ĐỒ án thiết kế mô hình hệ thống điện năng lượng mặt trời một pha nối lưới hạ áp

ĐỒ ÁN Thiết kế mô hình hệ thống điện năng lượng mặt trời một pha nối lưới hạ áp.pdfĐỒ ÁN Thiết kế mô hình hệ thống điện năng lượng mặt trời một pha nối lưới hạ áp.pdfĐỒ ÁN Thiết kế mô hình hệ thống điện năng lượng mặt trời một pha nối lưới hạ áp.pdfĐỒ ÁN Thiết kế mô hình hệ thống điện năng lượng mặt trời một pha nối lưới hạ áp.pdfĐỒ ÁN Thiết kế mô hình hệ thống điện năng lượng mặt trời một pha nối lưới hạ áp.pdfĐỒ ÁN Thiết kế mô hình hệ thống điện năng lượng mặt trời một pha nối lưới hạ áp.pdfĐỒ ÁN Thiết kế mô hình hệ thống điện năng lượng mặt trời một pha nối lưới hạ áp.pdfĐỒ ÁN Thiết kế mô hình hệ thống điện năng lượng mặt trời một pha nối lưới hạ áp.pdfĐỒ ÁN Thiết kế mô hình hệ thống điện năng lượng mặt trời một pha nối lưới hạ áp.pdfĐỒ ÁN Thiết kế mô hình hệ thống điện năng lượng mặt trời một pha nối lưới hạ áp.pdfĐỒ ÁN Thiết kế mô hình hệ thống điện năng lượng mặt trời một pha nối lưới hạ áp.pdfĐỒ ÁN Thiết kế mô hình hệ thống điện năng lượng mặt trời một pha nối lưới hạ áp.pdfĐỒ ÁN Thiết kế mô hình hệ thống điện năng lượng mặt trời một pha nối lưới hạ áp.pdfĐỒ ÁN Thiết kế mô hình hệ thống điện năng lượng mặt trời một pha nối lưới hạ áp.pdf

LỜI NĨI ĐẦU Trong tiến trình phát triển lồi người, việc sử dụng lượng đánh dấu cột mốc quan trọng Từ đến nay, lồi người sử dụng lượng ngày nhiều, vài kỷ gần Trong cấu lượng nay,chiếm phần chủ yếu lượng tàn dư sinh học than đá, dầu mỏ, khí tự nhiên Kế lượng nước thủy điện,năng lượng hạt nhân, lượng sinh khối (bio.gas, …) lượng mặt trời, lượng gió chiếm phần khiêm tốn Xã hội lồi người khơng phát triển khơng có lượng Ngày nay, lượng tàn dư sinh học, lượng không tái sinh, ngày kiệt, giá dầu mỏ tăng ngày, ảnh hưởng xấu đến phát triển kinh tế xã hội mơi trường sống Tìm kiếm nguồn lượng thay nhiệm vụ cấp bách nhà khoa học ,kinh tế, trị gia,… người Nguồn lượng thay phải sạch, thân thiện với mơi trường, chi phí thấp, khơng cạn kiệt (tái sinh), dễ sử dụng Từ lâu, loài người mơ ước sử dụng lượng mặt trời Nguồn lượng vô tận, đáp ứng hầu hết tiêu chí nêu Nhiều cơng trình nghiên cứu thực hiện, lượng mặt trời không lượng tương lai mà lượng Bạn không nên nghĩ ứng dụng lượng mặt trời công việc riêng nhà khoa học, nơi bạn phát huy óc sáng tạo, khéo tay, tính kiên nhẫn bạn Còn thú vị bạn tự thực ứng dụng lượng mặt trời ngơi nhà Đề tài giới thiệu chi tiết ứng dụng lượng mặt trời nhà mảnh vườn bạn Các dự án tương đối đơn giản, chi phí tầm tay bạn, hiệu cao, khơng đòi hỏi lý thuyết cao siêu, cần bạn nhận lợi ích việc sử dụng lượng mặt trời tâm thực bạn thực bước theo hướng dẫn dự án, đạt kết quả, bạn hồn tồn chỉnh sửa, cải tiến để nâng cao hiệu suất giảm chi phí tùy theo động tính sáng tạo bạn Các dự án thực trường học, trường phổ thông trường dạy nghề, giúp cho thầy giáo có thêm phương cách thí nghiệm, học đơi với hành , giúp cho học sinh tính sáng tạo hứng thú học tập LỜI CẢM ƠN Trước vào nội dung đồ án chúng em xin chân thành cảm ơn đến Thầy: Nguyễn Thanh Quảng giảng viên trường Đại Học Công Nghiệp Vinh tận tình hướng dẫn giúp đỡ chúng em suốt q trình thực để hồn thành đồ án Cùng tồn thể thầy khoa Cơng nghệ tận tình giảng dạy, bảo, truyền đạt nguồn kiến thức sâu rộng kinh nghiệm quý báu cho chúng em suốt thời gian học trường Xin cảm ơn đến tất bạn bè, người giúp đỡ suốt thời gian học tập thực đồ án học phần Mặc dù nỗ lực hết mình, khả năng, kiến thức thời gian có hạn nên khơng thể tránh sai sót lúc thực đồ án này, Do chúng em kính mong nhận góp ý, bảo thầy để chúng em có kinh nghiệm chuẩn bị cho công việc thực tế sau BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP VINH Độc lập – Tự – Hạnh