Điều khiển bám điểm công suất cực đại của hệ pin quang điện mặt trời có xét đến hiện tượng bóng râm

Một trong các công nghệ quan trọng của năng lượng mặt trời là pin quang điện Photovoltaic, PV mà chuyển đổi bức xạ trực tiếp thành điện năng bởi hiệu ứng quang điện.. Luận văn này trình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

TP Hồ Chí Minh, ngày …… tháng …… năm ……

BẢN CAM ĐOAN

Họ và tên học viên: Nguyễn Ngọc Thoại

Trúng tuyển đầu vào năm: 2012

Là tác giả luận văn: Điều khiển bám điểm công suất cực đại của hệ pin quang điện

mặt trời có xét đến hiện tượng bóng râm

Chuyên ngành:Kỹ thuật điện Mã ngành: 605202202

Bảo vệ ngày: 18 Tháng 01 năm 2014

Điểm bảo vệ luận văn: 6,9

Tôi cam đoan chỉnh sửa nội dung luận văn thạc sĩ với đề tài trên theo góp ý của Hội

đồng đánh giá luận văn Thạc sĩ Các nội dung đã chỉnh sửa:

Trình bày lý do chọn giải thuật Cần có sự so sánh kết quả giữa giải thuật đề xuất với kết quả khi không có

sử dụng giải thuật được đề xuất

Người cam đoan Cán bộ Hướng dẫn

(Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)

Nguyễn Ngọc Thoại

LỜI CÁM ƠN

Trước tiên, xin chân thành cảm ơn sự quan tâm hỗ trợ, tạo điều kiện và hết lòng động viên về tinh thần lẫn vật chất của các thành viên trong gia đình trong suốt thời gian qua

Đồng thời cảm ơn Thầy Huỳnh Châu Duy đã hướng dẫn, quan tâm và tạo thuận lợi cho bản thân học viên trong suốt thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp này

Bên cạnh đó, xin chuyển lời cảm ơn đến Ban Giám đốc Công ty Điện lực Gia Định, nơi học viên đang công tác đã tạo điều kiện về thời gian cũng như các điều kiện thuận lợi khác để học viên hoàn thành chương trình cao học này

Ngoài ra học viên cũng xin gởi lời cảm ơn đến tất cả những Thầy Cô đã trực tiếp giảng dạy trong suốt khóa học, những đồng nghiệp đã chia sẽ khó khăn, những người bạn đã quan tâm, động viên và luôn giữ mối liên lạc tốt trong quá trình học tập

và rèn luyện vừa qua

Học viên thực hiện luận văn

Nguyễn Ngọc Thoại

TÓM TẮT

Năng lượng là rất cần thiết cho cuộc sống của chúng tôi Gần đây, nhu cầu sử dụng năng lượng đã được tăng lên rất nhiều trên toàn thế giới Điều này đã dẫn đến một cuộc khủng hoảng về năng lượng và biến đổi khí hậu Các nỗ lực nghiên cứu trong việc hướng tới việc khai thác và sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo có thể giải quyết được các vấn đề này So với các nguồn năng lượng nhiên liệu hóa thạch truyền thống, các nguồn năng lượng tái tạo có những ưu điểm chủ yếu sau đây: bền vững, không cạn kiệt, miễn phí và không gây ô nhiễm môi trường Có thể dễ dàng hiểu được rằng năng lượng tái tạo là nguồn năng lượng được tạo ra từ các nguồn tài nguyên thiên nhiên mà có thể được tái tạo như bức xạ mặt trời, gió, thủy triều, sóng biển, v v Trong số các nguồn năng lượng này, năng lượng mặt trời là một trong những nguồn năng lượng tái tạo quan trọng nhất và được sử dụng rộng rãi

Năng lượng mặt trời được sử dụng phổ biến để cung cấp nhiệt, ánh sáng và điện Một trong các công nghệ quan trọng của năng lượng mặt trời là pin quang điện (Photovoltaic, PV) mà chuyển đổi bức xạ trực tiếp thành điện năng bởi hiệu ứng quang điện Tuy nhiên, bản thân quá trình chuyển đổi năng lượng điện này lại có hai vấn đề chính cần được giải quyết Thứ nhất, hiệu suất chuyển đổi của các tế bào pin quang điện là rất thấp (9 % đến 17 %), đặc biệt là trong các điều kiện bức xạ thấp Thứ hai, điện năng được phát ra bởi pin quang điện thay đổi liên tục với các điều kiện thời tiết khác nhau Ngoài ra, đặc tính VI của pin quang điện là phi tuyến tính

và thay đổi theo bức xạ và nhiệt độ Nhưng tổng quát cho thấy, luôn luôn tồn tại một điểm duy nhất trên các đường cong VI hoặc VP mà được gọi là điểm công suất cực đại (Maximum power point, MPP) Điều này có nghĩa rằng hệ thống pin quang điện sẽ hoạt động với hiệu suất tối đa và tạo ra một công suất ngõ ra tối đa Điểm công suất cực đại không được biết trước trên các đường cong VI hoặc VP, nhưng nó

có thể được xác định bởi các thuật toán tìm kiếm mà có thể có các ưu và nhược điểm khác nhau liên quan đến tính đơn giản, tốc độ hội tụ, thêm các phần cứng hỗ trợ và chi phí thực hiện Luận văn này trình bày thuật toán P&O để tìm kiếm các điểm công suất cực đại trên đặc tính VI của hệ pin quang điện, đặc biệt xét đến các ảnh hưởng của hiện tượng bóng râm

ABSTRACT

Energy is absolutely essential for our life Recently, energy demand has greatly increased all over the world This has resulted in an energy crisis and climate change The research efforts in moving towards renewable energy can solve these problems Compared to conventional fossil fuel energy sources, renewable energy sources have the following major advantages: they are sustainable, never going to run out, free and non-polluting Renewable energy is the energy generated from renewable natural resources such as solar irradiation, wind, tides, wave, etc Amongst these sources, solar energy is one of the most important renewable sources and is widely used

