Thiết kế hệ thống điện cung cấp điện 30kW bằng ứng dụng HELOSCOP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ Độc lập Tự do Hạnh phúc MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Họ tên sinh viên: Trần Trung Hiếu Ngành: CNKT Điện – Điện tử 1. Mục tiêu đồ án: Hoàn thành được đề tài được giao theo đúng yêu cầu và thời gian quy định. Qua đó có thể hiểu biết thêm về các linh kiện cũng như ứng dụng của chúng vài thực tế. 2. Nhiệm vụ: Thiết kế hệ thống điện cung cấp điện 30kW bằng ứng dụng HELOSCOP 3. Ngày giao đồ án: 12122023 4. Ngày hoàn thành đồ án: 912024 5. Người hướng dẫn:Ts. Nguyễn Tiến Dũng Nghệ An, ngày 9 tháng 1 năm 2024 NGƯỜI HƯỚNG DẪN LỜI NÓI ĐẦU Năng lượng mặt trời đang trở thành trọng tâm trong cuộc cách mạng năng lượng toàn cầu, và việc thiết kế áp mái pin năng lượng mặt trời cấp điện 30kW thông qua ứng dụng Helioscope không chỉ là một bước tiến đột phá mà còn là sự kết hợp độc đáo giữa công nghệ và năng lượng tái tạo. Chúng tôi tự hào giới thiệu dự án này, với mục tiêu là mang lại không chỉ nguồn điện sạch và ổn định mà còn là sự hiệu quả và tính tiện ích cao. Helioscope, với khả năng theo dõi và tối ưu hóa hiệu suất của các tấm pin năng lượng mặt trời, đã mở ra một hướng mới trong việc quản lý và tối ưu hóa nguồn năng lượng tái tạo. Áp dụng công nghệ này vào thiết kế áp mái pin năng lượng mặt trời cấp điện 30kW, em không chỉ tạo ra một hệ thống năng lượng hiệu quả mà còn cung cấp một cách tiếp cận thông minh và bền vững đối với việc sử dụng năng lượng. Em tin rằng, thông qua việc sử dụng Helioscope, chúng ta sẽ mở ra một tương lai năng lượng mặt trời với hiệu suất và tiện ích đáng kể hơn. Hy vọng rằng, thông qua Helioscope, em sẽ đưa năng lượng mặt trời từ khái niệm thành hiện thực, góp phần vào hành trình chung của chúng ta đối với một hệ thống năng lượng sạch và bền vững hơn. MỤC LỤC Trang MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1 LỜI NÓI ĐẦU 2 MỤC LỤC 3 DANH SÁCH HÌNH VẼ 5 CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG 6 I. GIỚI THIỆU PHẦN MỀN HELIOSCOPE 6 1.1 KHÁI NIỆM 6 1.2 TÍNH NĂNG CỦA PHẦN MỀN HELIOSCOPE 6 II. TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 7 2.1. TIỀM NĂNG VÀ THỰC TRẠNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CỦA VIỆT NAM 8 2.2. GIỚI THIỆU PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 8 CHƯƠNG 2 : DÙNG HELIOSCOP THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN MẶT TRỜI 30kW 15 I. TỔNG QUAN 15 1.1 KHẢO SÁT KHU VỰC LẮP ĐẶT HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI 15 1.2. VỊ TRÍ CỦA ĐỐI TƯỢNG THIẾT KẾ 15 1.3. MỤC TIÊU HƯỚNG TỚI CỦA ĐỐI TƯỢNG THIẾT KẾ 16 1.4. