Nghiên cứu điều khiển tối ưu công suất cho hệ thống điện năng lượng mặt trời nối lưới

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM - LƯƠNG HOÀNG NAM NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU CÔNG SUẤT CHO HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI NỐI LƯỚI LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số ngành: 60520202 TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM - LƯƠNG HOÀNG NAM NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU CÔNG SUẤT CHO HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI NỐI LƯỚI LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số ngành: 60520202 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS HUỲNH CHÂU DUY TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2016 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP HCM Cán hướng dẫn khoa học: HUỲNH CHÂU DUY (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn Thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Công nghệ TP HCM ngày 25 tháng năm 2016 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ) Họ tên TT Chức danh Hội đồng TS Nguyễn Xuân Hoàng Việt Chủ tịch PGS TS Nguyễn Cao Cường Phản biện GS TS Nguyễn Kim Hùng Phản biện PGS TS Lê Chí Kiên TS Đoàn Thị Bằng Ủy viên Ủy viên, Thư ký Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá sau Luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG QLKH – ĐTSĐH Độc lập – Tự – Hạnh phúc Tp.HCM, ngày tháng năm 2016 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: LƯƠNG HỒNG NAM Giới tính: NAM Ngày, tháng, năm sinh: 06/6/1973 Nơi sinh: Tỉnh Đồng Tháp Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN MSHV: 14411830042 I- Tên đề tài: “NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU CÔNG SUẤT CHO HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI NỐI LƯỚI” II- Nhiệm vụ nội dung: - Tổng quan tình hình khai thác sử dụng lượng điện mặt trời giới Việt Nam - Nghiên cứu pin quang điện đặc tính V-I V-P - Nghiên cứu thuật tốn điều khiển bám điểm cơng suất cực đại hệ pin quang điện - Nghiên cứu nối lưới hệ thống điện lượng mặt trời III- Ngày giao nhiệm vụ: IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: V- Cán hướng dẫn: TS HUỲNH CHÂU DUY CÁN BỘ HUỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) i LỜI CAM ÐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Tôi Các số liệu kết nghiên cứu trình bày Luận văn trung thực chưa công bố đâu Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực Luận văn cảm ơn Tôi xin cam đoan nội dung tham khảo Luận văn trích dẫn đầy đủ nguồn gốc Học viên thực Luận văn Lương Hoàng Nam ii LỜI CÁM ƠN Đầu tiên, xin chân thành cám ơn Thầy TS HUỲNH CHÂU DUY tận tình hướng dẫn, giúp đỡ đóng góp ý kiến quý báu cho trình thực Luận văn Xin cám ơn quý Thầy, Cô trang bị cho Tôi kiến thức quý báu trình học tập giúp Tôi đủ lực để thực Luận văn Xin cảm ơn tập thể lớp 14SMĐ21 động viên giúp đỡ Tơi q trình thực Luận văn Cuối cùng, xin cám ơn Trường Đại học Công nghệ Tp HCM; Khoa Cơ Điện - Điện tử; Phòng Quản lý Khoa học - Đào tạo sau Đại học Cơ quan nơi Tôi công tác tạo điều kiện tốt cho thực Luận văn Lương Hồng Nam iii TĨM TẮT Luận văn tập trung vấn đề liên quan đến “Nghiên cứu điều khiển tối ưu công suất cho hệ thống điện lượng mặt trời nối lưới” bao gồm nội dung sau: - Chương 1: Giới thiệu chung - Chương 2: Tổng quan tình hình nghiên cứu khai thác nguồn lượng điện mặt trời pin quang điện - Chương 3: Pin quang