Bộ kit thí nghiệm năng lượng mặt trời

MẪU 14KHCN BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌCCẤP TRƯỜNG Tên đề tài Bộ Kit Thí Nghiệm Năng Lượng Mặt Trời Mã số đề tài 182 Đ01 Chủ nhiệm đề tài Bạch Thanh Quý Đơn vị thực hiện Khoa Công Nghệ Điện Tp Hồ Chí Minh, 2019 1 LỜI CÁM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM đã tạo điều kiện và không gian học thuật cho nhóm nghiên cứu chúng tôi có điều kiện triển khai n.

BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌCCẤP TRƯỜNG Tên đề tài: Bộ Kit Thí Nghiệm Năng Lượng Mặt Trời Mã số đề tài: 182.Đ01 Chủ nhiệm đề tài: Bạch Thanh Quý Đơn vị thực hiện: Khoa Công Nghệ Điện Tp Hồ Chí Minh, 2019 LỜI CÁM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM tạo điều kiện khơng gian học thuật cho nhóm nghiên cứu chúng tơi có điều kiện triển khai nghiên cứu, sáng tạo trình thực đề tài Bên cạnh tơi chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Khoa Công nghệ Điện ưu ái, tin tưởng, tạo điều kiện cho nhóm hồn thành đề tài sở vật chất có Khoa Cuối tơi xin chân thành cảm ơn đến Quý Thầy Cô đồng nghiệp động viên, chia sẽ, góp ý chân thành để nhóm nghiên cứu ngày hồn thiện, nâng cao kinh nghiệm nghiên cứu suốt thời gian thực đề tài sau Chân thành cảm ơn ! TP HCM tháng 10, năm 2019 Thay mặt nhóm nghiên cứu, Bạch Thanh Quý PHẦN I THƠNG TIN CHUNG I Thơng tin tổng qt 1.1 Tên đề tài: Bộ Kit Thí Nghiệm Năng Lượng Mặt Trời 1.2 Mã số: 182.Đ01 1.3 Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực đề tài Họ tên TT Đơn vị cơng tác Vai trị thực đề tài (học hàm, học vị) TS Bạch Thanh Quý Khoa CN Điện Chủ nhiệm đề tài Ths Văn Thị Kiều Nhi Khoa CN Điện Phối hợp thực TS Phạm Công Duy Khoa CN Điện Phối hợp thực 1.4 Đơn vị chủ trì: Khoa Cơng nghệ Điện 1.5 Thời gian thực hiện: 1.5.1 Theo hợp đồng: từ 22 tháng 01 năm 2018 đến 22 tháng 01 năm 2019 1.5.2 Gia hạn (nếu có): đến tháng 06 năm 2019 1.5.3 Thực thực tế: từ tháng 01 năm 2018 đến tháng 12 năm 2019 1.6 Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có): (Về mục tiêu, nội dung, phương pháp, kết nghiên cứu tổ chức thực hiện; Nguyên nhân; Ý kiến Cơ quan quản lý) 1.7 Tổng kinh phí phê duyệt đề tài: 75 triệu đồng II Kết nghiên cứu Đặt vấn đề Tăng cường khai thác nguồn lượng sạch, xanh bền vững để thay nguồn lượng hoá thạch truyền thống xu hướng phát triển Các nguồn lượng có tính bền vững, gây ô nhiễm thường xem xét nước ta là: Các hồ thuỷ điện nhỏ, phong năng, quang lượng sinh khối Trong đó, nước ta, nguồng lượng quang đánh giá nước có trữ lượng lượng lớn Theo kết đánh giá sơ Chương trình Trợ giúp Năng lượng MOIT/GIZ năm 2016, tiềm năng lượng mặt trời Việt Nam khoảng 130 GW, trữ lượng vô lớn cần khai thác phát triển để đáp ứng tốt nguồn cung lượng cho công nghiệp dân sinh, giảm bớt áp lực phụ thuộc lên nguồn lượng hố thạch, cơng nghệ khai thác chuyển đổi quang năm gần liên tục cải tiến làm giảm sâu giá thành biến đổi điện