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 17 1.5. SỐ LIỆU THIẾT KẾ DỰ ÁN 17 1.6. THIẾT BỊ CHÍNH CỦA DỰ ÁN 18 II. BÁO CÁO SẢN LƯỢNG ĐIỆN VÀ KỸ THUẬT TRONG ỨNG DỤNG HELIOSCOP 19 2.1 SỐ LIỆU HỆ THỐNG 19 2.2 SẢN XUẤT ĐIỆN HÀNG THÁNG 20 2.3 CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY THẤT THOÁT HỆ THỐNG 22 2.4 SẢN XUẤT HÀNG NĂM 24 CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN 27 TÀI LIỆU THAM KHẢO 28 DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1. Phần mền helioscope 6 Hình 2. Năng lượng mặt trời 7 Hình 3. Pin năng lượng mặt trời 9 Hình 4. Cấu tạo pin năng lượng mặt trời 10 Hình 5. Nguyên lý hoạt động pin năng lượng mặt trời 12 Hình 6. Inverter 13 Hình 7. Dãy nhà A1 Đại Học Vinh 16 Hình 8. Số liệu dự án 17 Hình 9. pin năng lượng mặt trời 18 Hình 10. INVERTER OMNIK 18 Hình 11. Só liệu hệ thống 19 Hình 12. Sản lượng hàng tháng theo miền 20 Hình 13. Sản lượng hàng tháng theo bảng 20 Hình 14.Các nguyên nhân gây thất thoát hệ thống 22 Hình 15. Sản lượng hàng năm 24 Hình 16. Khung nối dây và phân đoạn 26 CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG I. GIỚI THIỆU PHẦN MỀN HELIOSCOPE 1.1 KHÁI NIỆM Phần mềm Helioscope là một công cụ thiết kế hệ thống điện mặt trời. Nó được phát triển bởi Folsom Labs và nhằm mục đích đơn giản hóa quá trình thiết kế và kỹ thuật của các hệ thống năng lượng mặt trời. Hình 1. Phần mền helioscope 1.2 TÍNH NĂNG CỦA PHẦN MỀN HELIOSCOPE Helioscope cung cấp giao diện người dùng dựa trên web với các công cụ bố trí năng lượng mặt trời và mô phỏng năng lượng. Nó có rất nhiều chức năng rất cần thiết cho bất kỳ ai tham gia vào năng lượng mặt trời. Các tính năng chính của Helioscope bao gồm: Bố trí tấm pin mặt trời Phân tích màu Xuất sơ đồ một sợi Thư viện thành phần 45.000 đối tượng Sửa đổi thiết kế nhanh Tích hợp Google Maps Thiết kế không giới hạn Công cụ vẽ bằng máy tính (CAD) Ước tính sản lượng năng lượng mặt trời Biểu đồ tổn thất năng lượng hệ thống Thiết kế 3D Tính toán sụt áp Chia sẻ bằng một lần nhấp Tích hợp tô bóng SketchUp Lựa chọn dây Tích hợp Meteo NSRDB NREL Hệ thống lên tới 5MW II. TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Năng lượng mặt trời là sự chuyển đổi năng lượng từ ánh sáng mặt trời thành điện năng. Năng lượng mặt trời, cùng với các nguồn năng lượng phụ như gió, nước và sinh khối, đóng góp một phần rất quan trọng trong quá trình tạo ra nguồn năng lượng tái tạo. Bức xạ mặt trời, cùng với tài nguyên thứ cấp của năng lượng mặt trời như sức gió và sức sóng, sức nước và sinh khối, làm thành hầu hết năng lượng tái tạo có sẵn trên Trái Đất. Chỉ có một phần rất nhỏ của năng lượng mặt trời có sẵn được sử dụng. Hình 2. Năng lượng mặt trời 2.1. TIỀM NĂNG VÀ THỰC TRẠNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CỦA VIỆT NAM Việt Nam có tiềm năng lớn về năng lượng mặt trời. Bức xạ mặt trời trung bình tại Việt Nam là 150 kcalm2, chiếm khoảng 2.000 – 5.000 giờnăm1. Tiềm năng lý thuyết của năng lượng mặt trời ở Việt Nam được ước tính khoảng 43,9 tỷ TOE. Theo các chuyên gia, với tiềm năng ánh sáng mặt trời lên đến 1.5002.000 giờnăm, tức mỗi ngày từ 45 giờ, Việt Nam có thể tạo ra từ 100120GW điện