Solar energy is popularly used to provide heat, light and electricity One of the important technologies of solar energy is photovoltaic (PV) which converts irradiation directly to electricity by the photovoltaic effect However, the solar PV generation panels have two main problems Firstly, the conversion efficiency of solar PV cells is very low (9% to 17%), especially under low irradiation conditions Secondly, the amount of electric power which is generated by solar PV panels changes continuously with various weather conditions In addition, the V-I characteristic of the solar cell is non-linear and varies with irradiation and temperature But in general, there is always a unique point on the V-I or V-P curve which is called the Maximum Power Point (MPP) This means that the solar PV system will operate with maximum efficiency and produce a maximum output power The MPP is not known on the V-I or V-P curve, but it can be located by search algorithms which can have several advantages and disadvantages concerned with simplicity, convergence speed, extra hardware and cost This thesis presents the P&O algorithm for searching a MPP on the V-I characteristic of the solar PV system, especially under partial shading conditions

MỤC LỤC

Bản cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Tóm tắt iii

Abstract iv

Mục lục v

Chương 1: Giới thiệu 1.1 Giới thiệu 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

1.4 Nội dung nghiên cứu 3

1.5 Bố cục của luận văn 3

Chương 2 : Tổng quan tình hình nghiên cứu 2.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu ngoài nước 5

2.2 Tổng quan tình hình phát triển năng lượng mặt trời tại Việt Nam 7

Chương 3: Pin quang điện 3.1 Giới thiệu 11

3.2 Sơ đồ thay thế đơn giản của PV 15

3.3 Sơ đồ thay thế của PV có xét đến các tổn hao 16

3.4 Modul PV 17

3.5 Mảng PV 18

3.5.1 Nối nối tiếp nhiều modul PV 18

3.5.2 Nối song song nhiều modul PV 19

3.5.3 Nối hổn hợp nhiều modul PV 19

3.6 Phân loại hệ thống PV 20

3.6.1 Hệ thống PV kết nối lưới điện 20

3.6.2 Hệ thống PV độc lập 21

3.7 Các ảnh hưởng đến PV 22

3.7.1 Ảnh hưởng của cường độ chiếu sáng 22

3.7.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ 22

3.7.3 Ảnh hưởng của hiện tượng bóng râm 23

Chương 4: Điều khiển bám điểm công suất cực đại cho hệ pin quang điện

4.1 Giới thiệu 31

4.2 Bộ biến đổi DC/DC 33

4.2.1 Bộ biến đổi Buck 33

4.2.2 Bộ biến đổi Boost 36

4.2.3 Bộ biến đổi Buck – Boost 37

4.3 Điều khiển bộ biến đổi DC/DC 38

4.3.1 Điều khiển điện áp hồi tiếp 38

4.3.2 Điều khiển dòng điện hồi tiếp 39

4.4 Thuật toán xác định điểm công suất cực đại 40

4.4.1 Thuật toán Perturbation & Observation (P&O) 40

4.4.2 Thuật toán Incremental Conductance (IC) 43

4.4.3 Thuật toán điện áp không đổi 45

4.4.4 Thuật toán dòng điện ngắn mạch 46

Chương 5 : Kết quả mô phỏng 5.1 Giới thiệu 48

5.2 Xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống pin quang điện 48

5.3 Kết quả mô phỏng cho một array pin quang điện 53

5.3.1 Trường hợp không bị bóng râm 53

5.3.2 Trường hợp bị bóng râm 56

5.3.2.1 Trường hợp 1 56

5.3.2.2 Trường hợp 2 60

5.3.2.3 Trường hợp 3 63

5.3.2.4 Trường hợp 4 66

5.4 Kết luận 69

Chương 6 : Kết luận và hướng phát triển tương lai 6.1 Kết luận 70

6.2 Hướng phát triển tương lai 70

Tài liệu tham khảo 72

Danh mục các từ viết tắt

P&O: Perturbation & Observation

IC: Incremental Conductance algorithm

MPPT: Maximum Power Point Tracking

Danh mục các bảng

Bảng 2.1 Tiềm năng năng lượng mặt trời tại Việt Nam 7 Bảng 3.1 Bảng phân loại tuần hoàn trích lược với tinh thể Silicon thuộc nhóm

IV 13

Danh mục các hình

Hình 3.1 Phổ năng lượng mặt trời 12

Hình 3.2 Bản đồ bức xạ mặt trời trung bình toàn cầu 12

Hình 3.3 Bản đồ nhiệt độ trung bình toàn cầu 13

Hình 3.4 Nguyên tắc chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng điện của PV 14

Hình 3.5 Mô hình đơn giản của PV 14

Hình 3.6 Sơ đồ thay thế đơn giản của PV 15

Hình 3.7 Các tham số quan trọng của PV: Dòng điện ngắn mạch Isc và điện áp hở mạch Voc 15

Hình 3.8 Mô hình thay thế PV có xét đến các tổn hao 16

Hình 3.9 Đặc tính PV có xét đến các ảnh hưởng Rs và Rp 17

Hình 3.10 Modul PV 17

Hình 3.11 Đặc tính của modul PV 18

Hình 3.12 Các modul PV được kết hợp nối tiếp với nhau 18

Hình 3.13 Các modul PV được kết hợp song song với nhau 19

Hình 3.14 Các modul PV được kết hợp hổn hợp với nhau 20

Hình 3.15 Hệ thống PV kết nối lưới điện 21

Hình 3.16 Hệ thống PV độc lập 21

Hình 3.17 Đặc tuyến V-I của PV với các cường độ chiếu sáng khác nhau và nhiệt độ PV không đổi, 25oC 22

Hình 3.18 Đặc tuyến V-I của PV với các nhiệt độ khác nhau và cường độ chiếu sáng không đổi 1 kW/m2 23