phúc PHIẾU NHẬN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: Thiết kế mơ hình hệ thống điện lượng mặt trời pha nối lưới hạ áp công suất 345Wp phục vụ hỗ trợ cấp điện cho hộ gia đình Họ tên sinh viên: Lê Thanh Tịnh 16402110 Nguyễn Ngọc Thụy 16402111 Trần Kim Anh 16502052 Lê Văn Bình 16502053 Từ Quang Thắng 16402105 Nguyễn Văn Duy 16402099 Lê Trung Tú 16402169 Nguyễn Thanh Khanh 16402100 Nguyễn Hồng Cảnh 16402129 10 Dương Trí Thuật 16402173 11 Nguyễn Duy Nga 16504013 12 Phạm Quốc Cường 16502054 13 Nguyễn N Tiến Hoàn 16402179 Lớp : K3DKTĐDLT Khoa : CƠNG NGHỆ Ngành : Cơng nghệ kỹ thuật điện - điện tử Nội dung thuyết minh tính tốn - Giới thiệu tổng quan hệ thống lượng mặt trời - Phương pháp thiết kế hệ thống điện lượng mặt trời pha làm việc nối lưới hạ áp - Thiết kế mơ hình hệ thống điện mặt trời nối lưới công suất 345Wp - Đánh giá khả cấp điện hệ thống - Dự toán cho cơng trình - Lợi ích cơng trình mang lại Thời gian thực hiện: - Ngày giao: Ngày 15 tháng 09 năm 2018 - Ngày nạp: Ngày 15 tháng 10 năm 2018 Trưởng môn Vinh, ngày…… tháng…….năm … Giáo viên hướng dẫn BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP VINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Ngày 15 tháng 10 năm 2018 Giảng viên hướng dẫn Nguyễn Thanh Quảng BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP VINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN …… Ngày …… Tháng……năm 2018 Giảng viên phản biện MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU LỜI CẢM ƠN PHIẾU NHẬN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI I.GIỚI THIỆU CHUNG 1 Phân loại hệ thống lượng mặt trời 1.1 Hệ thống lượng mặt trời độc lập (off grid solar system) 1.2 Hệ thống điện mặt trời nối lưới (on grid solar system) 1.3 Hệ thống lượng mặt trời nối lưới có dự trữ II.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI HÒA LƯỚI KHÔNG LƯU TRỮ 2.1: Sơ đồ hệ thống III CẤU HÌNH TIÊU BIỂU CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI HÒA LƯỚI BÁM TẢI IV.ƯU, NHƯỢC ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG CỦA NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI HÒA LƯỚI BÁM TẢI 4.1 Ưu điểm 4.2 Nhược điểm 4.3 Ứng dụng pin mặt trời Việt Nam 4.4 Những khó khăn q trình triển khai ứng dụng CHƯƠNG II: ĐI SÂU VÀO HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI HÒA LƯỚI KHÔNG LƯU TRỮ 11 I.PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 11 1.1 Ưu lượng mặt trời 11 1.2 Tìm hiểu chung pin lượng mặt trời 13 1.3 Hướng đặt 14 1.4 Nguyên lý hoạt động pin lượng mặt trời 16 1.4.1.Hiệu ứng quang điện 16 1.5 Cấu tạo pin mặt trời 18 II.BỘ CHUYỂN ĐỔI DC-AC (INVERTER HÒA LƯỚI) 20 2.1 Loại Inverter cho hệ thống lượng mặt trời hòa lưới 20 2.1.1: Thông số kỹ thuật 20 2.1.2 Hoạt đông Inverter 22 2.2 Tính tốn kích cở pin mặt trời cần sử dụng 31 2.3 Tính tốn inverter 32 2.4 Thiết kế solar charge controller 32 CHƯƠNG III : THIẾT KẾ, TÍNH TỐN CỤ THỂ 32 I CHỌN VỊ TRÍ ,HƯỚNG VÀ GÓC LẮP ĐẶT TẤM PIN NLMT 33 II XÁC ĐỊNH TỔNG ĐIỆN HÒA LƯỚI MỖI NGÀY 34 III TÍNH INVENTER Error! Bookmark not defined 1- Tính tốn inverter Error! Bookmark not defined IV KHUNG GÁ VÀ DÂY CÁP 35 V ĐỒNG HỒ ĐO CÔNG SUẤT 36 VI CÁC PHỤ KIỆN LẮP ĐẶT 36 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 37 I KẾT LUẬN 37 II HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 38 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 : Cấu hình tiêu biểu hệ thống điện mặt trời DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Giới thiệu tổng quan hệ thống lượng mặt trời Hình 1.2 : Hệ thống lượng mặt trời độc lập Hình 1.3 : Hệ thống lượng mặt trời hòa lưới khơng lưu trữ Hình 1.4 : Hệ thống lượng mặt trời hòa lưới có dự tr Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống lượng mặt trời hòa lưới bám tải Hình 2.1: Sản lượng điện mặt trời giới năm 1995-2008 11 Hình 2.2: Vị trí đặt pin lương mặt trời 14 Hình 2.3: Cường độ xạ mặt trời theo hướng đặt 16 Hình 2.4: Hệ mức lượng 17 Hình 2.5: Nguyên lý hoạt động pin mặt trời 18 Hình 2.6: Quá trình tạo Module 19 Hình 2.7: Cấu tạo Module 20 Hình 2.8 : Sơ đồ inventer hòa lưới 20 Hình 2.9: Inverter - Nguyên tắc hoạt động 23 Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý làm việc 24 Hình 2.11: Các dạng sóng sin chuẩn 26 Hình 3.1: Quỹ đạo mặt trời 33 Hình 3.2: Tia xạ mặt trời theo mùa 34 Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện lượng mặt trời hòa lưới bám tải Hình 2.11: Sơ đồ ngun lý làm việc Dưới liệt kê số nguyên lý kích điện dân dụng: Biến đổi bước:từ điện chiều sang điện xoay chiều 220V thông qua transitor công suất biến áp sắt từ tần số 50 Hz (bước biến đổi DC-AC) Biến đổi hai bước: từ điện chiều ắc quy mức thấp (12, 24V DC) sang điện chiều mức điện áp cao (khoảng 300V DC) thông qua mạch dao động tần số cao biến áp xung (bước biến đổi DC-DC), từ điện chiều (lúc có điện cao) dao động thành điện xoay chiều 220V AC (tức bước biến đổi DCAC) Tuỳ loại nguyên lý mà kích điện tạm phân thành hai loại: Loại biến đổi bước loại biến đổi hai bước – thường gọi kích “điện tử”  Loại biến đổi bước Hình bên giải thích phần nguyên lý kích điện Nếu muốn tăng điện cần phải có cuộn biến áp, mà biến áp lại hoạt động với dòng điện xoay chiều Vậy để biến đổi thành dòng điện xoay chiều dùng cơng tắc hình bên phải (phía trên) biến áp: Khi chuyển đổi nhanh liên tục công tắc sang vị trí lên xuống, ta có dòng điện chạy vào nửa cuộn dây sơ cấp biến áp, cuộn thứ cấp (ghi chữ output) có điện áp xoay chiều có tần số tương ứng với tần suất chuyển mạch Tất nhiên chẳng lại dùng tay để vận hành kích điện cách liên tục nên người ta sử dụng linh kiện điện tử để thay cho việc chuyển mạch Bạn xem hình phía thấy dạng mạch cho kích điện thơng dụng bán thị trường Loại kích điện bước thường biết đến lâu trước 24 Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện lượng mặt trời hòa lưới bám tải  Kích điện tử (loại biến đổi hai bước) Đối với loại kích “điện tử”, mạch điện cấp thứ nhất: (DC-DC) có ngun lý giống kích điện từ, thay hoạt động tần số 50 Hz kích loại sử dụng tần số cao nhiều lần để sử dụng loại biến áp xung có hiệu suất cao kích thước nhỏ gọn Sau biến áp xung, dòng điện xoay chiều tần số cao nắn thành điện chiều để phục vụ mục đích biến đổi thành điện xoay chiều với tần số 50Hz phù hợp với nhu cầu sử dụng Tuỳ theo cơng suất kích điện mà kích điện tử dùng hay nhiều biến áp xung.Cấp thứ 2: (DCAC) kích điện tử biến đổi điện chiều thành điện xoay chiều với tần số phù hợp với lưới điện quốc gia (50Hz) Phần mạch biến đổi thành xoay chiều cấp không cần sử dụng biến áp chúng không cần tăng thêm điện thế, mà cần dùng linh kiện đện tử thay đổi chiều qua tải dòng điện đầu Vậy làm để biến đổi điện chiều thành xoay chiều được? Lấy ví dụ đơn giản thơ thiển này: Bạn có ắc quy, muốn cấp dòng xoay chiều qua bóng đèn nối hai cực ắc quy vào bóng đèn, ngắt dây đổi ngược lại cực ắc quy, lại đổi xuôi, đổi ngược thời gian cực nhanh, bạn tạo dòng điện xoay chiều qua bóng đèn Trên thực tế ngun lý mạch điện tử biến đổi điện chiều thành xoay chiều lúc qua cầu H sau (xem hình dưới): Ban đầu dòng điện từ (+) đến transistor phía trên-bên trái, qua tải theo chiều từ trái sang phải qua transistor phía bên phải để vào cực âm Sau dòng điện từ cực dương đến transistor phía bên phải, qua tải (Load) theo chiều từ phải qua trái qua transistor phía bên trái để vào cực âm Dòng điện theo chiều khác cho dòng xoay chiều tải Việc dẫn dòng theo chiều thực