Điều khiển tối ưu công suất phát của một hệ nhiều pin quang điện (1)

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨHọ tên học viên: NGUYỄN THỊ BÍCH HẠNH Giới tính: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 10/11/1981 Nơi sinh: Ninh Bình Chuyên ngành: Kỹ thuật điện MSHV:1241830006 I- Tên đề t

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS HUỲNH CHÂU DUY

Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP HCM ngày 18 tháng 01 năm 2014

Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ)

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: NGUYỄN THỊ BÍCH HẠNH Giới tính: Nữ

Ngày, tháng, năm sinh: 10/11/1981 Nơi sinh: Ninh Bình

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện MSHV:1241830006

I- Tên đề tài:

ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU CÔNG SUẤT PHÁT CỦA MỘT HỆ

NHIỀU PIN QUANG ĐIỆN II- Nhiệm vụ và nội dung:

 Trình bày bao quát hệ thống pin mặt trời làm việc độc lập với tải cố định (tải

thuần trở)

 Nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý hoạt động, mô hình toán và các đặc tính của

pin quang điện

 Các bộ biến đổi DC/DC

 Phương pháp và thuật toán điều khiển dò tìm điểm công suất cực đại

III- Ngày giao nhiệm vụ: 12/6/2013

IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 12/12/2013

V- Cán bộ hướng dẫn: TS HU NH CHÂU DUYỲNH CHÂU DUY

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

(Họ tên và chữ ký)

TS HUỲNH CHÂU DUY

KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

(Họ tên và chữ ký)

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu này là của riêng tôi Các số liệu, kếtquả nêu ra trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳcông trình nào khác

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đãđược xin phép và cảm ơn Tất cả các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ

rõ nguồn gốc

Học viên thực hiện Luận văn

Nguyễn Thị Bích Hạnh

Tôi xin chân thành cảm ơn TS.Huỳnh Châu Duy – Phó Viện Trưởng Viện ĐàoTạo Quan Hệ Quốc Tế – Trường Đại Học Công Nghệ Tp.HCM, Giảng viện bộ môn

Hệ Thống Điện – Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM, người thầy đã hết lòng chỉbảo, hướng dẫn, truyền đạt những kiến thức chuyên môn cũng như những kinhnghiệm nghiên cứu trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn

Xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu, Ban chủ nhiệm khoa Cơ - Điện –Điện tử, Phòng quản lý đào tạo sau đại học và tất cả Quí Thầy, Cô của Trường ĐạiHọc Công nghệ Tp.HCM đã giảng dạy, trang bị cho tôi những kiến thức rất bổ ích

và qúy báu trong suốt quá trình học tập cũng như nghiên cứu

Xin cảm ơn Gia đình, bạn bè, đồng nghiệp những người luôn giành những tìnhcảm sâu sắc nhất, giúp đỡ và khuyến khích tôi để tôi vượt qua mọi khó khăn trongsuốt quá trình thực hiện luận văn

Xin cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Cao Đẳng Nghề Đồng Nai đã t o i uạo điều điều ều

ki n thu n l i v h tr cho tôi r t nhi u trong quá trình h c t p, công tác c ngỗ trợ cho tôi rất nhiều trong quá trình học tập, công tác cũng ất nhiều trong quá trình học tập, công tác cũng ều ọc tập, công tác cũng ũng

nh trong su t th i gian th c hi n lu n v n.ư trong suốt thời gian thực hiện luận văn ốt thời gian thực hiện luận văn ời gian thực hiện luận văn ực hiện luận văn ăn

Tp.Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2014

Người thực hiện

Nguyễn Thị Bích Hạnh

- Vùng 3: Vùng bên phải điểm cực đại.

Bằng việc xác định điểm làm việc của pin quang điện đang ở vùng nào đều cóthể nhanh chóng đưa pin vào làm việc ở điểm cực đại thông qua việc điều chỉnh độrộng xung của mạch Boost

Kết quả mô phỏng cho thấy thuật toán đề xuất mới đã tìm được điểm côngsuất cực đại nhanh hơn, ổn định hơn và khắc phục được một số nhược điểm củathuật toán P&O, INC và thuật toán điện áp là hằng số

This study presents the Maximum Power Point Tracking (MPPT) technique ofPhotovoltaics to adapt changing enviromental conditions Therefrom uses the newmethod by dividing the working point on the characteristics V-P of into three majorareas, including: Photovoltaics

- Areas 1: the left side of the maximum power point

- Areas 2: the maximum area

- Areas 3: the right of the maximum power point

By defining the working point of the Photovoltaics are in areas where we canquickly take the Photovoltaics to work at the maximum power point by adjustingduty pulse of the boost circuit

Results of Simulations and experimental measurements has shown that thismethod has found the MPP faster, more stable and overcomes some disadvantages

of the algorithm Perturb and Observe, Incremental Conductance and the algorithmvoltage is const

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CÁM ƠN ii

TÓM TẮT iii

MỤC LỤC v

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT viii

DANH MỤC CÁC BẢNG ix

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, SƠ ĐỒ, ĐỒ THỊ x

Chương 1 GIỚI THIỆU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Tính cần thiết 3

1.3 Tình hình nhận định của thế giới 4

1.4 Dự báo trong tương lai 5

1.5 Mục tiêu của đề tài 6

1.6 Nội dung nghiên cứu 7

1.7 Phạm vi nghiên cứu của đề tài 7

1.8 Nội dung của luận văn 9

1.9 Kết luận 9

Chương 2 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG NGUỒN ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 10

2.1 Giới thiệu 10

2.2 Tình hình khai thác và sử dụng năng lượng mặt trời trên thế giới và tại Việt Nam 10

2.3 Tiềm năng năng lượng mặt trời tại Việt Nam 16

2.4 Tổng quan tình hình nghiên cứu của đề tài 18

2.4.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 18

2.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 20

2.5 Kết luận 24

Chương 3 HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 25

3.1 Cấu tạo pin quang điện 25

3.2 Nguyên lý hoạt động của pin quang điện 28

3.3 Mô hình toán của pin quang điện 29

3.4 Đặc tuyến V-I, V-P của pin quang điện 33

3.5 Bộ biến đổi DC/DC 38

3.5.1 Bộ giảm áp (Buck) 38

3.5.2 Bộ tăng áp (Boost) 41

3.5.3 Bộ hỗn hợp tăng giảm điện áp (Boost – Buck) 43

3.6 Điều khiển bộ biến đổi DC/DC 45

3.6.1 Điều khiển mạch vòng phản hồi điện áp 45

3.6.2 Điều khiển phản hồi công suất 46

3.6.3 Điều khiển mạch vòng phản hồi dòng điện 47

3.7 Điểm làm việc cực đại của pin quang điện (MPP - Maximum Power Point)47 3.8 Hệ nhiều pin quang điện 51

