mô hình hệ thống điện năng lượng mặt trời

1.2.2 Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới Điện năng lượng mặt trời lấy từ năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất phát từ Mặt Trời được hấp thu trực tiếp qua tấm pin mặt trời chuy

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

TRẦN HỮU LỘC NGUYỄN THANH ĐỨC

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NĂM 2018

dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017732413068:40:11 PM8:40:11 PM732413068:40:11 PM8:40:11 PM732413068:40:11 PM8:40:11 PM

dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017

dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017

73Thursday, June 13, 20248:40:11 PM8:40:11 PM73Thursday, June 13, 20248:40:11 PM8:40:11 PM73Thursday, June 13, 20248:40:11 PM8:40:11 PM

dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017

73dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017Thursday, June 13, 2024

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

TRẦN HỮU LỘC NGUYỄN THANH ĐỨC

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NĂM 2018

Trang 3

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1 Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài

Trần Hữu Lộc, MSSV: 14082391 Nguyễn Thanh Đức, MSSV: 14056701

2 Tên đề tài

MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

- Tìm hiểu hệ thống điện năng lượng mặt trời

- Thiết kế và thi công mô hình hệ thống điện năng lượng mặt trời

- Hướng dẫn sử dụng mô hình phục vụ cho môn học thực hành năng lượng tái tạo

- Hiểu rõ cấu trúc và nguyên lý hoạt động của một hệ thống điện năng lượng mặt trời

- Hoàn thành mô hình hệ thống điện năng lượng mặt trời

- Mô hình hoạt động tốt và thể hiện đầy đủ các thông số cần kiểm tra - Hoàn thiện kỹ năng lắp đặt và đấu nối thiết bị điện

Giảng viên hướng dẫn Tp HCM, ngày tháng năm 20

Sinh viên

Trang 4

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Trang 5

MỤC LỤC

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ii

MỤC LỤC iii

DANH SÁCH CÁC HÌNH vi

DANH SÁCH CÁC BẢNG viii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 1

1.1 Giới thiệu chung 1

1.2 Các hệ thống điện năng lượng mặt trời chính 2

1.2.1 Hệ thống điện năng lượng mặt trời độc lập 2

1.2.2 Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới 2

1.2.3 Các hệ thống điện năng lượng mặt trời khác 3

CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 5

2.1 Hệ thống điện năng lượng Mặt Trời độc lập 5

2.1.1 Cấu trúc của hệ thống điện năng lượng mặt trời độc lập 5

2.1.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống điện năng lượng mặt trời độc lập 5

2.1.3 Ưu điểm của hệ thống điện năng lượng mặt trời độc lập 6

2.2 Hệ thống điện năng lượng Mặt Trời hòa lưới 6

2.2.1 Cấu trúc của hệ thống điện năng lượng mặt trời nối lưới 6

2.2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống điện năng lượng mặt trời nối lưới 7

2.2.3 Ưu điểm của hệ thống điện năng lượng mặt trời nối lưới 7

2.2.4 Phân loại hệ thống điện năng lượng mặt trời nối lưới 7123docz.net - File bi loi xin lienhe: lethikim34079@hotmail.com dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017732413068:40:11 PM8:40:11 PM732413068:40:11 PM8:40:11 PM732413068:40:11 PM8:40:11 PM

Trang 6

2.3 Chi tiết các thiết bị cần thiết của hệ thống điện năng lượng mặt trời 9

2.3.1 Tấm pin Panel mặt trời 10

2.3.2 Bộ điều khiển sạc 11

2.3 3 Battery 12

2.3.4 Inverter 13

2.3.5 Khung gá, dây cáp và phụ kiện lắp đặt 13

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 153.1 Cấu trúc mô hình hệ thống điện năng lượng mặt trời độc lập 15

3.1.1 Sơ đồ nguyên lý mô hình hệ thống điện năng lượng mặt trời 15

Trang 7

3.3.12 Tải DC và Tải AC 37

3.3.13 Pin mặt trời 37

3.4 Các bước tính toán cho hệ thống điện năng lượng mặt trời 38

3.4.1 Tính tổng lượng tiêu thụ điện của tất cả các thiết bị mà hệ thống solar phải cung cấp 38

3.4.2 Tính toán dung lượng Inverter 38

3.4.3 Chọn bộ điều khiển sạc Solar charge controller 38

3.4.4 Tính tổng dung lượng bộ ắc quy 39

3.4.5 Tính toán công suất pin mặt trời cần sử dụng 40

3.4.6 Lựa chọn dây dẫn, cầu chì, CB, hộp nối 41

3.5 Bản v thiết kế và hình ảnh thực tế mô hình hệ thống điện năng lượng mặt trời 48

3.6 Hình ảnh thực tế mô hinh hệ thống điện năng lượng mặt trời 51

CHƯƠNG 4: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 53

5.2 Đề xuất phát triển mô hình 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