nhờ điều khiển transistor  Dạng sóng đầu ra: Phần lớn kích “điện tử” ln có kích thước trọng lượng nhỏ so với loại kích lại cơng suất khơng sử dụng biến áp sắt từ có kích thước lớn, phần lại kích điện tử có trọng lượng lớn chúng sử dụng 25 Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện lượng mặt trời hòa lưới bám tải biến áp sắt từ thơng thường dành cho việc nạp ắc quy Hình 2.12: Các dạng sóng sin chuẩn Trên hình, có ba dạng sóng hình thường thấy kích điện: Đường màu xanh sóng hình sin (hay thường gọi “sin chuẩn”); Đường màu màu vàng dạng sóng xung vng; Đường màu đỏ mơ theo sóng sin Về biên độ sóng, mức điện áp sóng sin lưới điện 220V dân dụng đỉnh 310V dạng mơ sin (modified sine wave) loại xung vng (square wave) có mức điện áp thấp Chính mức điện áp đỉnh nên việc đo điện áp đầu kích điện đồng hồ hiển thị số loại bình thường khơng xác chúng thường đo theo mức điện áp đỉnh chia 2, muốn đo chuẩn nên dùng số loại đồng hồ kim đồng hồ số có chức đo RMS Lưu ý thêm điều bạn dùng kích dạng mơ dạng xung vuông với ổn áp kiểu LiOA cho mức điện áp cao với mức lượng lớn chắn gây cháy thiết bị sử dụng điện nhà bạn Theo cách thức hoạt động loại kích điện mà chúng có dạng sóng đầu khác Ta thử xem với loại nguyên lý cho dạng sóng loại đây:  Đối với loại kích điện từ (kích cơ): Có dạng nguyên lý hoạt động: Loại thứ nhất: 26 Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện lượng mặt trời hòa lưới bám tải có ngun lý giống hình minh họa cho ngun lý kích điện trình bày phía đầu - có mạch tạo mẫu sóng sin sau khuyếch đại chúng lên transistor công suất biến áp Về ngun lý cách thực được, thực tế người ta khơng áp dụng chúng làm tổn hao nhiều cơng suất cho hình sin đẹp đẽ – dẫn đến hiệu suất kích điện thấp Lý hiệu suất thấp nguyên lý hoạt động giống amply công suất lớn mà đặc tính transistor thơng thường có tổn hao thấp hai trạng thái: “đóng” (khơng cho dòng qua) “mở” (cho dòng qua hồn tồn theo khả transistor đó), trạng thái mở phần (biến thiên dạng hình sin dạng khuyếch đại âm thanh) transistor toả nhiều nhiệt hiệu suất sử dụng điện thấp Bạn có chấp nhận sử dụng kích điện với hiệu suất thấp (cỡ 50%) để dạng sóng sin cực chuẩn hay không? Tuy nhiên, nguyên lý hoạt động lại thường áp dụng cho loại kích tạo dạng sóng vng mơ sóng sin (hai loại lại hình trên) Do hoạt động transistor để tạo sóng vng mơ sin đóng mở hồn tồn nên với ngun lý cho loại kích 'khơng sin' phù hợp Đặc điểm nhận biết dạng kích hoạt động theo nguyên lý cuộn sơ cấp (cuộn có dây kích thước lớn dòng đến vài chục Ampe chạy qua) có đầu dây ra: Một đầu điểm nối với cực dương âm ắc quy, đầu lại nối với transistor - giống hình trình bày nguyên lý phía đầu Loại thứ hai: tạo dạng sóng sin cách sử dụng cầu H dạng sóng xoay chiều mức điện áp thấp (mức điện áp ắc quy) sử dụng biến áp sắt từ để biến đổi chúng thành mức điện áp 220V AC sử dụng thông thường Nguyên lý thường thấy nhiều loại kích thơng dụng thị trường thương hiệu: MAXQ, Apollo, Netcca, Hồ Điện Đặc điểm nhận biết dạng kích hoạt động theo nguyên lý đầu vào sơ cấp biến áp sắt từ có hai đầu dây (thay loại sóng vng mơ phỏng)  Đối với loại kích điện tử: 27 Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện lượng mặt trời hòa lưới bám tải việc tạo dạng sóng hình sin thực nhờ vào việc điều tiết transistor đầu (cầu H - trình bày phần trên) So với loại kích điện từ nói điều tiết dạng sóng phần điện đầu nên dòng điện cần điều chỉnh nhỏ (ví dụ 1000VA dòng khoảng 5A), nhiệt hao phí thấp so với điều chỉnh phần điện áp thấp (12,24 V) với dòng vài chục Ampe mà kết hợp với việc sử dụng biến áp xung có hiệu suất cao tầng trước nên kích điện loại có hiệu suất cao, đạt 80% đến 85% cao tuỳ thuộc vào công suất