3.8.1 Phương pháp ghép nối tiếp các tấm pin quang điện 51

3.8.2 Phương pháp ghép song song các tấm pin quang điện 52

3.9 Kết luận 54

Chương 4 THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU CÔNG SUẤT PHÁT CỦA MỘT HỆ NHIỀU PIN QUANG ĐIỆN 56

4.1 Thuật toán tìm điểm công suất cực đại của pin quang điện 57

4.1.1 Thuật toán nhiễu loạn và quan sát (P&O - Perturb and Observe) 57

4.1.2 Thuật toán điện dẫn gia tăng (INC - Incremental Conductance) 61

4.1.3 Thuật toán điện áp hằng số 63

4.2 Phương pháp điều khiển MPPT 65

4.2.1 Phương pháp điều khiển PI 65

4.2.2 Phương pháp điều khiển trực tiếp 66

4.2.3 Phương pháp điều khiển đo trực tiếp tín hiệu ra 69

4.3 Thuật toán đề xuất 69

4.3.1 Cấu hình cho bộ chuyển đổi năng lượng 69

4.3.2 Thuật toán đề xuất tìm điểm công suất cực đại 70

4.3.3 Sơ đồ thuật toán đề xuất 72

Chương 5 KẾT QỦA MÔ PHỎNG 74

5.1 Xây dựng mô hình mô phỏng trong Matlab/Simulink 74

5.2 Kết quả mô phỏng của các thuật toán 79

Chương 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỀN TRONG TƯƠNG LAI 89

6.1 Kết luận 89

6.2 Hướng phát triển trong tương lai 90

TÀI LIỆU THAM KHẢO 91

PHỤ LỤC 92

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

MPP : Maximum Power Point: Điểm công suất cực đại

MPPT : Maximum Power Point Tracking : Tìm điểm công suất cực đạiP&O : Perturb and Observe : Thuật toán nhiễu loạn và quan sát

INC : Incremental Conductance : Thuật toán INC

NOCT : Normal Control Ttemperature : Nhiệt độ vận hành bình thường

RLOAD : Tổng trở của tải

ROPT : Tổng trở tối ưu của tải

PMPP : Công suất tại điểm cực đại

VMPP : Điện áp tại điểm cực đại

IMPP : Dòng điện tại điểm cực đại

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Thị trường tiêu thụ năng lượng thế giới của các nhóm quốc gia 2

Bảng 2.1 Số liệu về bức xạ mặt trời tại Việt Nam 17

Bảng 3.1 Bảng lựa chọn hệ số lý tưởng A theo công nghệ chế tạo 30

Bảng 4.1 Bảng tóm tắt thuật toán leo đồi P&O 58

Bảng 5.1 Thông số của tấm pin P618-80W 77

Bảng 5.2 Bảng thông số của 1 module 36cell được xây dựng trong Matlab/Simulink 77

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, SƠ ĐỒ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc của một hệ pin quang điện 8