năng lượng mặt trời, tương đương với 10 lần sản lượng điện hiện nay. Tuy nhiên, tiềm năng này vẫn chưa được khai thác hết hiệu quả. Phần lớn Việt Nam đang khai thác và sản xuất thủy điện với nguồn tài nguyên đang dần cạn kiệt. Nhu cầu sử dụng điện đang ngày càng gia tăng, dự kiến tăng 10% vào năm 2020 và gấp 4 lần vào năm 2030. Điện mặt trời là nguồn năng lượng sạch, vô tận, đem lại sự phát triển bền vững, cần được đầu tư bài bản. Theo dự báo, đến năm 2030 và 2035, giá điện mặt trời sẽ còn tiếp tục giảm sâu xuống khoảng 5,8 centkWh và 5,4 centkWh5. Hơn nữa, từ năm 2025, dự báo giá điện mặt trời sẽ thấp hơn giá các nguồn điện hóa thạch. 2.2. GIỚI THIỆU PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 2.2.1. Định nghĩa Pin năng lượng mặt trời, hay còn được gọi là pin mặt trời hoặc pin quang điện, là một thiết bị chuyển đổi năng lượng ánh sáng mặt trời thành năng lượng điện. Công nghệ này sử dụng tấm pin mặt trời (hay cell mặt trời) để thu nhận ánh sáng mặt trời và tạo ra dòng điện một cách trực tiếp thông qua hiệu ứng quang điện. Hình 3. Pin năng lượng mặt trời Tấm pin mặt trời thường được làm từ các vật liệu bán dẫn như silic, và khi ánh sáng mặt trời chiếu vào chúng, các điện tử trong vật liệu này được kích thích và tạo ra một luồng dòng điện. Các tấm pin này sau đó được kết hợp và lắp đặt vào các môđun hoặc bảng pin năng lượng mặt trời để tạo ra các hệ thống pin lớn hơn. Năng lượng điện được tạo ra từ pin năng lượng mặt trời có thể được sử dụng trực tiếp để cung cấp điện cho các thiết bị hoặc hệ thống, hoặc được lưu trữ trong pin hoặc hệ thống pin để sử dụng sau này. Pin năng lượng mặt trời được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng như nguồn năng lượng cho các hộ gia đình, các hệ thống điện mặt trời trên mái nhà, các dự án điện mặt trời quy mô lớn, và trong các ứng dụng di động như các thiết bị sạc điện thoại di động. 2.2.2. Cấu tạo Pin năng lượng mặt trời, hay còn được gọi là pin quang điện (solar cells hoặc photovoltaic cells), là thiết bị chuyển đổi năng lượng ánh sáng mặt trời thành điện năng. Hình 4. Cấu tạo pin năng lượng mặt trời Dưới đây là mô tả cơ bản về cấu tạo của pin năng lượng mặt trời: 1. Tảo chất bán dẫn (Semiconductor Material): Đa số pin năng lượng mặt trời sử dụng tảo chất bán dẫn như silic (silicon). Silic được chọn vì nó có khả năng tạo ra điện khi nó được chiếu sáng. 2. Lớp N (Ntype layer): Lớp này chứa các nguyên tử chất bán dẫn với số electron tự do (free electrons) cao. Các electron này di chuyển khi có năng lượng ánh sáng tác động, tạo ra dòng điện. 3. Lớp P (Ptype layer): Lớp này chứa các nguyên tử chất bán dẫn với lỗ trống (holes) – các vị trí mà electron có thể di chuyển vào. Khi ánh sáng chiếu vào, các electron của lớp N di chuyển vào lớp P để điền vào những lỗ trống, tạo ra dòng điện. 4. Junction (Kết hợp): Nơi mà lớp N và lớp P gặp nhau được gọi là junction. Ở đây, các electron và lỗ trống tạo ra một dòng điện do sự kết hợp của chúng. 