năng, đó, nguồn lượng xem nguồn lượng có khả khai thác phát triển Gần đây, với khuyến khích phủ văn quy phạm pháp luật cho phép khai thác kinh doanh lượng mặt trời hoà lưới, hàng loạt dự án lượng mặt trời cấp phép triển khai Song song với dự án lượng mặt trời lớn, phần khơng thể khơng nhắc đến lượng mặt trời mái nhà Việc lắp đặt quang điện mái nhà phát công suất điện cho phụ tải ngơi nhà đó, ngồi cịn hồ vào lưới thời điểm có nắng không sử dụng điện Song song với việc triển khai phát triển nguồn lượng nảy, nhu cầu nguồn nhân lực đáp ứng cho ngành yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến định hướng phát triển ngành Các đơn vị đào tạo kỹ thuật chuyên ngành Điện sớm nắm bắt nhu cầu xã hội tiến hành triển khai thực việc đào tạo, Khoa Cơng nghệ Điện trường Đại học Công nghiệp TP.HCM không ngoại lệ Từ năm 2014, môn học Năng lượng tái tạo đưa vào cập nhật chương trình đào tạo Khoa – chuyên ngành Kỹ thuật điện, nhiên khó khăn lớn lúc thiếu mơ hình thí nghiệm thực tế để sinh viên trải nghiệm kiểm chứng kiến thức lý thuyết Ý tưởng xây dựng mơ hình thí nghiệm để sinh viên trải nghiệm thực tế kiểm chứng kiến thức lý thuyết quang sở cho việc đời đề tài Với xu phát triển mạnh mẽ nay, Đề án mở mã ngành đào tạo Chuyên ngành lượng tái tạo Khoa điện năm 2019 triển khai, tiến hành đào tạo năm 2020 Với nhiều hình thức triển khai để phát triển chuyên ngành Đào tạo tập thể Khoa Cơng nghệ điện thực hiện nay, nhóm tác giả hy vọng với kết thực đề tài đóng góp phần nhỏ trình đào tạo Khoa, Trường thời gian tới Mục tiêu Thiết kế thi công hồn chỉnh kit thí nghiệm lượng mặt trời phục vụ cho việc giảng dạy chương trình mơn học Năng lượng tái tạo Phương pháp nghiên cứu a) Phân tích số liệu kỹ thuật, thơng số thiết bị Bằng phương pháp phân tích yêu cầu cần đáp ứng KIT, nhóm tác giả tiến hành đưa yêu cầu cần thiết để tiến hành vẽ phát thảo mơ hình KIT thí nghiệm: Bộ KIT phải có tính linh hoạt, đặc tả tính chất thí nghiệm dùng phịng thí nghiệm, … Từ dùng công cụ hỗ trợ thiết kế vẽ loại thiết bị đáp ứng b) Chế tạo, thử sửa Cơ sở để tiến hành chế tạo KIT dựa thiết kế bước đầu, tiến hành gia cơng, lắp đặt, hồn thiện sửa chữa đến hoàn thành yêu cầu ban đầu c) Đánh giá, phân tích Đánh giá tồn bộ KIT thơng qua thử nghiệm, không đáp ứng yêu cầu ban đầu, tiến hành thiết kế lại cho phù hợp, chỉnh sữa yêu cầu ban đầu bước a), tiến hành lại bước b) thực bước đánh giá phân tích với mức tối ưu d) Thử nghiệm, đo lường Khi Bộ KIT hoàn thiện, tiến hành đo đạt số liệu đáp ứng, đánh giá đáp ứng qua số liệu thực nghiệm đo lường e) Viết báo cáo Từ số liệu, tiến hành tổng hợp liệu thực hiện, kết thực hiện, viết báo cáo tổng kết công bố Tổng kết kết nghiên cứu Bằng phương pháp nghiên cứu đưa ra, nhóm nghiên cứu lên chương trình thành 05 nội dung nghiên cứu, trình bày bảng sau: Bảng 1: Nội dung nghiên cứu kết dự kiến đạt TT Các nội dung, công việc Kết chủ yếu cần thực cần đạt Thiết