Hình 2.1 Thành phố sử dụng năng lượng mặt trời (Đức Châu – Trung Quốc) 12

Hình 2.2 Sân vận động sử dụng năng lượng mặt trời (Đài Loan) 13

Hình 2.3 Nhà sử dụng năng lượng mặt trời 13

Hình 2.4 Xe sử dụng năng lượng mặt trời 14

Hình 2.5 Máy bay sử dụng năng lượng mặt trời 14

Hình 2.6 Bếp sử dụng năng lượng mặt trời 15

Hình 2.7 Bình nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời 15

Hình 2.8 Phân bố tổng số giờ nắng 3 tháng 1, 2, 3 năm 2011 16

Hình 3.1 Cấu tạo của pin quang điện 25

Hình 3.2 Chất bán dẫn Si pha tạp P được gọi là bán dẫn loại N (Negative) 27

Hình 3.3 Chất bán dẫn Si pha tạp Boron được gọi là bán dẫn loại P (Positive) 27

Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của pin quang điện 28

Hình 3.5 Sơ đồ pin quang điện thực tế 29

Hình 3.6 Sơ đồ pin quang điện khi bỏ qua RSH và RS 30

Hình 3.7 Dòng điện ngắn mạch (I SC ) và điện áp hở mạch (V OC ) 32

Hình 3.8 Mô đun pin quang điện 32

Hình 3.9 Đặc tuyến V-I tại T = 25 0 C, G = 1kW/m 2 33

Hình 3.10 Đặc tuyến V-P tại T = 25 0 C, G = 1kW/m 2 34

Hình 3.11 Đặc tuyến V-I khi thay đổi nhiệt độ 34

Hình 3.12 Đặc tuyến V-P khi thay đổi nhiệt độ 35

Hình 3.13 Đặc tuyến V-I khi thay đổi bức xạ 35

Hình 3.14 Đặc tuyến V-P khi thay đổi bức xạ 36

Hình 3.15 Đặc tuyến V-I khi thay đổi đồng thời nhiệt độ và bức xạ 36

Hình 3.16 Đặc tuyến V-P khi thay đổi đồng thời nhiệt độ và bức xạ 37

Hình 3.17 Sơ đồ nguyên lý bộ giảm áp Buck 39

Hình 3.18 Dạng sóng điện áp và dòng điện của mạch Buck 40

Hình 3.19 Sơ đồ nguyên lý mạch Boost 42

Hình 3.20 Dạng sóng dòng điện của mạch Boost 43

Hình 3.21 Sơ đồ nguyên lý mạch Buck – Boost 44

Hình 3.22 Chu kỳ đóng cắt 44

Hình 3.23 Sơ đồ điều khiển mạch vòng phản hồi điện áp 46

Hình 3.24 Sơ đồ điều khiển mạch vòng phản hồi dòng điện 47

Hình 3.25 Pin quang điện được nối với tải thuần trở 47

Hình 3.26 Đường đặc tuyến làm việc của pin khi kết nối tải 48

Hình 3.27 Các điểm làm việc cực đại thay đổi khi nhiệt độ thay đổi 48

Hình 3.28 Các điểm làm việc cực đại thay đổi khi bức xạ thay đổi 49

Hình 3.29 Sơ đồ khối của hệ thống chuyển đổi năng lượng tiêu biểu 49

Hình 3.30 Ghép nối tiếp các pin và đặc tuyến V-I 52

Hình 3.31 Ghép song song các pin và đặc tuyến V-I 53

Hình 3.32 Ghép hỗn hợp các pin và đặc tuyến V-I 54

Hình 4.1 Đặc tuyến V-I, V-P của pin quang điện 56

Hình 4.2 Thuật toán P&O khi tìm điểm làm việc có công suất lớn nhất 57

Hình 4.3 Sơ đồ thuật toán P&O 59

Hình 4.4 Sự thay đổi điểm MPP theo gia tăng bức xạ 60

Hình 4.5 Thuật toán INC 61

Hình 4.6 Sơ đồ thuật toán INC 63

Hình 4.7 Sơ đồ thuật toán điện áp không đổi 64

Hình 4.8 Sơ đồ khối phương pháp điều khiển MPPT sử dụng bộ bù PI 66

Hình 4.9 Sơ đồ khối của phương pháp điều khiển trực tiếp MPPT 67

Hình 4.10 Mối quan hệ giữa tổng trở vào Rin và hệ số làm việc D 68

Hình 4.11 Cấu hình chung bộ chuyển đổi năng lượng của hệ pin quang điện 69

Hình 4.12 Cấu hình đề xuất của bộ chuyển đổi năng lượng 70

Hình 4.13 Phân chia đặc tuyến V-P thành 3 vùng 72

Hình 4.14 Sơ đồ thuật toán MPPT được đề xuất 73

Hình 5.1 Mô hình 1 cell pin quang điện được xây dựng trong Matlab/Simulink 74

Hình 5.2 Mô hình 1 cell sau khi đã thu gọn 75

Hình 5.3 Mô hình bên trong 1 tấm pin được ghép từ 108 cell xây dựng trong Matlab/Simulink 75

Hình 5.4 Mô hình 1 tấm pin quang điện thu gọn 75

Hình 5.5 Cấu hình đề xuất được xây dựng trong Matlab/Simulink 76

Hình 5.6 Sơ đồ mạch Boost được xây dựng trong Matlab/Simulink 78

Hình 5.7 Khối MPPT trong Matlab/Simulink 78

Hình 5.8 Sơ đồ kết nối bên trong khối MPPT 78

Hình 5.9 Thời gian, công suất thu được của thuật toán đề xuất và thuật toán P&O 79

Hình 5.10 Thời gian, công suất thu được của thuật toán đề xuất và thuật toán INC 79

Hình 5.11 Thời gian, công suất thu được của thuật toán đề xuất và thuật toán điện áp là hằng số 80

Hình 5.12 Biểu đồ thay đổi nhiệt độ 81

Hình 5.13 Thời gian, công suất thu được của thuật toán đề xuất và thuật toánP&O 81

Hình 5.14 Thời gian, công suất thu được của thuật toán đề xuất và thuật toán INC 82

Hình 5.15 Thời gian, công suất thu được của thuật toán đề xuất và thuật toán điện áp là hằng số 82

Hình 5.16 Biểu đồ thay đổi bức xạ 83

Hình 5.17 Thời gian, công suất thu được của thuật toán đề xuất và thuật toánP&O 84

Hình 5.18 Thời gian, công suất thu được của thuật toán đề xuất và thuật toán INC 84

Hình 5.19 Thời gian, công suất thu được của thuật toán đề xuất và thuật toán điện áp là hằng số 85 Hình 5.20 Biểu đồ thay đổi nhiệt độ 86 Hình 5.21 Biểu đồ thay đổi bức xạ 86 Hình 5.22 Thời gian, công suất thu được của thuật toán đề xuất và thuật toánP&O 87 Hình 5.23 Thời gian, công suất thu được của thuật toán đề xuất và thuật toán INC 87 Hình 5.24 Thời gian, công suất thu được của thuật toán đề xuất và thuật toán điện áp là hằng số 88

Chương 1 GIỚI THIỆU

Chương 1 giới thiệu khái quát một số nội dung liên quan đến tình hình nănglượng trên thế giới Một số hữu ích khi sử dụng nguồn năng lượng tái tạo thay thếnguồn năng lượng truyền thống vẫn đang được sử dụng hiện nay Khái quát nhậnđịnh của một số quốc gia trên thế giới trong vấn đề sử dụng, phát triển nguồn nănglượng tái tạo trong tương lai Qua đó, thấy được tính thực tế cũng như mục tiêu cầnthiết khi nghiên cứu đề tài Trong chương giới thiệu cũng đề cập đến bố cục, kháiquát một số nội dung cũng như phương pháp nghiên cứu của đề tài

1.1 Đặt vấn đề

Ngày nay, tình hình dân số và nền công nghiệp phát triển không ngừng Điềunày càng thể hiện rõ vai trò quan trọng của ngành năng lượng và trở thành yếu tốkhông thể thiếu trong cuộc sống Hai lý do chính khiến nhu cầu sử dụng năng lượnggia tăng đó là sự phát triển dân số và kinh tế

Dân số và kinh tế là hai yếu tố quan trọng để thúc đẩy sự phát triển của mỗiquốc gia Sự đi lên này gắn liền với việc sử dụng năng lượng Hay nói cách khác,muốn phát triển kinh tế thì phải phát triển năng lượng Vấn đề năng lượng hiện nayđang là chủ đề nóng và được cả thế giới quan tâm

Theo nghiên cứu và đánh giá về tình hình sử dụng năng lượng trên thế giới,các nhà nghiên cứu nhận định rằng thị trường tiêu thụ năng lượng ở các quốc giatrên thế giới không ngừng gia tăng Đặc biệt gia tăng mạnh mẽ ở một số nhóm cácquốc gia như Bắc Mỹ, Châu Á, Châu Âu Thị trường tiêu thụ năng lượng trên thếgiới của một số nhóm quốc gia điển hình từ năm 2007 đến 2035 được trình bày ởbảng 1.1 [1]

Bảng 1.1 Thị trường tiêu thụ năng lượng thế giới của các nhóm quốc gia

(từ năm 2007 đến 2035-nghìn triệu Btu)

Thay đổi trung bình (%) Phát triển

xấu đến môi trường, gây ô nhiễm bầu khí quyển như gây hiệu ứng nhà kính, thủngtầng ozôn… là một trong những nguyên nhân làm trái đất ấm dần lên Các khí thải

ra từ việc đốt các nguyên liệu này đã gây ra mưa axit, hạn hán, lũ lụt… gây hại chomôi trường sống của con người

Trước tình hình đó, việc phải tìm được những nguồn năng lượng mới để đápứng nhu cầu sử dụng năng lượng đang dần lớn mạnh hàng ngày, thay thế nhữngnguồn năng lượng có hại cho môi trường hoặc đang cạn kiệt trở nên cần thiết đòihỏi nhiều sự quan tâm