5. Ảnh đế (Backsheet): Là lớp bảo vệ ở phía sau pin, thường được làm từ các chất liệu chống nước và chống nhiệt độ. 6. Lớp chống phản xạ (Antireflective Coating): Được thêm vào mặt trước của pin để giảm mức độ phản xạ của ánh sáng, tăng hiệu suất hấp thụ năng lượng từ mặt trời. 7. Lớp chống nước (Encapsulation): Bảo vệ các thành phần bên trong khỏi môi trường bên ngoài, chủ yếu là nước. 8. Kính chống chóa (Front Glass):Là lớp phía trước của pin, giúp bảo vệ các thành phần bên trong khỏi tác động của thời tiết và các yếu tố môi trường khác. 9. Lõi dẫn điện (Busbars): Dẫn điện từ lớp N và lớp P ra các điểm kết nối. 10. Kết nối (Connectors): Cho phép pin được kết nối với các hệ thống điện khác. Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào pin năng lượng mặt trời, năng lượng từ ánh sáng này giúp di chuyển electron từ lớp N sang lớp P, tạo ra dòng điện. Điện năng này sau đó có thể được sử dụng để cung cấp điện cho các thiết bị hoặc được lưu trữ trong pin để sử dụng sau này. 2.2.2. Nguyên lý hoạt động Pin năng lượng mặt trời (hay còn gọi là pin quang điện) hoạt động dựa trên hiệu ứng quang điện (photoelectric effect), tức là chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành điện năng. Pin năng lượng mặt trời bao gồm một số lượng lớn các tế bào quang điện, mỗi tế bào quang điện bao gồm hai lớp bán dẫn (semiconductor) đặt lên nhau. Lớp bán dẫn dưới cùng có tính âm điện (ntype), trong khi lớp bán dẫn trên cùng có tính dương điện (ptype). Hình 5. Nguyên lý hoạt động pin năng lượng mặt trời Khi ánh sáng chiếu vào tế bào quang điện, các hạt photon trong ánh sáng sẽ đánh thức các electron trong lớp bán dẫn ntype và tạo ra một lỗ trống trong lớp bán dẫn ptype. Sự chênh lệch điện thế giữa hai lớp bán dẫn sẽ khiến các electron di chuyển từ lớp bán dẫn ntype sang lớp bán dẫn ptype để lấp đầy lỗ trống, tạo nên dòng điện. Để tăng hiệu suất của tế bào quang điện, các tế bào này thường được kết hợp thành các môđun pin năng lượng mặt trời lớn hơn. Môđun pin năng lượng mặt trời bao gồm nhiều tế bào quang điện được kết nối với nhau theo cách song song hoặc nối tiếp. Sau đó, một số môđun này được kết hợp với nhau để tạo thành các bảng pin lớn hơn, có thể được sử dụng để sản xuất năng lượng điện lớn hơn. 2.3 GIỚI THIỆU INVERTER 2.3.1 Khái niệm Khái niệm inverter thường được sử dụng để mô tả một loại thiết bị chuyển đổi điện áp. Inverter có khả năng chuyển đổi điện năng liên tục (DC Direct Current) thành điện năng xoay chiều (AC Alternating Current). Điều này là quan trọng trong nhiều ứng dụng, đặc biệt là trong các hệ thống năng lượng mặt trời và các thiết bị điện tử. Hình 6. Inverter 2.3.2 Nguyên lý hoạt động Có nhiều loại inverter khác nhau, nhưng một trong những loại phổ biến nhất là inverter có sóng hình sin (sinewave inverter). Dưới đây là nguyên lý hoạt động của inverter