Báo cáo môn học năng lượng tái tạo

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA: ĐIỆN - ĐIỆN TỬ---BÁO CÁO MÔN HỌCNĂNG LƯỢNG TÁI TẠONhóm sinh viên thực hiện :TP... ĐỀ: THIẾT KẾ MỘT HỆ TH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA: ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

- 

-BÁO CÁO MÔN HỌC

NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

Nhóm sinh viên thực hiện :

TP Hồ Chí Minh, tháng 3 năm 2023

Nhận xét của GV:

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Điểm:……… ………

……….………

………

……… ………

………

Chữ ký của GVHD

ĐỀ: THIẾT KẾ MỘT HỆ THỐNG MICRO-GRID TRONG MỘT

TÒA NHÀ

 Tải loại 1, chạy vào những giờ cố định có đồ thị phụ tải như bảng 2

 Tải loại 2, phải chạy trong ngày nhưng được phép di dời nhanh hơn hay chậm hơn

2 giờ theo đồ thị phụ tải

 Tải loại 3, chỉ cần chạy trong ngày có khả năng thay đổi công suất năng năng lượng phải đảm bảo

 Tòa nhà có 2 hệ thống năng lượng tái tạo là:

 Hệ thống Pin quang điện có đồ thị phát theo bảng 2 và có thông số như bảng 1

 Hệ thống tutbine gió có đồ thị phát theo bảng 2

Bảng 1: Thông số tấm PV

Bảng 2: Các đồ thị cho zero-building

Đồ thị phụ

tải loại 1-1

kW 100 100 100 200 300 900 900 1500 1800 1800 1200 900

Đồ thị phụ

tải loại 2-2

kW 50 50 50 100 150 450 450 750 900 900 600 450

phụ tải loại

3-3

kWh 4284

Đồ thị diện

gió 1

Đồ thị điện

mặt trời 4 kW 0 0 0 0 0 90 135 270 540 630 720 810

Thời điểm

t1

Thời điểm

Đồ thị phụ

tải loại 1-1

kW 105

0

1500 1500 1500 900 600 500 500 500 200 100 100

Đồ thị phụ

tải loại 2-2

kW 525 750 750 750 450 300 250 250 250 100 50 50

phụ tải loại

3-3 kWh

Đồ thị diện

gió 1

Đồ thị điện

mặt trời 4 kW 720 630 540 270 135 90 0 0 0 0 0 0

Bảng 3: Bảng giá mua điện trong ngày

9-14 3000

Câu 1: Tính toán số lượng PV cần thiết cho toàn nhà và tính toán điện áp Voc của mạch pin quang điện

Với đồ thị phát điện mặt trời 4 ta có công suất tối đa của pin mặt trời là Pmax= 810Kw

Công suất lắp đặt:

810 0.9= 900 (��)

n : Hiệu suất tổng thể bộ biến đổi

Pmax: Công suất lớn nhất dự kiến tại bức xạ 1000W/m2

Số tấm pin quan điện cần thiết:

����1 ����, 0 = �����900× 10

3

450 , 0 = 2000 (� ấ�) Điện áp bus DC 600V

Vậy điện áp đặt vào converter DC/DC là 1000V

Số tấm PV cho 01 chuỗi:

�������= �����∗min (�, ����ℎ �������� )

=25(�ấ�/�ℎ�ỗ�)

Điện áp VOCmột chuỗi:

�1 �ℎ����� = �1 ������ × �������= 48.7× 25 = 1217,5 (�)

Dòng ngắn mạch Isc:

��� = �1 ������= ��������� = 11.65 (�)

Số chuỗi cần thiết:

��ℎ���= ����� n

2000

25 = 80 (�ℎ�ỗ�) Câu 2: Khảo sát đặc tuyến I(V) và P(V) của hệ thống pin quang điện khi bức xạ mặt trời thay đổi

0.75 × 11.65 × 1217,5

���= 0.8���= 0.8 × 1217,5 = 974 �(�)

Đặc tuyến I(V)

Đặc tuyến P(V)

Câu 3 Khảo sát dòng điện nạp cho hệ thống Acquy có {n1} và {n2} bình 12V bằng phần mền và bằng giải tích toán học của hệ thống PV kết nối trực tiếp với Acquy?

Dự kiến:

Chọn số acquy nối tiếp n1= 80

Chọn số acquy song song n2=205

Isac≥ 0,0 Amper

Isac=���−��������

����ℎ������

�1

Isac=���−� ��1 �������

1����

�1

�2��1�������

�1�����������= 12V

Tại thời điểm Isac> 0 => Isac=����1− �1�12

�2�0,15

> 0

=> n1<�12��

Khảo sát tại đường bức xạ 1000 W/m ta thấy điểm công suất cực đại ứng với điểm tại ���≈ 1012 V

=> n1<�12��<101212 < 84,3

Tại thời điểm Isac> 0 , qua khảo sát để đặc tuyến dòng Isacvà các đường bức xạ tại chọn ���≈ 960 V => n1= 960/12 = 80 ( acquy)