LỜI CÁM ƠN 59dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017732413068:40:11 PM8:40:11 PM732413068:40:11 PM8:40:11 PM732413068:40:11 PM8:40:11 PM

Trang 8

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1.1 Năng lượng mặt trời mà trái đất nhận được 1

Hình 1.3 Hệ thống điện mặt trời hòa lưới 3

Hình 1.4 Các hệ thống điện năng lượng mặt trời khác 4

Hình 2.1 Cấu trúc hệ thống điện mặt trời độc lập 5

Hình 2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống điện năng lượng mặt trời độc lập 6

Hình 2.3 Cấu trúc của hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới 7

Hình 2.4 Hệ thống điện mặt trời hòa lưới có dự trữ 8

Hình 2.5 Hệ thống hòa lưới không lưu trữ 9

Hình 2.6 Pin mặt trời 10

Hình 2.7Bộ điều khiển sạc 11

Hình 2.8 Ắc quy 12

Hình 2.9 Inverter 13

Hình 2.10 Khung gá pin mặt Trời 14

Hình 3.1: Cấu trúc mô hình điện năng lượng mặt trời 15

Hình 3.2 Sơ đồ đi dây mô hình hệ thống điện năng lượng mặt trời độc lập 17

Trang 9

Hình 3.9 Màn hình điều khiển của bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời Suoer ST –

W1220 29

Hình 3.10 Cổng kết nối của bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời Suoer ST – W1220 30

Hình 3.11 Giới thiệu chức năng các phím bấm và ngõ kết nối của bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời Suoer ST – W1220 30

Hình 3.12 Phương thức kết nối bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời Suoer ST – W1220 31

Hình 4.1 Điện áp mặt trời lúc không tải 54

Hình 4.2 Điện áp tấm pin mặt trời lúc có tải 55

Hình 4.3 Đo dòng sạc và áp sạc của Battery (Ắc quy) 55

Hình 4.4 Điện áp, dòng điện và công suất của tải AC 55

Hình 4.5 Điện áp, dòng điện và công suất của tải DC 56dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017732413068:40:11 PM8:40:11 PM732413068:40:11 PM8:40:11 PM732413068:40:11 PM8:40:11 PM

Trang 10

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Cấu tạo của hệ thống điện năng lượng mặt trời 9

STT 9

Bảng 3.1 Bảng kí hiệu của sơ đồ đi dây mô hình điện năng lượng mặt trời lập 18

Bảng 3.2 Danh sách thiết bị trong mô hình điện năng lượng mặt trời 18

Bảng 3.3 Thông số kỹ thuật đồng hồ đo đa năng AC 20A 22

Bảng 3.4 Thông số kỹ thuật đồng hồ đo đa năng DC 20A 24

Bảng 3.5 Thông số kỹ thuật MCB ABB SH201 – C20 25

Bảng 3.6 Thông số kỹ thuật cầu chì 26

Bảng 3.7 Thông số kỹ thuật Inverter SDA-1000A 27

Bảng 3.8 Thông số bộ điều khiển sạc ST – W1220 (Intelligent solar charge controller) 28

Bảng 3.9 Thông số kỹ thuật dimmer dimmer cho tải DC 32

Bảng 3.10 Thông số kỹ thuật dimmer cho tải AC 32

Bảng 3.11 Thông số kỹ thuật ắc quy GS GT6A 33

Bảng 3.12 Thông số kỹ thuật Domino ABB 34

Bảng 3.13 Thông số kỹ thuật đèn báo 220VAC và 12VDC 35

Bảng 3.14 Thông số kỹ thuật ổ cắm điện 36

Bảng 3.15 Thông số tải đèn LED 12VDC và đèn LED 220VAC 37

Bảng 3.16 Thông số kỹ thuật pin mặt trời 37

Bảng 3.17 Chọn điện áp hệ thống theo công suất tả 38

Bảng 3.18 Số liệu về cường bức xạ mặt trời tại Việt Nam theo thống kê của HCM CityWeb 40