có sóng hình sin: Ngõ vào DC (Dòng điện liên tục): Inverter nhận nguồn điện từ một nguồn DC như pin, bộ lưu điện, hoặc tấm pin năng lượng mặt trời. Chuyển đổi DC sang AC: Mục tiêu chính của inverter là chuyển đổi nguồn điện DC thành nguồn điện AC. Quá trình này thường bao gồm sử dụng một bộ chuyển đổi cầu H (Hbridge) hoặc các mạch chuyển đổi khác để tạo ra dạng sóng AC. Trong trường hợp inverter có sóng hình sin, mạch này được thiết kế để tạo ra một dạng sóng giống như sóng hình sin. Điều chỉnh điện áp và tần số: Inverter thường cũng có chức năng điều chỉnh điện áp và tần số của nguồn điện AC đầu ra để nó phù hợp với thiết bị cụ thể hoặc hệ thống mà nó cung cấp năng lượng. Kiểm soát và bảo vệ: Inverter có thể đi kèm với các chức năng kiểm soát như kiểm soát tần số, duy trì điện áp ổn định, và bảo vệ chống quá tải, ngắn mạch, hay nhiệt độ quá cao. Ngõ ra AC (Dòng điện xoay chiều): Sau quá trình chuyển đổi và điều chỉnh, inverter tạo ra một nguồn điện AC có thể sử dụng để cấp nguồn cho các thiết bị và hệ thống sử dụng điện áp và tần số AC. CHƯƠNG 2 : DÙNG HELIOSCOP THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN MẶT TRỜI 30kW I. TỔNG QUAN 1.1 KHẢO SÁT KHU VỰC LẮP ĐẶT HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI Việc xác định vị trí lắp đặt pin năng lượng mặt trời đòi hỏi sự chú ý đến một số yếu tố quan trọng. Hướng: Lựa chọn hướng lắp đặt pin năng lượng mặt trời đề xuất nhất là hướng Nam. Điều này là do mặt trời mọc từ phía Đông và lặn về phía Tây, nên hướng Nam sẽ thu nhận ánh sáng mặt trời nhiều nhất trong suốt cả ngày. Góc nghiêng: Đặt góc nghiêng của pin năng lượng mặt trời dựa trên vĩ độ địa lý của khu vực lắp đặt là quan trọng. Ví dụ, với vĩ độ từ 8° đến 23° ở Việt Nam, việc thiết lập góc nghiêng trong khoảng từ 8° đến 23° sẽ tối ưu hóa hiệu suất của pin. Môi trường xung quanh: Mái nhà nơi pin được lắp đặt cần phải đủ chắc chắn để chịu trọng lượng của các tấm pin và hệ thống khung đỡ. Đồng thời, đảm bảo rằng không có cây cỏ hoặc tòa nhà cao tầng nào che chắn tia sáng mặt trời, giúp pin năng lượng mặt trời tiếp xúc với ánh sáng mặt trời một cách hiệu quả nhất. 1.2. VỊ TRÍ CỦA ĐỐI TƯỢNG THIẾT KẾ Đối tượng thiết kế là toà nhà A1, toàn nhà 5 tầng của Đại học Vinh Cơ sở 1: 182 Lê Duẩn, TP. Vinh, Nghệ An. Hình 7. Dãy nhà A1 Đại Học Vinh • Loại dự án: Thiết kế hệ thống cung điện mặt trời 30,4kW 1.3. MỤC TIÊU HƯỚNG TỚI CỦA ĐỐI TƯỢNG THIẾT KẾ Để đảm bảo hiệu suất tối ưu của hệ thống năng lượng mặt trời, một thiết kế chặt chẽ là chìa khóa. Việc này bao gồm việc chọn lựa các tấm pin mặt trời có hiệu suất cao, tinh chỉnh góc nghiêng của chúng để tận dụng ánh sáng mặt trời một cách tối đa, và sử dụng các bộ biến tần linh hoạt để chuyển đổi năng lượng thành điện hiệu quả. Một yếu tố quan trọng khác là đảm bảo độ tin cậy của hệ thống trong thời gian dài. Điều này đòi hỏi sự sử dụng linh kiện chất lượng cao và việc lắp