Chọn n2= 205 để đặc tuyến dòng Isaccó thể ở điểm công suất cực đại

Khảo sát mô phỏng trên Psim ta thu được kết quả:

Đối chiếu với đặc tuyến dòng sạc sử dụng phương pháp giải tích toán học ta thấy điểm cắt nhau giữa đặc tuyến dòng sạc và đường bức xạ 1000 W/m2 là trùng với kết quả mô phỏng bằng phần mềm: (884,90063 ; 1011.79906)

Isac=���−� ��1 �������

1����

�1

�2��1�������

= 1011,79906−80�1280

205�0,15 = 884,9006 (A) Vậy ta thu được giá trị V=1011,79906 (V), I= 884,90063 (A), Công suất P = 895341,6256 (W)

Câu 4: Khảo sát khả năng của mạch khi có hiện tượng bức xạ mặt trời trên các tấm PV không đồng đều? Cách nào để lấy được công suất cực đại ?

Mô phỏng bằng phần mềm PSIM ta có:

Lấy dữ liệu từ phần mềm PSIM

Khi lắp nối tiếp, ta được đặc tuyến I (V) và P(V) như hình vẽ

Đặc tuyến I(V)

Đặc tuyến P(V)

Nhận xét: Nếu lắp mạch như trên thì việc xác định điểm làm việc cực đại sẽ gặp khó khăn do có nhiều điểm cực trị trên đồ thị P(V), mà ta chỉ cần xác định điểm làm việc lớn nhất tại P = 1470540.542 kW

Câu 5: Nếu các tải 1,2 và 3 đều là loại 1 không có sự linh hoạt, xác định lượng công suất theo thời gian mà microgrid trao đổi với lưới điện quốc gia và số tiền phải chi trả trong tháng với các thông số sau:



 Bức xạ mặt trời và gió thay đổi theo đồ thị 1, 2, 3



 Hiệu suất bộ MPPT gió và mặt trời là 92%, hiệu suất bộ bidirection là 95% Nếu các tải 1,2 và 3 đều là loại 1 không có sự linh hoạt nên sẽ cố định theo phụ tải loai

3 như sau

Đồ thị phụ

tải loại 1-1

kW 100 100 100 200 300 900 900 1500 1800 1800 1200 900

Đồ thị phụ kW 50 50 50 100 150 450 450 750 900 900 600 450

phụ tải loại

3-3

kWh 178 238 330 200 170 170 170 170 100 170 170 240

Đồ thị diện

gió 1

Đồ thị điện

mặt trời 4 kW 0 0 0 0 0 90 135 270 540 630 720 810

Đồ thị phụ

tải loại 1-1

kW 105

0

1500 1500 1500 900 600 500 500 500 200 100 100

Đồ thị phụ

tải loại 2-2

kW 525 750 750 750 450 300 250 250 250 100 50 50

phụ tải loại

3-3

kWh 170 170 170 0 170 170 170 170 112 108 238 330

Đồ thị diện

Đồ thị điện kW 720 630 540 270 135 90 0 0 0 0 0 0

Hiệu suất bộ MPPT gió và mặt trời là 92%, hiệu suất bộ bidirection là 95%

P(t) = P1(t) + P2(t) + P3(t) – 0,92(Pgió + Psolar )

Lấy năng lượng từ lưới, không lấy năng lượng từ bộ lưu trữ

Công suất mua của lưới :

Pđiện lực = P(t) =P1(t) + P2(t) + P3(t) – 0,92(Pgió + Psolar )

0,95 Tổng công suất mua của lưới là :

0

�=24(P(t)) =20624.63158 W

Tiền điện cần phải trả cho điện lực là:

T= 0�=24(P(t)) ×số tiền từng thời điểm

Tổng tiền điện cần trả: 50007800 VNĐ

Đồ thị phụ tải của công suất mua của lưới

Câu 6: Nếu microgrid này không kết nối với lưới điện quốc gia, xác định công suất hệ thống PV lắp đặt bổ sung cho hệ thống biết hiệu suất nạp/xả của acquy là 90% ?

Vì tải loại 3 hiện tại là tải điều khiển được nên sẽ phân bố như sau:

Đồ thị phụ kW 100 100 100 200 300 900 900 1500 1800 1800 1200 900

Đồ thị phụ

tải loại 2-2

kW 50 50 50 100 150 450 450 750 900 900 600 450

phụ tải loại

3-3

Đồ thị diện

gió 1

Đồ thị điện

mặt trời 4

kW 0 0 0 0 0 90 135 270 540 630 720 810

Thời điểm t2 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1

Đồ thị phụ

tải loại 1-1

kW 1050 1500 150

0

1500 900 600 500 500 500 200 100 100

Đồ thị phụ kW 525 750 750 750 450 300 250 250 250 100 50 50

phụ tải loại

3-3

kWh 1284 400

Đồ thị diện

gió 1

Đồ thị điện

mặt trời 4

kW 720 630 540 270 135 90 0 0 0 0 0 0

Khi không kết nối với lưới điện quốc gia, ta cần phải tăng công suất của pin mặt trời

