Nghiên cứu hiện tượng cảm ứng điện từ do sét đánh lên tấm pin mặt trời

Hiện tượng cảm ứng điện từ do sét đánh lên tấm pin năng lượng mặt trời gây ra 1 số sự cố dẫn đến cháy các Bypass Diode trong tấm pin. Từ kết quả mô phỏng, điện áp cảm ứng lên Bypass Diode tại vị trí cách sét đánh 3m vào khoảng 230.8 Volt. Dòng điện cảm ứng qua Bypass Diode là 29.448 (A) vượt ngưỡng dòng phân cực thuận cực đại của Bypass Diode (20A) Mức năng lượng do sét gây ra lên Bypass Diode vào khoảng 6.796kJ là rất lớn so với mức năng lượng chịu đựng của Bypass Diode.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA _ TRẦN HỮU PHÚC NGHIÊN CỨU VỀ HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG SÉT LÊN CÁC HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI RESEARCH ON INDUCED EFFECTS OF LIGHTNING ON PV SYSTEMS Chuyên ngành : Kỹ thuật điện Mã số : 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 08 năm 2021 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI: ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM _ Cán hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Nhật Nam Cán chấm nhận xét 1: PGS.TS Vũ Phan Tú Cán chấm nhận xét 2: TS Huỳnh Quốc Việt Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP HCM ngày 14 tháng 08 năm 2021 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS.TS Phạm Đình Anh Khơi – Chủ Tịch Hội Đồng PGS.TS Vũ Phan Tú – Phản Biện TS Huỳnh Quốc Việt – Phản Biện TS Lê Văn Đại – Ủy viên TS.Lê Thị Tịnh Minh – Thư Ký Hội Đồng Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: TRẦN HỮU PHÚC Ngày, tháng, năm sinh: 25/11/1997 MSHV: 1970530 Nơi sinh: Đồng Nai Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số : 8520201 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu tượng cảm ứng sét lên hệ thống pin lượng mặt trời (Research on induced effects of lightning on PV systems) II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Dựa cố xảy NMĐMT Sơn Mỹ 3.1 dòng sét cảm ứng gây Luận văn tìm hiểu lý thuyết tượng cảm ứng sét lên hệ thống pin lượng mặt trời, nguyên nhân phương pháp nghiên cứu phân tích tượng cảm ứng sét lên hệ thống pin lượng mặt trời Sử dụng phần mềm Matlab Altair Feko để nghiên cứu tính tốn tác động tượng cảm ứng sét lên hệ thống pin lượng mặt trời Từ đó, đưa giải pháp phù hợp nhằm bảo vệ thiết bị tượng xảy III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 24/02/2021 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Nguyễn Nhật Nam Tp HCM, ngày tháng 11 năm 2021 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TS Nguyễn Nhật Nam TS Nguyễn Nhật Nam TRƯỞNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ LỜI CÁM ƠN Kiến thức rộng lớn muôn màu muôn vẻ, nắm bắt kiến thức làm chủ cơng nghệ hành trình gian khổ vất vả Trên đường thành cơng khơng có thành cơng mà khơng gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp Trong suốt trình học tập trường Đại học Bách Khoa TP.HCM em nhận giúp đỡ tận tình thầy giáo, điều thật đáng q trân trọng Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô giáo trường Đại học Bách Khoa TP.HCM, đặc biệt thầy cô môn Hệ thống điện, khoa Điện – Điện tử truyền đạt cho em kiến thức bổ tích, giúp em khắc phục nhiều thiếu sót trình học tập, nghiên cứu làm việc Đặc biệt, em xin gửi đến Tiến sĩ Nguyễn Nhật Nam người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em suốt trình thực luận văn lời cảm ơn sâu sắc Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến thành viên Phòng nghiên cứu Hệ thống điện, Trung tâm Đào tạo Nghiên cứu Phát