Hệ thống điện năng lượng mặt trời nối lưới

MỤC LỤC Chương TỔNG QUAN CHUNG VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO .2 1.1 Năng lượng tái tạo 1.1.1 Khái niệm lượng tái tạo 1.1.2 Phân loại lượng tái tạo .2 1.2 Năng lượng Mặt Trời 1.2.1 Khái niệm lượng Mặt Trời .4 1.2.2 Vai trị lợi ích lượng Mặt Trời 1.3 Các phương pháp khai thác, sử dụng lượng mặt trời 1.3.1 Các phương pháp khai thác .5 1.3.2 Một số thiết bị sử dụng lượng mặt trời .6 1.4 Giới thiệu chung sơ đồ hệ thống tích hợp điều khiển vận hành lượng tái tạo 1.4.1 Sơ đồ hệ thống tích hợp lượng tái tạo 1.4.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống .10 Chương 14 HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI NỐI LƯỚI 14 2.1 Mô tả hệ thống điện mặt trời nối lưới 14 2.1.1 Sơ đồ khối hệ thống 14 2.1.2 Ý nghĩa khối sơ đồ 15 2.2 Pin mặt trời (PV – Photovoltaic) 18 2.2.1 Khái niệm 18 2.2.2 Mơ hình tốn đặc tính làm việc pin mặt trời .18 2.2.3 Mảng PV 20 2.2.4 Hệ thống pin lượng mặt trời 21 2.2.5 Phân loại hệ thống PV .22 2.3 Kho lưu trữ lượng ắc-quy .23 2.3.1 Khái niệm 23 2.3.2 Cấu tạo bình ắc-quy axit 24 2.3.3 Q trình hóa học bình ắc-quy 25 2.4 Lý thuyết hòa đồng hệ thống điện mặt trời với lưới 26 2.4.1 Các điều kiện hòa đồng 26 2.4.2 Đồng vị pha hai hệ thống lưới .27 Chương 28 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI NỐI LƯỚI 28 Chương TỔNG QUAN CHUNG VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO 1.1 Năng lượng tái tạo 1.1.1 Giới thiệu chung lượng tái tạo Năng lượng tái tạo lượng thu từ nguồn tự nhiên, liên tục xem vô hạn, trở thành cạn kiệt (ví dụ lượng Mặt trời) nguồn lượng tự tái tạo thời gian ngắn liên tục sau chu kỳ sử dụng (ví dụ lượng sinh khối) Có thể coi nguồn vơ tận Hầu hết nguồn lượng tái tạo có nguồn gốc từ Mặt trời Một phần lượng tái tạo có nguồn gốc từ lực hấp dẫn Mặt trăng, Mặt trời, Trái đất Bức xạ Mặt trời chiếu xuống Trái đất dạng trực tiếp (ví dụ lượng nhiệt) gián tiếp (ví dụ lượng gió, lượng sinh khối ) Và biến đổi thành dạng lượng hay vật mang lượng khác 1.1.2 Phân loại lượng tái tạo Năng lượng tái tạo bao gồm: lượng gió, lượng mặt trời, lượng thủy triều (sóng), thủy điện, địa nhiệt, sinh khối, nhiên liệu sinh học số nguồn lượng tái tạo nhỏ khác (Hình 1.1) Hình 1.1 Phân loại lượng tái tạo a) Năng lượng Mặt Trời Năng lượng Mặt trời (hình 1.2) phát từ Mặt trời nguồn lượng sạch, có đặc tính tái tạo có trữ lượng khổng lồ Năng lượng Mặt trời nguồn gốc nguồn lương tái tạo khác như: lượng gió, lượng sinh khối, thủy lượng đại dương Hình 1.2 Năng lượng mặt trời Mặt trời nhà máy nhiệt hạt nhân khổng lồ, công suất 3.865 1017GW Tuy nhiên, Trái đất nhận phần nhỏ lượng gió Cụ thể giây, Trái đất nhận 17.57.1010 MJ , lượng đốt cháy hết triệu than Ngồi ra, lượng Mặt trời cịn phân bố rộng khắp mặt đất Mọi quốc gia giới khai thác, ứng dụng nguồn lượng b) Năng lượng gió Năng lượng gió (hình 1.3) là động năng của khơng khí di chuyển bầu khí Trái Đất Năng lượng gió hình thức gián tiếp của năng lượng Mặt Trời Năng lượng gió người khai thác từ các tuabin gió Hình 1.3 Năng lượng gió Hình 1.4 thể cơng suất sản xuất điện gió giới khoảng thời gian từ năm 1996 đến 2008 Tổng lượng công suất sản xuất giới vào năm 2009 là 159.2 GW, với 340 TWh lượng, xác nhận mức tăng trưởng 31% năm, số lớn lúc nền kinh tế toàn cầu gặp nhiều khó khăn 140 120 Cơng suất (MW) 100 80 120.791 60 93.823 40 20 6.1 1996 7.6 1997 10.2 13.6 17.4 1998 1999 2000 23.9 2001 31.1 2002 Năm 39.431 2003 47.62 2004 59.091 2005 74.052 2006 2007 2008 Hình 1.4 Biểu đồ cơng suất điện gió giới (theo báo cáo Wind Technologies Market Report 2009 – NREL) b) Năng lượng địa nhiệt Năng lượng địa nhiệt lượng nhiệt mà Trái đất có thông qua phản ứng hạt nhân âm ỉ lòng Trái đất Năng lượng địa nhiệt dạng lượng bền vững So với dạng lượng khác lượng gió, mặt trời, thủy điện lượng địa nhiệt khơng phụ thuộc vào yếu tố thời tiết khí hậu Địa nhiệt nguồn lượng sản xuất cơng nghiệp quy mô vừa lĩnh vực như: nhà máy điện địa nhiệt, sưởi ấm địa nhiệt c) Năng lượng thủy triều Thủy triều sinh lực hấp dẫn Mặt trăng, Mặt trời Trái đất, ảnh hưởng Mặt trăng tới thủy triều lớn Sự nâng hạ nước biển (thủy triều lên thủy triều xuống) làm chuyển động máy phát điện các nhà máy điện thủy triều Về lâu dài, tượng thủy triều giảm dần mức độ, tiêu thụ dần động tự quay Trái Đất, lúc Trái Đất hướng mặt phía Mặt Trăng Thời gian kéo dài tượng thủy triều nhỏ so với tuổi thọ Mặt Trời Tuy nhiên, nguồn lượng vô tận d) Thủy điện Thuỷ điện nguồn điện có từ lượng nước, sinh lực nước chảy khả sản xuất lượng phụ thuộc vào luồng nước có sẵn độ cao mà nước chảy Đa số lượng thủy điện có từ thế năng của nước Năng lượng biến thành lượng khí nước chảy xuống đập vào cánh tuabin Các cánh tuabin quay làm quay nam châm điện sản sinh dòng điện cuộn dây tĩnh Cuối cùng, dòng điện qua máy biến áp để truyền tải đường dây điện lực f) Sinh khối Sinh khối dạng vật liệu sinh học từ sinh vật sống, đa số các cây trồng, vật liệu có nguồn gốc từ thực vật. Được xem nguồn lượng tái tạo, lượng sinh khối dùng trực tiếp, gián tiếp lần hay chuyển thành dạng lượng khác như nhiên liệu sinh học Sinh khối chuyển thành năng lượng theo ba cách: chuyển đổi nhiệt, chuyển đổi hóa học, và chuyển đổi sinh hóa g) Nhiên liệu sinh học Nhiên liệu sinh học loại nhiên liệu được hình thành từ hợp chất có nguồn gốc động thực vật như nhiên liệu chế xuất từ chất béo của động thực vật (mỡ động vật, dầu dừa, ), ngũ cốc (lúa mỳ, ngô, đậu tương ), chất thải trong nông nghiệp (rơm rạ, phân, ), sản phẩm thải trong công nghiệp (mùn cưa, sản phẩm gỗ thải ), Trước kia, nhiên liệu sinh học hồn tồn khơng trọng Hầu loại nhiên liệu thay phụ, tận dụng quy mô nhỏ Tuy nhiên, sau xuất tình trạng khủng hoảng nhiên liệu quy mơ tồn cầu ý thức bảo vệ môi trường lên cao, nhiên liệu sinh học bắt đầu ý phát triển quy mô lớn 1.2 Năng lượng Mặt trời 1.2.1 Khái niệm lượng Mặt trời Năng lượng Mặt trời nguồn lượng tái tạo quan trọng mà thiên nhiên ban tặng cho hành tinh Đồng thời nguồn gốc nguồn lượng tái tạo khác lượng gió, lượng sinh khối, lượng dịng sơng…Năng lượng Mặt trời nói vơ tận Tuy nhiên để khai thác, sử dụng nguồn lượng cần phải biết đặc trưng tính chất Về mặt vật chất Mặt trời chứa đến 78,4% khí Hidro( H 2), Heli(He) chiếm 19,8%, nguyên tố kim loại nguyên tố khác chiếm 1,8% Khối lượng Mặt trời xấp xỉ 2.1027.106 kg Như để mặt trời chuyển hóa hết khối lượng thành lượng cần khoảng thời gian 15.1013 năm Từ thấy nguồn lượng Mặt trời khổng lồ lâu dài 1.2.2 Vai trị lợi ích lượng Mặt trời Năng lượng Mặt trời có tiềm thay nguồn lượng hóa thạch lượng nguyên tử Sử dụng cách triệt để thiết bị cung cấp nhiệt từ lượng mặt trời đáp ứng nhu cầu nước nóng Việc sử dụng lượng tái tạo đặc biệt lượng mặt trời mang lại nhiều lợi ích sinh thái lợi ích gián tiếp cho kinh tế So với nguồn lượng khác, lượng tái tạo có nhiều ưu điểm tránh hậu có hại đến mơi trường 1.3 Các phương pháp khai thác, sử dụng lượng mặt trời 1.3.1 Các phương pháp khai thác Hiện có hai hướng khai thác lượng mặt trời điện lượng mặt trời nhiệt lượng mặt trời Về nhiệt lượng mặt trời sức nóng mặt trời chuyển hóa sang nhiệt phục vụ nhu cầu sống Sức nóng ánh nắng mặt trời tập trung lại thiết bị đặc biệt ví dụ gương parabol 10