TÌM HIỂU NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO VÀ CÁC THUẬT TOÁN BÁM ĐIỂM CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI CHO HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

1 THE UNIVERSITY OF DANANG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO VÀ CÁC THUẬT TOÁN BÁM ĐIỂM CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI CHO HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI - Giảng viên hướng dẫn: TS Trần Lê Nhật Hồng Thành viên nhóm: Huỳnh Thái Việt Phan Nguyễn Thanh Thiên Nguyễn Văn Thành Đà Nẵng, tháng 06/2022 CÁC NỘI DUNG CHÍNH I KHÁI QUÁT VỀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO II TỔNG QUAN VỀ PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI & BỘ CHUYỂN ĐỔI DC-DC BOOST CONVERTER II I CÁC PHƯƠNG PHÁP BÁM ĐIỂM CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI CỦA PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI – KẾT QUẢ MÔ PHỎNG I V V MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP DỊ TÌM ĐIỂM CƠNG SUẤT CỰC ĐẠI KHÁC (SLIDE MODE CONTROL) KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 01 KHÁI QUÁT VỀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO I KHÁI QUÁT VỀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO: • Năng lượng tái tạo lượng từ nguồn liên tục, vơ hạn • Ngun tắc việc sử dụng lượng tái tạo tách phần lượng từ quy trình diễn biến liên tục mơi trường đưa vào sử dụng kỹ thuật II MỘT SỐ DẠNG NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO PHỔ BIẾN:  Năng lượng gió (Điện gió): Là lĩnh vực ngành lượng, biến đổi động khơng khí thành điện năng, năng, nhiệt năng,… để phục vụ cho kinh tế Việc chuyển đổi thực tổ hợp thiết bị, máy phát điện tua bin gió (để thu điện năng), v.v  Năng lượng thủy điện: Thủy điện nguồn lượng hoàn toàn ứng dụng nhiều hầu hết quốc gia Thủy điện hoạt động dựa vào sức nước dịng nước có tốc độ nhanh để thiết lập tuabin máy phát điện II MỘT SỐ DẠNG NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO PHỔ BIẾN:  Năng lượng địa nhiệt: Năng lượng địa nhiệt Trái Đất sinh từ hình thành ban đầu hành tinh phân rã phóng xạ khống chất Tuy nhiên, cơng nghệ để khai thác lượng địa nhiệt bị giới hạn vài nơi  Năng lượng sinh học: Hay gọi lượng sinh khối Có nguồn gốc từ động vật, trồng Nguồn lượng tái tạo sử dụng trực tiếp gián tiếp nhờ vào trình đốt cháy để tạo nhiệt.   Một số dạng lượng khác như: Năng lượng thủy triều, nhiên liệu hydrogen pin nhiên liệu hydro, NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI: KHÁI NIỆM Năng lượng mặt trời lượng dòng xạ điện từ xuất phát từ mặt trời cộng với phần nhỏ lượng từ hạt nguyên tử khác phóng từ mặt trời Cho đến gần đây, sức nóng mặt trời trọng việc ứng dụng vào việc chuyển hóa sang nhiệt năng, điện phục vụ nhu cầu sống ƯU ĐIỂM •Pin mặt trời nguồn lượng tái tạo, không giống nhiên liệu hóa thạch than, dầu mỏ, khí đốt •Tài ngun lượng dồi dào, nguồn cung lượng vô tận •Điện năng lượng mặt trời đem lại hiệu cao, chi phí vận hành thấp, cơng nghệ đại NHƯỢC ĐIỂM • Chi phí đầu tư cho hệ thống lượng mặt trời cao • Chưa thể nguồn lượng ổn định TIỀM NĂNG NĂNG LƯỢNG ĐIỆN MẶT TRỜI Ở VIỆT NAM Đến cuối năm 2014 đầu năm 2015, tổng công suất lắp đặt điện mặt trời nước đạt xấp xỉ 4,5MWp, khoảng 20% tổng cơng suất (Tương đương với 900 kWp) đấu nối vào lưới điện Tổng công suất điện mặt trời Việt Nam năm 2018 106MWp Tính đến năm 2020, điện mặt trời nối lưới với cơng suất lên tới 9GW (trong đó, tỉnh Tây Ninh Bình Thuận gần 3,5 GW) Nhà máy điện mặt trời TCC Krông Pa Gia Lai Nhà máy điện mặt trời Dầu Tiếng Tây Ninh Nhà máy điện mặt trời Hàm Phú 03 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÌM ĐIỂM CƠNG SUẤT CỰC ĐẠI CỦA PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI – KẾT QUẢ MÔ PHỎNG QUAN HỆ DÒNG – ÁP CỦA PV 13 I THIẾT KẾ - MƠ PHỎNG: MƠ HÌNH MƠ PHỎNG Để thực mô phỏng, chúng em sử