Ta nên lựa chọn K sao cho công suất mua của lưới bằng 0

➔ P(t) = ( �1(�)+�2(�)+�3(�) – 0.92 � ���ó – 0.92 � ������ )/0.81

Ta dùng EXCEL chạy xuất dữ liệu data, ta tìm được với K = 4.8167 thì tổng

công suất mua của lưới bằng 0

Khi đó công suất hệ thống PV lắp đặt bổ sung cho hệ thống

PPVmới= 4.8167x5580= 26877,17 (kW)

Câu 7: Xác định công suất của bộ bi-direction và dung lượng acquy cần lưu trữ lúc này

Công suất bộ bidirection: Pb = Max P(t) trong ngày

Công suất bộ bi-direction = 959,916(W)

Năng lượng lưu trữ : 4417,304 (Wh)

Năng lượng lưu trữ Abattery = Max Tổng P(t) liên tiếp không đổi dấu trong ngày = 4417,304 (Wh) ( từ 10 – 16h)

Đồ thị phụ tải P(t) khi được lắp đặt hệ thống PV mới

Câu 8: Nếu vì lý do kinh tế công suất của bộ bi-direction và dung lượng

acquy cần lưu trữ chỉ bằng 50% tính toán tại câu 7 Khảo sát câu 5

Điều chỉnh Kpv để dung lượng nạp vào không quá dung lượng acquy mới để tránh tổn hao

K= 4,335

Công suất Pt cần từ lưới điện sau khi giảm Kpv ( do lượng công suất từ PV sụt giảm nên cần thêm từ lưới)

P(t) lưới = 3052,893827

Do có bộ lưu trữ Bi direction ( công suất 50% so với tính toán câu 7)

Nên lượng công suất cần từ lưới như sau :

Lượng còn thiếu sau khi trừ đi P(Bi direction) là

P(t) cần mua = P(t) lưới - P(Bi direction) = 3052,893827- 1350,281481 =

1784,962963

Số tiền điện phải mua là :

T= 0�=24(P(t)) ×số tiền từng thời điểm

14-16 2000

Tổng tiền điện cần trả : 4 797 793 VNĐ

Câu 9: Nếu chi phí PV là 6 triệu VND/kWp, chi phí bộ bi-direction là 1.5 triệu VNĐ/kW và acquy là 2 triệu VNĐ/kWh, giá mua điện theo bảng 3 và bán điện 1900VNĐ/kWh Xác định lại câu 7 để sau 5 năm hoàn vốn đầu tư

Câu 7 yêu cầu xác định công suất của bộ bi – direction và ắc quy sau khi lắp đặt hệ thống PV bổ sung Vì vậy câu này ta sẽ sử dụng lại giá trị của công suất PV mới.A Đầu tiên, để xác định xem công suất của bộ bi – direction và ắc quy là bao nhiêu

để sau 5 năm hoàn vốn đầu tư ta sẽ tính tiền điện khi:

 Không có bộ lương trữ:

Theo câu 5 đã tính ở trên:

- Tiền điện phải trả trong 1 ngày: 50,007,800 (VNĐ)

- Tiền điện phải trả trong 5 năm : 91,264,235,000(VNĐ)

lượng:IEULUAN

Khi đó tiền điện phải trả sau 5 năm: -80,412,811,900(VNĐ)

- Số tiền đầu tư cho năng lượng tái tạo là : 171,677,046,900(VNĐ)

- Để hoàn vốn: X + Y = 91,264,235,000 (VNĐ)

Câu 10: Điều chỉnh tải loại 2 và tải loại 3 để cực tiểu chi phí vận hành sau khi đã đầu tư như câu 9

Do tải loại 2 được phép di dời nhanh hơn hay chậm hơn 2 giờ so với đồ thị phụ tải

➔ Nên ta dời tải loại chậm hơn 2 giờ để chi phí vận hành thấp

Do tải loại 3 là tải linh hoạt

➔ Nên ta có thể chọn tải loại 3 theo giờ trong ngày

Ta xác định lại công suất nạp xả của bộ lưu trữ sao cho đồ thị phụ tải P(t) dao động quanh vị trí 0(W).EU LUAN MOI download : skknchat@g

Ta xác định được công suất tải 3 và công suất nạp xả bộ lưu trữ theo thời gian:

Hệ số K2 của bộ lưu trữ: 2.09

Hệ số K1 của tấm PV : 3.97IEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.co

Số tiền khi chưa đầu tư cần trả điện lực mỗi năm là :T0 = 365 x 41,875,578.9 (VNĐ)

Số tiền sau khi đầu tư trả điện lực mỗi năm là : -56323.71008 x 365 (VNĐ)

Số tiền đầu tư thiết bị = tiền bidirection + tiền accquy + tiền PV =

27,832,237,812.30 (VNĐ)

Gọi số năm thu hồi vốn là Y

Ta có: T0 x Y = T1 x Y + số tiền đầu tư thiết bị

Thì sau 1,8 ta thu hồi được vốn

TIEU LUAN MOI download :kknchat