loại tải Một số thương hiệu cho loại kích là: Thành Công, Hi-Lite số loại UPS online hãng sản xuất khác Trong hai loại chất lượng sóng sin hồn tồn phụ thuộc vào việc điều khiển transistor, bước điều khiển băm nhỏ (xem hình bên) sóng có chất lượng tốt Khơng thế, việc điều chỉnh điện áp dạng sóng tuỳ theo mức tải (công suất), loại tải (thuần/kháng/dung/kết hợp) phức tạp, mà với nguyên lý hãng sản xuất khác lại có cách làm khác (hoặc hãng có cách thiết kế khác để phù hợp với nhu cầu sử dụng đối tượng) có chất lượng điện đầu khác Ảnh hưởng dạng sóng khơng sin tới thiết bị tiêu thụ điện: Bởi dạng sóng điện đầu kích điện khơng hồn tồn với dạng sóng lưới điện dân dụng (tức hình sin) nên chúng gây ảnh hưởng đến số thiết bị sử dụng điện, số thiết bị khác lại hồn tồn khơng ảnh hưởng dạng Dạng sóng xung vng thường gây khó khăn cho hoạt động thiết bị điện có tính chất cảm kháng – chủ yếu động điện (ở quạt điện, điều hoà, tủ lạnh, máy bơm nước…) Nếu với sóng sin chuẩn, động điện hoạt động cách “mượt mà” với dạng sóng xung (như hình) động thường làm hiệu suất hơn, phát tiếng kêu gây nóng bình thường Ngun nhân có lẽ chuyển đổi mức điện áp sóng vng khiến từ trường cuộn dây thay thay đổi đột ngột, dẫn đến roto (phần quay động cơ) làm việc có mơ men thay đổi đột ngột: tăng đột ngột (khi trạng thái từ 0V đến mức cực đại) hãm đột ngột (về mức 0V) dẫn đến hiệu suất làm việc 28 Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện lượng mặt trời hòa lưới bám tải cuộn dây thường bị nóng Tuỳ thuộc vào chất lượng đặc điểm riêng động điện mà có ảnh hưởng sau: Nếu động có chất lượng không cao (định vị cuộn dây không chắn, lõi sắt không chặt…), biến thiên đột ngột mức điện áp nên cuộn dây lõi thép không chặt bị rung, gây ồn Nếu roto có qn tính khơng lớn (đa số quạt bàn, quạt nằm trường hợp này) thân roto quay không (thời điểm điện áp xung cao roto có mơ men lớn – chưa kịp quay theo phù hợp mơ men bị ngắt đến thời điểm điện áp xuống thấp, quán tính thấp nên tốc độ quay lại giảm đi, lại đến mức điện áp cao…cứ liên tục nên roto quay cách giật cục khơng dòng điện có dạng sin chuẩn (tuy nhiên điều khơng nhìn mắt thường quay giật cục xảy nhiều lần giây) Đối với loại động có trọng lượng roto lớn tượng quay giật cục xuất rõ nét thời điểm khởi động giảm dần đến mức tối thiểu đạt tốc độ quay Thực tế sử dụng hai quạt trần khác (một cánh Panasonic, cánh Phong Lan) nhà cho thấy điều Tôi cảm nhận qán tính lớn nên tốc độ quay roto lúc không tăng lên/giảm đột ngột tương ứng với thay đổi điện áp Như đa số trường hợp sử dụng quạt với kích điện, bạn nên hạn chế giảm hiệu suất làm việc cách sử dụng với tốc độ cao quạt  Ảnh hưởng dạng sóng không sin tới thiết bị tiêu thụ điện Bởi dạng sóng điện đầu kích điện khơng hồn tồn giống với dạng sóng lưới điện dân dụng (tức hình sin) nên chúng gây ảnh hưởng đến số thiết bị sử dụng điện, số thiết bị khác lại hồn tồn khơng ảnh hưởng dạng Dạng sóng xung vng thường gây khó khăn cho hoạt động thiết bị điện có tính chất cảm kháng – chủ yếu động điện (ở quạt điện, điều hoà, tủ lạnh, máy bơm nước…) Nếu với sóng sin chuẩn, động điện hoạt động cách “mượt mà” với dạng sóng xung (mơ hình sin) động 29 Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện lượng mặt trời hòa lưới bám tải thường làm hiệu suất hơn, phát tiếng kêu gây nóng bình thường Ngun nhân có lẽ chuyển đổi mức điện áp sóng vng khiến từ trường cuộn dây động thay thay đổi đột ngột, dẫn đến roto (phần quay động cơ) làm việc có momen thay đổi đột ngột dẫn đến hiệu suất làm việc Tuỳ thuộc vào chất lượng đặc điểm riêng động điện mà có ảnh hưởng sau: Nếu động có chất lượng khơng cao (định vị cuộn dây không chắn, lõi sắt không chặt…), biến thiên đột ngột mức