Hình 3.19 Module PV với n PV trong trường hợp modul không bị che khuất 23

Hình 3.20 Module PV với n PV trong trường hợp modul bị che khuất một phần 24

Hình 3.21 Ảnh hưởng của hiện tượng bóng râm đối với module PV 25

Hình 3.22 Module PV với nhiều PV bị che khuất 25

Hình 3.23 Module PV sử dụng diode bypass 26

Hình 3.24 Đặc tính của PV trong trường hợp sử dụng diode bypass 26

Hình 3.25 Đánh giá so sánh giữa các trường hợp có và không có diode bypass 27

Hình 3.26 Các đặc tính của một mảng PV khi không có bóng râm 29

Hình 3.27 Các đặc tính của một mảng PV trong điều kiện có bóng râm 30

Hình 4.1 Các đặc tính phi tuyến của PV 32

Hình 4.2 Đặc tính V-I của PV với các cường độ bức xạ khác nhau 32

Hình 4.3 Hệ thống bám điểm công suất cực đại 33

Hình 4.4 Bộ giảm áp Buck 34

Hình 4.5 Bộ tăng áp Boost 36

Hình 4.6 Bộ biến đổi Buck – Boost 37

Hình 4.7 Sơ đồ điều khiển điện áp hồi tiếp 39

Hình 4.8 Sơ đồ điều khiển dòng điện hồi tiếp 39

Hình 4.9 Lưu đồ thuật toán P&O 41

Hình 4.10 Sự phân kỳ của thuật toán P&O khi cường độ bức xạ thay đổi 43

Hình 4.11 Thuật toán IC 43

Hình 4.12 Lưu đồ thuật toán IC 45

Hình 5.1 Cấu hình của mảng PV cần mô phỏng 48

Hình 5.2 Một module gồm 4 x 6 cell 49

Hình 5.3 Đặc tính V-I của module RTL-CS 90 50

Hình 5.4 Đặc tính V-P của module RTL-CS 90 50

Hình 5.5 Sơ đồ mô phỏng cho một array pin quang điện 51

Hình 5.6 Array pin quang điện có xét đến hiệu ứng bóng râm 52

Hình 5.7 Đặc tuyến V-I của array pin quang điện trong trường hợp không bị bóng râm 53

Hình 5.8 Đặc tuyến V-P của array pin quang điện trong trường hợp không bị bóng râm 54

Hình 5.9 Công suất thu được của hệ pin quang điện trong trường hợp bỏ qua hiện tượng bóng râm 54

Hình 5.10 Điện áp ngõ ra của hệ pin quang điện trong trường hợp bỏ qua hiện tượng bóng râm 55

Hình 5.11 Cường độ dòng điện ngõ ra của hệ pin quang điện trong trường hợp bỏ qua hiện tượng bóng râm 55

Hình 5.12 Array pin quang điện bị bóng râm tại Module 19 56

Hình 5.13 Đặc tuyến V-I xét đến hiệu ứng bóng râm, trường hợp 1 56

Hình 5.14 Đặc tuyến V-P xét đến hiệu ứng bóng râm, trường hợp 1 58

Hình 5.15 Công suất thu được của hệ pin quang điện, trường hợp 1 58

Hình 5.16 Điện áp ngõ ra của hệ pin quang điện, trường hợp 1 59

Hình 5.17 Cường độ dòng điện của hệ pin quang điện, trường hợp 1 59

Hình 5.18 Array pin quang điện bị bóng râm tại Module 13, 19 và 20 60

Hình 5.19 Đặc tuyến V-I xét đến hiệu ứng bóng râm, trường hợp 2 60

Hình 5.20 Đặc tuyến V-P xét đến hiệu ứng bóng râm, trường hợp 2 61

Hình 5.21 Công suất thu được của hệ pin quang điện, trường hợp 2 61

Hình 5.22 Điện áp ngõ ra của hệ pin quang điện, trường hợp 2 62

Hình 5.23 Cường độ dòng điện ngõ ra của hệ pin quang điện, trường hợp 2 62

Hình 5.24 Array pin quang điện bị bóng râm tại Module 7, 13, 14, 19, 20 và 21 63

Hình 5.25 Đặc tuyến V-I xét đến hiệu ứng bóng râm, trường hợp 3 63

Hình 5.26 Đặc tuyến V-P xét đến hiệu ứng bóng râm, trường hợp 3 64

Hình 5.27 Công suất thu được của hệ pin quang điện, trường hợp 3 64

Hình 5.28 Điện áp ngõ ra của hệ pin quang điện, trường hợp 3 65

Hình 5.29 Cường độ dòng điện ngõ ra của hệ pin quang điện, trường hợp 3 65

Hình 5.30 Array pin quang điện bị bóng râm tại Module 1, 7, 8, 13, 14, 15, 19, 20, 21 và 22 66

Hình 5.31 Đặc tuyến V-I xét đến hiệu ứng bóng râm, trường hợp 4 66

Hình 5.32 Đặc tuyến V-P xét đến hiệu ứng bóng râm, trường hợp 4 67

Hình 5.33 Công suất thu được của hệ pin quang điện, trường hợp 4 67

Hình 5.34 Điện áp ngõ ra của hệ pin quang điện, trường hợp 4 68

Hình 5.35 Cường độ dòng điện ngõ ra của hệ pin quang điện, trường hợp 4 68

Vì vậy, việc nghiên cứu sử dụng và khai thác năng lượng mặt trời ngày càng được quan tâm rộng rãi ở các nước trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng Vấn đề này không chỉ bởi các nguồn năng lượng khác đang bị cạn kiệt thiếu hụt, mà còn vì trái đất của chúng ta đang phải đối diện với vấn đề cấp bách về môi trường như hạn hán, lũ lụt, hiệu ứng nhà kính, ô nhiễm Năng lượng mặt trời chính là nguồn năng lượng không gây hại cho môi trường, sẵn

có, siêu sạch và miễn phí

Việt Nam có vị trí địa lý được ưu ái với một nguồn năng lượng tái tạo vô cùng lớn, đặc biệt là năng lượng mặt trời Trải dài từ vĩ độ 80

27’ Bắc đến 23023’ Bắc, với lượng bức xạ trung bình 5kW/m²/ngày với khoảng 2000 giờ nắng/năm Trong đó, nhiều nhất phải kể đến các thành phố như Ninh Thuận, Bình Thuận, Tây Ninh, Hồ Chí Minh, Bình Dương, Đồng Nai, các vùng Tây Bắc (Lai Châu, Sơn La, Lào Cai) và vùng Bắc Trung Bộ (Thanh Hóa, Nghệ

An, Hà Tĩnh) là các Tỉnh, Thành Phố của Việt Nam có tiềm năng rất lớn về năng lượng mặt trời

Về cơ bản, có 2 phương thức được sử dụng phổ biến để biến đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng điện như sau:

- Phương thức 1: Quang năng  nhiệt năng  điện năng

- Phương thức 2: Quang năng  điện năng

Luận văn sẽ tập trung chính nghiên cứu phương thức biến đổi năng lượng mặt trời dưới dạng quang năng thành năng lượng điện thông qua pin quang điện (Photovotaic, PV) mà có cấu tạo từ các chất bán dẫn

Tuy nhiên, do đặc thù riêng của pin quang điện nên chi phí đầu từ cho một hệ điện năng lượng mặt trời vẫn còn khá cao Điều này thôi thúc các nhà nghiên cứu không ngừng tìm tòi để nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn năng lượng này

