Yêu cầu thiết kế (tính toán) hệ thống cung cấp điện độc lập cho một hộ gia đình Địa điểm: TP Hồ Chí Minh Nguồn điệnnăng lượng phụ: không Tải: 220V Điện thế hệ thống pv: 24V Tải tiêu thụ điện gồm các thiết bị sau: Nội dung: 1. nhu cầu 2. phân tích hiện trường và hoàn thiện thông tin 3. ắcquy 4. máy phát PV 5. bộ đổi điện 6. tính toán đi cáp 7. kết luận
Trang 1DỰ ÁN HỆ THỐNG PV (TK: LẠI MINH HỌC)
Ví dụ:
Yêu cầu thiết kế (tính toán) hệ thống cung cấp điện độc lập cho một hộ gia đình
Địa điểm: TP Hồ Chí Minh
Nguồn điện/năng lượng phụ: không
Tải: 220V
Điện thế hệ thống pv: 24V
Tải tiêu thụ điện gồm các thiết bị sau:
Thiết bị Công suất tiêu chuẩn [W] Số lượng số giờ sử dụng một ngày [h]
Xem tài liệu đính kèm để biết thông tin kỹ thuật của các thiết bị hiện có
Nội dung:
1 nhu cầu
2 phân tích hiện trường và hoàn thiện thông tin
3 ắc-quy
4 máy phát PV
5 bộ đổi điện
6 tính toán đi cáp
7 kết luận
Trang 21 Phân tích nhu cầu
a) W= ∑ P tai.thoiluongsudung[h]
tiêu chuẩn [W]
n số lượng
T số giờ sử dụng một ngày [h]
Năng lượng tiêu thụ một
ngày [Wh]
Tổng: W = 1673 Wh/d
P max= ∑ Ptai
Pmax = 981 W
2 Phân tích hiện trường hoàn thiện thông tin
Nhà sản xuất ắc-quy: Sonnenschein
Loại: A600 Solar
lượng bức xạ mặt trời hàng ngày Ed: Thông số này phụ thuộc vào từng vùng miền, quốc gia khác nhau sẽ có trị số khác nhau – nhưng quan trọng
8
- Bức xạ ngang Hh = 4750 Wh/m²/d (Tháng 12)
- Bức xạ tại góc nghiêng tối ưu của máy phát PV (13°) Hopt = 4850 Wh/m²/d (Tháng 6)
- Bức xạ tại góc nghiêng 13° của máy phát PV H13 = 4850 Wh/m²/d (Tháng 6)
Độ nghiêng của máy phát PV = 13°
Engày = 5850 Wh/m²/d
3 ắc-quy
Cacquy= Wacquy
Uhethong ;
Im= Cacquy
24h
W ăc-quy = tổng điện năng hệ thống ăc quy
U hệthống = điện thế hệ thống
C ăc-quy = tổng công suất hệ thống ăc-quy DOD = độ sâu của chu kỳ xả
η O = hiệu suất của bộ đổi điện
η k = hiệu suất đi cáp
C Ende = đề xuất của nhà sản xuất về tuổi thọ
ăc-quy [%]
I m = bình quân dòng điện phụ tải
Wacquy= 1673 Wh/d
70 %⋅90%⋅97 %⋅80 % =3485 Wh
DOD:
Tuổi thọ ước tính của ăc-quy: 6 năm
Thực hiện: Lại Minh Học Page 2
× hO × hk × E n d e [%]
Trang 3
số chu kỳ xả = 6 * 365 = 2190 chu kỳ xả
Với DOD < 75%, ăc-quy có thể đạt 2190 chu kỳ xả
Giá trị được chọn với DOD=70%
ηO: phụ thuộc vào loại máy đổi điện và tải – xem thêm các giá trị nhà sản
xuất đưa ra, trong trường hợp này ước tính: 90%
ηk: Hiệu suất đi cáp từ ắc-quy đến máy đổi điện và đến tải
trong trường hợp này thất thoát 3% => ηk = 97%
CEnde: Tiêu chuẩn 80%
Lưu ý! Một số nhà sản xuất sử dụng định nghĩa riêng
Cacquy= 3485 Wh
24 V =150 Ah
Im= 150 Ah
24 h =6 25 A
công suất Cx của ắc-quy dựa trên bình quân dòng điện phụ tải:
x= Cacquy
Im
x= 150 Ah
6 25 A =24 h
Cx = C24
→ Chọn loại ắc-quy: A600 solar 7OPzV 150 (C10
= 150Ah)
4 Máy phát PV
Công suất đỉnh PC máy phát pv
