - 1(kw) Cơng suất nạp vào lưu trữ (kW) Công suất PV Công suất nạp vào lưu trữ k (tỷ lệ PV lắp thêm) 14 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 10 11 1800 900 150 630 300 2216.00 3034.52 -241.95 20 21 500 250 100 400 535.56 535.56 Công suất hệ thống PV lắp đặt bổ sung là: Plắp đặt thêm = Pđặt k= 900.4,82 = 4338 (kWp) Xác định công suất bi-direction dung lượng acquy cần lưu trữ lúc Ta có cơng suất bi – direction công suất lớn nạp vào xả lưu trữ lượng, dung lượng ắc quy cần để lưu trữ tổng công suất nạp xả liên tục lớn Ta có bảng sau: 15 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Công suất nạp vào lưu trữ (kW) Lấy trị tuyệt đối: Công suất bi-direction (kW) Tổng công suất nạp/xả liên tục: Dung lượng ắc quy cần để lưu trữ (kW) -241.95 241.95 828.37 828.37 Từ bảng ta tính được: - Cơng suất bi – direction là: 2526 kW - Dung lượng ắc quy cần để lưu trữ là: 7624,46 kWh Nếu lý kinh tế dung lượng acquy cần lưu trữ 50% tính tốn câu Khảo sát câu Dung lượng acquy lưu trữ lúc là: 7624,46.0,5 = 3812,23 kWh Với dung lượng accquy ta khảo sát lại câu cách phân bố công suất nạp xả lưu trữ lượng cho tổng công suất nạp xả liên tục khơng q 3812,23 kWh Ta có bảng sau: 16 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com thời gian thời gian Đồ thị phụ tải 1-1(kw) Đồ thị phụ tải 2-2(kw) Đồ thị phụ tải 3-3(kw) Đồ thị phát điện mặt trời - 4(kw) Đồ thị phát điện gió - 1(kw) Cơng suất nạp(-)/xả(+) lưu trữ lượng (kw) Công suất từ lưới điện (kw) Tiền điện phải trả cho điện lực (VNĐ) 300 150 150 500 300.00 -136.84 -260,000 733.89 1,467,789 534.53 1,069,053 1648.00 4,120,000 1618.11 4,854,316 1625.68 4,877,053 688.00 2,064,000 316.63 949,895 14 15 1500 750 200 630 400 -1900.00 3381.47 6,762,947 17 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 646.95 1,940,842 Số tiền điện phải trả (1 ngày): 43.577.895 (VNĐ) Số tiền điện phải trả tháng là: 1.307.336.850 (VNĐ) 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 Đầu tiên, để xác định xem công suất bi – direction ắc quy để sau năm hồn vốn đầu tư ta tính tiền điện khi: + Không sử dụng nguồn lượng tái tạo: thời gian thời gian Đồ thị phụ tải 1-1(kw) Đồ thị phụ tải 2-2(kw) Đồ thị phụ tải 3-3(kw) Công suất từ lưới điện (kw) Tiền điện phải trả cho điện lực (VNĐ) 900 450 250 1684.21 3,368,421 18 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 16 17 1500 750 60 2431.58 7,294,737 Tiền điện phải trả ngày là: 86.041.053 (VNĐ) Tiền điện phải trả năm là: 157.024.921.053 (VNĐ) + Khi có đầu tư nguồn lượng tái tạo hệ thống lưu trữ lượng: thời gian thời gian Đồ thị phụ tải 1-1(kw) Đồ thị phụ tải 2-2(kw) Đồ thị phụ tải 3-3(kw) Đồ thị phát điện mặt trời - 4(kw) Công suất PV Đồ thị phát điện gió - 1(kw) Cơng suất nạp(-)/xả(+) lưu trữ lượng (kw) Công suất nạp(-)/xả(+) lưu trữ lượng (kw) Công suất từ lưới điện (kw) Tiền điện phải trả cho điện lực (VNĐ) Tổng tiền điện phải trả năm(VND) k2 (tỷ lệ lưu trữ) 300 150 150 0 500 300.00 7710.54 -7157.35 -13,598,969 19 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 12 13 900 450 150 810 3904.2 200 300.00 7710.54 -9700.37 -18,430,697 20 21 500 250 100 0 400 450.00 11565.81 -10449.71 -19,854,454 Khi tiền điện phải trả sau năm có đầu tư nguồn lượng tái tạo hệ thống lưu trữ lượng là: -X (VNĐ) Suy lợi nhuận mà ta thu đầu tư nguồn lượng tái tạo hệ thống lưu trữ lượng là: 157.024.921.053 – (-X) Để hoàn vốn đầu tư sau năm: Tổng tiền đầu tư – ( 157.024.921.053 – (-X) ) = (*) Để ta sử dụng hàm What – If Excel để tìm k2 (tỉ lệ lưu trữ tăng thêm so với câu 8) cho thỏa mãn (*) Từ ta tìm được: k2 = 25,70179485 20 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Công suất bi-direction: 48833,41 (kW) Dung lượng acquy: 97666,82 (kWh) Công suất PV: 4338 (kWp) (Câu 6) => Tiền đầu tư: 73.250.115.318 (VNĐ) => Tiền đầu tư: 195.333.640.847 (VNĐ) => Tiền đầu tư: 26.028.000.000 (VNĐ) => Tổng tiền đầu tư: 294.611.756.165 (VNĐ) Tiền điện phải trả ngày: -75.390.047 (VNĐ) Tiền điện phải trả sau năm có đầu tư nguồn lượng tái tạo hệ thống lưu trữ lượng: -137.586.835.112 (VNĐ) => Lợi nhuận thu được: 157.024.921.053 – (-137.586.835.112) = 294.611.756.165 (VNĐ) Như với công suất bi-direction: 48833,41 (kW); dung lượng acquy: 97666,82 (kWh) sau năm hồn vốn đầu tư 10 Điều chỉnh tải loại tải loại để cực tiểu chi phí vận hành sau đầu tư câu Sau điều chỉnh tải loại chạy nhanh tiếng so với đồ thị phụ tải ban đầu điều chỉnh phân bố công suất tải loại bảng bên ta được: thời gian thời gian Đồ thị phụ tải 1-1(kw) Đồ thị phụ tải 2-2(kw) Đồ thị phụ tải 3-3(kw) Công suất PV Đồ thị phát điện gió - 1(kw) Cơng suất nạp(-)/xả(+) lưu trữ lượng (kw) Công suất từ lưới điện (kw) Tiền điện phải trả cho điện lực (VNĐ) Tổng tiền điện phải trả (VND) 21 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 900 750 100 433.8 500 10280.72 -8801.83 -16,723,484 14 15 1500 750 200 3036.6 400 -48833.41 45514.10 91,028,205 -102 101 10,12 22 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Tổng tiền điện phải trả ngày là: -76.360.573 (VNĐ) Trong tiền điện phải trả ngày câu là: -75.390.047 (VNĐ) Như ta tiết kiệm được: 970.526 (VNĐ) 23 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ... sau năm có đầu tư nguồn lượng tái tạo hệ thống lưu trữ lượng là: -X (VNĐ) Suy lợi nhuận mà ta thu đầu tư nguồn lượng tái tạo hệ thống lưu trữ lượng là: 157.024.921.053 – (-X) Để hoàn vốn đầu tư... (VNĐ) 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% Với Pđiện lực(t)= Ta có: 0,9 Plưu trữ lượng( t)=... 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 Khảo sát khả mạch có tượng xạ mặt trời PV không đồng đều? Cách để lấy