Bảng 3.19 Tên thiết bị 41dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017732413068:40:11 PM8:40:11 PM732413068:40:11 PM8:40:11 PM732413068:40:11 PM8:40:11 PM

Trang 11

Bảng 3.20 Tính tổng lƣợng điện tiêu thụ cho tải 42

Bảng 3.21 Tính toán dung lƣợng cho Inverter 42

Bảng 3.22 Tính toán lựa chọn bộ điều khiển sạc 43

Bảng 3.23 Tính toán lựa chọn ắc quy 43

Bảng 3.24 Tính toán điện năng cung cấp cho hệ thống từ bộ pin mặt trời 43

Bảng 3.25 Tính toán công suất của bộ pin mặt trời 43

Bảng 3.26 Tính tổng lƣợng điện tiêu thụ cho tải 44

Bảng 3.27 Tính toán dung lƣợng cho Inverter 44

Bảng 3.28 Tính toán lựa chọn bộ điều khiển sạc 45

Bảng 3.29 Tính toán lựa chọn ắc quy 45

Bảng 3.30 Tính toán điện năng cung cấp cho hệ thống từ bộ pin mặt trời 45

Bảng 3.31 Tính toán công suất của bộ pin mặt trời 46

Bảng 4.1: Danh sách các dụng cụ thực hành 53dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017732413068:40:11 PM8:40:11 PM732413068:40:11 PM8:40:11 PM732413068:40:11 PM8:40:11 PM

Trang 12

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

1.1 Giới thiệu chung

Hệ thống điện năng lượng mặt trời là một hệ thống bao gồm một số các thành phần: các tấm pin mặt trời, các tải tiêu thụ điện, các thiết bị lưu trữ điện năng, các thiết bị đóng cắt và bảo vệ hệ thống

Mặt trời là một khối vật khổng lồ với hoạt động hạt nhân liên tục và năng lượng dồi dào, con người không ngừng nghiên cứu mọi cách để khai thác tối đa năng lượng ấy Điện năng lượng mặt trời là ý tưởng tuyệt vời để tận dụng nguồn năng lượng ấy

Hình 1.1 Năng lượng mặt trời mà trái đất nhận được

Trang 13

1.2 Các hệ thống điện năng lượng mặt trời chính 1.2.1 Hệ thống điện năng lượng mặt trời độc lập

Là hệ thống điện mặt trời cung cấp điện cho nhu cầu sử dụng cả ngày lẫn đêm, chỉ dùng điện thu được từ năng lượng mặt trời

Hệ thống này bao gồm các tấm pin mặt trời, bộ điều khiển sạc, hệ thống lưu trữ điện, Inverter Đây là hệ thống phổ biến nhất hiện nay ở Việt Nam vì đáp ứng được nhu cầu sử dụng điện tại các khu vực chưa có điện, điện chập chờn, khi mất điện lưới thường xuyên

1.2.2 Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới

Điện năng lượng mặt trời lấy từ năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất phát từ Mặt Trời được hấp thu trực tiếp qua tấm pin mặt trời chuyển hóa thành điện năng, nối trực tiếp vào hệ thống điện lưới có sẵn nên được gọi là hệ thống điện mặt trời hòa lưới hoặc nối lưới

Hệ thống điện năng lượng mặt trời nối lưới hay còn gọi là điện năng lượng mặt trời hòa lưới là một trong những giải pháp được khách hàng/ doanh nghiệp lựa chọn, hệ thống điện năng lượng mặt trời nối lưới là giải pháp tiết kiệm điện năng với ưu điểm nổi bật là tối ưu lợi ích kinh tế

Trang 14

Hình 1.3 Hệ thống điện mặt trời hòa lưới

Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới có 2 loại:

+ Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới có dự trữ

+ Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới không có dự trữ

1.2.3 Các hệ thống điện năng lượng mặt trời khác

Trang 15

Hình 1.4 Các hệ thống điện năng lượng mặt trời khác

Hệ thống năng lượng điện mặt trời độc lập có bù lưới: là hệ thống điện mặt trởi độc lập nhưng có kết hợp bộ bù lưới thông minh khi yếu điện, đảm bảo các thiết bị đã đấu nối vào hệ thống điện mặt trời luôn đủ điện dùng dù trời không nắng hoặc nhu cầu sử dụng tăng cao

Hệ thống năng lượng điện mặt trời độc lập kết hợp: là hệ thống điện mặt trời độc lập, có kết hợp với một số nguồn phát điện khác như tua bin gió Ưu điểm hệ thống này là đảm bảo nguồn phát điện liên tục hơn chỉ sử dụng hệ thống điện mặt trời, nhược điểm là phức tạp và giá cao, chi phí bảo trì cũng lớn