Tầm quan trọng của phát triển nguồn năng lượng mới cũng được thúc đẩy bởinhận thức của người dân về vấn đề môi trường Thực tế, có nguồn năng lượng khácthay thế hứa hẹn một tiềm năng cung cấp năng lượng rất lớn đó là năng lượng hạtnhân Nhưng việc sử dụng nguồn năng lượng này vẫn là vấn đề tranh cãi vì sự antoàn và ảnh hưởng đến môi trường sống Ví dụ gần đây nhất là vụ động đất, sóngthần tại Nhật Bản ngày 11/3/2011 đã phá hủy nhà máy điện hạt nhân Fukushima,gây thiệt hại về người và kinh tế Tiếp theo đó, một số nước Châu Âu đã quyết địnhđóng cửa vĩnh viễn các nhà máy điện hạt nhân

Hơn nữa, nhu cầu sử dụng điện tại Việt Nam là rất lớn kể cả trong ngắn hạn,trung hạn và dài hạn Theo tính toán của EVN, để đáp ứng nhu cầu phát triển kinh

tế với tốc độ tăng trưởng từ 7,5% -8% và thực hiện được mục tiêu đến năm 2020,Việt Nam cơ bản trở thành một nước công nghiệp thì trong 20 năm tới nhu cầu điện

sẽ phải tăng từ 15%-17% mỗi năm

Do đó, phương án đầu tư vào nguồn năng lượng tái sinh là có hiệu quả đối vớimột quốc gia có nhiều điều kiện thuận lợi về địa lý như Việt Nam Vì vậy, việcnghiên cứu các giải pháp để nâng cao hiệu quả của hệ thống điện năng lượng mặttrời là hết sức cần thiết và cấp bách

1.3 Tình hình nhận định của thế giới

Theo UNEP, sản lượng điện từ các nguồn năng lượng tái sinh (không kể thuỷđiện) đã chiếm tới 44% tổng sản lượng điện tăng thêm trên toàn cầu trong năm

2011

Đến đầu năm 2012, có ít nhất 118 nước, trong đó hơn 50% là các nước đangphát triển, đã đặt mục tiêu đẩy mạnh sử dụng các nguồn năng lượng tái sinh so vớicon số 96 nước năm 2010 Mặc dù vậy, hiện nay các nguồn năng lượng tái sinh mớichỉ chiếm 16,7% tổng năng lượng tiêu thụ toàn cầu Bên cạnh đó, việc sử dụng nănglượng sạch vẫn chủ yếu tập trung ở một số nước

Các nước dẫn đầu thế giới về sản lượng điện từ các nguồn năng lượng tái sinh

là Mỹ, Trung Quốc, Đức, Tây Ban Nha, Italy, Ấn Độ và Nhật Bản Tổng sản lượngđiện sản xuất từ các nguồn năng lượng tái sinh của những nước này hiện chiếm tới70% tổng sản lượng cả thế giới Nguyên nhân chủ yếu khiến việc sử dụng nănglượng tái sinh vẫn chưa phổ biến trên thế giới là do những nghiên cứu chưa sâu, cáccông nghệ khai thác năng lượng tái sinh vẫn còn nhiều hạn chế, khiến cho giá thànhsản xuất vẫn cao [2 ]

Mặt khác, theo nghiên cứu của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), trongnăm 2011, lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính trên thế giới đã tăng 3,2% so vớinăm 2010 bất chấp các nỗ lực không ngừng của nhiều nước trên thế giới Điều nàykhiến hiện tượng biến đổi khí hậu trầm trọng thêm và gây thiệt hại lớn đối với nềnkinh tế toàn cầu

Riêng tại khu vực Mỹ Latinh, theo nghiên cứu do ngân hàng phát triển LiênBang Mỹ (BID) công bố trước thềm hội nghị liên hợp quốc về môi trường và pháttriển sắp tới ở Brazil, nếu nhiệt độ tăng thêm 20C, khu vực này sẽ phải gánh chịuthiệt hại vật chất tới 100 tỷ USD/năm cho đến năm 2050

Cuối tháng 8/2011, Tổng Thư ký Liên hợp quốc Ban Ki-Moon đã lên tiếngkêu gọi thế giới tiến hành một cuộc “cách mạng năng lượng sạch” để giúp chuyểnđổi nền kinh tế thế giới và đưa thế giới trở lại con đường phát triển sạch, an toàn vàhợp lý hơn Ông nhấn mạnh: “Các nước đi theo hướng nhanh chóng phát triển năng

lượng sạch sẽ trở thành cường quốc kinh tế trong thế kỷ 21 Người dân các nướcnày cũng sẽ được tận hưởng không khí sạch hơn, có sức khỏe tốt hơn, khả năngcạnh tranh trên thị trường thế giới cao hơn và an ninh tốt hơn”

Dù vậy, tốc độ phát triển các nguồn năng lượng thay thế quá chậm chạp Từlâu, các nhà lập chính sách đã nhận thấy rằng các nguồn năng lượng mới là hết sứccần thiết để bù đắp cho các nguồn năng lượng hiện có đang ngày càng cạn kiệt và

để giảm bớt lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính làm thay đổi khí hậu toàn cầu

So với những nguồn năng lượng mới đang được khai thác sử dụng như nănglượng gió, năng lượng hạt nhân… Năng lượng mặt trời được coi là một nguồn nănglượng rẻ, vô tận, là một nguồn năng lượng sạch không gây hại cho môi trường đangthu hút sự quan tâm của rất nhiều nhà khoa học, nhà nghiên cứu và sẽ trở thànhnguồn năng lượng tươi sáng trong tương lai [ 3 ]

1.4 Dự báo trong tương lai

Theo thông tin của Hiệp hội Công nghiệp quang điện Châu Âu dự báo, chođến năm 2020, cơn "bùng nổ năng lượng mặt trời" sẽ diễn ra trên toàn thế giới Năm

2012 vừa qua là cột mốc quan trọng cho lĩnh vực này - tổng công suất các nhà máyđiện năng lượng mặt trời trên thế giới vượt mốc 100 GW Và, như dự đoán của hiệphội, sau 8 năm, con số này sẽ tăng lên 6 lần Trước đó, Cơ quan Năng lượng Quốc

tế dự đoán rằng trong vòng 50 năm tới, năng lượng mặt trời sẽ thay thế các đối thủcạnh tranh

Kết quả của năm 2012 thực sự ấn tượng: tổng công suất của tất cả các nhà máyđiện năng lượng mặt trời thế giới đã tăng gần 30 GW và lên đến 100 GWh, tươngđương với tổng công suất của hàng chục nhà máy điện hạt nhân Nước giữ kỷ lục làĐức, năm ngoái đã tăng thêm 8 GW Theo Hiệp hội công nghiệp quang điện Châu

Âu, xét qua tốc độ phát triển của ngành công nghiệp có tương lai này, có thể nóichẳng bao lâu nữa năng lượng mặt trời sẽ lấn át nhà máy điện truyền thống