Giải pháp “Điều khiển bám điểm công suất cực đại của hệ pin quang điện

mặt trời có xét đến hiện tượng bóng râm” cũng không nằm ngoài mục tiêu

chung đó, nhằm cung cấp công suất điện tối đa trong mọi điều kiện môi trường Đặc biệt, hiện tượng bóng râm cũng là một trong các hiện tượng mà sẽ được nghiên cứu và xét đến trong luận văn trong quá trình điều khiển bám điểm công suất cực đại

1.2 Mục tiêu nghiên cứu:

Nghiên cứu, mô phỏng điều khiển bám điểm công suất cực đại của hệ pin quang điện mặt trời có xét đến hiện tượng bóng râm để đảm bảo công suất ngõ ra là lớn nhất

Khảo sát các đường đặc tính V-I , V-P và điều khiển để bám điểm công suất cực đại của hệ pin quang điện mặt trời có xét đến hiện tượng bóng râm

Thuật toán P&O (Perturbation and Observation) là một trong các thuật toán cho phép xác định điểm công suất cực đại đơn giản và phổ biến nhất mà sẽ được áp dụng cho việc xác định điểm công suất cực đại trong luận văn này

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

- Đối tượng nghiên cứu của đề tài là một hệ thống pin quang điện mặt trời bao gồm nhiều module với mỗi module có nhiều tế bào pin quang điện được kết nối với nhau Tải của hệ thống pin quang điện là tải thuần trở

- Phạm vi nghiên cứu của đề tài là tìm điểm công suất cực đại toàn cục (Global Maximum Power Point, GMPP) của hệ thống pin quang điện có xét đến hiện tượng bóng râm

- Luận văn bỏ qua các ảnh hưởng khác mà có thể ảnh hưởng đến hiệu quả khai thác của hệ thống pin quang điện

1.4 Nội dung nghiên cứu:

- Tiến hành mô phỏng hệ thống điều khiển bám điểm công suất cực đại của hệ pin quang điện mặt trời có xét đến hiện tượng bóng râm

- Trong điều kiện không có bóng râm, khảo sát các đường đặc tính V-I và V-P

để tìm điểm công suất cực đại của hệ pin quang điện

- Trong điều kiện có bóng râm, khảo sát ảnh hưởng của hiệu ứng bóng râm đến các đặc tính V-I, V-P và tìm điểm công suất cực đại toàn cục của hệ thống pin quang điện

- Trình bày và mô phỏng các thuật toán tìm điểm công suất cực đại cho hệ thống pin quang điện trong trường hợp không có và có xét đến hiện tượng bóng râm

- So sánh trường hợp không có bóng râm và trường hợp che từng mảng

1.5 Bố cục của luận văn:

Bố cục của luân văn bao gồm:

Chương 1: Giới thiệu

Chương 2: Tổng quan tình hình nghiên cứu

Chương 3: Pin quang điện

Chương 4: Điều khiển bám điểm công suất cực đại cho hệ pin quang điện

Chương 5: Kết quả mô phỏng

Chương 6: Kết luận và hướng phát triển

Chương 2

TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

Với các mục tiêu nghiên cứu đã được đặt ra trong Chương 1, tổng quan cho tình hình nghiên cứu liên quan đến bài toán điều khiển bám điểm công suất cực đại cũng như tổng quan cho tình hình khai thác và sử dụng năng lượng mặt trời tại Việt Nam sẽ được trình bày trong chương này

2.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu ngoài nước

Bài toán điều khiển bám điểm công suất cực đại đã được giới thiệu và các kỹ thuật bám điểm công suất cực đại đã được đề xuất và giới thiệu, chẳng hạn như thuật toán xáo trộn và giám sát (Perturbation & Observation algorithm, P&O) [2.1]-[2.4], thuật toán gia tăng độ dẫn (Incremental Conductance algorithm, IC) [2.1]-[2.5], mạng nơ- rôn nhân tạo [2.6], logic mờ [2.7], v v Các kỹ thuật này khác nhau ở một vài khía cạnh và quan điểm bao gồm: tính chất đơn giản của thuật toán, tốc độ hội

tụ của thuật toán, tính chất phức tạp của việc thực hiện các phần ứng thực nghiệm, cũng như chi phí thực hiện cho mỗi giải pháp

Trên nền tảng của thuật toán P&O, J Jiang, T Huang, Y Hsiao, và C Chen đã giới thiệu phương pháp so sánh 3 điểm Phương pháp này tương tự như phương pháp P&O và có thể xem như thuật toán P&O cải tiến Thuật toán P&O thực hiện so sánh 2 thời điểm Trong khi đó, thuật toán được giới thiệu so sánh 3 thời điểm từ đó mới ra quyết định tăng, giảm hay giữ nguyên giá trị của điện áp Có thể nhận ra các ưu điểm của thuật toán này, việc so sánh 3 điểm có khả năng khắc phục được sự hoạt động sai của giải thuật P&O truyền thống khi có sự thay đổi nhanh của môi trường chẳng hạn như cường độ bức xạ, nhiệt độ, v v Tuy nhiên đề xuất này cũng tồn tại một vài khuyết điểm chẳng hạn như khi cường độ bức xạ thay đổi mạnh và kéo dài so với chu

kỳ lấy mẫu thì thuật toán so sánh 3 điểm này có thể sai do thuật toán luôn xác định được 3 điểm cùng tăng (nếu cường độ bức xạ tăng) hoặc 3 điểm cùng giảm (nếu cường

độ bức xạ giảm) và cuối cùng quyết định thay đổi giá trị điện áp sẽ không chính xác, ảnh hưởng đến hiệu quả của thuật toán [2.8]

Tương tự, để khắc phục cho các khuyết điểm của thuật toán P&O truyền thống,

D Sera, T Kerekes, R Teodorescu và F Blaabjerg đã giới thiệu thêm một thuật toán bám điểm công suất cực đại trên nền tảng của thuật toán P&O bằng việc lấy thêm các mẫu trung gian Ưu điểm của thuật toán này sẽ giúp bộ điều khiển bám điểm công suất cực đại không bị nhẫm lẫn khi cường độ sáng thay đổi tuyến tính Trong khi đó, nhược điểm của thuật toán này là khi cường độ chiếu sáng thay đổi không tuyến tính thì thuật toàn này có thể hoạt động sai [2.9]