điện áp nên cuộn dây lõi thép không chặt bị rung, gây ồn, phát nóng Nếu roto có qn tính khơng lớn (đa số quạt bàn, quạt nằm trường hợp này) thân roto quay không (thời điểm điện áp xung cao roto có mơ men lớn – chưa kịp quay theo phù hợp mơ men bị ngắt đến thời điểm điện áp xuống thấp, quán tính thấp nên tốc độ quay lại giảm đi, lại đến mức điện áp cao…cứ liên tục nên roto quay cách giật cục khơng dòng điện có dạng sin chuẩn (tuy nhiên điều khơng nhìn mắt thường quay giật cục xảy nhiều lần giây) Đối với loại động có trọng lượng roto lớn tượng quay giật cục xuất rõ nét thời điểm khởi động giảm dần đến mức tối thiểu đạt tốc độ quay Như đa số trường hợp sử dụng quạt với kích điện, bạn nên hạn chế giảm hiệu suất làm việc cách sử dụng với tốc độ cao quạt Còn điều mà nhiều người có thắc mắc: Kích điện có gây hỏng cho thiết bị có tính cảm kháng hay khơng? Theo tơi thiết bị điện có động với chất lượng tệ gây tượng rung, nóng bên cuộn dây gây om dây (làm tính chất cách điện lớp vỏ) dẫn đến chạm chập sau thời gian dài Còn lại với thiết bị có chất lượng từ trung bình trở lên (đến tốt) làm việc chế độ tốc độ lớn khơng ảnh hưởng nhiều – có khó chịu số người tiếng kêu khác lạ so với sử dụng điện lưới thơng thường Nếu bạn sử dụng kích điện xung vng thiết bị có động cơ, bạn kiểm tra nhiệt độ làm việc thiết bị (bằng cách sờ vào vỏ quạt chẳng hạn) không q nóng bạn n tâm sử dụng vào thời gian 30 Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện lượng mặt trời hòa lưới bám tải sau mà khơng cần kiểm tra lại Ngồi thiết bị điện có sử dụng động điện trực tiếp nêu trên, thiết bị điện lại hoạt động tốt với dạng sóng xung Thật vậy, thiết bị ti vi, máy tính, hình máy tính, bóng đèn compact, đèn có chấn lưu điện tử biến đổi điện xoay chiều 220V thành điện chiều đầu vào mạch Bạn tham khảo số mạch điện ti vi hay nguồn máy tính để thấy điều 2.2 Tính tốn kích cở pin mặt trời cần sử dụng Để tính tốn kích cở pin mặt trời cần sử dụng, ta phải tính Watt-peak (Wp) cần có pin mặt trời Lượng Wp mà pin mặt trời tạo lại tùy thuộc vào khí hậu vùng giới Cùng pin mặt trời đặt nơi mức độ hấp thu lượng khác với đặt nơi khác Để thiết kế xác, người ta phải khảo sát vùng đưa hệ số gọi "panel generation factor", tạm dịch hệ số phát điện pin mặt trời Hệ số "panel generation factor" tích số hiệu suất hấp thu (collection efficiency) độ xạ lượng mặt trời (solar radiation) tháng nắng vùng, đơn vị tính (kWh/m2/ngày) Mức hấp thu lượng mặt trời Việt Nam khoảng 4.58 kWh/m2/ngày lấy tổng số Watt-hour pin mặt trời chia cho 4.58 ta có tổng số Wp pin mặt trời Mỗi PV mà ta sử dụng có thơng số Wp nó, lấy tổng số Wp cần có pin mặt trời chia cho thơng số Wp ta có số lượng pin mặt trời cần dùng Kết cho ta biết số lượng tối thiểu số lượng pin mặt trời cần dùng Càng có nhiều pin mặt trời, hệ thống làm việc tốt hơn, tuổi thọ battery cao Nếu có pin mặt trời, hệ thống thiếu điện ngày râm mát, rút cạn kiệt battery làm battery giảm tuổi thọ Nếu thiết kế nhiều pin mặt trời làm giá thành hệ thống cao, vượt ngân sách cho phép, không cần thiết Thiết kế pin mặt trời lại tùy thuộc vào độ dự phòng hệ thống Thí dụ hệ solar có độ dự phòng ngày, ( gọi autonomy day, ngày khơng có nắng cho pin mặt trời sản sinh điện), bắt buộc lượng battery phải 31 Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện lượng mặt trời hòa lưới bám tải tăng kéo theo phải tăng số lượng pin mặt trời Rồi vấn đề sử dụng pin loại tối ưu, thích hợp vùng địa lý có thời tiết khác Tất đòi hỏi thiết kế phải chuyên gia có kinh nghiệm thiết kế nhiều năm cho hệ solar vùng 2.3 Tính tốn inverter Đối với hệ solar stand-alone, inverter phải đủ lớn để đáp ứng tất tải bật lên, phải có cơng suất 125% cơng suất tải Nếu