1.5 Mục tiêu của đề tài

Để sử dụng năng lượng mặt trời có hiệu quả Nhiều bài toán với nhiều khíacạnh khác nhau được đặt ra Một trong những khía cạnh của nghiên cứu hiện nay làviệc thiết kế và sử dụng hệ pin quang điện sao cho chúng làm việc tốt nhất trong tất

cả các điều kiện khác nhau Vấn đề tập trung chủ yếu vào kỹ thuật theo dõi và dòtìm điểm công suất cực đại (MPPT) của một pin quang điện hay của hệ nhiều pinquang điện kết nối lại, ngay cả trong những điều kiện pin quang điện bị che mộtphần

Đối với một pin quang điện, có thể áp dụng kỹ thuật leo đồi P&O, INC hayđiện áp là hằng số để theo dõi và dò tìm điểm công suất cực đại Những kỹ thuậttrên đã đạt được những kết quả xuất sắc trong việc thiết kế, mô phỏng khi dò tìmđiểm công suất cực đại Tuy nhiên, ngoài những ưu điểm thì những thuật toán nàycũng tồn tại một số nhược điểm nhất định như tốc độ dò tìm chậm, dò công suấtchưa chính xác khi thay đổi bức xạ đột ngột Bài toán đặt ra là cần phải tìm đượcđiểm công suất cực đại nhanh hơn, chính xác hơn ngay cả khi thay đổi các điều kiện

về nhiệt độ hay bức xạ, xét đến cả việc kết hợp hai hay nhiều tấm pin quang điện

Đề tài tập trung nghiên cứu các phương pháp tìm điểm công suất cực đại của

hệ pin quang điện khi kết hợp hai hay nhiều tấm pin quang điện Dựa theo các đặctuyến của pin quang điện thì khi kết hợp nhiều tấm pin sẽ tồn tại điểm cực trị Điểmcực trị ấy là các điểm vận hành tối ưu của các tấm pin, nơi mà công suất nhận được

là lớn nhất Tuy nhiên, điểm vận hành tối ưu này không cố định mà nó thay đổi theocác điều kiện môi trường đặc biệt là bức xạ mặt trời và nhiệt độ pin quang điện.Mục tiêu chính của đề tài là phải tìm được điểm vận hành tối ưu nơi mà công suấtnhận được là lớn nhất trong các điều kiện khác nhau, đặc biệt là điều kiện về nhiệt

độ và bức xạ

1.6 Nội dung nghiên cứu

 Nghiên cứu tổng quan về năng lượng mặt trời

 Nghiên cứu mô hình toán liên quan đến pin quang điện

 Nghiên cứu các bộ chuyển đổi DC/DC.

 Nghiên cứu các thuật toán dò tìm điểm công suất cực đại

 Nghiên cứu phân tích và đề xuất xây dựng giải thuật cho việc tìmđiểm công suất cực đại khi kết hợp nhiều pin quang điện

 Mô phỏng thuật toán tìm điểm công suất phát của một hệ nhiều pinquang điện bằng phần mềm Matlab/Simulink với thuật toán đề xuất

1.7 Phạm vi nghiên cứu của đề tài

Một hệ pin quang điện sử dụng năng lượng mặt trời cơ bản bao gồm 2 loại:

- Hệ pin quang điện quang điện làm việc độc lập

- Hệ pin quang điện làm việc với lưới

Tùy theo điều kiện về nhu cầu sử dụng và vị trí địa lý lắp đặt mà hệ nào đượcứng dụng Nội dung của đề tài chỉ chú trọng đến nghiên cứu các thành phần trong

hệ thống pin quang điện làm việc độc lập

Một hệ pin quang điện làm việc độc lập bao gồm:

- Hệ thống hấp thụ ánh sáng là các tấm pin quang điện ghép nối lại với nhau

- Các bộ biến đổi DC/DC và DC/AC

- Hệ thống điều tiết và lưu trữ năng lượng là các thiết bị điều tiết sạc bình ắcquy

Mỗi thành phần trong hệ pin quang điện mang những nhiệm vụ cụ thể riêngbiệt mang tính quyết định đến khả năng làm việc hiệu quả của hệ quang điện đó, cụthể như sau:

- Bộ biến đổi DC/DC sử dụng thuật toán điều khiển tìm điểm công suất tối ưu

để làm tăng hiệu quả làm việc của pin quang điện

- Ắc quy giúp dự trữ điện năng để duy trì hoạt động cho cả hệ thống vào banđêm hay khi thời tiết âm u, nhiều mây mưa, lúc cường độ bức xạ ánh sáng yếu

không đủ phát ra điện năng.

- Bộ biến đổi điện nghịch lưu DC/AC chuyển đổi dòng điện một chiều từ ắcquy thành điện xoay chiều (110V, 220V) cung cấp cho các thiết bị điện xoay chiều

Ta có thể hình dung nguyên lý làm việc của một hệ pin quang điện làm việc độc lậpnhư hình 1.1

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc của một hệ pin quang điện

Đề tài tập trung nghiên cứu sâu hơn các vấn đề cụ thể như sau:

- Trình bày bao quát hệ thống pin quang điện làm việc độc lập với tải cố định(tải thuần trở)

- Nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý hoạt động, mô hình toán và các đặc tính củapin quang điện

- Các bộ biến đổi DC/DC

- Phương pháp và thuật toán điều khiển dò tìm điểm công suất cực đại.

Từ đó, thấy rõ đặc tính làm việc của pin quang điện thay đổi dưới tác động củanhiệt độ, bức xạ mặt trời Nghiên cứu so sánh nguyên lý làm việc, ưu nhược điểm,khả năng ứng dụng của các thuật toán điều khiển dò tìm điểm công suất cực đại và

đề xuất phương pháp mới nhằm mục đích để hệ pin quang điện làm việc tối ưu nhất

1.8 Nội dung của luận văn

Luận văn bao gồm các chương cụ thể như sau:

 Chương 1: Giới thiệu

 Chương 2: Tổng quan về tình hình khai thác và sử dụng nguồn điệnnăng lượng mặt trời

 Chương 3: Hệ thống điện năng lượng mặt trời

 Chương 4: Thuật toán tìm điểm công suất cực đại của một hệ nhiềupin quang điện

 Chương 5: Kết quả mô phỏng

 Chương 6: Kết luận và hướng phát triển trong tương lai

1.9 Kết luận

Qua các vấn đề đã trình bày ở trên ta thấy rằng năng lượng đang trở thànhvấn đề cấp bách Việc khai thác và sử dụng nguồn năng lượng mới để thay thế nănglượng truyền thống là vô cùng cần thiết Năng lượng tái tạo nói chung, năng lượngmặt trời nói riêng cần được quan tâm và phát triển Vì đây là nguồn năng lượngsạch, thân thiện với môi trường và vô tận