M A Younis, T Khatib, M Najeeb và A M Ariffin [2.10] đã tiếp tục nghiên cứu để kết hợp công nghệ mạng nơ-rôn nhân tạo và thuật toán P&O cho việc xây dựng một bộ điều khiển bám điểm công suất cực đại Các tác giả đã sử dụng mạng nơ-rôn nhân tạo để dự báo giá trị điện áp tối ưu của hệ thống PV sao cho có thể đạt được điểm công suất cực đại Cấu trúc mạng nơ-rôn được sử dụng trong nghiên cứu là cấu trúc lan truyền ngược với bốn tín hiệu ngõ vào mà tương ứng là cường độ bức xạ, nhiệt độ,

hệ số nhiệt của dòng điện ngắn mạch và hệ số nhiệt độ của điện áp hở mạch của PV và tín hiệu ngõ ra của mạng nơ-rôn là giá trị điện áp tối ưu Các kết quả mô phỏng trong nghiên cứu này cho thấy rằng bộ điều khiển bám điểm công suất cực đại sử dụng công nghệ mạng nơ-rôn có các đáp ứng nhanh hơn bộ điều khiển sử dụng thuật toán P&O

và đồng thời, hiệu suất bám trung bình cũng được cải tiến hơn thuật toán P&O một cách đáng kể

B Das, A Jamatia, A Chakraborti, P R Kasari và M Bhowmik [2.11] đã giới thiệu phương pháp chia đôi (Bisection method) cho bộ điều khiển bám điểm công suất cực đại của hệ thống PV Thuật toán tìm ra được giá trị điện áp của mô-đun PV, tính toán công suất và cuối cùng là xác định và bám theo điểm công suất cực đại Các kết quả mô phỏng trong nghiên cứu này cũng được sử dụng để so sánh với các kết quả khác bằng việc sử dụng kỹ thuật P&O thông thường Kết quả so sánh cho thấy rằng phương pháp đề xuất có khả năng đạt được giá trị công suất cực đại nhanh hơn thuật toán P&O

Với mục tiêu xét các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của pin quang điện như sự thay đổi của các điều kiện nhiệt độ, bức xạ mặt trời hoặc đặc biệt là hiện tưởng bóng râm Một hiện tượng mà pin quang điện bị che khuất bởi một đám mây thoáng qua, một tòa nhà cao tầng, , các mô phỏng và thực nghiệm cho hệ thống pin quang điện dưới điều kiện bóng râm đã được thực hiện [2.12]-[2.14]

2.2 Tổng quan tình hình phát triển năng lượng mặt trời tại Việt Nam

Lãnh thổ Việt Nam kéo dài từ 8–230 vĩ Bắc, nằm trong khu vực có cường độ bức xạ mặt trời tương đối cao với trị số tổng xạ khá lớn từ 100–175 kcal/cm2.năm Do

đó, việc sử dụng năng lượng mặt trời ở nước ta sẽ đem lại hiệu quả kinh tế lớn Giải pháp sử dụng năng lượng mặt trời hiện đang được cho là giải pháp tối ưu Đây là nguồn năng lượng sạch, không gây ô nhiễm môi trường và có trữ lượng vô cùng lớn Đồng thời, việc phát triển ngành công nghiệp sản xuất PV sẽ góp phần thay thế các nguồn năng lượng hóa thạch, giảm phát khí thải nhà kính và bảo vệ môi trường Đây được coi là nguồn năng lượng quý giá, có thể thay thế các dạng năng lượng cũ đang ngày càng cạn kiệt Các quốc gia trên thế giới đã sử dụng năng lượng mặt trời như một giải pháp thay thế những nguồn tài nguyên truyền thống Tuy nhiên, Việt Nam mới chỉ khai thác khoảng 25% nguồn năng lượng tái tạo này Do lãnh thổ của Việt Nam trải dài nên tiềm năng về năng lượng mặt trời ở mỗi vùng cũng khác nhau, có thể chia ra thành 5 vùng với tiềm năng tại mỗi vùng như sau:

Bảng 2.1 Tiềm năng năng lượng mặt trời tại Việt Nam

Năng lượng mặt trời trung bình (kcal/cm 2 năm)

Số giờ nắng trung bình năm (giờ/năm)

xa, các công trình nằm trong khu vực không có lưới điện Tuy nhiên, hiện nay pin quang điện vẫn đang còn là món hàng xa xỉ đối với các nước đang phát triển

Đi đầu trong việc phát triển ứng dụng này là ngành bưu chính viễn thông Các trạm pin quang điện phát điện sử dụng làm nguồn cung cấp điện cho các thiết bị thu phát sóng của các bưu điện lớn, trạm thu phát truyền hình thông qua vệ tinh

Ở ngành bảo đảm hàng hải, các trạm pin quang điện phát điện sử dụng làm nguồn cung cấp điện cho các thiết bị chiếu sáng, cột hải đăng, đèn báo sông

Trong ngành công nghiệp, các trạm pin quang điện phát điện sử dụng làm nguồn cung cấp điện dự phòng cho các thiết bị điều khiển trạm biến áp 500 kV, thiết

bị máy tính và sử dụng làm nguồn cung cấp điện nối với điện lưới quốc gia

Trong ngành giao thông đường bộ, các trạm pin quang điện phát điện dần được

sử dụng làm nguồn cung cấp điện cho các cột đèn đường chiếu sáng

Trong sinh hoạt của các hộ gia đình vùng sâu, vùng xa, các trạm pin quang điện phát điện sử dụng để thắp sáng, nghe đài, xem vô tuyến

- Khu vực miền Nam ứng dụng các dàn pin quang điện phục vụ thắp sáng và sinh hoạt văn hóa tại một số vùng nông thôn xa lưới điện Các trạm điện mặt trời có công suất từ

500 - 1000 Wp được lắp đặt ở trung tâm xã, nạp điện vào ắc qui cho các hộ gia đình sử dụng Các dàn pin quang điện có công suất từ 250 - 500 Wp phục vụ thắp sáng cho các bệnh viện, trạm xá và các cụm văn hoá xã Đến nay, có khoảng 800 - 1000 dàn pin quang điện đã được lắp đặt và sử dụng cho các hộ gia đình, công suất mỗi dàn từ 22,5