kế vẽ KIT thí Phương án thiết kế hồn chỉnh kỹ thuật, nghiệm thành phần số lượng thiết bị vật tư giá thành sản kèm theo (bản vẽ Auto CAD) xuất Chế tạo mơ hình mẫu thử Một mơ hình KIT thí nghiệm sơ Hoàn chỉnh mẫu thử Bộ KIT hoàn chỉnh từ kỹ thuật, mẫu mã, chất lượng, hình thức Thử nghiệm, đo đạt thông Đạt thông số kỹ thuật số Viết báo cáo, hướng dẫn sử báo cáo, báo IUH, dụng hướng dẫn sử dụng Năm nội dung dự kiến thực 12 tháng từ ngày ký hợp đồng, sau thực nội dung nhóm có kết sau: 1- Một mơ hình thí nghiệm mức độ đào tạo Năng lượng mặt trời, phục vụ cho môn học Năng lượng tái tạo 2- Tập giảng kèm theo làm tài liệu tham khảo phục vụ giảng dạy 3- Một báo nước 4- Hướng dẫn bảo vệ thành công 02 (hai) thạc sĩ chuyên ngành kỹ thuật điện liên quan đến lượng mặt trời Đánh giá kết đạt kết luận a Sản phẩm dạng I: Mơ hình thí nghiệm, số lượng 01 - Đúng đủ danh mục dự kiến, hoạt động tốt, an tồn phù hợp với mơi trường phòng TN b Sản phẩm dạng III: - Bài báo tạp chí IUH: Đã chấp nhận đăng vào số 12/2019 - Hướng dẫn thí nghiệm lượng mặt trời ( áp dụng Bộ môn Cung cấp) Kết đạt theo yêu cầu thuyết minh duyệt Tóm tắt kết Từ nhu cầu thực tế việc đáp ứng nhu cầu nguồn nhân lực có chuyên môn cho ngành lượng tái tạo, đề tài “Bộ KIT thí nghiệm lượng mặt trời” Hội đồng Nghiên Cứu Khoa Học nhà trường cho phép triển khai thực Kết thực Bộ thí nghiệm sử dụng cho mơn học Năng lượng tái tạo giảng tham khảo; Bài báo “Phân tích đánh giá ảnh hưởng nhiệt độ tượng phủ bóng đến hiệu phát điện quang điện” Ban biên tập tạp chí IUH đồng ý cho đăng Ngồi chủ nhiệm đề tài cịn hướng dẫn thành cơng hai Thạc sĩ chuyên đề lượng mặt trời Summary of results Based on training requirement about the professional human resources in renewable energy industry, the topic “the KIT of solar experimentation” was performed under supervisors by the IUH Science Research Council The results includes the experimentation unit and corresponding guide book, these are used for the renewable energy course at the Faculty of Electrical Engineering Technology, and the title manuscript “Analyzing and evaluating the affective of temperature and shading to the efficiency of a solar power generation” was accepted for publication on IUH Journal of Industrial University In addition there are two master students thesis were successfully presented at the thesis report council III Sản phẩm đề tài, công bố kết đào tạo 3.1 Kết nghiên cứu ( sản phẩm dạng 1,2,3) Yêu cầu khoa học hoặc/và tiêu TT kinh tế - kỹ thuật Tên sản phẩm Bộ KIT thí nghiệm Đăng ký Đạt 01 01 lượng Bài báo tạp chí IUH 01 01 Tài liệu hướng dẫn 01 01 Ghi chú: - Các ấn phẩm khoa học (bài báo, báo cáo KH, sách chuyên khảo…) chấp nhận có ghi nhận địa cảm ơn trường ĐH Cơng Nghiệp Tp HCM cấp kính phí thực nghiên cứu theo quy định - Các ấn phẩm (bản photo) đính kèm phần phụ lục minh chứng cuối báo cáo (đối với ấn phẩm sách, giáo trình cần có photo trang