Chương 2 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG

NGUỒN ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

Trong nội dung chương 2 giới thiệu một số vấn đề khai thác và sử dụngnguồn điện năng lượng mặt trời Một số nhận định, phân tích và đánh giá về tiềmnăng khai thác cũng như việc sử dụng năng lượng mặt trời ở trong nước Giới thiệukhái quát một số công trình nghiên cứu và thành tựu đã đạt được trong lĩnh vực khaithác và sử dụng năng lượng mặt trời trên thế giới và tại Việt Nam

2.1 Giới thiệu

Hiện nay, thế giới đang hướng tới việc sử dụng nguồn năng lượng tái sinh thaythế cho việc sử dụng năng lượng truyền thống đang cạn kiệt và khan hiếm Lý dochủ yếu sử dụng năng lượng tái sinh là để bảo vệ hành tinh xanh, nơi mà con người

và tất cả các sinh vật khác đang tồn tại Hơn thế nữa, năng lượng tái sinh khôngnhững thân thiện với môi trường mà còn không phải chịu những chi phí về nhiênliệu đầu vào, ít phải bảo trì và đặc biệt là vô tận

Một trong những nguồn năng lượng tái sinh chính là năng lượng mặt trời.Năng lượng mặt trời là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất phát từ mặt trời,cộng với một phần nhỏ năng lượng của các nguyênhạt tử khác phóng ra từ ngôi sao

này Dòng năng lượng sẽ tiếp tục phát ra cho đến khi phản ứng hạt nhân trên mặttrời hết nhiên liệu Đây là nguồn năng lượng có triển vọng trong việc xây dựng quy

- Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng sạch, tái tạo và bền vững Nănglượng tạo ra từ tia sáng của mặt trời không sản xuất các sản phẩm độc hại, không cókhói bụi Như vậy, không gây ô nhiễm môi trường.

- Điện trực tiếp phát triển từ năng lượng mặt trời, không có sự khan hiếmnguyên liệu thô Ngược lại nguồn nguyên liệu được tìm thấy rất phong phú

- Hoạt động không gây tiếng ồn

- Không đòi hỏi bất cứ nhiên liệu đầu vào nào, hoàn toàn miễn phí và thiếtthực Trong khi đó giá than, dầu mỏ và nhiên liệu hóa thạch khác có xu hướng tăngliên tục Vì vậy năng lượng mặt trời là miễn phí

- Giúp tiết kiệm tiền điện cho gia đình hàng tháng

- Tạo ra một nguồn điện độc lập, cung cấp điện liên tục kể cả khi lưới điện bịcắt

- Tấm pin quang điện đòi hỏi ít hoặc không có bảo dưỡng

- Các tấm pin quang điện có thể được cài đặt ở tất cả mọi nơi, kể cả trên nócnhà Do vậy không mất nhiều diện tích không gian

- Năng lượng mặt trời có thể sản xuất và ứng dụng trên tất cả các quy mô từnhỏ tới lớn Ở bất cứ nơi nào trên thế giới chỉ cần nơi đó có nhiều ánh áng mặt trời

- Ứng dụng rộng rãi ở tất cả các nơi từ nông thôn đến thành thị Sử dụng trongtất cả các lĩnh vực như trong đời sống sinh hoạt, trong sản xuất công nghiệp, tronggiao thông vận tải, trong sản xuất điện năng

Bên cạnh đó nguồn năng lượng này cũng tồn tại một số nhược điểm như sau:

- Chi phí lắp đặt ban đầu của các tế bào năng lượng mặt trời là khá cao Tuynhiên, đó chỉ là ban đầu còn sau đó là miễn phí

- Hiệu quả của năng lượng mặt trời có thể không cao ở nước lạnh do sự khanhiếm của ánh sáng mặt trời, vào mùa mưa hoặc thời tiết xấu Ngoài ra, năng lượng

mặt trời chỉ có thể được sản xuất ban ngày khi có ánh năng, không sản xuất vào banđêm.

- Đối với các ứng dụng quy mô lớn, diện tích lớn, vốn đầu tư cao nhưng đôikhi hiệu quả không như ý muốn

Qua những ưu điểm và nhược điểm của năng lượng mặt trời Chúng ta thấyrằng, những ưu nhiều hơn so với các nhược điểm Vì vậy, có thể nói năng lượngmặt trời là một trong những nguồn tốt nhất

Sau đây là một số hình ảnh thể hiện những ứng dụng điển hình của năng lượngmặt trời:

Hình 2.1 Thành phố sử dụng năng lượng mặt trời (Đức Châu – Trung Quốc)

Hình 2.2 Sân vận động sử dụng năng lượng mặt trời (Đài Loan)

Hình 2.3 Nhà sử dụng năng lượng mặt trời

Hình 2.4 Xe sử dụng năng lượng mặt trời Hình 2.5 Máy bay sử dụng năng lượng mặt trời

Hình 2.6 Bếp sử dụng năng lượng mặt trời

2.3 Tiềm năng năng lượng mặt trời tại Việt Nam

Việt Nam, với vị trí địa lý nằm ở vùng nhiệt đới có vĩ độ trải dài từ 800N đến

2300N đã ưu ái cho chúng ta một nguồn năng lượng tái sinh vô cùng lớn Đặc biệt lànăng lượng mặt trời với cường độ bức xạ tương đối cao, năng lượng bức xạ mặt trờitrung bình đạt 4kWh/m2 đến 5kWh/m2 mỗi ngày

Theo số liệu thống kê thì tổng số giờ nắng 3 tháng 1, 2, 3 năm 2011 như sơ

đồ sau:

Hình 2.7 Bình nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời

Hình 2.8 Phân bố tổng số giờ nắng 3 tháng 1, 2, 3 năm 2011

Theo các số liệu được thu thập, đo đạc và tính toán của các cơ quan Khí tượngthủy văn và tài liệu khảo sát lượng bức xạ mặt trời của cả nước thì tại Việt Namngười ta chia tiềm năng năng lượng mặt trời ra làm 5 vùng: Đông Bắc, Tây Bắc,Bắc Trung Bộ, Tây Nguyên - Nam Trung Bộ và Nam Bộ với số giờ nắng và cường

độ bức xạ mặt trời được cho trong bảng sau [4]

Bảng 2.1 Số liệu về bức xạ mặt trời tại Việt Nam

(kWh/m 2 , ngày) Ứng dụng

Ngoài tính khả thi trên thì năng lượng mặt trời còn có nhiều ưu điểm khác như

là năng lượng sạch thân thiện với môi trường, không gây tiếng ồn, vô tận, chi phínhiên liệu và bảo dưỡng thấp, an toàn cho người sử dụng… Vì thế, đây được coi lànguồn năng lượng quý giá, có thể thay thế những dạng năng lượng cũ đang ngàycàng cạn kiệt