triển, Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện không ngừng hỗ trợ, tạo điều kiện tốt cho em suốt thời gian học tập nghiên cứu thực luận văn Xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, anh chị bạn ln giúp đỡ, sát cánh q trình làm luận văn quãng thời gian tươi đẹp ghế nhà trường Sau cùng, em xin kính chúc quý thầy cô thật dồi sức khỏe, tràn đầy vui tươi để tiếp tục thực sứ mệnh cao đẹp truyền đạt kiến thức cho hệ mai sau TP.HCM, ngày 24 tháng 11 năm 2021 Học viên thực Trần Hữu Phúc TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Hiện tượng cảm ứng điện từ sét gây (Lightning Induced Transient) vấn đề quan trọng ảnh hưởng lớn tượng đến thiết bị điện, đặc biệt linh kiện điện tử Trong hệ thống lượng mặt trời, pin đặt trời thiết bị dễ bị ảnh hưởng tượng cảm ứng điện từ sét gây Đối với hệ thống điện Việt Nam, vào ngày 22/07/2019 tượng cảm ứng sét lên hệ thống pin lượng mặt trời xảy nhà máy điện mặt trời Sơn Mỹ 3.1 gây hư hỏng 400 pin Nhận thấy tác hại to lớn tượng cảm ứng điện từ sét gây gây hệ thống lượng mặt trời, nội dung luận văn tập trung nghiên cứu chi tiết tượng cảm ứng điện từ sét gây hệ thống pin lượng mặt trời, tính tốn dịng cảm ứng, trường điện trường từ cảm ứng lên pin Từ xem xét ảnh hưởng tượng tới thiết bị tính tốn giải pháp phù hợp giúp giảm thiểu ảnh hưởng tưởng ABSTRACT The phenomenon of electromagnetic induction caused by lightning (Lightning Induced Transient) is an important issue due to its great influence on electrical equipment, especially electronic components In photovoltaic systems, panels placed outdoors are the most susceptible to electromagnetic induction caused by lightning For the Vietnam’s power system, on July 22, 2019, the phenomenon of lightning induction on photovoltaic systems occurred at Son My 3.1 Solar Power Plant, causing damage to more than 400 panels Realizing the great harm caused by lightning electromagnetic induction to solar systems, the content of the thesis will focus on detailed research on the phenomenon of electromagnetic induction due to lightning to photovoltaic system, calculate the induced current, electric and magnetic fields induced on the solar panels From there, consider the effect of the phenomenon on the device and calculate the appropriate solution to help minimize the effect of this phenomenon LỜI CAM ĐOAN Tôi tên Trần Hữu Phúc, xin cam đoan luận văn thạc sĩ đề tài “Nghiên cứu tượng cảm ứng sét lên hệ thống pin lượng mặt trời” cơng trình nghiên cứu thân tơi, hướng dẫn khoa học TS Nguyễn Nhật Nam Các số liệu, kết mô luận văn trung thực Tôi cam đoan không chép cơng trình khoa học người khác, tham khảo có trích dẫn rõ ràng TP.HCM, ngày 24 tháng 11 năm 2021 Người cam đoan Trần Hữu Phúc MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ i LỜI CÁM ƠN ii TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ iii ABSTRACT iv LỜI CAM ĐOAN v MỤC LỤC vi DANH MỤC VIẾT TẮT viii DANH MỤC HÌNH VẼ ix MỞ ĐẦU .xiv CHƯƠNG LÝ THUYẾT VỀ HIỆN TƯỢNG QUÁ ĐIỆN ÁP KHÍ QUYỂN VÀ CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ 1.1 Lý thuyết tượng điện áp khí 1.1.1 Sự hình thành giơng sét 1.1.2 Tích điện đám mây 1.1.3 Hiện tượng phóng điện 1.