dụng pin mặt trời 1Soltech 1STH-215-P: Khối mơ hình Pin NLMT Khối Boost Converter Khối Function kết nối Boost với MPP Khối băm xung PWM điều khiển IGBT 14 PHƯƠNG PHÁP P&O Thuật toán P&O xem xét đến tăng giảm điện áp theo chu kỳ để tìm điểm làm việc có cơng suất lớn Thuật tốn minh họa hình sau: Nếu tăng điện áp, công suất sau thu tăng, chu kỳ sau tiếp tục tăng điện áp Hình 3.1 Đường cong tìm điểm làm việc có công suất lớn Nếu tăng điện áp, công suất sau thu giảm, chu kỳ sau tiếp tục giảm điện áp Nếu giảm điện áp, công suất sau thu tăng, chu kỳ sau tiếp tục giảm điện áp Hình 3.3 Sự thay đổi điểm MPP theo gia tăng xạ Hình 3.2 Lưu đồ thuật tốn P&O Nếu giảm điện áp, cơng suất sau thu giảm, chu kỳ sau tiếp tục tang điện áp 15 II MÔ PHỎNG ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ: Cơng suất hệ thống với thuật tốn P&O Nhiệt độ thay đổi từ 25˚C - 50˚C Từ q trình mơ phỏng, ta thu đường cong cơng suất cho thấy nhiệt độ thay đổi từ 25˚C - 50˚C công suất đề cho thấy thay đổi không đáng kể Công suất hệ thống với thuật tốn INC 16 KẾT QUẢ MƠ PHỎNG CỦA PHƯƠNG PHÁP P&O: Bức xạ thay đổi theo thực tế 1000-600 Nhiệt độ điều kiện chuẩn 25˚C Dòng điện – Điện áp & Công suất sau mô 17 PHƯƠNG PHÁP INC  Thuật toán InC sử dụng tổng điện dẫn gia tăng dãy pin quang điện để dò tìm điểm cơng suất cực đại Thuật tốn minh họa hình sau:  dP/dV = 0, điểm cực đại MPP pin quang điện  dP/dV > 0, bên trái điểm MPP  dP/dV < 0, bên phải điểm MPP Hình 3.4 Đặc tính P-V phương pháp InC Vì: Nên ta viết lại là:  dI/dV = - I/V, điểm MPP  dI/dV > - I/V, bên trái điểm MPP  dI/dV < - I/V, bên phải điểm MPP Hình 3.5 Lưu đồ thuật tốn InC 18 KẾT QUẢ MƠ PHỎNG CỦA PHƯƠNG PHÁP INC: Bức xạ thay đổi theo thực tế 1000-600 Nhiệt độ điều kiện chuẩn 25˚C Dòng điện – Điện áp & Công suất sau mô 19 SO SÁNH KẾT QUẢ MƠ PHỊNG CỦA PHƯƠNG PHÁP: Bức xạ thay đổi theo thực tế 1000-600 Nhiệt độ điều kiện chuẩn 25˚C Công suất sau mô phương pháp P&O Công suất sau mô phương pháp InC 20 II KẾT LUẬN: Giống : Cả hai phương pháp MPPT hoạt động tốt điều kiện thời tiết thay đổi đột ngột, phản ứng bám điểm công suất cực đại với thời gian nhanh, độ điều chỉnh nhỏ Từ kết mơ hình trên, cường độ xạ mặt trời nhiệt độ môi trường thay đổi, hai thuật toán bám MPP với thời gian nhanh Khác MPPT làm việc với thuật toán INC tốt so với thuật toán P&O, công suất dàn PV trường hợp sử dụng thuật tốn INC bám sát cơng suất cực đại (MPP) Hay nói cách khác, phạm vi dao động quanh MPP nhỏ so với thuật toán P&O Thuật toán INC trình điều khiển MPPT, phản ứng nhanh xác 21 04 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP DỊ TÌM ĐIỂM CƠNG SUẤT CỰC ĐẠI CỦA HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI KHÁC 22 I THIẾT KẾ - MƠ PHỎNG: Phương pháp thuật tốn chế độ trượt SMC (Sliding Mode Control): Trong điều khiển chế độ trượt cho MPPT, điện áp đầu nguồn PV dịng điện cuộn cảm chuyển đổi cơng suất bao gồm tập hợp biến trạng thái Bề mặt chuyển mạch xác định cách sử dụng biến trạng thái: I dòng điện cuộn cảm biến đổi công suất số dương,V tín hiệu điều khiển điều chỉnh Sơ đồ khối hệ thống MPPT điều khiển chế độ trượt Tổng quan mơ hình mơ 23 II KẾT QUẢ MƠ PHỎNG: Kết mơ phương pháp SMC: Bức xạ thay đổi theo thực tế 600 - 800 - 1000 Nhiệt độ điều kiện chuẩn 25˚C Dịng điện – Điện áp & Cơng suất sau mô 24 05 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 25 Kết Luận  Đề tài tìm hiểu số thuật tốn MPPT ứng dụng rộng rãi nay, P&O InC giải thuật khác Trong đó, giải thuật P&O InC thuật toán phổ biến tính đơn giản giải thuật hiệu việc tìm điểm cơng suất lớn (MPP) pin mặt trời  Ưu nhược điểm phương pháp Hướng phát triển đề tài  Nâng cao hiệu suất MPPT thông qua việc thiết kế cải tiến mạch chuyển đổi DC/DC  Tích hợp MPPT hệ thống Pin mặt trời làm việc độc lập (Nạp cho acquy) hệ thống pin mặt trời hịa lưới 26 •THANKS ! CẢM ƠN Q THẦY CÔ & CÁC BẠN ĐÃ LẮNG NGHE