- 70 Wp

- Khu vực miền Trung có bức xạ mặt trời khá tốt và số giờ nắng cao, rất thích hợp cho việc ứng dụng pin quang điện Hiện tại, khu vực miền Trung có hai dự án lai ghép với pin quang điện có công suất lớn nhất Việt Nam, đó là:

* Dự án phát điện ghép giữa pin quang điện và thuỷ điện nhỏ, công suất 125 kW được lắp đặt tại xã Trang, huyện Mang Yang, tỉnh Gia Lai, trong đó công suất của hệ thống PMT là 100 kWp (kilowatt peak) và của thuỷ điện là 25 kW Dự án được đưa vào vận hành từ cuối năm 1999, cung cấp điện cho 5 làng Hệ thống điện do Điện lực Mang Yang quản lý và vận hành

* Dự án phát điện lai ghép giữa pin quang điện và động cơ gió phát điện với công suất

là 9 kW, trong đó pin quang điện là 7 kW Dự án trên được lắp đặt tại làng Kongu 2, huyện Đak Hà, tỉnh Kon Tum, do Viện Năng lượng thực hiện Công trình đã được đưa vào sử dụng từ tháng 11/2000, cung cấp điện cho một bản người dân tộc thiểu số với

42 hộ gia đình Hệ thống điện do sở Công thương tỉnh quản lý và vận hành

Các dàn pin quang điện đã lắp đặt ứng dụng tại các tỉnh Gia Lai, Quảng Nam, Bình Định, Quảng Ngãi và Khánh Hoà, hộ gia đình công suất từ 40 - 50 Wp Các dàn đã lắp đặt ứng dụng cho các trung tâm cụm xã và các trạm y tế xã có công suất từ 200 - 800

Wp Hệ thống điện sử dụng chủ yếu để thắp sáng và truyền thong Đối tượng phục vụ

là người dân, do dân quản lý và vận hành

- Khu vực miền Bắc, việc ứng dụng các dàn pin quang điện phát triển với tốc độ khá nhanh, phục vụ các hộ gia đình ở các vùng núi cao, hải đảo và cho các trạm biên phòng Công suất của dàn pin quang điện dùng cho hộ gia đình từ 40 - 75 Wp Các dàn dùng cho các trạm biên phòng, nơi hải đảo có công suất từ 165 - 300 Wp Các dàn dùng cho trạm xá và các cụm văn hoá thôn, xã là 165 - 525 Wp

Tại Quảng Ninh có hai dự án PMT do vốn trong nước (từ ngân sách) tài trợ:

* Dự án pin quang điện cho đơn vị bộ đội tại các đảo vùng Đông Bắc Tổng công suất lắp đặt khoảng 20 kWp Dự án trên do Viện Năng lượng và Trung tâm Năng lượng mới Trường đại học Bách khoa Hà Nội thực hiện Hệ thống điện sử dụng chủ yếu để thắp sáng và truyền thông, đối tượng phục vụ là bộ đội, do đơn vị quản lý và vận hành

* Dự án pin quang điện cho các cơ quan hành chính và một số hộ dân của huyện đảo

Cô Tô Tổng công suất lắp đặt là 15 kWp Dự án trên do Viện Năng lượng thực hiện Công trình đã vận hành từ tháng 12/2001

* Công ty BP Solar của Úc đã tài trợ một dự án pin quang điện có công suất là 6120

Wp phục vụ cho trạm xá, trụ sở xã, trường học và khoảng 10 hộ gia đình Dự án trên được lắp đặt tại xã Sĩ Hai, huyện Hà Quảng, tỉnh Cao Bằng

* Dự án “Ứng dụng thí điểm điện mặt trời cho vùng sâu, vùng xa” tại xã Ái Quốc, tỉnh Lạng Sơn đã hoàn thành vào tháng 11/2002 Tổng công suất dự án là 3000 Wp, cung cấp điện cho trung tâm xã và trạm truyền hình, chủ yếu để thắp sáng và truyền thông, đối tượng phục vụ là người dân, do dân quản lý và vận hành

* Trung tâm Hội nghị Quốc gia sử dụng điện mặt trời: Tổng công suất pin mặt trời là

154 kWp Đây là một công trình điện mặt trời lớn nhất tại Việt Nam

* Trạm pin mặt trời nối lưới của Viện Năng lượng công suất 1080 Wp bao gồm 8 môđun

* Trạm pin mặt trời nối lưới lắp đặt trên mái nhà làm việc Bộ Công thương, 54 Hai Bà Trưng, Quận Hoàn Kiếm, Hà Nội Công suất lắp đặt là 2700 Wp

* Lắp đèn năng lượng mặt trời trên đường phố Đà Nẵng sử dụng nguồn năng lượng mặt trời Hệ thống thu góp điện năng được “dán” thẳng trên thân trụ đèn Bên trong trụ

có tám bình ắc qui dùng để tích năng lượng

* Hai cột đèn năng lượng mặt trời kết hợp năng lượng gió đầu tiên được lắp đặt thành công tại Ban quản lý dự án Công nghệ cao Hòa Lạc Hai cột đèn trị giá 8.000 USD, do Công ty cổ phần tập đoàn quốc tế Kim Đỉnh lắp đặt Hiện tại, hai cột đèn này có thể sử dụng trong 10 h mỗi ngày, có thể thắp sáng bốn ngày liền nếu không có nắng và gió

Chính Phủ Nhật Bản, Đức và Hoa Kỳ đang thúc đẩy việc hỗ trợ người dân dần dần từ bỏ các nhiên liệu hoá thạch Chẳng hạn, tại Đức, một gia đình có thể được chính phủ hỗ trợ hơn 2000 euro (khoảng 2860 USD) để lắp đặt các pin quang điện Họ không phải trả bất kì phí nào trong 10 năm và còn được thu lợi trong 10 năm tiếp theo

Tuy nhiên, ở các nước đang phát triển việc tuyên truyền sử dụng năng lượng mặt trời lại hạn chế trong khi chính những nước này càng cần phải tranh thủ nguồn năng lượng mặt trời nhiều hơn Các quốc gia này có nhiều thuận lợi hơn về điều kiện địa lý như gần xích đạo và có cường độ bức xạ mặt trời lớn hơn các nước ôn đới