bìa, trang trang cuối kèm thơng tin định số hiệu xuất bản) 3.2 Kết đào tạo TT Họ tên Thời gian Tên đề tài thực đề tài Tên chuyên đề NCS Đã bảo vệ Tên luận văn Cao học Nghiên cứu sinh Học viên cao học Đào Văn Dương 2018 Đánh giá tiềm phát triển lượng mặt trời Việt Nam 07/09/2018 Thiết kế hệ thống lượng Ngô Thành Huy 2018 mặt trời Sở Công Thương tỉnh 07/09/2018 Quảng Ngảie Sinh viên Đại học Ghi chú: - Kèm photo trang bìa chuyên đề nghiên cứu sinh/ luận văn/ khóa luận bằng/giấy chứng nhận nghiên cứu sinh/thạc sỹ học viên bảo vệ thành công luận án/ luận văn;( thể phần cuối báo cáo khoa học) IV Tình hình sử dụng kinh phí T Nội dung chi T Kinh phí Kinh phí duyệt thực (triệu đồng) (triệu đồng) A Chi phí trực tiếp Th khốn chun môn 7.5 7.5 Nguyên, nhiên vật liệu, 37.5 37.5 Thiết bị, dụng cụ 22.75 22.75 Cơng tác phí Dịch vụ th ngồi Hội nghị, hội thảo,thù lao nghiệm thu kỳ In ấn, Văn phịng phẩm Chi phí khác 7.25 7.25 B Chi phí gián tiếp Quản lý phí Chi phí điện, nước 75 75 Tổng số Ghi V Kiến nghị ( phát triển kết nghiên cứu đề tài) Sản phẩm đề tài gồm Bộ KIT thí nghiệm tài liệu giảng dạy sau nghiệm thu xin bàn giao lại cho Khoa Điện triển khai giảng dạy cho sinh viên chuyên ngành Năng lượng tái tạo từ 2020 Khoa VI Phụ lục sản phẩm ( liệt kê minh chứng sản phẩm nêu Phần III) 1) Biên bàn giao thiết bị thí nghiệm (photo) 2) Thơng báo nhận đăng báo (photo) 3) Hội đồng đánh giá luận án tốt nghiệp thạc sĩ định tốt nghiệp (photo) =========== Tp HCM, ngày 01 tháng 12 năm 2019 Chủ nhiệm đề tài Phịng QLKH&HTQT Khoa Cơng nghệ Điện Trưởng đơn vị Bạch Thanh Quý Phạm Trung Kiên Hình Góc nghiêng pin ( Trường hợp βN=49.60) Để tia nắng mặt trời chiếu vng góc với bề mặt hệ thống thu lượng mặt trời góc nghiêng thu xác định: (6) Trường hợp = 49.6 góc nghiêng αS = 90 = 90 49.6 = 41.4 1.2.4 Góc cao độ βS góc phương vị γS Vị trí mặt trời ngày xác định theo góc cao độ βS góc phương vị γS, hai giá trị xác định theo thiên độ δ, theo vĩ độ địa phương φ, theo góc quay trái đất ω  Góc quay trái đất ω: Hình 1.8 Xác định góc quay trái đất  Nếu xem trái đất quay góc 150 hết giờ, lấy gốc thời gian buổi trưa 12h, góc giờ quay trái đất xác định: (7) Ví dụ: địa phương xác định lúc 15:00 góc quay trái đất xác định ω = 3x150 = 450  Góc cao độ βS 21 Hình 1.9 Vị trí mặt trời theo góc cao độ phương vị (8) Trong đó: φ: góc vĩ độ địa phương δ: góc thiên độ ω: góc quay trái đất Góc phương vị hệ thống mặt trời γS (9) 1.4 Tế bào quang điện Cấu tạo tế bào quang điện gồm hai lớp bán dẫn n-p; ánh sáng mang hạt lượng photon chiếu vào tế bào quang điện làm giải phóng electron tự hợp chất bán dẫn, tạo nên hạt mang điện tích âm lỗ trống mang điện tích dương, điện tích âm điện tích dương tập trung hai phía hai lớp bán dẫn n-p tạo phân cực tế bào quang điện Chính phân cực tạo nên điện hai bề mặt lớp n-p Nối hai điện cực với điện trở bên ngồi tạo nên dịng điện, gọi dịng phân cực Iph, hình 1.10 22 Hình 