đặt hệ thống một cách đúng đắn để giảm thiểu rủi ro sự cố và bảo đảm hoạt động ổn định qua nhiều năm. Ngoài ra, giảm chi phí cũng là một yếu tố quan trọng trong quá trình thiết kế. Lựa chọn linh kiện có giá phải chăng và tối ưu hóa thiết kế hệ thống sẽ giúp đảm bảo rằng chi phí tổng cộng là hợp lý, kết hợp sự hiệu quả với tính bền vững. Điều này đồng nghĩa với việc không chỉ giữ cho hệ thống hoạt động ổn định mà còn mang lại lợi ích dài hạn từ nguồn năng lượng tái tạo. 1.4. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN Vị trí lắp đặt hệ thống là trên mái nhà là Tòa nhà A2 của Đại học Vinh , từ hình ảnh vệ tinh của Google Map không có trở ngại về mặt bằng triển khai và thi công công trình. Không bị che bởi bóng râm từ các tòa nhà và cây cối xung quanh. 1.5. SỐ LIỆU THIẾT KẾ DỰ ÁN Hình 8. Số liệu dự án Công suất thiết kế : 30,4 KW PV Module：QCELL 285W Số lượng module 95 chiếc Biến tần Omnik đầu vào: 5.0 kw ( 1 chiếc) Giá đỡ: Khung cố định 1.6. THIẾT BỊ CHÍNH CỦA DỰ ÁN 1. Pin năng lượng mặt trời ✓ Q.PLUSG4.3 285W Hình 9. pin năng lượng mặt trời ✓ Hiệu suất: 17,7% ✓ Bảo hành sản phẩm 10 năm, bảo hành hiệu năng 25 năm ✓ Khả năng chịu áp lực gió 244kgm2 2. INVERTER OMNIK Hình 10. INVERTER OMNIK ✓ Omniksol5kTL2 ✓ Công nghệ Đức, chuyên dùng cho hệ nối lưới 1 pha ✓ Hiệu suất: 97.5 % ✓ Bảo hành sản phẩm 5 năm II. BÁO CÁO SẢN LƯỢNG ĐIỆN VÀ KỸ THUẬT TRONG ỨNG DỤNG HELIOSCOP 2.1 SỐ LIỆU HỆ THỐNG Hình 11. Só liệu hệ thống Bảng tính bao gồm các thông tin sau: • Thiết kế: Trần Trung Hiếu • Công suất DC của môđun: 30,4 kW • Công suất AC của biến tần: 48,1 kW • Tỷ lệ hiệu suất tài sản: 0,63 • Sản lượng hàng năm: 37,69 MWh • Hiệu suất chuyển đổi: 81,3% • Điều này có nghĩa là hệ thống có khả năng tạo ra tối đa 30,4 kW điện trực tiếp từ môđun điện mặt trời. Tuy nhiên, do hiệu suất chuyển đổi 63%, công suất AC thực tế của nó là 48,1 kW. • Sản lượng hàng năm là 37,69 MWh, tương đương với việc tạo ra khoảng 3,13 MWh điện mỗi tháng. • Tỷ suất hiệu suất của hệ thống đạt 81,3%, biểu thị khả năng chuyển đổi 81,3% năng lượng mặt trời thu được thành điện năng. 2.2 SẢN XUẤT ĐIỆN HÀNG THÁNG Hình 12. Sản lượng hàng tháng theo miền Hình 13. Sản lượng hàng tháng theo bảng Dữ liệu sản lượng điện của hệ thống năng lượng mặt trời từ tháng 1 đến tháng 12 được cung cấp dưới đây: 1. Tháng 1: 2.085,1 kWh 2. Tháng 2: 2.064,3 kWh 3. Tháng 3: 2.831,7 kWh 4. Tháng 4: 3.587,6 kWh 5. Tháng 5: 4.138,2 kWh 6. Tháng 6: 3.910,8 kWh 7. Tháng 7: 4.204,6 kWh 8. Tháng 8: 3.954,1 kWh 9. Tháng 9: 3.125,2 kWh 10. Tháng 10: 3.300,1 kWh 11. Tháng 11: 2.480,5 kWh 12. Tháng 12: 2.004,6 kWh Một số điểm nhận xét có thể là: 1. Sản lượng điện tăng cao từ tháng 1 đến tháng 5, đạt mức cao nhất vào tháng 5 (4.138,2 kWh). 2. Sau tháng 5, sản lượng điện giảm nhẹ và duy trì ở mức cao từ tháng 6 đến tháng 10. 3. Sản lượng điện giảm đột ngột từ tháng 10 đến tháng 12, với mức thấp nhất là 2.004,6 kWh trong tháng 12. Những thay đổi trong sản lượng có thể phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thời tiết, mức độ ánh sáng mặt trời, hoặc tình trạng của hệ thống năng lượng mặt trời. 2.3 CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY THẤT THOÁT HỆ THỐNG Hình 14.Các nguyên nhân gây thất thoát hệ thống Biểu đồ hình tròn trình bày tỷ lệ phần trăm mất đi từ các nguồn khác nhau trong hệ thống. Dưới đây là phân tích chi tiết của các nguồn mất: 1. AC System (Hệ thống AC): 0.5% Chiếm tỷ lệ thấp nhất, chỉ 0.5%, đồng nghĩa với việc hệ thống AC có ảnh hưởng ít đến tổng hiệu suất. 2. Inverters (Bộ biến đổi): 2.4% Tương đối ổn định, chiếm một phần nhỏ nhưng đáng kể của tỷ lệ mất đi tổng cộng. 3. Clipping (Giữa các chu kỳ): 0.0% Không có mất đi nào do clipping, cho thấy hệ thống đang hoạt động ổn định trong các điều kiện này. 4. Wiring (Dây điện): 0.2% Chiếm tỷ lệ thấp, đánh giá mức độ hiệu suất tốt của hệ thống dây điện. 5. Mismatch (Sự không phù hợp): 2.7% Đó là một phần khá đáng kể, chỉ ra rằng sự không phù hợp giữa các thành phần có thể ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất tổng. 6. Temperature (Nhiệt độ): 7.6% Là nguồn mất lớn nhất, chiếm tỷ lệ cao nhất. Điều này có thể làm tăng nguy cơ giảm hiệu suất trong điều kiện nhiệt độ cao. 7. Shading (Che phủ): 0.7% Tuy chiếm tỷ lệ thấp nhưng có thể gây mất đi nhất định, đặc biệt trong các điều kiện ánh sáng yếu. 8. Reflection (Phản xạ): 3.4% Mặc dù chiếm một tỷ lệ đáng kể, nhưng đôi khi có thể được kiểm soát để giảm thiểu mất đi. 9. Soiling (Bám bụi): 2.0% Tuy chiếm tỷ lệ khá thấp, nhưng vẫn cần được quản lý để duy trì hiệu suất cao. 10. Irradiance (Bức xạ): 0.8% Chiếm tỷ lệ thấp, chỉ ra rằng sự thay đổi trong lượng ánh sáng môi trường có ảnh hưởng ít đến hiệu suất. Phần lớn nhất của nguồn mất là nhiệt độ, chiếm 7.6%. Mặc dù có nhiều nguồn mất nhỏ khác, việc tập trung vào kiểm soát và giảm thiểu ảnh hưởng của nhiệt độ có thể là một chiến lược quan trọng để cải thiện hiệu suất tổng của hệ thống. Màu sắc khác nhau và nhạt trên biểu đồ giúp làm cho thông tin trở nên dễ đọc và hiểu. 2.4 SẢN XUẤT HÀNG NĂM Hình 15. Sản lượng hàng năm Bảng dữ liệu này chi tiết hóa các thông số quan trọng về sản lượng hàng năm, năng lượng, và nhiệt độ, đồng thời cung cấp các chỉ số chất lượng. Dưới đây là thông tin chi tiết: 1. Bức xạ (kWhm²): Bức xạ toàn cầu hàng năm: 1,504.2 Bức xạ POA: 1,525.6 Bức xạ bị che khuất: 1,515.7 Bức xạ sau khi phản xạ: 1,463.9 Bức xạ sau khi bị bẩn: 1,434.6 Tổng bức xạ thu thập được: 1,434.6 kWhm². 2. Năng lượng (kWh): Công suất danh nghĩa: 92,318.7 Sản lượng ở mức bức xạ: 91,534.8 Sản lượng ở mức giảm nhiệt độ cell: 84,579.0 Sản lượng sau khi không khớp: 82,228.8 Sản lượng DC tối ưu: 82,006.3 Sản lượng DC bị hạn chế: 82,005.9 Sản lượng inverter: 79,816.3 Năng lượng đưa vào lưới: 79,417.3 kWh. 3. Chỉ số nhiệt độ: Nhiệt độ môi trường hoạt động trung bình: 25.6°C Nhiệt độ cell hoạt động trung bình: 34.4°C. 4. Chỉ số mô phỏng: Số giờ hoạt động: 4653 Số giờ giải quyết đều: 4653. Bảng dữ liệu này cung cấp cái nhìn tổng quan về hiệu suất và điều kiện hoạt động của hệ thống, giúp hiểu rõ về mức độ tận dụng năng lượng và ảnh hưởng của các yếu tố như bức xạ và nhiệt độ đến sản xuất năng lượng. 