Mặt trời bức xạ năng lượng tương ứng với một dãy bức xạ rất rộng Tuy nhiên,

có thể nhận ra rằng không phải bức xạ nào cũng có thể tạo ra hiện tượng quang điện Thực tế, chỉ có những bức xạ với bước sóng,  có năng lượng lớn hơn mức năng lượng kích hoạt electron thì bức xạ ấy mới có khả năng tạo ra hiện tượng quang điện Hiện tượng ánh sáng, có bước sóng ngắn làm bật các electron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện, các electron bị bật ra gọi là electron quang điện

Phổ năng lượng mặt trời tác động lên PV, Hình 3.1 cho thấy rằng 20,2% năng lượng mặt trời tổn hao không có tác dụng do có năng lượng thấp hơn mức năng lượng tối thiểu để kích hoạt các electron ra khỏi trạng thái tĩnh của chúng (hv < Eg); 30,2% bị mất đi ở các vùng năng lượng (hv > Eg) và chỉ có 49,6% năng lượng hữu ích có thể được thu bởi PV [3.1]

Hình 3.2 cho thấy bức xạ mặt trời trung bình toàn cầu và hình 3.3 cho thấy nhiệt độ trung bình toàn cầu Những hình này cho thấy tiềm năng năng lượng mặt trời là lớn nhất ở lân cận của đường xích đạo do mức độ bức xạ mặt trời và nhiệt độ cao nhất trong các khu vực này

Hình 3.2 Bản đồ bức xạ mặt trời trung bình toàn cầu [3.2]

Hình 3.3 Bản đồ nhiệt độ trung bình toàn cầu [3.2]

Năng lượng mặt trời có thể được xem như là một trong các dạng quang năng mà có thể được biến đổi thành điện năng Về cơ bản có 2 hình thức biến đổi:

- Quang năng  nhiệt năng  điện năng

- Quang năng  điện năng

Trong 2 hình thức phát điện trên, có thể nhận ra rằng hình thức thứ 2 với quang năng được chuyển đổi trực tiếp thành điện năng được nghiên cứu và khai thác mạnh mẽ hơn Hình thức khai thác này sẽ được thực hiện thông qua hệ thống PV (Photovoltaic, PV)

mà được cấu thành từ các chất bán dẫn

PV sử dụng chất bán dẫn để biến đổi ánh sáng thành điện năng Kỹ thuật sản xuất PV rất giống với kỹ thuật sản xuất ra các linh kiện bán dẫn như diode, transistor, Nguyên liệu được sử dụng để sản xuất PV cũng giống như các linh kiện bán dẫn khác, thông thường là tinh thể silicon, thuộc nhóm IV Có thể nói PV là sự ngược lại của diode quang Diode quang nhận điện năng và tạo ra ánh sáng, trong khi đó PV nhận ánh sáng và tạo ra điện năng

Bảng 3.1 Bảng phân loại tuần hoàn trích lược với tinh thể Silicon thuộc nhóm IV

Hình 3.4 Nguyên tắc chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng điện của PV

Mô hình đơn giản của PV được mô tả như sau, Hình 3.5

I

Tải

b) Hình 3.5 Mô hình đơn giản của PV

 



3.2 Sơ đồ thay thế đơn giản của PV

Sơ đồ thay thế đơn giản của PV được biểu diễn như sau, Hình 3.6 [3.1]

I I

V Tải ~

I d

Hình 3.6 Sơ đồ thay thế đơn giản của PV

Trong PV, hai tham số quan trọng của nó là dòng điện ngắn mạch, I sc và điện áp hở

T: là nhiệt độ tuyệt đối (K)

Trong điều kiện 250C, ta có:

3.3 Sơ đồ thay thế của PV có xét đến các tổn hao

Trong thực tế, PV luôn có tổn hao, đặc trưng cho sự tổn hao này là các thông số

R s và R p Khi ấy, mô hình PV được mô tả như sau:

Biểu thức đặc trưng của PV có xét đến các ảnh hưởng của R s và R p:

Một khuyết điểm của PV là điện áp và dòng điện làm việc của nó rất nhỏ Một

PV có điện áp làm việc khoảng 0,5 V Do đó, để có điện áp làm việc lớn hơn, yêu cầu phải mắc nối tiếp các PV và để có dòng điện làm việc lớn hơn yêu cầu phải mắc song song các PV

Cell

Module Hình 3.10 Module PV

Khi ấy, điện áp của module PV có thể được xác định như sau:

V d: là điện áp của diode

R s: là giá trị điện trở nối tiếp

Các đường đặc tính của một module PV được mô tả như sau:

I sc

4 cells 36 cells Mắc nối tiếp các cell

2,4V 36 cells x 0,6V = 21,6V

0 0,6V cho cell

3.5.1 Nối nối tiếp nhiều module PV

Hình thức này được sử dụng để nâng điện áp của hệ thống PV

3.5.2 Nối song song nhiều module PV

Hình thức này được sử dụng để nâng cường độ dòng điện của hệ thống PV

Hình 3.13 Các module PV được kết hợp song song với nhau

3.5.3 Nối hỗn hợp nhiều module PV

Hình thức này được sử dụng để nâng cả điện áp và cường độ dòng điện của hệ thống

3.6 Phân loại hệ thống PV

3.6.1 Hệ thống PV kết nối lưới điện

Hệ thống này phổ biến ở các nước phát triển như Châu Âu với sự hỗ trợ của chính phủ Đây là một hệ thống mà kết nối các PV trực tiếp vào lưới điện quốc gia mà được xem giống như các nguồn điện khác Trong trường hợp này, lưới điện hoạt động như một

hệ thống lưu trữ cho các nhà sản xuất Khi ấy, điện năng được các nhà sản xuất bán cho lưới điện quốc gia khi không có nhu cầu và sau đó mua lại từ lưới điện khi có nhu cầu

Hệ thống này cần một biến tần để truyền tải điện năng từ DC (hệ thống PV sản xuất điện) sang AC của lưới điện Khi hệ thống PV sản xuất điện năng và nhà sản xuất sử dụng điện năng này cho nhà ở hay doanh nghiệp của họ, điện được sử dụng trực tiếp từ

hệ thống PV Khi hệ thống PV không đáp ứng đủ nhu cầu, điện năng được sử dụng từ lưới điện, hình 3.15 Trường hợp ngược lại, hệ thống PV sản xuất điện năng nhiều hơn nhu cầu, phần dư thừa được bán cho lưới điện quốc gia Khoản tiền người dân nhận được do cung cấp điện cho lưới điện thường là ít hơn nhiều so với chi phí mua điện từ lưới điện Giá điện cao nhất phải trả khi hệ thống điện quốc gia được sử dụng vào giờ tải đỉnh Các hệ thống PV ít đòi hỏi phải bảo dưỡng và có thể tiết kiệm chi phí lớn nếu các tòa nhà nơi các hệ thống PV được lắp đặt sử dụng điện năng sản xuất trực tiếp Đó

là một động lực để kiếm tiền bằng cách bán điện cho lưới điện quốc gia nếu tòa nhà tiêu dùng điện thấp