1.10 Cấu tạo nguyên lý tế bào quang điện Như với tế bào quang điện xem tương đương với diode quang bán dẫn Tiến hành nối tắt hai điện cực tế bào quang điện, ta có mơ hình ngun lý hình 1.11 sau: p Is c= -Iph Iph V=0 Hình 1.11 Sơ đồ nối ngắn mạch tế bào quang điện Theo hình 1.11, ngắn mạch, điện ngược hai đầu diode 0, tác động phân cực photon, sinh dòng điện chạy mạch, gọi dòng nguồn Iph (Photocurrent source) Dòng điện nguồn ngắn mạch xác định: (10) Dòng Iph hàm số phụ thuộc yếu tố vật liệu chế tạo, nhiệt độ làm việc, cường độ ánh sáng chiếu lên tế bào quang điện, theo [4], Iph xác định: (11) Trong đó: K số phụ thuộc thiết bị, bao gồm: Công nghệ chế tạo, vật liệu chế tạo nhiệt độ môi trường làm việc, I cường độ xạ ánh sáng Tiến hành nối hai điện cực tế bào quang điện với tải trở R, ta có mơ hình ngun lý hình 1.12 23 p I=Idiod e - Iph Idiod e V Iph R Hình 1.12 Sơ đồ nối tế bào quang điện với tải R Theo hình 1.12, nối hai đầu điện cực tế bào quang điện với điện trở điện áp đặt lên hai đầu điện trở điện áp đặt thuận lên diode, xuất dịng điện qua diode, ngược chiều hồn tồn với dịng Iph Dịng điện lấy tế bào quang điện lúc I, I xác định theo công thức (12) (12) Để thuận tiện việc phân tích tính tốn mơ phỏng, tế bào quang điện xem nguồn dòng lý tưởng nối song song với diode sơ đồ hình 1.13 I Isc Id V RL Hình 1.13 Sơ đồ mạch điện tương đương lý tưởng Hình 1.13 mơ hình với diode lý tưởng, nội trở nối tiếp Rs = 0, nội trở song song Rsh =  Tuy nhiên, với diode thực tế, hai giá trị nội trở Rs Rsh luôn tồn tại, sơ đồ mạch điện tương đương tế bào quang điện trình bày hình 1.14 I Isc Id Ish Vd Rs Rsh V RL Hình 1.14 Sơ đồ mạch điện tương đương thực tế solar cell Áp dụng định luật Kirchoff 1, để phân tích mạch tương đương hình 1.14, ta có: (13) 24 Trong công thức (13), Isc cường độ dòng điện ngắn mạch phát từ tế bào quang điện tác động cường độ xạ ánh sáng, Id cường độ dòng điện qua diode ngược, Ish cường độ dòng điện qua nội trở song song tế bào quang điện Xem xét dòng điện qua diode, tính dịng điện qua nội trở shunt diode, thay vào cơng thức (13) ta có: (14) Trong (14), n hệ số đặc tính diode, k số Boltzmann, T nhiệt độ (0K), q điện tích Theo [5], I0 gọi dịng điện bảo hồ ngược qua diode Isat (Reverse saturation current), hay gọi dòng điện tối Dịng điện tối xác định cơng thức (15) (15) Trong (15), Tr nhiệt độ tham chiếu tế bào quang điện (0K), Irr dòng điện tối tương ứng với nhiệt độ tham chiếu, Egap lượng tối thiểu cần thiết vật liệu bán dẫn tạo Đặc tính dịng điện tối qua diode trình bày hình 1.15 I Dark Photo V Voc I0 Pm Isc Hình 1.15 Đặc tính I-V Iph I0 Cũng theo [5], cường độ dòng ngắn mạch tế bào quang điện (Isc) xác định hàm xạ mặt trời bề mặt pin Si, nhiệt độ pin T, xác định theo công thức (16) (16) Trong (16), Iscr cường độ dòng điện ngắn mạch tế bào quang điện phát nhiệt độ tham chiếu Tr cường độ xạ tiêu chuẩn 1kWp/m2, Ki (mA/0C) hệ số ảnh