điện hệ thống pin quang điện kết nối lưới - Chương 4: Thuật tốn bám điểm cơng suất cực đại - Chương 5: Mô điều khiển tối ưu công suất kết nối lưới hệ thống điện lượng mặt trời - Chương 6: Kết luận hướng phát triển tương lai iv ABSTRACT The thesis presents issues relating to "Maximum power point tracking control of a grid-connected solar energy systems" that includes the following contents: - Chapter 1: Introduction - Chapter 2: Literature review of the exploitation and utilization of the solar energy source and photovoltaic cell - Chapter 3: Photovoltaic cell and grid-connected solar photovoltaic system - Chapter 4: Algorithms for maximum power point tracking - Chapter 5: Simulation results of a grid-connected solar energy system with maximum power point tracking - Chapter 6: Conclusions and future works v MỤC LỤC LỜI CAM ÐOAN i LỜI CÁM ƠN ii TÓM TẮT iii ABSTRACT iv MỤC LỤC v DANH SÁCH HÌNH VẼ viii DANH SÁCH BẢNG xiii CHƯƠNG - GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu 1.2 Mục tiêu nội dung nghiên cứu 1.3 Tính cấp thiết đề tài 1.4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.5 Ý nghĩa đề tài 1.5.1 Ý nghĩa khoa học 1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn 1.6 Phương pháp nghiên cứu 1.7 Bố cục luận văn CHƯƠNG - TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ KHAI THÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG ĐIỆN MẶT TRỜI VÀ PIN QUANG ĐIỆN 2.1 Cấu trúc mặt trời 2.2 Quỹ đạo trái đất quanh mặt trời 2.3 Góc cao độ mặt trời vào buổi trưa 2.4 Bức xạ mặt trời 10 2.5 Ứng dụng lượng mặt trời 14 2.5.1 Pin mặt trời 15 2.5.2 Nhà máy nhiệt điện sử dụng lượng mặt trời 16 2.5.3 Động Stirling chạy lượng mặt trời 17 2.5.4 Thiết bị đun nước nóng lượng mặt trời 18 vi 2.5.5 Thiết bị làm lạnh điều hịa khơng khí dùng lượng mặt trời 19 2.6 Tình hình khai thác lượng mặt trời Việt Nam 20 2.7 Tổng quan tình hình nghiên cứu 24 CHƯƠNG - PIN QUANG ĐIỆN VÀ HỆ THỐNG PIN QUANG ĐIỆN KẾT NỐI LƯỚI 28 3.1 Giới thiệu 28 3.2 Sơ đồ thay đơn giản PV 30 3.3 Sơ đồ thay PV có xét đến tổn hao 32 3.4 Module PV 32 3.5 Mảng PV 34 3.5.1 Nối nối tiếp nhiều module PV 34 3.5.2 Nối song song nhiều module PV 34 3.5.3 Nối hỗn hợp nhiều module PV 35 3.6 Các ảnh hưởng đến PV 35 3.6.1 Ảnh hưởng cường độ chiếu sáng 35 3.6.2 Ảnh hưởng nhiệt độ 36 3.6.3 Ảnh hưởng tượng bóng râm 37 3.7 Các hệ thống PV ứng dụng 41 3.7.1 Hệ thống PV độc lập 41 3.7.2 Hệ thống PV kết nối lưới 41 3.8 Cấu hình DC/DC - DC/AC 47 3.8.1 Bộ biến đổi DC/DC 47 3.8.2 Bộ biến đổi DC/AC 51 CHƯƠNG - THUẬT TỐN BÁM ĐIỂM CƠNG SUẤT CỰC ĐẠI 61 4.1 Giới thiệu 61 4.2 Thuật toán P&O (Perturbation & Observation) 62 4.3 Thuật toán điện dẫn gia tăng (InC - Incremental Conductance) 66 4.4 Thuật toán điện áp số 68 4.5 Phương pháp điều khiển MPPT 70 4.5.1 Phương pháp điều khiển PI 70 4.5.2 Phương pháp điều khiển trực tiếp 71 ... trường đặc biệt hệ thống điện lượng mặt trời nối lưới 2 1.2 Mục tiêu nội dung nghiên cứu Đề tài ? ?Nghiên cứu điều khiển tối ưu công suất cho hệ thống điện lượng mặt trời nối lưới? ?? thực với mục... dụng lượng điện mặt trời giới Việt Nam - Nghiên cứu pin quang điện đặc tính V-I V-P - Nghiên cứu thuật tốn điều khiển tối ưu công suất hệ thống điện lượng mặt trời thông qua PV - Nghiên cứu nối lưới. .. Nghiên cứu tài liệu điều khiển tối ưu kết nối lưới hệ thống điện lượng mặt trời Việt Nam nước giới Phân tích, tổng hợp đề xuất thuật toán điều khiển tối ưu kết nối lưới hệ thống điện lượng mặt trời