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động pin lượng mặt trời 1.2.1 Cấu tạo vật lý pin quang điện 1.2.2 Nguyên lý hoạt động pin lượng mặt trời 1.3 Các nghiên cứu tượng cảm ứng điện từ sét lên pin mặt trời 11 1.3.1 Cảm ứng điện từ nguồn dòng lên vòng dây lý tưởng 12 1.3.2 Tính tốn dịng cảm ứng pin theo phương pháp giải tích 14 1.3.3 Tính tốn dịng cảm ứng pin theo phương pháp số 22 1.3.4 Ảnh hưởng xung sét lên hiệu suất đặc tính pin 28 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC PHẦN MỀM VÀ SỰ CỐ TẠI NMĐMT SƠN MỸ 3.1 31 2.1 Tổng quan phần mềm tính toán 31 2.1.1 Phần mềm Matlab Matlab Simulink 31 2.1.2 Phần mềm Atair Feko 33 2.2 Tổng quan cố NMĐMT Sơn Mỹ 3.1 37 Trang vi 2.2.1 Nhà máy điện mặt trời Sơn Mỹ 3.1 37 2.2.2 Sự cố dòng cảm ứng sét NMĐMT Sơn Mỹ 3.1 39 CHƯƠNG XÂY DỰNG MÔ HÌNH VÀ CÁC CƠNG THỨC TÍNH TỐN VÀ KẾT QUẢ MƠ PHỎNG TÍNH TỐN 42 3.1 Mô lại cố xảy NMĐMT Sơn Mỹ 3.1 42 3.1.1 Tính tốn phương pháp giải tích 42 3.1.2 Tính tốn phương pháp số 46 3.1.3 Kết luận kết tính tốn mơ lại cố 51 3.2 Tính tốn dịng cảm ứng phương pháp giải tích với trường hợp dòng sét khác 51 3.3 Tính tốn dịng cảm ứng phương pháp số trường hợp với dòng sét khác 56 3.3.1 Dòng cảm ứng sét qua Bypass Diode 56 3.3.2 Cường độ trường từ trường điện cảm ứng lên pin 59 3.4 Tổng hợp đánh giá phân tích kết 69 3.4.1 So sánh kết tính tốn phương pháp 69 3.4.2 So sánh kết tính tốn với thí nghiệm thực tế 69 3.4.3 Đánh giá mức độ ảnh hưởng dòng sét kết luận 72 CHƯƠNG ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP 75 4.1 Đề xuất giải pháp 75 4.2 Tính tốn đánh giá ảnh hưởng giải pháp 75 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81 5.3 Kết luận 81 5.4 Hướng phát triển luận văn 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 QÚA TRÌNH ĐÀO TẠO 87 Q TRÌNH CƠNG TÁC 87 Trang vii DANH MỤC VIẾT TẮT • • • • • • • • • • • • • • • • QHĐ ĐC : Điều chỉnh quy hoạch phát triển điện lực Quốc gia giai đoạn 2011- 2020 có xét đến năm 2030 Thủ tướng phủ phê duyệt định số 428/QĐ-TTg ngày 18/03/2016 HTĐ : Hệ thống Điện ĐZ, ĐD : Đường dây MBA, TBA : Máy biến áp, trạm biến áp NMĐ : Nhà máy điện NMNĐ : Nhà máy thủy điện NMĐMT : Nhà máy điện mặt trời NLMT : Năng lượng mặt trời ĐMTAM : Điện mặt trời áp mái NMĐG : Nhà máy điện gió NLTT : Năng lượng tái tạo FEM : Phương pháp phần tử hữu hạn FDTD : Phương pháp sai phân hữu hạn ESE : Phát tia tiên đạo sớm PV : Tấm pin lượng mặt trời JB : Hộp nối Trang viii GVHD: Nguyễn Nhật Nam HVTH: Trần Hữu Phúc LVThS Hình 3.42: Xác suất dòng sét theo biên độ cực đại [32] Bảng tóm tắt đánh giá xác suất mức độ ảnh hưởng dòng cảm ứng sét lên Bypass Diode sau Bảng 3.3: Tổng hợp kết dòng qua Bypass Diode phân loại theo dòng sét khoảng cách từ pin đến vị trí sét đánh 25kA/30% 50kA/10% 100kA/1% Dòng qua Bypass Diode [A] theo khoảng cách đến vị trí sét đánh 3m 5m 7m 10m 15m Phương pháp số 53.4984 32.8943 18.5535 9.60381 4.37222 106.582 65.5336 36.9632 19.1332 8.71056 211.09 129.791 73.2073 37.8941 17.2514 25kA/30% 50kA/10% 100kA/1% Phương pháp giải tích 43.686 24.143 15.691 106.66 66.156 33.051 211.66 139.17 67.889 Dòng sét/Xác suất 9.473 18.631 37.138 4.888 9.587 15.39 *Ghi chú: Mức độ nguy hiểm biểu thị theo gam màu Khi khoảng cách từ pin đến vị trí sét đánh lớn 15m, Bypass Diode gần chịu ảnh hưởng khơng đáng kể từ dịng sét cảm ứng biên độ dòng sét cảm ứng nhỏ so với dòng ngắn mạch pin dòng phân cực thuận cực đại Bypass Diode Trang 73 LVThS GVHD: Nguyễn Nhật Nam HVTH: Trần Hữu Phúc Đối với khoảng cách từ 10m – 15m, dịng sét có biên độ lớn (>100kA) gây nguy hiểm lên Bypass Diode tế bào quang điện Tuy nhiên, trường hợp có biên độ lớn (≥100kA) có xác suất tương đối thấp (≤1%) Do đó, chưa cần có biện pháp bảo vệ cho pin nằm vùng khoảng cách từ 10m – 15m so với kim thu sét Trong khoảng cách từ 7m - 10m, mức độ nguy hiểm dòng sét cảm ứng lên Bypass Diode tăng dần Khi dòng sét rơi vào giá trị ≥50kA với xác suất trung bình