Như vậy, việc đưa vào khai thác và phát triển năng lượng mặt trời sẽ là hướngphát triển tốt và bền vững trong tương lai và là đề tài hấp dẫn được nhiều quốc giaquan tâm trong đó có Việt Nam

2.4 Tổng quan tình hình nghiên cứu của đề tài

2.4.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Xuất phát từ bối cảnh thực tế về năng lượng, việc đưa vào khai thác và sửdụng năng lượng mặt trời rộng rãi đang là vấn đề thiết thực trong tình hình nănglượng hiện nay

Trên thế giới, việc nghiên cứu và sử dụng năng lượng mặt trời đã phát triểnmạnh mẽ ở nhiều quốc gia Một số nước dẫn đầu trong lĩnh vực này là Đức, Italia,Nhật Bản, Mỹ, Tây Ban Nha, Trung Quốc, Pháp, Anh [5].

Đức xây dựng nhà lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời hàng đầu thế giới Vớibằng chứng là sản lượng năng lượng của Đức chiếm gần một nửa sản lượng toàncầu Nhờ có chính sách hợp lý, người Đức sản xuất sản lượng năng lượng mặt trời

có công suất khoảng 1300 MW, vượt xa 850 MW so với năm 2006, với tổng sốlượng là 3830 MW

Tây Ban Nha là quốc gia xếp thứ 2 sau Đức về tổng số lượng hệ thống lắp đặtvào năm 2007 Theo đánh giá, Tây Ban Nha đã tăng sản lượng khoảng từ 425 MWđến 640 MW trong năm 2007, vượt xa con số 100 MW đạt được năm 2006

Nhật Bản là quốc gia sản xuất tấm pin quang điện nhiều hơn bất kỳ quốc gianào khác, với tổng công suất năng lượng sản xuất đạt được trong năm 2007 là 920MW

Trung Quốc nhanh chóng leo lên vị trí thứ 2 trong số các quốc gia sản xuấttấm pin quang điện chỉ sau Nhật Bản, với sản lượng năng lượng quang điện sảnxuất được là 820 MW, chiếm 22% sản lượng toàn cầu

Mỹ có công suất năng lượng mặt trời năm 2007 đạt mức 150 MW, tăng hơn45% so với năm trước, đưa Mỹ lên vị trí thứ tư về tổng công suất điện mặt trời chỉsau Đức, Nhật Bản và Tây Ban Nha California tiếp tục thống trị thị trường Mỹ mặc

dù sự tăng trưởng có phần chậm hơn mong đợi do những thay đổi chính sách trợ giácủa liên bang và tình trạng đồng USD mất giá Những ngành dịch vụ công tại Mỹbắt đầu công nhận giá trị đầy tiềm năng của năng lượng mặt trời Đầu năm 2008,phát ngôn viên của bang Nam California đã thông báo kế hoạch sản xuất 250 MW,phân bố trong 5 nămtới

Một số quốc gia khác cũng đang tham gia sản xuất năng lượng mặt trời gồm:Italy (sản xuất được khoảng 25-50 MW), Hàn Quốc (50 MW) và Pháp (45 MW)đều nhờ vào chính sách pháp luật mới sửa đổi và điều chỉnh Trên thực tế, Ấn Độ đã

sản xuất được 20 MW và Bồ Đào Nha cũng tạo ra được 10 MW Thêm vào đó, BồĐào Nha đã xúc tiến kế hoạch sản xuất năng lượng mặt trời được đưa vào sử dụng

từ đầu năm 2007 và sẽ cung ứng đủ điện cho nhu cầu của 8000 hộ gia đình

Bằng chứng cho sự phát triển mạnh mẽ của năng lượng mặt trời trên thế giới

là một số công trình năng lượng mặt trời ấn tượng điển hình như:

- Cầu năng lượng mặt trời tại Luân Đôn

- Sân vận động World Game (Đài Loan)

- Nhà máy điện mặt trời PS20 (Tây Ban Nha)

- Tòa nhà Sun and the Moon Altar (Trung Quốc)

- Du thuyền Planet Solar (sản xuất tại Đức)

Ngoài các công trình trên thì có rất nhiều dự án lớn liên quan đến năng lượngmặt trời đang được thực hiện như:

- Australia sẽ bắt đầu xây dựng nhà máy điện năng lượng mặt trời lớn nhất ởNam bán cầu vào tháng 01/2014, sẽ đáp ứng nhu cầu điện của hơn 50.000 hộ giađình [6]

- Công ty Solarcentury, Vương quốc liên hiệp Anh, khởi công xây dựng câycầu năng lượng mặt trời lớn nhất thế giới

- Marốc vừa chính thức khởi công xây dựng giai đoạn một của dự án Tổ hợpnăng lượng mặt trời Noor tọa lạc trên diện tích 3.000 hécta tại tỉnh Ouarzazate vớicông suất ban đầu là 160 MW vào ngày 14/5/2013 vừa qua Dự kiến, sau 28 thángxây dựng, nhà máy điện mặt trời tương lai này sẽ đi vào hoạt động và có thể đạtcông suất tối đa 500 MW [7]

Nhưng làm thế nào để có thể khai thác và sử dụng năng lượng mặt trời mộtcách hiệu quả nhất? Đây luôn là bài toán quan tâm đối với các nước đang khai thác

và sử dụng năng lượng mặt trời

Các bài toán liên quan đến việc khai thác năng lượng mặt trời một cách tối ưu

liên tục được đặt ra và tìm cách giải quyết Một trong những bài toán đó là việc theodõi và dò tìm điểm công suất tối đa Xoay quanh vấn đề này, một số công trình đãnghiên cứu là:

 Các phương pháp điều khiển nhằm đưa hệ thống pin quang điện làmviệc tại điểm công suất tối đa [8]

 So sánh các thuật toán theo dõi điểm công suất tối đa cho hệ thống pinquang điện [9]

 Nghiên cứu hai giai đoạn theo dõi và tìm điểm công suất tối đa củapin quang điện khi bị một phần bóng dâm [10]

 Theo dõi điểm công suất tối đa trong điều kiện bức xạ và nhiệt độkhông đồng đều [11]

 Nghiên cứu thuật toán tìm điểm công suất tối đa khi điều kiện môitrường thay đổi nhanh chóng [12]

 Các phương pháp điều khiển nhằm đưa hệ thống pin quang điện làmviệc tại điểm công suất tối đa [13]