Trang 16

CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT

TRỜI

2.1 Hệ thống điện năng lượng Mặt Trời độc lập

2.1.1 Cấu tr c của hệ thống điện năng lượng mặt trời độc lập

Một hệ thống điện năng lượng mặt trời theo mô hình độc lập bao gồm các phần sau: Các tấm pin năng lượng mặt trời, hệ thống lưu trữ Ắc quy , bộ điều khiển sạc, Inverter, giàn khung, giá đỡ, dây điện, phụ kiện

Hình 2.1 Cấu trúc hệ thống điện mặt trời độc lập

2.1.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống điện năng lượng mặt trời độc lập

Nguyên lý hoạt động: Từ giàn pin mặt trời, ánh sáng được biến đổi thành điện năng (theo hiệu ứng quang điện), tạo ra dòng điện một chiều DC Dòng điện này được dẫn tới bộ điều khiển là một thiết bị điện tử (bộ điều khiển sạc) có chức năng điều hoà tự động các quá trình nạp điện vào ắc-quy và phóng điện từ ắc-quy ra các thiết bị điện một chiều (DC)

Trường hợp công suất giàn pin đủ lớn, trong mạch điện s được lắp thêm bộ đổi điện (Inverter) để chuyển dòng một chiều thành dòng xoay chiều (AC), chạy được thêm nhiều thiết bị điện gia dụng đèn, quạt, radio, TV…

Trang 17

Hình 2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống điện năng lượng mặt trời độc lập

2.1.3 Ưu điểm của hệ thống điện năng lượng mặt trời độc lập

- Không phụ thuộc lưới điện

- Được thiết kế dạng module, dễ dàng nâng cấp công suất sau này

- Tạo ra một nguồn điện hoàn toàn độc lập, xanh sạch và giúp bảo vệ môi trường

- Vận hành dễ dàng và hoàn toàn tự động, chi phí bảo trì bảo dưỡng hầu như không tốn kém

Cung cấp nguồn điện một cách liên tục kể cả khi hệ thống điện lưới bị cắt - Giúp tiết kiệm tiền điện cho gia đình hàng tháng

2.2 Hệ thống điện năng lượng Mặt Trời hòa lưới

2.2.1 Cấu tr c của hệ thống điện năng lượng mặt trời nối lưới

Một hệ thống điện năng lượng mặt trời nối lưới hay còn gọi là điện năng lượng mặt trời hòa lưới) bao gồm các phần tử: Tấm pin năng lượng mặt trời, Inverter hòa lưới, đồng hồ đo điện năng tiêu thụ

Trang 18

Hình 2.3 Cấu trúc của hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới

2.2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống điện năng lượng mặt trời nối lưới

Hệ thống s biến đổi nguồn điện một chiều (DC) từ các tấm pin năng lượng mặt trời thành nguồn điện xoay chiều AC thông qua bộ điều khiển sạc và Inverter Bộ điều khiển sạc được lập trình tự dò điểm công suất cực đại (Maximum Power Point Tracker _ MPPT) từ các tấm pin nhằm tối ưu điện năng nhận được từ năng lượng mặt trời

Hệ thống s tự đồng bộ pha và kết nối giữa điện mặt trời và điện lưới, trong đó ưu tiên sử dụng điện mặt trời cung cấp trực tiếp cho tải, cụ thể:

- Khi công suất hòa lưới bằng công suất tải thì tải s tiêu thụ hoàn toàn điện từ hệ thống điện năng lượng mặt trời

- Khi công suất tải tiêu thụ lớn hơn công suất hòa lưới thì tải s lấy thêm lưới bù vào

- Khi công suất tải tiêu thụ nhỏ hơn công suất hòa lưới, lượng điện thừa s được đưa lên lưới điện và được đo bởi công tơ điện hai chiều

2.2.3 Ưu điểm của hệ thống điện năng lượng mặt trời nối lưới

- Hệ thống dễ lắp đặt và bảo trì, vận hành hoàn toàn tự động, hoạt động liên tục kể cả khi mất điện lưới

- Hệ thống hòa lưới thông minh có độ an toàn và chính xác cao - Tiết kiệm chi phí điện năng

2.2.4 Phân loại hệ thống điện năng lượng mặt trời nối lưới

Hệ thống điện mặt trời nối lưới bao gồm hai loại:

- Hệ thống điện mặt trời nối lưới có dự trữ Có hệ thống ắc quy lưu trữ)

Trang 19

- Hệ thống điện mặt trời nối lưới không dự trữ

 Hệ thống điện năng lượng Mặt Trời hòa lưới có dự trữ

Hình 2.4 Hệ thống điện mặt trời hòa lưới có dự trữ

Hệ thống điện mặt trời nối lưới có dự trữ hoạt động theo nguyên lí sau đây: Các tấm pin mặt trời trực tiếp thu năng lượng mặt trời và tạo ra dòng điện một chiều Dòng điện này đươc bộ điều khiển Inverter hòa lưới) sạc vào hệ thống ắc quy lưu trữ và biến đổi thành điện xoay chiều để phân phối đến các tải tiêu thụ Lượng điện dư s tự động hòa vào lưới điện

Trong quá trình cung cấp điện cho các tải tiêu thụ thì điện mặt trời được ưu tiên sử dụng 100% Chỉ khi điện mặt trời không đủ cung cấp hệ thống mới chuyển qua sử dụng điện lưới để cung cấp cho các tải

Khi không có điện mặt trời và điện lưới hệ thống s tự động lấy điện từ ắc quy lưu trữ để cung cấp cho các tải tiêu thụ

Trang 20

 Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới không có dự trữ

Hình 2.5 Hệ thống hòa lưới không lưu trữ

Có nguyên lý hoạt động như hệ thống điện mặt trời nối lưới có dự trữ Tuy nhiên hệ thống này lại không có các bình ắc quy lưu trữ Chính vì thế khi điện mặt trời được bộ Inverter chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều s được tự động hòa vào điện lưới Sau đó cả điện mặt trời và điện lưới s cung cấp điện cho các tải tiêu thụ và ưu tiên sử dụng điện mặt trời

Khi không có điện mặt trời hệ thống s lấy điện lưới để cung cấp cho tải Tuy nhiên chi phí lắp đặt ban đầu của điện mặt tròi nối lưới không có dự trữ rẻ hơn nhiều so với hệ thống có dự trữ Khi sử dụng không hết lượng điện mặt trời, hệ thống s được tự động chuyển ngược lên lưới

2.3 Chi tiết các thiết bị cần thiết của hệ thống điện năng lượng mặt trời

Bảng 2.1 Cấu tạo của hệ thống điện năng lượng mặt trời

1 Pin mặt trời Monocrystalline đơn tinh thể Polycrystalline đa tinh thể)

2 Bộ điều khiển sạc Lựa chọn tùy mức điện thế và công suất của hệ thống dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017

732413068:40:11 PM8:40:11 PM732413068:40:11 PM8:40:11 PM732413068:40:11 PM8:40:11 PM

Trang 21

3 Inverter Dạng sóng ra: Step Wave hoặc Sine Wave

4 Ắc quy (Battery) Bình khô, kín khí, không cần bảo dưỡng

5 Khung, gá Chuyên dụng cho hệ thống

6 Dây cáp Chuyện dụng cho hệ thống ngoài trời và trong nhà

7 Phụ kiện lắp đặt Linh, phụ kiện đồng bộ khác

2.3.1 Tấm pin Panel mặt trời

Hình 2.6 Pin mặt trời

Pin năng lượng Mặt Trời hay pin quang điện, tế bào quang điện) là thiết bị bán dẫn chứa lượng lớn các diod p-n, dưới sự hiện diện của ánh sáng Mặt Trời có thể tạo ra dòng điện có thể sử dụng được Sự chuyển đổi này gọi là hiệu ứng quang điện

Tấm pin Panel mặt trời biến đổi quang năng hấp thụ từ mặt trời để biến thành điện năng Một số thông tin cơ bản về tấm pin mặt trời Hiệu suất: từ 15% - 18% Công suất: từ 25Wp đến 175 Wp Số lượng cells trên mỗi tấm pin: 72 cells Kích thước cells: 5 – 6 inchs

Trang 22

Tuổi thọ trung bình của tấm pin: 30 năm Có khả năng kết nối thành các trạm điện mặt trời công suất lớn không hạn chế, có thể hòa lưới hoặc hoạt động độc lập như 1 hệ thống back-up điện Trong một ngày nắng, mặt trời cung cấp khoảng 1 kW/m² đến mặt đất (khi mặt trời đứng bóng và quang mây, ở mực nước biển Công suất và điện áp của một hệ thống s phụ thuộc và cách chúng ta nối ghép các tấm pin Panel mặt trời lại với nhau.Các tấm pin Panel mặt trời được lắp đặt ở ngoài trời để có thể hứng được ánh nắng tốt nhất từ mặt trời nên được thiết kế với những tính năng và chất liệu đặc biệt, có thể chịu đựng được sự khắc nghiệt của thời tiết, khí hậu, nhiệt độ…

2.3.2 Bộ điều khiển sạc

Hình 2.7Bộ điều khiển sạc

Bộ điều khiển sạc là một thiết bị trung gian giữa hệ các tấm pin mặt trời và hệ các bình ắc-quy lưu trữ Nhiệm vụ chính của bộ điều khiển sạc là điều khiển việc sạc bình ắc-quy từ nguồn điện sinh ra từ pin Mặt Trời

Bộ điều khiển còn thực hiện việc bảo vệ nạp quá điện thế (>13,8V) hoặc điện thế thấp (<10,5V) Mạch bảo vệ của bộ điều khiển s thực hiện việc ngắt mạch khi bộ điều khiển xác nhận bình ắc-quy đã được nạp đầy hoặc điện áp bình quá thấp

Bảo vệ tấm pin mặt trời: nguyên lý của dòng điện là chảy tư nơi điện áp cao đến nơi điện áp thấp Ban ngày trời nắng thì điện áp tấm pin cao hơn điện áp ắc quy nên dòng điện s đi tư pin xuống ắc quy Nhưng ban đêm khi không có nắng, điện áp pin s thấp hơn điện áp ắc quy và dòng điện s đi ngược từ ắc-quy lên tấm pin Làm giảm hiệu suất tấm pin và gây hư hỏng tấm pin vậy nên bộ điều khiển sạc ngăn không để cho dòng đi ngược lên tấm pin gây hư hỏng

Trang 23

2.3 3 Battery

Hình 2.8 Ắc quy

Là thiết bi lưu trữ điện để sử dung vao ban đêm hoặc lúc trời ít hoặc không còn ánh nắng Ắc quy có nhiều loại, kich thước va dung lượng khác nhau, tùy thuộc vào công suất va đặc điểm của hệ thống tấm pin mặt trời Hệ thống có công suất càng lớn thì cần sử dung ắc quy có dung lượng lớn hoặc dung nhiều bình ắc quy kết nối lại với nhau

Bình ắc-quy được chia làm nhiều ngăn, thông thường là 6 ngăn Mỗi ngăn ắc-quy có điện áp đầu ra là 2V Như vậy nếu nối tiếp tất cả 6 ngăn với nhau ta s có bộ ắc-quy là 12V

Vỏ bình ắc-quy được chế tạo bằng vật liệu cứng có tính chịu axit, chịu nhiệt, do đó người ta đúc bằng nhựa cứng hoặc ebonite Phía trong vỏ bình có các vách ngăn để tạo các ngăn riêng biệt, mỗi ngăn riêng gọi là một ắc-quy đơn Dưới đáy bình ta làm 2 yên đỡ gọi là yên đỡ bản cực Mục đính để các bản cực tì lên đó, tránh bị ngắn mạch khi đáy bình có lắng đọng cặn bẩn

Ắc-quy có nhiều loại, kích thước và dung lượng khác nhau, tùy thuộc vào công suất và đặc điểm của hệ thống pin panel mặt trời Hệ thống có công suất càng lớn thì cần sử dụng ăc-quy có dung lượng lớn hoặc dùng nhiều bình ắc-quy kết nối lại với nhau

Có nhiều loại ác-quy: Ắc quy khô, ắc quy nước, ắc quy kiểu hở, ắc quy kiềm dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017

732413068:40:11 PM8:40:11 PM732413068:40:11 PM8:40:11 PM732413068:40:11 PM8:40:11 PM

Trang 24

2.3.4 Inverter

Hình 2.9 Inverter

Bộ kích điện là một thiết bị biến đổi điện áp một chiều (DC) của bình ắc-quy (12V – 24V – 48V hoặc lên đến 240V thành điện áp xoay chiều AC có tần số phù hợp với lưới điện Việt Nam đang sử dụng là 220V, 50Hz Bộ kích điện được thiết kế với nhiều loại công suất từ 300VA – 10kVA tuỳ yêu cầu sử dụng

Bộ kích điện có hai dạng: sóng điện hình sin mô phỏng và hình sin thực Loại đầu có ưu điểm là giá rẻ, nhỏ gọn, thường dùng cho máy vi tính, đèn compact, tivi,… nhưng gây hại cho các thiết bị sử dụng Loại sau sử dụng an toàn hơn với các thiết bị điện dân dụng, nhưng có giá cao hơn