Pc= Wd⋅ 1000W /m2
n mô-đun:
ηtong=0.8⋅0,97⋅0,975⋅0,9⋅0,97⋅0,9.0,84
ηtong=0,423
P c = công suất tiêu chuẩn máy phát [Kw Đỉnh]
W d = nhu cầu hàng ngày
E d = bức xạ tính bằng Wh/m²/d
DOD= DOD trung bình DOD max = DOD để bảo vệ ăc-quy T= thời gian nạp ăc-quy đã xả hết
η tong = tích hiệu suất của tất cả các thiết bị, từ
máy phát đến ăc-quy
η MPP = 0,8 trong trường hợp thiếu bộ điều
khiển sạc MPPT
1 trong trường hợp có bộ điều khiển sạc MPPT
η TLE = đi cáp máy phát – bộ điều khiển sạc
(1-hao tổn) ở đây hao tổn = 3%
η rc = 0,98 bộ điều khiển sạc tiêu chuẩn
97,5%
η acquy = hiệu suất nạp của ăc-quy phụ thuộc vào
thương hiệu, loại ăc-quy và SOC
ở đây giả thiết là 90%
η Laa = đi cáp tới tải
ở đây cho phép hao phí 3%
η O = bộ đổi điện (nếu sử dụng AC)
ở đây ước tính là 90%,
các giá trị chính xác lấy từ tài liệu kỹ thuật
P = công suất của mô-đun
M
C
P P
n =
Trang 4PC= 1673Wh⋅1000W /m2
4850Wh/m � /d⋅0,423 ( 1+ 90%−70%
PC = 865Wp
n mô-đun:
n= 865Wp
150Wp =6 Modun
5 Bộ inveter
Bộ inveter tiêu chuẩn được lựa chọn dựa trên các giá trị công suất và điện áp của máy phát, tải đi kèm, điện thế hệ thống v.v
PW > Pmax * gf
ở đây gf = 1
PW > 865W
Ps ≥ PIs
Is là độ phụ thuộc tuyệt đối vào tải
ở đây: ví dụ sử dụng máy bơm dòng điện ban đầu 8A
Trường hợp xấu nhất: tất cả các thiết bị đều chạy khi máy bơm khởi động
Ps = Pmax - Pk + 230V * IA
Ps = 865W - 746W + 220V * 8A
Ps = 1879 W
Kết luận:
Do sử dụng loại máy bơm, cần chọn bộ đổi điện với công suất đỉnh >2KVA, dù điện năng tiêu
thụ tối đa của tất cả các thiết bị dưới 981W
Bộ inveter:
SVA = 3KVA
Imax = 50A
Umax = 80V
ULV = 30 - 32V
Máy Phát:
PW = 150W
Imax = 7.4A
Phương án lắp đặt:
Liên kết 12 mô-đun
3 dây song song với 2 mô-đun nối tiếp
IKgen=15.4A Thực hiện: Lại Minh Học Page 4
0,6 - 1 càng ít thiết bị, hệ số càng
cao
Trang 5Pmax=865Wp
6 Tính toán đi dây cáp
A= 2⋅l⋅I⋅ρ
2⋅l⋅P⋅ρ
Chọn dây từ máy phát đến inveter
AS 3=
2⋅8m⋅7,4 A⋅0,0179 Ω mm2
m
0,03⋅24V
AS 3=3mm2
Tương tự chọn dây cho các nhánh từ inveter tới ác quy, đến tải
7 Tóm tắt:
Các bộ phận cấu thành hệ thống:
12 mô-đun PV 150w của Công Ty Vũ Phong
24v ắc-quy Sonnenschein A600Solar 7 OPzV 200, hoặc loại khác tương đương
1 bộ đổi điện 24V/220V Pn ≥ 423W công suất đỉnh >2.5KVA
50m dây cáp 3mm² chống UV từ PV tới inveter
2m dây từ inverter tới acquy 5-6mm2
50m dây từ inverter tới tải 3mm2
50m dây từ lưới điện đến inverter 3mm2
Ác Quy
Tải
G
A bình phương dây dẫn, đơn vị mm²
l độ dài đoạn cáp đơn, đơn vị m
cường độ dòng điện chuẩn, đơn vị Am-pe
r điện trở riêng của dây cáp
rCU = 0,0179 Ω mm²/m
v hao tổn cho phép, đơn vị %
U điện thế của máy phát
P công suất máy phát hoặc tải, đơn
vị Watt
ASX bình phương dây dẫn với hao tổn
tối đa cho phép ‘x’
GK Generator junction box
LR Charge controller
Lưới điện
Trang 6Thực hiện: Lại Minh Học Page 6