 Mô phỏng tìm điểm công suất cực đại cho hệ pin quang điện [14]

2.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Việt Nam vốn là một trong những vùng có cường độ bức xạ mặt trời tương đốicao trên thế giới Hơn nữa, nước ta còn là một quốc gia đang phát triển, người dâncòn nghèo, không phải ai cũng có khả năng sử dụng điện sinh hoạt với mức giá nhưhiện nay Vì thế, năng lượng mặt trời được coi là một giải pháp hoàn toàn phù hợpnếu được ứng dụng rộng rãi trong đời sống hàng ngày

Với công nghệ khai thác và sử dụng pin quang điện thì điện mặt trời khôngcòn là nguồn điện năng quá “xa xỉ” đối với các hộ gia đình nữa Vì hiện nay, với sựphát triển về công nghệ, giá thành và chi phí lắp đặt đã giảm xuống rất nhiều Việclắp đặt hệ thống năng lượng điện mặt trời không chỉ xuất hiện tại các vùng sâu,vùng xa, khu vực nông thôn mà đã đi vào đời sống của người dân tại các đô thị lớn

như: Hà Nội, Thành Phố Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Đà Nẵng, Quảng Ninh… Lĩnhvực sử dụng năng lượng mặt trời cũng ngày càng được mở rộng như được dùngtrong sinh hoạt, trong sản xuất, giao thông vận tải…

Năm 2000 - 2005, trung tâm nghiên cứu thiết bị áp lực và năng lượng mới(Đại học Đà Nẵng) cùng với tổ chức phục vụ năng lượng mặt trời đã triển khai sảnxuất các loại bếp năng lượng mặt trời cho các hộ dân tại làng Bình Kỳ 2 - PhườngHòa Quý - Quận Ngũ Hành Sơn (Đà Nẵng)

Tháng 6 năm 2007, tại Công viên nước Đà Nẵng đã diễn ra ngày hội nấu ănbằng loại bếp này do Solar Serve tổ chức Ngoài ra, Solar Serve đã cung cấp miễnphí hơn 1200 bếp năng lượng mặt trời cho người nghèo tại vùng sâu vùng xa Đây

là một tổ chức phi lợi nhuận, được thành lập nhằm giúp đỡ và phổ biến việc sử dụngnăng lượng mặt trời cho người dân Các sản phẩm năng lượng mặt trời của SolarServe đều do chính các người nghèo và người khuyết tật tại địa phương chế tạo

Từ năm 1990, phân viện Vật lý thành phố Hồ Chí Minh đã triển khai các dự

án điện mặt trời áp dụng vào các công trình công cộng như nhà văn hóa, bệnh việntại Bình Chánh, Cần Giờ, Củ Chi, nơi mà lưới điện và tình hình kinh tế của ngườidân còn gặp nhiều khó khăn Trên một số vùng hải đảo, như đảo Thiềng Liềng - xãCần Gáo - huyện Cần Giờ, công trình điện mặt trời cũng đã cung cấp điện được chohơn 50% hộ dân sống trên đảo Đến năm 1995, hơn 180 nhà dân và một số côngtrình công cộng tại buôn Chăm - xã Eahsol - huyện Eahleo - tỉnh Đắk Lắk đã sửdụng điện mặt trời Viện năng lượng EVN cũng đã thực hiện dự án phát điện laighép giữa pin mặt trời và động cơ gió với công suất 9kW đặt tại làng Kongu 2 -huyện Đắk Lắk - tỉnh Kontum, góp phần cung cấp điện cho đồng bào dân tộc thiểusố

Từ thành công của dự án này, viện năng lượng EVN kết hợp với Trung tâmnăng lượng mới của Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tiếp tục triển khai ứngdụng dàn pin quang điện tại các hộ dân và trạm biên phòng của đảo Cô Tô (tỉnhQuảng Ninh) Đồng thời, thực hiện dự án “Ứng dụng thí điểm điện mặt trời cho

vùng sâu, vùng xa” tại xã Ái Quốc, huyện Lộc Bì, tỉnh Lạng Sơn.

Tháng 4/2009, nhà máy sản xuất pin quang điện đầu tiên tại Việt Nam đã đượckhánh thành với mức đầu tư 10 triệu USD, do Công ty cổ phần năng lượng Mặt trời

Đỏ thành phố Hồ Chí Minh kết hợp với hai đối tác là trung tâm tiết kiệm nănglượng thành phố Hồ Chí Minh (thuộc Sở Khoa học Công nghệ thành phố Hồ ChíMinh) và công ty TNHH Tân Kỷ Nguyên xây dựng

Một công ty khác là công ty cổ phần tập đoàn quốc tế Kim Đỉnh, có trụ sở tại

Hà Nội lại hướng mục tiêu hoạt động của mình không chỉ trong việc nghiên cứu,phát triển năng lượng mới, năng lượng tái tạo mà còn cung cấp các sản phẩm vàthực hiện các dự án trong lĩnh vực này Một dự án đã được thực hiện thành công là

hệ thống đèn chiếu sáng sử dụng sức gió và năng lượng Mặt trời tại Khu Công nghệcao Láng – Hòa Lạc

Đội ngũ kỹ sư tốt nghiệp ĐHBK Hà Nội, với lòng yêu nghề và nhiệt huyết, đãnghiên cứu và thử nghiệm thành công hệ thống: Lưới điện mặt trời mini dùng cho

hộ gia đình Hệ thống năng lượng mặt trời 250W cung cấp điện cho hộ gia đình sửdụng cho các thiết bị gia dụng như: quạt, đèn, tivi

Đề tài nghiên cứu 52C-01-01 thuộc chương trình tiến bộ kỹ thuật của Nhànước về tiềm năng năng lượng mặt trời tại khu vực Tây Bắc (Lai Châu) Hiện nay,tại khu vực Tây Bắc có 2 dạng mô hình công nghệ cấp điện bằng pin mặt trời chính,

đó là mô hình cấp điện độc lập (ngoài lưới điện) và mô hình cấp điện đấu lưới quốcgia Các mô hình cấp điện độc lập là các hệ không nối lưới, tự phát điện và cung cấptrực tiếp cho hộ tiêu thụ

Bên cạnh đó, một số đề tài nghiên cứu có liên quan đến năng lượng mặt trờiđang được rất nhiều học viên cao học của các trường đại học quan tâm Một trongcác lĩnh vực quan tâm là làm thế nào để tối ưu được công suất phát của hệ có nhiềupin quang điện Cụ thể gần đây có một số đề tài nghiên cứu liên quan như sau:

- Đề tài “ Xây dựng giải thuật hiệu quả dò tìm công suất cực đại của pin quangđiện” được học viên Trương Thanh Inh thuộc trường Đại học công nghệ Thành Phố