2.3.5 Khung gá, dây cáp và phụ kiện lắp đặt

Để đảm bảo cho hệ thống tấm pin mặt trời đặt đung vi trí tốt nhất Ánh nắng nhiều nhất và lâu nhất và hiệu suất sử dung hệ thống luôn được ôn đinh lâu dài, chúng ta cần dùng đến bộ khung gá và dây cáp chuyên dụng

Để tối đa hoa hiệu suất của hệ thống, các tấm pin mặt trời cần được đặt theo một

góc nghiêng và một hướng nhất đinh Tùy thuộc tưng vi trí lắp đặt cu thể)

Các phụ kiện đông bộ kèm theo: ống, công tắc, bảng điện, domino, ô cắm… để

lắp hoàn chỉnh hệ thống điện mặt trời

Trang 25

Hình 2.10 Khung gá pin mặt Trời

Trang 26

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

3.1 Cấu tr c mô hình hệ thống điện năng lượng mặt trời độc lập

Thiết kế một hệ thống pin mặt trời là xây dựng một quan hệ tương thích giữa các thành phần của hệ về mặt định tính và định lượng để đảm bảo hiệu quả cao

Đồ án này tập trung thiết kế mô hình điện năng lượng mặt trời độc lập, dựa vào yêu cầu này đưa ra được sự lựa chọn sơ đồ khối thích hợp như sau:

Hình 3.1: Cấu trúc mô hình điện năng lượng mặt trời

3.1.1 Sơ đồ nguyên lý mô hình hệ thống điện năng lượng mặt trời

Nguyên lý hoạt động của hệ thống điện năng lượng mặt trời độc lập:

Nhìn vào cấu tạo của nó chúng ta thấy được nguyên lý hoạt động của hệ thống Đầu tiên hệ thống pin năng lượng mặt trời s nhận ánh sáng trực tiếp để chuyển đổi quang năng thành điện năng và vào bộ điều khiển sạc, để bảo vệ tình trạng ngắn mạch hoặc quá dòng ta dùng cầu chì nối vào ngõ ra pin CB chỉ có tác dụng tác mở tấm pin vì đây là điện DC nên phải dùng cầu chì bảo vệ Ngõ ra pin được gắn với đồng hồ đo 4 chế độ chân 34, 35 để kiểm soát dòng điện và điện áp khi kết nối với bộ điều khiển sạc và điểu chỉnh góc tấm pin để có ánh sáng tốt nhất Điện áp từ pin s chuyển đến bộ điều khiển sạc, bộ điều khiển sạc có nhiệm vụ sạc vào bình acquy bằng ngõ ra 29-30 Khi acquy đầy hoạt điện áp pin quá lơn thì bộ điều khiển sạc có chức năng ngắt không cho dòng điện nạp vào acquy, ngoài ra bộ điều khiển sạc còn có chức năng hẹn giờ nạp và tắt dòng điện vào bình Ngõ ra của bộ điều khiển sạc vào bình chân 29-30 được nối với đồng hồ dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017dahh gia eohg tae puah ly hha huoe ve dat dci tai huyeh due eo tihh gic lci gici doah 2011 2017

732413068:40:11 PM8:40:11 PM732413068:40:11 PM8:40:11 PM732413068:40:11 PM8:40:11 PM

Trang 27

đo 4 chức năng để kiểm soát điện áp và dòng điện nạp vào bình và so sánh với điện áp từ tấm pin vào bộ điều khiển sạc Chân 33 của đồng hồ s nối vào CB vào cầu chì dùng để bảo vệ ngắn mạch hoặc quá tải khi bộ điều khiển sạc nạp điện vào acquy và khi tải sử dụng điện từ acquy (CB vẫn chỉ có chức năng đóng tắt quá trình nạp xả của acquy) Khi sử dụng tải thì điện từ acquy s vào bộ điều khiển sạc và ra chân 31-32 Chân 31-32 là điện DC 12V nên có thể dùng trực tiếp các thiết bị điện DC 12V, ở đây ta dùng đèn 12V chân 67-68 thông qua dimmer có thể điều chỉnh độ sáng của đèn dimmer điều chỉnh điện áp đầu ra thích hợp cho việc thực nghiệm mô phỏng thiết bị Ngõ ra của bộ điều khiển sạc được nối với thiết bị bảo vệ CB và cầu chì rồi vào đồng hồ đo 4 chế độ có thể kiểm soát trực tiếp điện năng và dòng điện khi điều chỉnh dimmer Vì ngõ ra bộ điều khiển sạc chân 31-32 là điện DC 12V, nếu muốn sử dụng điện AC 220V thì ta phải qua inverter để chỉnh lưu, chân 31 được nối với CB và cầu chì để bảo vệ vào đóng tắt dòng khi vào inverter và cũng có đồng hồ 4 chức năng dùng để kiểm soát dòng điện và điện áp vào inverter Ngõ ra 25-26 của inverter là điện AC 220V và cũng được đấu với CB để bảo vệ tải sau đó mới nối với đồng hồ để kiểm soát và so sánh với điện áp ngõ vào inverter kiểm tra hiệu suất thực tế và lý thuyết của inverter) Tải AC cũng có dimmer để điều chỉnh điện áp như tải DC, ngoài ra ổ cắm chân 69-70 có thể gắn thêm tải trở hoặc tải cảm khác như quạt điện, sạc điện thoại…

