Mô hình hệ thống điện năng lượng mặt trời độc lập có nguồn lưới dự phòng 2

Khóa luận tốt nghiệp GVHD Ths Vũ Hoàng Hải 22 CHƯƠNG 2 CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 2 1 Hệ thống điện năng lượng mặt trời độc lập 2 1 1 Cấu trúc của hệ thống điện năng lượng mặt trời độc lập Một hệ thống điện năng lượng mặt trời theo mô hình độc lập bao gồm các phần sau  Tấm pin năng lượng mặt trời  Hệ thống lưu trữ (Ắc quy)  Bộ điều khiển sạc  Inverter  Giàn khung, giá đỡ, dây điện, phụ kiện Hình 2 1 Cấu trúc hệ thống năng lượng mặt trời độc lập 2.

GVHD: Ths.Vũ Hồng Hải Khóa luận tốt nghiệp CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 2.1 Hệ thống điện lượng mặt trời độc lập 2.1.1 Cấu trúc hệ thống điện lượng mặt trời độc lập Một hệ thống điện lượng mặt trời theo mơ hình độc lập bao gồm phần sau:      Tấm pin lượng mặt trời Hệ thống lưu trữ (Ắc quy) Bộ điều khiển sạc Inverter Giàn khung, giá đỡ, dây điện, phụ kiện Hình 2.1: Cấu trúc hệ thống lượng mặt trời độc lập 2.1.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống điện lượng mặt trời độc lập Các pin lượng mặt trời lắp đặt mái nhà, vách tường nơi thuận lợi để tiếp thu nhiều ánh sáng mặt trời Ánh sáng mặt trời chiếu thẳng vào pin mặt trời biến đổi thành dòng điện chiều theo hiệu ứng quang điện Dòng điện chiều dẫn tới điều khiển thiết bị điện tử có chức điều hịa 22 GVHD: Ths.Vũ Hồng Hải Khóa luận tốt nghiệp tự động q trình nạp điện vào ắc-quy phóng điện từ ắc quy thiết bị điện chiều (DC) Đồng thời hệ thống lắp thêm inverter chuyển dòng điện chiều thành dòng điện xoay chiều cung cấp điện cho thiết bị điện xoay chiều (AC) 2.1.3 Ưu điểm nhược điểm hệ thống điện lượng mặt trời độc lập Bảng 2.1 Ưu nhược điểm hệ thống điện lượng mặt trời độc lập Ưu điểm STT Nhược điểm Không phụ thuộc vào lưới điện, cung Không ổn định ngày nhiều cấp nguồn điện cách liên tục kể mây mưa khơng có ánh nắng mặt trời hệ thống điện lưới bị cắt Tạo nguồn điện hoàn toàn độc Vẫn gây nhiễm mơi trường dù ít, lập, xanh giúp bảo vệ môi việc lắp đặt cánh đồng pin mặt trời trường chiếm nhiều diện tích đất nhẽ dành cho cối thảm thực vật nói chung Nguồn lượng mặt trời vô tận, Mật độ lượng thấp (để tạo 1kW dư thừa để đáp ứng nhu cầu điện từ nhiệt mặt trời đòi hỏi lượng nhân loại diện tích lớn pin mặt trời) Chi phí bảo trì bảo dưỡng Việc lưu trữ lượng mặt trời không tốn kém, giúp tiết kiệm tiền hộ gia đình địi hỏi khoản chi phí đáng kể điện cho gia đình hàng tháng giai đoạn ban đầu Dễ dàng lắp đặt, sử dụng thay Chi phí lưu trữ lượng cao giá ắc dễ dàng cho khu vực nơng thơn quy tích trữ cịn cao 23 GVHD: Ths.Vũ Hồng Hải Khóa luận tốt nghiệp Sản xuất lượng mặt trời không Sử dụng nhiều thành phần đắt tiền quý sử dụng loại động (cadmium telluride-CdTe máy phát điện, việc tạo gallium selenide indi-CIGS) điện không gây tiếng ồn 2.2 Hệ thống điện lượng mặt trời nối lưới 2.2.1 Cấu trúc hệ thống điện lượng mặt trời nối lưới Một hệ thống điện lượng mặt trời nối lưới (hay gọi điện lượng mặt trời hòa lưới) bao gồm phần tử:     Tấm pin lượng mặt trời Bộ điều khiển sạc Inverter hòa lưới Đồng hồ đo điện tiêu thụ Hình 2.2 Cấu trúc hệ thống điện lượng mặt trời nối lưới 2.2.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống điện lượng mặt trời nối lưới Hệ thống biến đổi nguồn điện chiều (DC) từ pin lượng mặt trời thành nguồn điện xoay chiều (AC) thông qua điều khiển sạc Inverter Bộ điều khiển sạc lập trình tự dị điểm cơng suất cực đại (Maximum Power Point Tracker ) từ pin nhằm tối ưu điện nhận từ lượng mặt trời 24 GVHD: Ths.Vũ Hồng Hải Khóa luận tốt nghiệp Hệ thống tự đồng pha kết nối điện mặt trời điện lưới, ưu tiên sử dụng điện mặt trời cung cấp trực tiếp cho tải, cụ thể:  Khi cơng suất hịa lưới cơng suất tải tải tiêu thụ hồn tồn điện từ hệ thống điện lượng mặt trời  Khi công suất tải tiêu thụ lớn cơng suất hịa lưới tải lấy thêm lưới bù vào  Khi công suất tải tiêu thụ nhỏ cơng suất hịa lưới, lượng điện thừa đưa lên lưới điện đo công tơ điện hai chiều 2.2.3 Ưu điểm nhược điểm hệ thống điện lượng mặt trời nối lưới Bảng 2.2 Ưu nhược điểm hệ thống điện lượng mặt trời nối lưới Ưu điểm STT Nhược điểm Hệ thống dễ lắp đặt bảo trì, vận Hệ thống khơng thể hoạt động lưới hành hoàn toàn tự động điện Hệ thống hịa lưới thơng minh có Hệ thống hồn tồn bị đình trệ độ an tồn xác cao đồng inverter hịa lưới bị hư hỏng gây ảnh hưởng thời tiết kiệm chi phí điện đến tiến trình làm việc Chi phí đầu tư hơn, dễ dàng mở Việc lắp đặt đường dây điện nối hệ thống rộng công suất lưới khu vực nơng thơn tốn 2.3 Hệ thống lượng mặt trời hịa lưới có dự trữ 2.3.1 Cấu trúc hệ thống điện lượng mặt trời hịa lưới có dự trữ Một hệ thống điện lượng mặt trời hịa lưới có dự trữ (Hybrid system) bao gồm phần tử:  Tấm pin lượng mặt trời  Ắc quy 25 GVHD: Ths.Vũ Hồng Hải Khóa luận tốt nghiệp  Inverter hịa lưới thông minh  đồng hồ đo điện tiêu thụ Hình 2.3 Cấu trúc hệ thống điện lượng mặt trời hịa lưới có dự trữ 2.3.2 Ngun lý hoạt động hệ thống điện lượng mặt trời hịa lưới có dự trữ Hệ thống biến đổi nguồn điện chiều (DC) từ pin lượng mặt trời thành nguồn điện xoay chiều (AC) thông qua Inverter thông minh Trong trường hợp này, pin lượng mặt trời có chức nguồn nạp vào cho hệ thống Ắc quy dự phịng Tùy theo Inverter mà có chức khác : ưu tiên lưới ưu tiên Ắc quy Ưu tiên lưới: Bộ Inverter ưu tiên dòng điện từ lưới cung cấp dòng điện 220VAC cho thiết bị gia dụng nhà Khi cúp điện Inverter lấy dòng điện DC từ Ắc quy biến đổi thành dòng điện AC 220V cung cấp cho tải nhà bạn Ưu tiên Ắc quy: Bộ Inverter ưu tiên dòng điện từ Ắc quy dự phòng lấy điện DC từ Ắc quy biến đổi thành dòng điện 220VAC cung cấp cho tải nhà Khi bình Ắc quy cịn 30% dung lượng điện (Tùy theo cài đặt số Inverter) tự động ngắt điện sau 26 GVHD: Ths.Vũ Hồng Hải Khóa luận tốt nghiệp chuyển sang xài điện lấy từ lưới xuống Khi bình Ắc quy đầy tự động chuyển lại xài Ắc quy ngắt điện lưới 2.3.3 Ưu điểm hệ thống điện lượng mặt trời hịa lưới có dự trữ Bảng 2.3 Ưu nhược điểm hệ thống điện lượng mặt trời hịa lưới có dự trữ Ưu điểm STT Nhược điểm Là kết hợp hệ thống điện mặt Giá thành lắp đặt đắt phức tạp phải trời hịa lưới độc lập nên trường mua Ắc quy dự phòng máy hợp lưới điện quốc gia bị hay cúp phát điện điện lấy Ắc quy sử dụng khơng phụ thuộc lưới điện quốc gia Tích hợp sẵn giúp hệ thống hoạt động Hệ thống phụ thuộc q nhiều vào hồn tồn tự động, khơng tốn chi phí inverter nên inverter xảy trục trặc vận hành, độ bền cao hệ thống hồn tồn bị đình trệ Giảm chi phí tiện điện hàng tháng Khả hồn vốn chậm so với chi phí bỏ lắp đặt 2.4 So sánh hệ thống điện lượng mặt trời Bảng 2.4 so sánh hệ thống điện lượng mặt trời Nội HT NLMT độc lập HT NLMT hòa lưới dung Thành phần HT NLMT hịa lưới có dự trữ     Tấm pin NLMT Bộ kích điện Bộ điều khiển sạc Bình ắc quy  Tấm pin NLMT  Bộ hòa lưới  Đồng hồ điện 27     Tấm pin NLMT Bộ hòa lưới Đồng hồ điện Bình ắc quy GVHD: Ths.Vũ Hồng Hải Khóa luận tốt nghiệp Hiệu tiết kiệm  Ít  Bị hạn chế công suất tiêu thụ điện lưu trữ vào bình ắc quy  Cao  Không sử dụng ắc quy, cung cấp tối đa lượng  Trung bình  Do dự trữ vào ắc quy nên bị giảm công suất lượng Đầu tư Do có bình ắc quy nên giá giá gấp lần NLMT hịa Chi phí thấp Chi phí cao kết hợp hệ thống lại lưới Tải tiêu Giới hạn tải tiêu thụ Không giới hạn tải tiêu Không giới hạn tải tiêu thụ thụ Hiệu kinh tế  Thấp  Do nguồn điện bị hạn chế công suất ắc quy thụ  Cao  Sử dụng tối đa nguồn lượng  Trung bình  Do ắc quy có giá thành cao Thấp Cao Thấp Dài Ngắn Dài Chi phí tiết kiệm điện Thời gian hồn vốn ứng Thích hợp cho vùng sâu Khu vực điện lưới Thích hợp cho vùng dụng vùng xa, vùng chưa có tương đối ổn định điện lưới 28 thường xuyên điện GVHD: Ths.Vũ Hồng Hải Khóa luận tốt nghiệp Dự phịng Cao Thấp Cao cố điện Chi phí bảo trìbảo  Cao  Ắc quy mau hỏng không nạp đầy  Thấp  Gần không  Cao  Tuổi thọ ắc quy từ 3-5 năm  Thấp  Lệ thuộc vào cường độ ánh sáng mặt trời khơng ổn định cơng suất tải tăng lên  Cao  Vận hành song song với lười điện không ảnh hưởng đến ổn định hệ thống  Cao  Vận hành song song với lười điện không ảnh hưởng đến ổn định hệ thống dưỡng Tính ổn định hệ thống 29 ... dây điện nối hệ thống rộng công suất lưới khu vực nơng thơn tốn 2. 3 Hệ thống lượng mặt trời hịa lưới có dự trữ 2. 3.1 Cấu trúc hệ thống điện lượng mặt trời hịa lưới có dự trữ Một hệ thống điện lượng. .. thụ Hình 2. 3 Cấu trúc hệ thống điện lượng mặt trời hịa lưới có dự trữ 2. 3 .2 Ngun lý hoạt động hệ thống điện lượng mặt trời hịa lưới có dự trữ Hệ thống biến đổi nguồn điện chiều (DC) từ pin lượng. .. phát điện, việc tạo gallium selenide indi-CIGS) điện không gây tiếng ồn 2. 2 Hệ thống điện lượng mặt trời nối lưới 2. 2.1 Cấu trúc hệ thống điện lượng mặt trời nối lưới Một hệ thống điện lượng mặt