tải motor phải tính tốn thêm cơng suất để đáp ứng thời gian khởi động motor 2.4 Thiết kế solar charge controller Solar charge controller có điện vào phù hợp với điện pin mặt trời điện tương ứng với điện battery Vì solar charge controller có nhiều loại bạn cần chọn loại solar charge controller phù hợp với hệ solar bạn Đối với hệ pin mặt trời lớn, thiết kế thành nhiều dãy song song dãy solar charge controller phụ trách Công suất solar charge controller phải đủ lớn để nhận điện từ PV đủ công suất để nạp battery Thơng thường ta chọn Solar charge controller có dòng Imax = 1.3 x dòng ngắn mạch PV CHƯƠNG III : THIẾT KẾ, TÍNH TỐN CỤ THỂ Mơ hình thiết kế hệ thống điện NLMT hòa lưới cụ thể: Thiết kế mơ hình hệ thống điện lượng mặt trời pha nối lưới hạ áp công suất 345Wp phục vụ hỗ trợ cấp điện cho hộ gia đình 32 Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện lượng mặt trời hòa lưới bám tải I CHỌN VỊ TRÍ ,HƯỚNG VÀ GĨC LẮP ĐẶT TẤM PIN NLMT Vị trí lắp đặt đất trống, mặt phẳng, khơng bị che khuất cối nhà cửa Để tiến hành thiết kệ hệ khung giàn lắp đặt pin lượng mặt trời nhằm đảm bảo hệ PV hoạt động hiệu nhất, phải giải vấn đề sau: Một hướng đặt Solar Panel hai độ nghiêng pin, nghiêng góc hợp lí nhất, để tia sáng mặt trời rọi vng góc vào pin, đồng nghĩa với việc pin hấp thụ nhiều tia xạ Mặt Trời Do đó, việc xác định định xác hướng góc nghiêng pin Mặt Trời vơ quan trọng Hình 3.1: Quỹ đạo mặt trời Như hình vẽ quỹ đạo di chuyển Mặt Trời ngày, ta thấy được: Mặt trời mọc phía Đơng, tùy theo mùa mà mọc bán cầu Bắc (mùa hè) hay bán cầu cầu Nam (mua Thu Đơng) lặn phía Tây Qũy đạo di chuyển mặt trời chếch hướng Nam Bởi mà pin lượng Mặt Trời phải đặt hướng phía Nam để bề mặt hấp thụ hứng nhiều tia nắng Mặt Trời 33 Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện lượng mặt trời hòa lưới bám tải Hình 3.2: Tia xạ mặt trời theo mùa Về mùa Đơng mặt trời xa Xích đạo nên u cầu góc nghiêng pin lớn, mùa Hè mặt trời gần xích đạo nên góc nghiêng nhỏ để hứng vng góc tia nắng mặt trời rọi vào Như tùy theo mùa mà góc nghiêng thay đổi theo để phù hợp Tại Việt Nam, theo nghiên cứu lý thuyết kinh nghiệm thực tế ta chọn góc từ 11 độ đến 15 độ phù hợp cho hệ khung giàn cố định mái hay mặt đất II XÁC ĐỊNH TỔNG ĐIỆN HÒA LƯỚI MỖI NGÀY Tổng lượng điện ngày = 8*345= 2760Wh/day Với thời gian nắng năm Việt Nam trung bình 2000h/năm lượng điện hòa lưới = 2000*345 =690kwh Với hệ thống điện mặt trời hòa lưới 345wp năm hòa lưới 690kwh Với mức giá điện sử dụng rơi vào khoảng 1.800 đồng/kwh năm thu lại 1.242.000 đồng Sau năm sử dụng hồn vốn sử dụng miễn phí 10 đến 15 năm Hệ thống điên mặt trời hòa lưới mang lại lợi ích lâu dài lắp đặt 34 Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện lượng mặt trời hòa lưới bám tải III TÍNH INVENTER 1- Tính tốn inverter Hình 3.3 : Bộ inventer hòa lưới điện mặt trời Đối với hệ solar stand-alone, inverter phải đủ lớn để đáp ứng tất tải bật lên, phải có cơng suất 125% cơng suất tải Nếu tải motor phải tính tốn thêm cơng suất để đáp ứng thời gian khởi động motor Chọn inverter có điện áp vào danh định phù hợp với điện áp danh định battery Đối với hệ solar kết nối vào lưới điện, ta không cần battery, điện áp vào danh định inverter phải phù hợp với điện áp danh hệ pin mặt trời IV KHUNG GÁ VÀ DÂY CÁP - Để đảm bảo cho hệ thống pin Panel mặt trời đặt vị trí tốt (nắng nhiều lâu nhất) hiệu suất sử dụng hệ thống ổn định lâu dài, cần dùng đến khung gá dây cáp chuyên dụng, dây đơn 1,5 mm2 - Để tối đa hóa hiệu suất hệ thống, pin Panel mặt trời cần lắp đặt theo góc nghiêng 5° hướng nam - Lưu ý lắp đặt tránh vùng có khả bị che, khuất nắng, nên lựa chọn vị trí hứng nắng tốt cho ngày 35 Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện lượng mặt trời hòa lưới bám tải V ĐỒNG HỒ ĐO CƠNG SUẤT Hình 3.4 : Đồng hồ đo cơng suất thông số - Đo công suất tiêu thụ W - Đo tổng công suất tiêu thụ KWh - Đo điện áp 100-250V - Đo dòng 100A tối đa 22kW 20A tối đa 5kW Đồng hồ đo công suất thơng số với cảm biến dòng AC khơng tiếp xúc, đo dòng điện lên tới 100A, độ xác cấp Đồng hồ đo cơng suất AC lưu trữ số kWh nguồn nên không bị sai số, tiện dụng để theo dõi - Hiển thị hình LCD thơng số hình gồm: cơng suất, điện áp, dòng điện Cơng suất: Khoảng đo ~ 9999kW Định dạng hiển thị 80 ~ 220V Dòng điện: ~ 100A VI CÁC PHỤ KIỆN LẮP ĐẶT - Đèn thị, ổ cắm, bóng đèn… để lắp hoàn chỉnh hệ thống điện mặt trời 36 Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện lượng mặt trời hòa lưới bám tải CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI I KẾT LUẬN Sự phát triển công nghệ NLMT tạo nhiều tiện năng, đề tài thực mô hình nhỏ mơ q trình tạo lượng điện đến tải tiêu thụ, giúp chúng em hiểu lượng tái tạo, với phát triển mạnh mẽ NLMT nói riêng lượng tái tạo nói chung quan tâm phủ việc xây dựng, ban hành thực sách phù hợp cụ thể hệ thống pin mặt trời sản xuất lượng nhiều EVN mua điện từ bạn theo Quyết định số 11/2017/QĐ-TTg Thủ tướng Chính phủ ban hành ngày 11/4/2017 chế khuyến khích phát triển dự án điện mặt trời Việt Nam Xu phát triển NLTT nước chuyển dần sang phát triển công nghệ NLMT, cơng nghệ điện PMT có vai trò quan trọng Do có tính cạnh tranh cao nên đến số nước giảm hay chí bỏ hẳn sách hỗ trợ NLMT cơng nghệ không ngừng phát triển Việt Nam đánh giá có nguồn tài nguyên NLMT vào loại tốt giới Nguồn NL tiềm lớn hồn tồn tham gia đóng góp vào cân NL quốc gia - Năng lượng mặt trời sạch, tái tạo (khơng giống dầu, khí đốt than đá) Nó khơng gây nhiễm khơng khí khí carbon dioxide phát hành, oxit nitơ, khí 37 Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện lượng mặt trời hòa lưới bám tải lưu huỳnh thủy ngân vào khí giống nhiều hình thức truyền thống hệ điện không - Năng lượng Mặt trời sử dụng để bù đắp lượng tiêu thụ, cung cấp tiện ích Nó khơng giúp giảm hóa đơn điện bạn, tiếp tục cung cấp điện trường hợp bị cúp điện - Việc sử dụng lượng mặt trời làm giảm phụ thuộc vào nguồn nước / tập trung lượng, ảnh hưởng thiên tai, kiện quốc tế góp phần vào tương lai bền vững - Các hệ thống lượng mặt trời bảo dưỡng miễn phí kéo dài nhiều thập kỷ II HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Đề tài thiết kế hệ thống điện mặt trời hòa lưới thực với phát triển mạnh mẽ điện lượng mặt trời cho thấy cần thiết kế hệ thống ưu việt hơn, cách thiết kế kết hợp hệ thống độc lập hệ thống hòa lưới để nâng cao chất lượng, tối ưu hóa chi phí đầu tư Thiết Bị hòa mang lại lợi ích nào: nâng cao hiệu suất thu lượng tránh tượng dư thừa lượng vơ ích: ta nạp vào ắc quy ắc quy đầy, thiết bị điện có lúc dùng lúc khơng Những lúc việc xảy dư thừa lương vơ ích Khi hòa vào lưới điện thừa lượng chia sẻ cho nơi khác hay đưa vào sản xuất, ta cần lại có điện sử dụng Nên cần thiết để cải tiến mở rộng mơ hình, đặc biệt phát triển hộ gia đình 38 ... thống lượng mặt trời - Phương pháp thiết kế hệ thống điện lượng mặt trời pha làm việc nối lưới hạ áp - Thiết kế mơ hình hệ thống điện mặt trời nối lưới công suất 345Wp - Đánh giá khả cấp điện hệ thống. .. lượng mặt trời hòa lưới khơng lưu trữ Hình 1.4 : Hệ thống lượng mặt trời hòa lưới có dự tr Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống lượng mặt trời hòa lưới bám tải Hình 2.1: Sản lượng điện mặt trời. .. ĐMT Điện mặt trời PMT Pin mặt trời PV Năng lượng mặt trời Pin quang điện Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện lượng mặt trời hòa lưới bám tải CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG