Đồ Án môn học năng lượng tái tạo phần Điện Đề bài18 công suất Định mức của hệ thống Điện Độc lập

Dò điểm công suất cực đại cho hệ thống pin năng lượng mặt trời theo từng bức xạ mặt trời :...17 III.. Xây dựng phương trình xác định công suất của hệ thống tuabin gió theo vận tốc gió...

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA: ĐIỆN- ĐIỆN TỬ

-

 -ĐỒ ÁN MÔN HỌCNĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Ngày… tháng….năm 2024 Giảng viên hướng dẫn

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

Ngày….tháng….năm 2024 Giảng viên phản biện

PH L C Ụ Ụ

1 Đặt vấn đề 9

1.2 Lý do chọn đề tài 10

Đề bài: 11

I SỐ LIỆU BÀI TOÁN 12

Π ĐIỆN MẶT TRỜI 14

2.1 Chọn bộ inverter cho cả hệ thống 14

2.2 Tính toán số lượng và bố trí các tấm PV cho hệ thống: 17

2.3 Dò điểm công suất cực đại cho hệ thống pin năng lượng mặt trời theo từng bức xạ mặt trời : 17

III NĂNG LƯỢNG GIÓ 20

3.1 Xây dựng phương trình xác định công suất của hệ thống tuabin gió theo vận tốc gió 20

3.2 Xây dựng đồ thị công suất theo vận tốc gió của hệ thống tuabin gió 21

23 IV Tính toán chi phí vận hành của hệ thống trong 200 giờ 23

4.1 Trong giờ đầu tiên 23

4.2 Tương tự như trên trong 5 giờ đầu tiên : 25

4.3 Giờ thứ 6: 25

4.4 Tương tự như trên ta tổng hợp được số liệu tính toán trong 200 giờ như26 Góp ý giáo viên: 32

Đánh giá môn học: 33

Tài liệu tham khảo: 33

LỜI NÓI ĐẦU

1.1 Đ t v n đ ặ ấ ề

Ngày nay, với sự phát triển nhanh chóng và mạnh mẽ trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp, cơ sở hạ tầng, du lịch … Đặc biệt nước ta đang trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa cùng sự thay đổi về lối sống cũng như nhu cầu sinh hoạt của con người càng cao Hiện nay, để đáp ứng nhu cầu về mức sống, sinh hoạt cao của con người thì điện năng rất quan trọng một Thành Phố hay một quốc gia để phát triển kinh tế thì mức sử dụng điện rất lớn, khu chung cư cao tầng được xây dựng lên ở những khu đô thị, thành phố là hết sức cần thiết

Vì vậy, việc thiết kế một hệ thống năng lượng tái tạo là vấn đề quan trọng và rất được quan tâm, bởi vì khi thiết kế một hệ thống năng lượng tái tạo cần rất nhiều yếu tố tạo thành như: Địa hình, thời tiết, các phương án, những hạn chế của công trình, điểm mạnh,… và 2 vấn đề đáng được quan tâm nhất khi thiết kế.

 Kinh tế:

 Thiết kế đúng, đảm bảo chất lượng thi công, vận hành và quan trọng nhất vốn đầu tư cho chiến lượt lâu dài và sự ổn định của một hệ thống năng lượng tái tạo.

 Chi phí vận hành và bảo trì bảo dưỡng thấp và vẫn đạt được kết quả cao.

 Kỹ thuật:

 Đảm bảo chất lượng điện năng đủ hoạt động liên tục và an toàn.

 Thiết bị sử dụng phải an toàn, lắp ráp vận hành dễ dàng không bị sự cố, vật tư dể thay thế khi hư hỏng.

1.2 Lý do ch n đ tài ọ ề

Trong quá trình giảng dạy và chỉ dẫn của thầy TS Phạm Quốc Khanh chúng

em rất biết ơn thầy sự chỉ bảo tận tình giúp mỗi chúng em biết mình phù hợp với những đề tài nào để thực hiện 1 bài báo cáo hoàn chỉnh và đạt kết quả cao trong môn đồ án năng lượng tái tạo này em xin trân thành cảm ơn thầy.

Hình 1.1 Hệ thống sục khí tiên tiến cho trang trại nuôi tôm có tham gia của năng lượng

tái tạo

I S LI U BÀI TOÁNỐ Ệ

Bảng 1.1 Công suất định mức của hệ thống điện độc lập

STT Công suất điện gió

(kW)

Công suất điện mặt trời

(kWp)

Dung lượng hệ thống lưu trữ (kWh)

Bảng 1.2 Thông số của tấm PV 250 Wp

PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI MONO 250 W

Công suất tấm pin NL

Bảng 1.3 Thông số kỹ thuật cho hệ thống tuabin gió

Vi Tốc độ gió bắt đầu tạo ra điện năng 3 m/s

Vr Tốc độ gió định mức của turbine gió 13 m/s

V0 Tốc độ gió bắt đầu dùng máy phát điện

gió

Bảng 1.4 Bảng thông số hệ thống lưu trữ điện năng

SOCmin Trạng thái pin thấp nhất của hệ thống pin 0.2

SOCmax Trạng thái pin cao nhất của hệ thống pin 0.9

σbat Tốc độ tự xả theo giờ của hệ thống pin 0.02 % / h

Bảng 1.5 Thông số kỹ thuật cho một máy phát điện chạy diesel

C1 Hệ số chặn và độ dốc của đường cong

tiêu thụ nhiên liệu

0.08145 L/kWh

C2 Hệ số chặn và độ dốc của đường cong

tiêu thụ nhiên liệu

0.2461 L/kWh

PDiesel Chi phí nhiên liệu diesel 0.8 ϕ/L

Π ĐI N M T TR I Ệ Ặ Ờ

2.1 Ch n b inverter cho c h th ng ọ ộ ả ệ ố

- Dựa vào công suất đỉnh của điện mặt trời, ta chọn bộ inverter cho cả hệ thống:

Ta thấy công suất PV ngõ vào tối đa của bộ inverter là 40 kW > 38 kW

INVERTER HÒA LƯỚI SOFAR 40KW

* INVERTER HOÀ LƯỚI Đầu ra AC

2.2 Tính toán s l ố ượ ng và b trí các t m PV cho h th ng ố ấ ệ ố :

- Công suất PV 40 KW

- Với việc sử dụng tấm pin năng lượng mặt trời có công suất được cho trong đề bài

là 250 kW thì số lượng tấm pin cần cho hệ thống điện mặt trời của trang trại tôm này là:

n = 0.2540 = 160 (tấm)

- Tính toán số lượng tấm pin tối đa trong 1 string

PVmax = Vmppt-max-inv/Vmp-pv = 1000/31.65 = 31.59 ~ 32 tấm pin

- Vì Voc-pv > Vdcmax-inv

37.37*32 = 1196 V > 1000 V

=> Nên chọn số lượng tấm pin trong một string là 20 tấm pin vỉ < 32 tấm pin

160 tấm pin sẽ chia làm 8 string, mỗi string bao gồm 20 tấm pin để kết nối vào

inverter

=> Cần phải phân bố đều các dãy với số lượng tấm PV bằng nhau nên chọn hệ

thống PV bao gồm 8 chuỗi, mỗi chuỗi mắc nối tiếp 20 tấm PV

- Kiểm ta công suất của hệ thống: P =8*20*250=40000(W)

- Kiểm tra lại điện áp cực đại của hệ thống PV:

Tấm pin tối đa trong một string là 20 tấm pin

𝑉𝑃𝑉 𝑚𝑎𝑥= nnối tiếp*Voc = 20*37.37 = 747.4 V < 1000 V

- Ta thấy 747.4 (V) nằm trong giải điện áp PV đầu vào của bộ inverter

(250V-960V), 40000W phù hợp ngõ vào tối đa của inverter

=> Do đó ta bố trí 160 tấm pin năng lượng mặt trời thành 8 chuỗi, mỗi chuỗi mắc nối tiếp 20 tấm là hợp lý

2.3 Dò đi m công su t c c đ i cho h th ng pin năng l ể ấ ự ạ ệ ố ượ ng m t tr i theo ặ ờ

t ng b c x m t tr i : ừ ứ ạ ặ ờ

- Dựa vào các thông số đã tính được như số tấm pin trong một string, số string và các thông số ban đầu của tấm pin, ta có thể sử dụng phần mềm matlab để dò điểm công suất cực đại của từng bức xạ mặt trời đã được cho Sau đây là mô hình dò điểm công suất cực đại theo điện áp ngoài của hệ thống pin mặt trời tại bức xạ đầutiên là 179W/m2 , nhiệt độ 25 0C - Xây dựng mô hình hệ thống PV trong matlab:

- Làm tương tự như trên cho các bức xạ khác ta lập được bảng công suất cực đại của từng bức xạ theo đề như sau:

trời như sau:

III NĂNG L ƯỢ NG GIÓ

3.1 Xây d ng ph ự ươ ng trình xác đ nh công su t c a h th ng tuabin ị ấ ủ ệ ố gió theo v n t c gió ậ ố

Ta có đồ thị của công suất điện gió theo tốc độ gió có dạng như sau:

- Tính toán công suất gió thu được mỗi giờ trong vòng 200 giờ Ta có công thức tính công suất gió như sau:

Pw

Bảng 8.3 Thông số kỹ thuật cho hệ thống tuabin gió

Ta có được công thức như sau:

3.2 Xây d ng đ th công su t theo v n t c gió c a h th ng tuabin gió ự ồ ị ấ ậ ố ủ ệ ố

T phừ ương trình xây d ng trên ta l p đự ở ậ ược b ng s li u sau:ả ố ệ

IV Tính toán chi phí v n hành c a h th ng trong 200 gi ậ ủ ệ ố ờ

Pgen = Ppv + Pw = 3.19 (kW)

Ta có công suất không cân bằng và cần được cung cấp từ bộ lưu trữ:

Pim (tại 1 giờ) = 3.19 -0.9860 = -58.03 (Kw)

(Công suất tải là 60 kW tại mọi thời điểm)

Công suất xả tối đa của hệ thống lưu trữ là:

SOC(1) = SOC(0)*(1-σ bat) - P dis

(η bat −E bat) = 0.9*(1-0.02) -(0.9∗52)5.2 = 0.771

C1 Hệ số chặn và độ dốc của đường cong

tiêu thụ nhiên liệu

0.08145 L/kWh

C2 Hệ số chặn và độ dốc của đường cong

tiêu thụ nhiên liệu

0.2461 L/kWh

PDiesel Chi phí nhiên liệu diesel 0.8 ϕ/L

Suy ra chi phí nhiên liệu cho vận hành máy phát điện trong giờ đầu tiên là:

CDG = FCDG Pdiesel = 17.89 * 0.9 = 16.1($)

4.2 T ươ ng t nh trên trong 5 gi đ u tiên : ự ư ờ ầ

Làm tương tự như trên trong 5 giờ đầu tiên ta được bảng sau:

PPV

(W)

Pw gió (kw)

Ta có công suất không cân bằng và cần được cung cấp từ bộ lưu trữ:

Pim = 51 -0.9860 = -10.22 (Kw) (Công suất tải là 120 kW tại mọi thời điểm)

Công suất xả tối đa của hệ thống lưu trữ là:

= 0.1*Ebat = 0.1 * 52 = 5.2 (kW)

Ta có dung lượng lưu trự còn lại lúc giờ thứ 5 : SOC(5) = 0.279

Vì SOCmin = 0.2

Do đó công suất xả tối đa mà hệ thống lưu trữ có thể xả ở giờ thứ 6 là

Pdis = ( SOC(5)*(1- σ bat) – SOCmin )* η bat*Ebat

= ( 0,279 * (1-0.02) – 0.2 )*0.9*52 = 3.43

(kW) Như vậy công suất của máy phát cần bù vào là:

PDG = - Pim - Pdis = -(-10.22) – 3.43 = 6.79 (kW)

Trạng thái của hệ thống pin còn lại sau khi xả là SOC(6) = 0,2 (sau giờ thứ 6

hệ thống lưu trữ không còn có thể xả thêm được nữa trừ khi được sạc lại → Pdis =

Ppv (W)

Pw gió(kw)

Pim(kw) SOC

Pdis (kW)

PDG(kW)

FCDG (L/h)

CDG ($)

Kết luận: Chi phí trong 200 giờ vận hành của hệ thống điện tại một

trang trại nuôi tôm công nghiệp có tông công suất phụ tải 60 kW (tại

mọi thời điểm trong năm) trong trường hợp không có điện lưới quốc

 Bảo trì:

- Bảo hành trong vòng 2 năm kể từ ngày nghiệm thu đưa vào sử dụng.

1 Bảo trì hệ thống điện định kỳ hằng tháng 1 lần 1 năm 12 lần không mất phí khi những hư hỏng liên quan đến phần thiết bị nằm trong danh sách được bảo trì.

2 Sau một năm bảo hành chủ đầu tư có thể ký Hợp Đồng bảo trì bảo dưỡng định kỳ với nhà cung cấp đà lắp đặt hệ thống hay nhà cung cấp khác.

3 Bảo dưỡng chủ đầu tư có thể sắp 5% thiết bị cần khi thay thế để tránh mất thời gian trong quá trình vận hàng.

Đảm bảo an toàn khi thi công lắp đặt và bảo trì hệ thống, khi làm việc ít nhất

Đánh giá môn học:

Môn học rất quan trọng trong ngành em theo đuổi giúp chúng em hiểu

biết nhiều hơn về cách tính toán thiết bị trong một công ty hay trung tâm nào đó,một môn học rất bổ ích

Tài li u tham kh o: ệ ả

https://cuuduongthancong.com/s/nang-luong-tai-tao#google_vignette https://www.lib.hcmut.edu.vn/giao-trinh-nang-luong-tai-tao-va-su- phat-trien-ben-vung

https://lib.hcmut.edu.vn/ky-thuat-he-thong-nang-luong-tai-tao