hưởng nhiệt tế bào quang điện 25 1.5 Hệ thống PV (Photovoltaic System) Dựa tính phát cơng suất hệ thống phát điện quang năng, thường phân thành hai dạng sau:  Hệ thống PV làm việc độc lập  Hệ thống PV làm việc nối lưới Hệ thống PV độc lập thường áp dụng cho vùng xa xôi hẻo lánh, nơi mà lưới điện không kéo đến Hình 1.16 Hệ thống PV làm việc độc lập Một hệ thống phát điện quang bao gồm thành phần sau:  Tấm phát điện quang năng, từ đến nhiều quang nối nối tiếp song song tùy thuộc vào u cầu điện áp, dịng diện cơng suất phát thiết kế thi công  Hệ thống lưu điện  Bộ chuyển đổi điện DC – AC  Bộ điều khiển sạc Hệ thống phát điện quang nối lưới, điện phát từ quang chuyển đổi thành AC nối trực tiếp đồng với lưới điện làm việc, với hệ thống nhu cầu lưu điện xem xét lắp đặt tùy thuộc vào nhu cầu điều kiện kinh tế 26 Hình 1.17 Hệ thống PV nối lưới đơn giản Đặc tính I – V Là đường đặc tính quan hệ điện áp phát dòng điện phát tế bào quang điện (solar cell) hay quang điện (solar module) hệ thống phát quang (PV array) Đường đặc tính I – V tế bào quang điện trình bày hình 1.18 sau: Isc Imp Pmax Vmp Voc Hình 1.18 Đường đặc tính quan hệ dịng áp I-V quang Trong hình 1.18, ta có: ISC: dòng điện ngắn mạch (short circuit current) VOC: điện áp hở mạch (open circuit voltage) Pmax: công suất phát cực đại (maximum output power) 27 Trên sở mơ hình hóa tế bào quang điện, đo lường xác định đặc tính quan hệ điện áp dòng điện hệ thống quang trở nên cần thiết để tiến hành phân tích khả phát hệ thống phối hợp với phụ tải hình 1.19 1.20 sau: I IL Rs ID Rsh + v RL Hình 1.19 Mơ hình sơ đồ mạch điện phát quang có gắng tải Từ sơ đồ hình 1.19, thay đổi giá trị RL tương ứng bằng, lớn lần so với tổng trở Thevernin mạch nguồn, công suất phát quang điện thay đổi, kết hình 1.20 sau: I RL # RL # Isc Im Pm RL # V Vm Voc Hình 1.20 Vùng cơng suất phát quang điện thay đổi tải thay đổi 28 Như hiệu suất phát điện hệ thống quang điện ảnh hưởng lớn phù hợp với hệ thống tải tiêu thụ Tiến hành phối hợp đường đặc tính I – V hệ thống quang với tải trở R hình 1.20 sau: Hình 1.21 Giao điểm vận hành tải trở với đặc tính I – V pin mặt trời Giao điểm đường đặc tính tải đường đặc tính I – V hệ thống quang điện gọi điểm vận hành, việc xác lập điểm vận hành quan trọng đến hiệu suất phát hệ thống Dùng biến trở thay đổi giá trị điện trở tải hình 1.22 sau: Hình 1.22 Thay đổi điểm vận hành hệ thống với tải trở Khi thay đổi giá trị biến trở, điểm vận hành thay đổi dọc theo đặc tuyến I – V hệ thống, việc xác lập điểm MPP tối ưu hiệu suất phát hệ thống Trong trường hợp ngược lại, công suất phát hệ thống thay đổi, nghĩa đường đặc tuyến I – V thay đổi, đặc tuyến tải trở giữ nguyên, mô tả hình 1.23 29 Hình 1.23 Đặc tính I – V hệ thống thay đổi với tải trở cố định Điểm vận hành điểm MPP hệ thống khác nhau, phương án tốt trường hợp đưa điểm vận hành hệ thống điểm MPP Xét trường hợp tải động DC (Động DC nam châm vĩnh