vào khoảng ≤10%, dòng cảm ứng sét lớn so với dòng phân cực thuận cực đại Bypass Diode (20A) số trường hợp Bypass Diode chịu đựng (20A ~ 40A) xung sét khơng kéo dài Đối với xung sét có biên độ lớn (≥100kA), Bypass Diode có khả bị hư hỏng cao Vì vậy, cân nhắc khơng xem xét biện pháp bảo vệ cho pin thuộc khu vực Khi khoảng cách từ pin đến vị trí sét đánh rơi vào khoảng từ 5m - 7m, dòng sét rơi vào giá trị ≥50kA với xác suất trung bình vào khoảng ≤ 10% dịng sét cảm ứng vượt giá trị xung chịu đựng Bypass Diode (>40A) Đồng thời, với dòng sét có giá trị ≥ 25kA có xác suất xảy cao ≤ 30%, dòng sét cảm ứng lớn so với dòng phân cực thuận cực đại Bypass Diode (20A) Do đó, cần thiết nghiên cứu biện pháp bảo vệ cho Bypass Diode dải khoảng cách Đối với khoảng cách 3m - 5m, xét dòng sét có giá trị ≥ 25kA có xác suất xảy cao ≤ 30% dịng sét cảm ứng vượt giá trị xung chịu đựng Bypass Diode (>40A) Vì vậy, khả xảy cố Bypass Diode lớn Đề xuất nghiên cứu biện pháp bảo vệ cho Bypass Diode dải khoảng cách Khơng tính tốn với trường hợp khoảng cách < 3m độ cao kim thu sét ESE trường hợp gây tượng bóng che pin Tuy nhiên, số trường hợp pin đặt gần kim thu sét ESE lý tiết kiệm bố trí mặt Cần xem xét nghiên cứu giải pháp giảm dòng cảm ứng sét gia tăng khoảng cách từ pin đến kim thu sét dịng cảm ứng sét trường hợp lớn Trang 74 GVHD: Nguyễn Nhật Nam HVTH: Trần Hữu Phúc LVThS CHƯƠNG 4.1 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP Đề xuất giải pháp Từ kết tính tốn chương trước cho thấy, khoảng cách từ pin đến vị trí sét đánh nhỏ 7m dịng sét cảm ứng có khả gây hư hỏng lên pin NLMT Vì vậy, cần thiết phải có giải pháp để giảm thiểu tượng cần có thay thiết bị có khả chịu dịng lớn Luận văn đề xuất giải pháp thay Bypass Diode có khả chịu dịng xung cao, sau tính tốn mơ nhằm đánh giá hiệu giải pháp 4.2 Tính tốn đánh giá ảnh hưởng giải pháp Việc thay Bypass Diode cần thực hợp lý để đảm bảo không làm giảm hiệu suất pin NLMT có tượng bóng che Đồng thời, Bypass Diode phải có khả chịu dịng xung lớn có chi phí thay kinh tế Bypass Diode lựa chọn Diode VSB2045-MB3 hãng Vishay (Loại Bypass Diode có khả chịu dịng xung cao) Kích thước vị trí lắp đặt Bypass Diode thể hình Hình 4.1: Kích thước vị trí lắp đặt Bypass Diode VSB2045-MB3 Thơng số chi tiết Bypass Diode VSB2045-MB3 thể chi tiết bảng sau Bảng 4.1: Thông số Bypass Diode VSB2045-MB3 Thông số cực đại ( Nhiệt độ vận hành TA = 25 °C) Thông số Ký hiệu VSB2045 Mã ký hiệu Diode V2045 Điện áp phân cực ngược cực đại VRRM 45 Đơn vị V Trang 75 GVHD: Nguyễn Nhật Nam HVTH: Trần Hữu Phúc LVThS Thông số cực đại ( Nhiệt độ vận hành TA = 25 °C) Dòng phân cực thuận cực đại IF(AV) 20 A Dòng xung cực đại IFSM Dải nhiệt độ vận hành TOP 250 -40 to +150 A °C Dải nhiệt độ lưu trữ TSTG -40 to +175 °C Nhiệt độ đảo chiều dẫn tới hạn TJ (3) ≤ 200 °C Xem xét đặc tính nhiệt độ - hiệu suất tổn thất – dòng phân cực thuận Bypass Diode VSB2045-MB3 chi tiết hình sau Hình 4.2: Đặc tính nhiệt độ - hiệu suất tổn thất – dòng phân cực thuận Bypass Diode VSB2045-MB3 Dòng xung cực đại chịu đựng Bypass Diode VSB2045-MB3 lên tới 250A Từ kết phân tích tính tốn chương 3, Bypass Diode VSB2045-MB3 có khả đảm bảo vận hành an tồn, tin cậy trường hợp cách vị trí sét đánh ≥ 3m Tuy nhiên, thay Bypass Diode cần lưu ý đến tổn thất Bypass Diode hiệu suất pin có tượng bóng che Sử dụng cơng cụ Simulink phần mềm Matlab tính tốn Simulink mơi trường lập trình đồ họa dựa MATLAB để lập mơ hình, mơ phân tích hệ thống động lực học đa miền Giao diện cơng cụ sơ đồ khối đồ họa thư viện khối tùy chỉnh