2.5 KHUNG NỐI DÂY VÀ PHÂN ĐOẠN Hình 16. Khung nối dây và phân đoạn Một bảng hoặc biểu mẫu chứa thông tin chi tiết về khu vực dây điện và phân đoạn trường, có thể liên quan đến việc lắp đặt tấm pin mặt trời hoặc một hệ thống điện tương tự, được thiết kế để cung cấp dữ liệu cụ thể và rõ ràng. Phần Khu vực Dây Điện: • Kích thước dây: từ 5 đến 20. • Chiến lược dây: Dọc theo giá đỡ. Phần Phân Đoạn Trường: • Hướng: Ngang (ngang). • Độ Nghiêng: 10°. • Azimuth: 180°. • Khoảng cách giữa các hàng: 2.0 ft. • Kích thước khung: 1x1. • Khung: 95. • Môđun: 95. • Công Suất: 30,4 kW. CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN Trong quá trình thực hiện đồ án thiết kế hệ thống năng lượng mặt trời 30kW, em đã tích hợp phần mềm Helioscope để tối ưu hóa hiệu suất và tính hiệu quả của dự án. Sử dụng Helioscope, em đã xác định vị trí lắp đặt lý tưởng, đảm bảo môđun năng lượng mặt trời nhận được ánh sáng đầy đủ. Đặc biệt, phần mềm này hỗ trợ em ước lượng chính xác sản lượng năng lượng dự kiến và phân tích chi phí, từ đó giúp quyết định về tính khả thi kinh tế của dự án. Không chỉ giúp tối ưu hóa cấu trúc hệ thống, Helioscope còn chói lọi trong việc tích hợp năng lượng mặt trời vào môi trường hiện tại một cách hiệu quả và bền vững. Đồng thời, phần mềm này giúp em đạt được sự cân bằng giữa hiệu quả kinh tế và mục tiêu bảo vệ môi trường. Tổng cộng, sự kết hợp giữa kiến thức chuyên sâu về năng lượng mặt trời và ứng dụng chính xác của Helioscope đã đóng góp quan trọng vào việc thiết kế hệ thống năng lượng mặt trời 30kW, đem lại lợi ích kinh tế và đồng thời hỗ trợ nỗ lực chung của em trong việc giảm thiểu tác động của nguồn năng lượng truyền thống lên môi trường. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Asian Development Bank (2014). Handbook for rooftop solar development in Asia. 2 PVsyst. Gridconnected V7 tutorial. 3 Huawei. Huawei Inverter SUN200033KTLAPF. 4 CanadianSolar. Hiku CS3W 440P. 5 Cục thông tin khoa học công nghệ quốc gia. Kỷ nguyên đang đến của năng lượng tái tạo. 6 Đặng Đình Thống. “Pin Mặt Trời và ứng dụng. NXB Khoa học Kỹ thuật, 2005. 7 Nguyễn Duy Thiện. “Kỹ thuật sử dụng năng lượng Mặt Trời”. NXB Xây dựng, 2001 8 TCVN 1185512017. IEC62446. Hệ thống quang điện PV 9 “Kỷ yếu EVN năm 2021.

Tiêu đề	Thiết Kế Hệ Thống Điện Cung Cấp Điện 30kW Bằng Ứng Dụng Helioscope
Tác giả	Trần Trung Hiếu
Người hướng dẫn	Ts. Nguyễn Tiến Dũng
Trường học	Trường Đại Học Vinh
Chuyên ngành	CNKT Điện – Điện tử
Thể loại	Đồ án môn học
Năm xuất bản	2024
Thành phố	Nghệ An

Định dạng
Số trang	29
Dung lượng	2,45 MB