Hình 3.15 Hệ thống PV kết nối lưới điện

3.6.2 Hệ thống PV độc lập

Đây là một hệ thống không kết nối với lưới điện quốc gia Nó cho phép các nhà sản xuất sử dụng năng lượng điện mà được sản xuất trực tiếp Công suất thường được lưu trữ trong ắc-quy khi mức sản lượng vượt quá mức nhu cầu Đây là loại hệ thống đặc biệt hữu ích tại các khu vực trên thế giới nơi mà không có lưới điện quốc gia, chẳng hạn như ở các nước đang phát triển, trường học, bệnh viện, hệ thống đèn đường,

Hệ thống này thường liên quan đến việc sử dụng các pin quang điện nhỏ hơn nhiều so với các pin quang điện được sử dụng trong hệ thống kết nối lưới điện do nhu cầu điện

là thấp hơn đáng kể

Hình 3.16 Hệ thống PV độc lập

3.7 Các ảnh hưởng đến PV

Các PV có bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như cường độ chiếu sáng, nhiệt độ, hiện tượng bóng râm,

3.7.1 Ảnh hưởng của cường độ chiếu sáng

Cường độ chiếu sáng càng lớn thì công suất thu được của PV càng lớn, dòng Isc

PV không đổi, 250C

3.7.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ PV càng cao thì V oc càng thấp, Hình 3.18

không đổi 1 kW/m2

3.7.3 Ảnh hưởng của hiện tượng bóng râm

Hiện tượng bóng râm được định nghĩa khi PV bị che phủ một phần mà có thể gây ra các ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất của PV Giả sử một PV trong một mảng PV bi che khuất

Hình 3.20 Module PV với n PV trong trường hợp module bị che khuất một phần

Khi ấy, điện áp của module PV sẽ là:

Trong trường hợp khi nhiều PV bị che khuất thì các đặc tuyến có thể được biểu diễn như hình 3.22

Không bị che khuất

1 PV bị che khuất

Nạp ắc-quy

2 PV bị che khuất 100%

Điện áp (V) Hình 3.22 Module PV với nhiều PV bị che khuất

a) PV không bị che khuất b) PV bị che khuất

Hình 3.23 Module PV sử dụng diode bypass

Đặc tính của PV trong trường hợp sử dụng diode bypass được mô tả như hình 2.24

Bị che khuất và không

sử dụng diode bypass

Điện áp ắc-quy

Bị che khuất với diode bypass

Không bị che khuất

Điện áp (V) Hình 3.24 Đặc tính của PV trong trường hợp sử dụng diode bypass

Xét một mảng PV dùng nạp điện cho một bộ ắc-quy, 65V khi không có và có diode bypass bảo vệ

I = 3,3 A 65 V

52 V

I = 2,2 A

Che khuất từng phần

65 V

80 V

I = 3,2 A

Che khuất từng phần

65 V

On 65,6 V

Off 49,2 V

0 V a) Không bị che khuất

0 V b) Bị che khuất và không

sử dụng dioide bypass

0 V b) Bị che khuất và sử dụng dioide bypass Hình 3.25 Đánh giá so sánh giữa các trường hợp có và không có diode bypass

Trong hình 3.25, bình thường các PV là nguồn phát điện và ắc-quy trong khảo sát này

có điện áp là 65 V Khi ấy, dựa vào đặc tuyến (V, I) của PV và giá trị điện áp 65 V,

cường độ dòng điện của PV được xác định là 3,3 A Khi có hiện tượng bóng râm che khuất một mô-đun PV, mô-đun này sẽ không còn là nguồn phát nữa, dòng điện sẽ chạy

qua điện trở song song, R p của mô-đun này tạo ra một giá trị điện áp rơi, ΔV = I x R p

Giá trị điện áp rơi, ΔV này cộng với giá trị điện áp của ắc-quy, 65 V sẽ là điện áp đặt trên các mô-đun PV còn lại và dựa vào đặc tuyến (V, I) của PV, dòng điện sẽ giảm

xuống Trong trường hợp, khi PV sử dụng các diode bypass thì dòng điện sẽ chạy qua diode này Điều này cũng có nghĩa là PV sẽ chịu ảnh hưởng hơn khi hiện tưởng che khuất xảy ra

Bóng râm không chỉ làm giảm công suất của các tế bào quang điện mà còn thay đổi

điện áp hở mạch, V oc ; dòng ngắn mạch, I sc và hiệu suất của chúng Tình trạng bị che một phần là tình trạng chung do bóng của các tòa nhà, cây cối, mây và bụi bẩn, gây

ra Trong điều kiện bóng che một phần, có một phần trong chuỗi các module của mảng

PV được chiếu sáng ít hơn Các module bị che có thể phải chịu điện áp ngược do các module không bị che đặt lên, làm quá nhiệt các module bị che và làm giảm tuổi thọ module này Điều này có thể tránh được bằng cách sử dụng các diode bypass có thể được đặt trên một module PV Điều này cho phép dòng điện của dãy đi đúng hướng ngay cả khi một phần của dãy là hoàn toàn tối

Hình 3.26 Các đặc tính của một mảng PV khi không có bóng râm

Hình 3.26 cho thấy các đặc tính của mảng PV bao gồm 2 chuỗi kết nối song song mỗi chuỗi bao gồm bốn module nối tiếp trong cùng điều kiện

Mặt khác, hình 3.27 cho thấy các đặc tính của module PV với hai tế bào của một chuỗi

bị che một phần, khi đó đường cong P-V tồn tại nhiều điểm cực đại địa phương, nghĩa

là có nhiều điểm MPP cục bộ làm ảnh hưởng đến hoạt động của bộ điều khiển bám điểm cực đại công suất MPPT Công suất ngõ ra cũng giảm do tác động của một phần bóng che Khi số lượng các tế bào bị che càng nhiều, công suất đầu ra càng giảm nhiều hơn