Matlab Simulink có sẵn khối PV Cells lựa chọn theo model từ nhà sản xuất khác (JA Solar, Canadian Solar, SunPower, Panasonic ) với ngõ vào bao gồm xạ nhiệt độ pin Đầu khối PV Cells bao gồm dịng, áp cơng suất ngõ Trang 76 LVThS GVHD: Nguyễn Nhật Nam HVTH: Trần Hữu Phúc Hình 4.3: Cửa sổ cài đặt đặc tính Cells module PV Cells – Matlab Simulink Do tác dụng Bypass Diode việc tăng hiệu suất pin có hiệu ứng bóng che, luận văn xây dựng mơ hình Matlab Simulink mơ tượng bóng che pin NLMT Trong đó, pin NLMT có Bypass Diode riêng biệt cho chuỗi 20 Cells Đặc tính Bypass Diode cài đặt Matlab Simulink theo cửa sổ bên Trang 77 GVHD: Nguyễn Nhật Nam HVTH: Trần Hữu Phúc LVThS Hình 4.4: Cửa sổ cài đặt đặc tính Bypass Diode Matlab Simulink Xây dựng hồn chỉnh mơ hình mơ tượng bóng che pin mặt trời Chi tiết mơ hình thể hình Hình 4.5: Mơ hình mơ hiệu ứng bóng che Matlab Simulink Kết tính tốn đặc tuyến V-I đặc tuyến P-V pin cho trước sau thay Bypass Diode thể chi tiết đồ thị sau Trang 78 LVThS GVHD: Nguyễn Nhật Nam HVTH: Trần Hữu Phúc Hình 4.6: Đặc tuyến V-I pin trước sau thay Bypass Diode Hình 4.7: Đặc tuyến P-V pin trước sau thay Bypass Diode Kết tính tốn cho thấy thay Bypass Diode làm tăng hiệu suất pin có hiệu ứng bóng che (khoảng 5%) Do đó, việc thay Bypass Diode khơng làm ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc pin Tuy nhiên, giải pháp thay Bypass Diode có chi phí tương đối cao thực quy mô lớn Chi phí cho Bypass Didoe 0.6186 Dollars/1 Diode tương đương 14183 đồng/1 Diode [34] Quy đổi theo pin có chi phí thay Bypass Diode vào khoảng 42549 đồng/ pin Đối với NMĐMT Sơn Mỹ 3.1 với 130000 pin có tổng cơng suất 50MWp, ước tính có khoảng 60000 pin cách vị trí kim thu sét ESE khoảng < 7m cần thay Do đó, ước tính riêng chi phí mua sắm thay lên tới 2,552 tỷ đồng chưa kể đến chi phí nhân cơng chi phí tạm dừng sản xuất điện Trang 79 LVThS GVHD: Nguyễn Nhật Nam HVTH: Trần Hữu Phúc Từ phân tích trên, giải pháp thay Bypass Diode mang tính hiệu cao mặt kỹ thuật Bypass Diode thay có khả chịu dịng xung cảm ứng lên đến 250A, đảm bảo vận hành an tồn, tin cậy trường hợp cách vị trí sét đánh ≥ 3m làm tăng hiệu suất pin có hiệu ứng bóng che Thay Bypass Diode đặc biệt phù hợp với hệ thống điện mặt trời quy mô nhỏ (đặc biệt hệ thống điện mặt trời áp mái) Trang 80 GVHD: Nguyễn Nhật Nam HVTH: Trần Hữu Phúc LVThS CHƯƠNG 5.3 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Nội dung luận văn “Nghiên Cứu Về Hiện Tượng Cảm Ứng Sét Lên Các Hệ Thống Pin Năng Lượng Mặt Trời” trình bày lý thuyết tượng cảm ứng sét lên hệ thống pin lượng mặt trời phương pháp nghiên cứu tượng này, từ thực đánh giá tượng trường hợp khác Dựa cố xảy NMĐMT Sơn Mỹ 3.1 cho thấy dòng cảm ứng sét gây hư hỏng mức độ lớn đến pin mặt trời, đặc biệt Bypass Diode Đồng thời, số kết thí nghiệm thực tiễn mô cho thấy suy giảm hiệu suất pin trước tác động trường điện trường từ cảm ứng sét gây lên tế bào quang điện Kết nghiên cứu tính tốn cường độ dịng điện cảm ứng, cường độ trường điện trường từ cảm ứng sét gây lên bề mặt lên chuỗi tế bào quang điện pin theo khoảng cách khác từ vị trí bị sét đánh đến vị trí pin Trong đó, cường độ dịng điện cảm ứng sét gây tính phương pháp bao gồm phương pháp số phương pháp giải tích Luận văn sử dụng phần mềm Matlab cho phương pháp giải tích xây dựng mơ hình khơng gian chiều phần mềm Altair Feko (Student Version) cho phương pháp số Trong đó, kết tính tốn phương pháp so sánh với thí nghiệm thực tế [33] có độ sai lệch nhỏ Từ cho thấy mơ hình xây dựng cơng thức tính tốn theo phương pháp số phương