Trang 28

Sơ đồ nguyên lý của mô hình hệ thống điện năng lƣợng mặt trời

Hình 3.2 Sơ đồ đi dây mô hình hệ thống điện năng lƣợng mặt trời độc lập

Trang 29

Bảng 3.1 Bảng kí hiệu của sơ đồ đi dây mô hình điện năng lƣợng mặt trời lập

bị

Đèn báo 1 chiều

Đồng hồ hiển thị 4 thông số Cầu chì

Trang 30

Trang 31

8 Tải AC đèn sợi đốt) 1

9

Bộ điều khiển sạc (Intelligent solar charge controller 12V – 20A)

Trang 32

13

Domino/ Terminal Blocks (Type: M6/8.ST1)

80

14 Panel pin mặt trời 1

3.3 Cấu tạo và chức năng từng thiết bị 3.3.1 Đồng hồ đo AC 20A

Trang 33

Bảng 3.3 Thông số kỹ thuật đồng hồ đo đa năng AC 20A

Thông số kỹ thuật đồng hồ đo đa năng AC 20A

Điện áp đo và hoạt động (VAC) 80 ~ 260, sai số 0.01

Tần số (Hz)

50 60

Dòng điện đo và hoạt động (A) 0 ~ 20, sai số 0.01

Công suất đo và hoạt động (W) 0 ~ 5200

Năng lƣợng đo và hoạt động (kWh) 0 ~ 9999

Trang 34

- Đồng hồ đo đa năng AC 20A đƣợc sử dụng để đo và theo dõi các thông số về điện năng AC của mạch điện nhƣ điện áp hoạt động, dòng tiêu thụ, công suất và năng lƣợng tiêu thụ

- Chức năng đo điện thông số điện áp, dòng điện, công suất, công suất)

- Chức năng cảnh báo quá tải (nhiều ngƣỡng báo động, đèn nền và đèn pin nhấp nháy

- Chức năng đặt ngƣỡng báo động có thể thiết lập ngƣỡng báo động)

- Màn hình LCD lớn, màn hình hiển thị đầy đủ chức năng cũng cho thấy điện áp, dòng điện, công suất, điện năng tiêu thụ)

Hinh 3.4 Đồng hồ đo DC 20A

Trang 35

- Đồng hồ đo DC 20A-PZEM-031 + Model: PZEM-031

+ Range (Phạm Vi): U DC6.5~100V I 0-20A

Bảng 3.4 Thông số kỹ thuật đồng hồ đo đa năng DC 20A

Thông số kỹ thuật đồng hồ đo DC 20A Điện áp đo và hoạt động (VDC) 6.5 ~ 100, sai số 0.01

Dòng điện đo và hoạt động (A) 0 ~ 20, sai số 0.01

Công suất đo và hoạt động (W) 0 ~ 2000, sai số 0.1

Năng lượng đo và hoạt động (kWh) 0 ~ 9999

- Đo lường các thông số điện điện áp, dòng điện, điện, công suất

- Chức năng báo động điện áp (qua ngưỡng báo động điện áp, đèn nền và đèn pin nhấp nháy

- Chức năng tiết kiệm dữ liệu

- Màn hình LCD lớn hiển thị đầy đủ các chức năng (trong khi hiển thị điện áp, dòng điện, điện, điện áp

Trang 36

Bảng 3.5 Thông số kỹ thuật MCB ABB SH201 – C20

Thông số kỹ thuật MCB ABB SH201 – C20