cửu) gắn vào hệ thống phát quang hình 1.24 sau: Hình 1.24 Sơ đồ kết nối động DC với hệ phát điện quang Phương trình quan hệ điện áp dòng điện động DC là: V = IRa + kω (17) Trong đó: Sức phản điện phần ứng e = kω Ra điện trở nội phần ứng Với động DC chạy với tốc độ gần không đổi áp dụng cho điện áp nào, yêu cầu mơ moment xoắn tải thay đổi, đặc tuyến làm việc động trình bày hình 1.25 30 Hình 1.25 Đặc tuyến làm việc động DC kích từ nam châm vĩnh cữu Khi khởi động, ω = 0, dòng điện tăng lên nhanh chóng với điện áp tăng dịng điện đủ để tạo mơ men khởi động đủ để phá vỡ động khỏi ma sát tĩnh Khi động bắt đầu quay, lực điện động giảm dịng điện sau dịng điện tăng chậm với điện áp tăng Hình 1.26 Phối hợp hai đặc tuyến làm việc tải với nguồn phát Đường cong đặc tuyến động DC chồng lên tập hợp đường cong đặc tuyến I –V tế bào quang điện giá trị xạ khác (Hình 1.26) Theo đường đặc tuyến ta thấy động DC không chạy lượng xạ ánh sáng đạt 400 W/m2 sau cần 200 W/m2 để tiếp tục trì hoạt động Do lượng xạ dị dư gây lãng phí Để khắc phục mát người ta sử dụng thêm thiết bị bổ trợ dịng tuyến tính LCB (Linear current booster) 31 Hình 1.27 Hệ thống quang điện có sử dụng LCB Bộ tăng cường dịng tuyến tính giúp bổ sung dòng điện lúc khởi động, ổn định hoạt động động tính biến động điện áp phát hệ thống quang 1.6 Hệ thống trục xoay Để phát huy hết khả phát cơng suất việc thu nhận lượng xạ vơ quan trọng, lượng xạ thu nhận bề mặt lớn chùm tia chiếu xạ trực tiếp vng góc với bề mặt Đặc tính hệ thống quang nguồn chiếu xạ thay đổi theo chuyển động hai hệ trục, trái đất quanh mặt trời tự thân trục trái đất Do thiết kế hệ thống quang năng, hệ thống phát quang cố định cịn có thiết kế trục xoay nhằm tối ưu công suất phát hệ thống nhiên yêu cầu thiết kế phức tạp giá thành đầu tư vào hệ thống tăng lên Hệ thống trục xoay thiết kế xoay theo ngày, theo cao độ lên xuống hay theo phương vị đông tây 1.5.1 Hệ thống trục xoay –Single Axis Tracker Hệ thống trục xoay đơn có dạng mẫu tương tự:  HSAT – Horizontal Single Axis Tracker Hình 1.28 Hệ thống trục xoay đơn HSAT  VSAT – Vertical Single Axis Tracker 32 Hình 1.29 Hệ thống trục xoay đơn VSAT Nếu giá treo cực xoay quanh trục với tốc độ trái đất quay 15 đường trung tâm thu ln hướng trực tiếp vào mặt trời Trong điều kiện này, góc tới ¸ thu tia mặt trời góc thiên độ 1.5.2 Hệ thống trục xoay – Double Axis Trackers Hệ thống hai trục xoay thường có dạng mẫu tương tự:  DAT – Dual Axis trackers Hình 1.30 Hệ thống hai trục xoay DAT Hai trục xoay giúp hệ thống quang dạng DAT xoay theo hướng ngang Đơng – Tây hướng cao độ Nam – Bắc  TTDAT – Tip Tilt Dual Axis Trackers Hình 1.31 Hệ thống hai trục xoay TTDAT 33 1.7 Ảnh hưởng hiệu ứng bóng che Một hệ thống lượng bao gồm mạch nối tiếp song song nhiều tế bào quang điện để tạo nên hệ thống phát điện quang có dịng điện điện áp cần thiết, gọi hệ thống quang Khi gắn nối tiếp làm tăng điện áp tổng mạch, gắn