pháp giải tích phù hợp với thực nghiệm Kết nghiên cứu cho thấy khoảng cách 7m bắt đầu có nguy xảy hư hỏng Bypass Diode gây dòng cảm ứng sét Khi khoảng cách 5m xác suất xảy nguy gây hư hỏng Bypass Diode đặc biệt tăng cao Do đó, cần thiết phải có giải pháp nhằm tránh tượng xảy cố NMĐMT Sơn Mỹ 3.1 Từ kết nghiên cứu, đề xuất giải pháp thay Bypass Diode có khả chịu dòng xung cao (250A) đánh giá ảnh hưởng giải pháp Giải pháp thay Bypass Diode giúp Bypass Diode chịu dòng cảm ứng sét gây vị trí ≥ 3m Đồng thời, làm tăng hiệu suất pin có hiệu ứng bóng che (khoảng 5%) Tuy nhiên, cần có đánh giá chi tiết mặt kinh tế trước áp dụng giải pháp, đặc biệt hệ thống lớn nhà máy điện mặt trời Trang 81 GVHD: Nguyễn Nhật Nam HVTH: Trần Hữu Phúc LVThS 5.4 Hướng phát triển luận văn Việc tính tốn giải pháp để giảm thiểu ảnh hưởng tượng cảm ứng sét lên hệ thống pin lượng mặt trời, luận văn thực tính tốn giải pháp thay Bypass Diode Ngoài giải pháp trên, số giải pháp khác cấu trúc lại vòng dây dẫn pin, áp dụng lồng Faraday cho hệ thống pin lượng mặt trời chưa mô đánh giá Đồng thời, mô thêm tượng độ khác liên quan đến tượng sét đánh phóng điện ngược, điện áp tạm thời v/v tượng suy giảm hiệu suất pin tượng cảm ứng điện từ gây sét Trang 82 GVHD: Nguyễn Nhật Nam HVTH: Trần Hữu Phúc LVThS TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] International Energy Agency (2017) “Renewables 2017 - Analysis and Forecasts to 2022” [Online] Available: https://www.iea.org/Textbase/npsum/renew2017MRSsum.pdf [2] BYD Company (2013) “BYD P6C-36 Series-3BB, BYD, Shenzhen” [Online] Available: http://www.byd.com/br/pv/download/Spec/en/tuv/p6c-36/BYD 3BB PV Module TUV 40mm (P6C-36-Black) Oct.2013.pdf [3] T Gill “Initial Steps in the Development of a Comprehensive Lightning Climatology of South Africa,” Master’s thesis, School of Geography, Archaeology and Environmental Studies: Climatology Research Group, 2009 [Online] Available: https://core.ac.uk/download/pdf/39666083.pdf [4] Arup (2014) “A 75MW photovoltaic power plant including over 300,000 PV modules” [Online] Available: https://www.arup.com/projects/kalkbult-pv [5] D M Romps, J T Seeley, D Vollaro, and J Molinari (2014) “Projected increase in lightning strikes in the united states due to global warming,” Science [Online] 346(6211), pp 851–854 Available: http://science.sciencemag.org/content/346/6211/851 [6] N Reeve and R Toumi (2006) “Lightning activity as an indicator of climate change,” Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society [Online] 125(555), pp 893–903 Available: https://rmets.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ qj.49712555507 [7] H Volland Handbook of atmospheric electrodynamics Boca Ratona: CRC Press, 1995 [8] C Price and D Rind (1992) “A simple lightning parameterization for calculating global lightning distributions,” Journal of Geophysical Research: Atmospheres [Online] 97(D9), pp 9919–9933 Available: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/92JD00719 [9] K M Coetzer, A J Rix, and P G Wiid “Impulse generator design to investigate indirect lightning strike effects on utility-scale photovoltaic installations,” in Proc 26th South African Universities Power and Engineering Conference, Johannesburg, 2018, pp 181–185 [10] Y Tu, C Zhang, J Hu, S Wang, W Sun, and H Li (2013) “Research on lightning overvoltages of solar arrays in a rooftop photovoltaic power system,” Electric Power Systems Research [Online] 94, pp 10 – 15 Available: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378779612001976 Trang 83 GVHD: Nguyễn Nhật Nam HVTH: Trần Hữu Phúc LVThS [11] G M Masters Renewable and Efficient Electric Power Systems, 2nd ed Hoboken: Wiley-Interscience, 2004 [12] W Smith “Effect of light on selenium during the passage of an electric current,” International Journal of Science [Online] 7, pp 303, 1873 Available: http://dx.doi.org/10.1038/007303e0 [13] “Discovery of the photovoltaic (pv) effect.” Internet: http://solarcellcentral.com/history page.html, 2018 [14] ST Microelectronics (2011) “How to choose a bypass diode for a silicon panel junction box” [Online] Available: https://www.st.com/content/ccc/resource/ technical/document/application note/cc/6a/fe/6d/f6/17/40/3c/DM00034029.pdf/ files/DM00034029.pdf/jcr:content/translations/en.DM00034029.pdf [15] A I Watson, R E L´opez, and R L Holle (1994) “Diurnal Cloud-to-Ground Lightning Pat- terns in Arizona during the Southwest Monsoon,” Monthly Weather Review, [Online] 122(8), pp 1716–1725 Available: https://journals.ametsoc.org/doi/abs/10.1175/15200493%281994%29122%3C1716%3ADCTGLP%3E2.0.CO%3B2 [16] V A Rakov and M A Uman (2006) “Lightning: Physics and Effects,” Cambridge University Press [Online] Available: https://books.google.co.za/books?id= TuMa5lAa3RAC [17] D J Malan (1964) “Physics of lightning,” Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society [Online] 90(384), pp 221 Available: https://rmets.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/j.1477-8696.1964.tb02110.x [18] S E Reynolds, M Brook, and M F Gourley (1957) “Thunderstorm charge separation,” Journal of Meteorology [Online] 14(5), pp 426–436 Available: https://doi.org/10.1175/1520-0469(1957)014(0426:TCS)2.0.CO;2 [19] T Takahashi (1978) “Riming electrification as a charge generation mechanism in thunderstorms,” Journal of the Atmospheric Sciences [Online] 35(8), pp 1536– 1548 Available: https://doi.org/10.1175/15200469(1978)035(1536:REAACG)2.0.CO;2 [20] E R Jayaratne and C P R Saunders (1985) “Thunderstorm electrification: The effect of cloud droplets,” Journal of Geophysical Research: Atmospheres [Online] 90(D7), pp 13 063–13 066 Available: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/JD090iD07p13063 [21] C P R Saunders, H Bax-norman, C Emersic, E E Avila, and N E Castellano (2007) “Laboratory studies of the effect of cloud conditions on graupel/crystal charge transfer in thunderstorm electrification,” Quarterly Journal Trang 84 LVThS GVHD: Nguyễn Nhật Nam HVTH: Trần Hữu Phúc of the Royal Meteorological Society [Online] 132(621), pp 2653–2673 Available: https://rmets.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1256/qj.05.218 [22] S C Sherwood, V T J Phillips, and J S Wettlaufer (2006) “Small ice crystals and the climatology of lightning,” Geophysical Research Letters [Online] 33(5) Available: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2005GL025242 [23] D E Proctor (1991) “Regions where lightning flashes began,” Journal of Geophysical Research [Online] 96(D3), pp 509 Available: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1029/90JD02120 [24] V Cooray (1997) “Energy dissipation in lightning flashes,” Journal of Geophysical Research: Atmospheres [Online] 102(D17), pp 21 401–21 410 Available: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/96JD01917 [25] H Haeberlin “Damages at Bypass Diodes by Induced Voltages and Currents in PV Modules Caused by Nearby Lightning Currents”, Berne University of Applied Sciences [26] H Haeberlin "Interference Voltages induced by Magnetic Fields of Simulated Lightning Currents in Photovoltaic Modules and Arrays,” in Proc 17th EU PV Conf., Munich, Germany, 2001 [27] X Zhang and Y Wang “Calculation of Transient Magnetic Field and Induced Voltage in Photovoltaic Bracket System during a Lightning Stroke,” in MPDI Applied Science School of Electrical Engineering, Beijing Jiaotong University [28] A Formisano, C Petrarca, J C Hemandez, and F J Munoz-Rodriguez, “Assessment of induced voltages in common and differential-mode for a PV module due to nearby lightning strikes,” in IET Renew Power Gener., 2019, pp 1369–1370 [29] M Rubinstein, and M A Uman, “Methods for calculating the electromagnetic fields from a known source distribution,” in IEEE Trans Electromagn Compat., 1989, pp 183–189 [30] H H William, and B John, Engineering Electromagnetics, 7th ed New York, NY: McGraw Hill Company, Inc., USA, 2005, pp 243–308 [31] C Z Feng, and X K Ma, Introduction to Engineering Electromagnetic Field High Education Press: Beijing, China, 2004, pp 188–189 [32] A Mujezinović, N Dautbašić, M M Dedović, and Z Bajramović, “Stochastic Efficiency Evaluation of the Lightning Protection System of Base Station,” in International Symposium on Innovative and Interdisciplinary Applications of Advanced Technologies, 2019 Trang 85 LVThS GVHD: Nguyễn Nhật Nam HVTH: Trần Hữu Phúc [33] K M Coetzer, P G Wiid and A J Rix, “Investigating Lightning Induced Currents in Photovoltaic Modules,” in 2019 International Symposium on Electromagnetic Compatibility - EMC EUROPE., 2019 [34] Digi-Key Electronics “VSB2045Y-M3/73 Vishay General Semiconductor.” Internet: https://www.digikey.com/en/products/detail/vishay-generalsemiconductor-diodes-division/VSB2045Y-M373/4933466?utm_campaign=buynow&utm_medium=aggregator&WT.z_cid=ref_fi ndchips_standard&utm_source=findchips, 2021 [35] Nguyễn Thành Tâm “Phân Tích Hoạt Động Sét Trên Vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long Dựa Trên Dữ Liệu Định Vị Sét Và So Sánh Với Dữ Liệu Của Hệ Thống Blitzortung,” Đồ án mơn học, ĐHBK TP Hồ Chí Minh Trang 86 GVHD: Nguyễn Nhật Nam HVTH: Trần Hữu Phúc LVThS LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Trần Hữu Phúc Ngày, tháng, năm sinh: 25/11/1997 Nơi sinh: Đồng Nai Địa liên lạc: Số 11, Đường số 198, Quận 9, TP Hồ Chí Minh Số điện thoại: 033 382 1909 QÚA TRÌNH ĐÀO TẠO 2015 – 2019: Học kỹ sư chuyên ngành Kỹ thuật điện, khoa Điện – Điện tử, đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh 08/11/2019: Tốt nghiệp kỹ sư chuyên ngành Kỹ thuật điện, khoa Điện – Điện tử, đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh 01/2020– tại: Học thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật điện, khoa Điện – Điện tử, đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh Q TRÌNH CƠNG TÁC 05/09/2019 – tại: Kỹ sư Phòng Nghiên cứu Hệ thống điện, Trung tâm Đào tạo Nghiên cứu Phát triển, Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện (EVNPECC2) Trang 87 ... tượng cảm ứng sét cho hệ thống pin lượng mặt trời - Đánh giá cố cảm ứng sét đánh Nhà máy điện Mặt trời Sơn Mỹ 3.1 - Mô tượng độ cảm ứng sét lên phần tử pin sét đánh (dựa cố Nhà máy điện Mặt trời. .. lớn tượng cảm ứng điện từ sét gây gây hệ thống lượng mặt trời, nội dung luận văn tập trung nghiên cứu chi tiết tượng cảm ứng điện từ sét gây hệ thống pin lượng mặt trời, tính tốn dịng cảm ứng, ... dịng sét cảm ứng gây Luận văn tìm hiểu lý thuyết tượng cảm ứng sét lên hệ thống pin lượng mặt trời, nguyên nhân phương pháp nghiên cứu phân tích tượng cảm ứng sét lên hệ thống pin lượng mặt trời