song song làm tăng cường độ dịng điện tổng mạch Vấn đề phủ bóng lên phần toàn phần tử mạch nối tiếp song song quang điện, làm ảnh hưởng đến công suất phát quang Hiện tượng phủ bóng lên hệ thống lượng mặt trời vận hành thường xuyên xãy ra, nguyên nhân thường che khuất nhành cây, tồ nhà, đám mây, cây, bóng chim, bụi bẩn hay vật thể lạ khác [6, 7, 8],… Sự che khuất làm cho vài pin hệ thống lượng trở nên xấu đi, không phát công suất, ảnh hưởng đến công suất toàn hệ thống Sự xấu phần tử hệ thống đến từ xuống cấp sản phẩm, sản phẩm lỗi từ nhà sản xuất lắp đặt,…, phần tử lổi nối tiếp song song hệ thống, cần tiến hành phân tích hai trường hợp: Hai phần tử song song hai phần tử nối tiếp Trường hợp 01: Hai phần tử quang điện ghép song song hình 1.32 V Cell Cell Hình 1.32 Hai phần tử quang điện nối song song Trong hình 1.32, phần tử cell cell bình thường hoạt động tốt, phát dòng điện I1 I2 cấp điện áp V, dòng điện tổng mạch I = I1+I2 Vì lý phủ bóng, giả sử cell trở nên xấu đi, đặc tính I-V hai phần tử quang điện trình bày hình 1.33 Isc Imp=Imp1+Imp2 Cell Cell Current Isc1 Isc2 I2 I1 Voltage Vmp Voc2 Voc Voc1 Hình 1.33 Đặc tuyến I-V hai phần tử không đồng nối song song 34 Dòng điện phát phần tử cell nhỏ so với bình thường, ảnh hưởng đến dòng điện tổng mạch Điện áp phát phần tử cell nhỏ bình thường so với phần tử cell 1, hai cell nối song song, tổng điện áp hai cell phải không (Định luật Kirchoff 2) Bằng phương pháp đảo đồ thị đặc tính I-V trục điện áp cell ta xác định giao điểm hai đặc tính, giao điểm điện áp hai cell song song, hình 1.34 Current Cell Voltage Voc2 Voc Voc1 Cell Hình 1.34 Xác định giao điểm điện áp hai cell không đồng ghép song song Từ hình 1.34, nhận thấy hai phần tử quang điện ghép song song, điện áp xác lập mạch giảm theo điện áp phần tử lỗi, việc ảnh hưởng khơng nhỏ đến tính phát điện hệ thống quang năng, yếu tố sụt áp gây ảnh hưởng lớn đến thiết bị tải hệ thống điện mặt trời hoà lưới Trường hợp 02: Hai phần tử quang điện ghép nối tiếp hình 1.35 I V2 Cell I V1 Cell Hình 1.35 Hai phần tử quang điện nối nối tiếp Tương tự trường hợp 1, ghép nối tiếp hai phần tử quang điện với mục đích tăng điện áp mạch V = V1+V2, với dòng điện I Giả sử, phần tử quang điện cell mạch trở thành phần tử lỗi, đặc tuyến I-V hai phần tử quang điện trình bày hình 1.36 35 ... Chương 3: THỰC NGHIỆM VỚI BỘ KIT THÍ NGHIỆM 44 Thí nghiệm 01: Thí nghiệm kiểm tra chuyển đổi lượng pin 44 Thí nghiệm 02: Đo điện áp khơng tải pin Mặt trời bị bóng che 46 Thí nghiệm 03: Đo... lượng tái tạo, đề tài ? ?Bộ KIT thí nghiệm lượng mặt trời? ?? Hội đồng Nghiên Cứu Khoa Học nhà trường cho phép triển khai thực Kết thực Bộ thí nghiệm sử dụng cho môn học Năng lượng tái tạo giảng tham... thác Về lượng quang năng, Việt Nam đánh giá nước có trữ lượng lượng mặt trời lớn Theo kết đánh giá sơ Chương trình Trợ giúp Năng lượng MOIT/GIZ năm 2016 [2], [3], tiềm năng lượng mặt trời Việt