Năng lượng mặt trời (phần 5) (NĂNG LƯỢNG tái tạo SLIDE)

Ch 2: Năng lượng mặt trời 2.9 Hệ thống điện mặt trời hòa lưới  Cấu trúc hệ điện mặt trời hòa lưới  Định mức DC AC  Tính tốn theo số nắng đỉnh  Tính tốn cơng suất  Tính tốn kinh tế Bài giảng Hệ thống điện mặt trời hòa lưới Bài giảng Hệ thống điện mặt trời hòa lưới Bài giảng Hệ thống điện mặt trời hòa lưới Bài giảng Biểu đồ phụ tải (khơng có ắc-quy) Bài giảng Định mức DC AC  Trước hết, ước tính hiệu hệ thống công suất ngõ DC danh định module, điều kiện chuẩn  Sau đó, ước tính cơng suất ngõ AC thực điều kiện khác  Ở điều kiện chuẩn, cơng suất ngõ AC tính: Pac = Pdc,STC× (Hiệu suất chuyển đổi) đó, Pdc,STC tổng công suất DC pin điều kiện chuẩn  Hiệu suất chuyển đổi xét tổng hợp yếu tố liên quan đến nghịch lưu, bám bụi, sai lệch pin, điều kiện môi trường khácBàinhau giảng 6 Định mức DC AC  Xét ảnh hưởng sai lệch đặc tính I-V pin Bài giảng Định mức DC AC  Một yếu tố quan trọng nhiệt độ Các pin nhiều khả hoạt động nóng 25 °C, dẫn đến giảm cơng suất Do đó, người ta phát triển tiêu chuẩn thử nghiệm pin khác (PTC), để phản ánh điều kiện thực tế  Các nghịch lưu đề cập, có hiệu suất khoảng 90% hầu hết phạm vi hoạt động (trừ tải nhỏ) Bài giảng Ví dụ 9.3  Xét dàn PV định mức kW điều kiện chuẩn Nhiệt độ làm việc danh định pin 47 °C Công suất DC MPP giảm 0,5%/°C cao nhiệt độ chuẩn 25 °C Ước tính cơng suất AC ngõ điều kiện PTC, có tổn hao 3% sai lệch module, 4% tổn hao bụi bẩn, hiệu suất nghịch lưu 90% Giải:  Quy đổi nhiệt độ pin Tcell  NOST − 20   47 − 20  = Tamb +   ⋅ S = 20 +   = 53,8 °C 0,8    0,8  Bài giảng Ví dụ 9.3  Công suất DC dàn pin bị suy giảm Pdc , PTC = 1000[1 − 0,005( 53,8 − 25) ] = 856 W  Kết hợp tổn hao sai lệch pin, bụi bẩn, nghịch lưu, công suất danh định AC hệ điều kiện PTC Pac , PTC = 856 × 0,97 × 0,96 × 0,9 = 717,4 W  Hệ thống định mức kW theo điều kiện chuẩn cung cấp khoảng 72% giá trị định mức, thực tế Bài giảng 10 Tính tốn cơng suất cho hệ PV hòa lưới  Tiếp theo cần ước tính điện áp hở mạch tối đa để đảm bảo khơng vượt q khả chịu đựng nghịch lưu (120 V) Ba mắc nối tiếp hở mạch có điện áp × 28,9 V = 86,7 V, thấp nhiều so với 120 V  Tuy nhiên, cần kiểm tra xem nhiệt độ xuống thấp điện áp có trở nên nguy hiểm không Giả sử nhiệt độ thấp vào buổi sáng Fresno – °C Với độ tăng điện áp hở mạch 0,38%/°C, điện áp hở mạch tối đa VOC,max = 86,7 V⋅ [1 + 0,0038(25 + 5)] = 97 V Bài giảng 28 Ví dụ 9.8  Kiểm tra thiết kế vừa rồi: 15 pin gắn cố định Giải:  Diện tích dàn PV A = 15 × 1,29 m × 0,99 m = 19,1 m2  Định mức công suất DC STC Pdc,STC = 158 W × 15 = 2370 W  Giả sử suy giảm định mức 25%, xạ trung bình 5,7 kWh/m2-ngày, lượng hệ cung cấp năm Năng lượng = 2,37 kW × 0,75 × 5,7 h × 365 = 3698 kWh Bài giảng 29 Tính toán thiết bị bảo vệ  Bên cạnh yêu cầu điện áp chịu đựng 600 V, cịn có ràng buộc khác dây dẫn, cầu chì thiết bị đóng ngắt  Thiết bị phải chịu đựng điện áp 1,25 lần điện áp DC dự kiến Dòng điện chịu đựng phải 1,25 lần dòng điện dàn PV, lý do: i) Bức xạ cao kW/m2 ii) Dịng ngắn mạch gia tăng nhiệt độ cao  Ngoài ra, dòng điện liên tục phần mạch phải nhân với 1,25 để đảm bảo thiết bị không vận hành 80% định mức Sau cùng, dòng điện dây dẫn phụ thuộc vào vật liệu nhiệt độ môi trường Bài giảng 30 Ví dụ 9.9  Với dàn PV gồm nhánh song song, nhánh dùng Kyocera KC158G mắc nối tiếp, định mức dịng cho cầu chì, dao cách ly, CB nối lưới bao nhiêu? Điện áp tối đa nhiệt độ tối thiểu ngày –5 °C Giải:  Dịng ngắn mạch nhánh 7,58 A, cầu chì nhánh đến hộp nối tổng phải cho phép tối thiểu Cầu chì > 7,58 × 1,25 × 1,25 = 11,8 A  Cầu chì tổng phải dẫn dịng nhánh Cầu chì tổng > 11,8 A × = 59,2 A Bài giảng 31 Ví dụ 9.9  Áp dụng quy tắc hệ số 1,25 cho nghịch lưu 2500 W, 240 V Cầu chì nghịch lưu > 1,25 × 2500/240 = 13 A Bài giảng 32 Tính tốn cơng suất cho hệ PV hịa lưới  Với mái nhà khơng nghiêng góc vĩ độ, khơng nhìn hướng nam Bài giảng 33 Tính tốn kinh tế cho hệ PV hịa lưới  Bước xác định tính khả thi hệ thống  Cần thực hai loại phân tích kinh tế: để xác định phương án kỹ thuật hiệu kinh tế hơn, để xác định dự án có đáng để đầu tư hay khơng  Ví dụ minh họa q trình dùng, định thực tế phụ thuộc vào ước tính chi phí hành xác cho thiết bị q trình lắp đặt Bài giảng 34 Ví dụ 9.10  Một dàn PV lắp Boulder, CO để cung cấp 4000 kWh/năm Cho biết chi phí, xác định xem nên dùng hệ cố định L – 15 hay hệ bám theo trục Giả sử PV có hiệu suất 12% hệ số chuyển đổi dc-ac 0,75 Bài giảng 35 Ví dụ 9.10 Giải:  Xét hệ bám theo trục, từ phụ lục E, xạ trung bình 7,2 kWh/m2-ngày Dùng số nắng đỉnh kết hợp hệ số suy giảm định mức, suy định mức DC STC: Pdc,STC = 4000/(0,75 × 7,2 × 365) = 2,03 kW  Ứng với chi phí 4,2 USD × 2030 = 8542 USD  Chi phí nghịch lưu: 1,2 USD × 2030 = 2435 USD  Diện tích ứng với hiệu suất 12%: A = 2,03 kW/(1 kW/m2 × 0,12) = 16,92 m2 Bài giảng 36 Ví dụ 9.10  Chi phí cho bám theo trục 400 + 100 USD/m2 × 16,92 m2 = 2092 USD  Với hệ cố định L – 15, xạ 5,4 kWh/m2-ngày Pdc,STC = 4000/(0,75 × 5,4 × 365) = 2,706 kW  Ứng với chi phí 4,2 USD × 2706 = 11365 USD  Chi phí nghịch lưu: 1,2 USD × 2706 = 3247 USD Bài giảng 37 Ví dụ 9.10  Bảng tổng hợp chi phí  Tuy nhiên, cần có phân tích cẩn thận với thành phần chi phí Bài giảng 38 Ví dụ 9.10 Tracker ($/W) = ($/W)/(EPF) Bài giảng 39 Tính tốn giá thành  Giả sử P số tiền vay thời gian n (năm) với lãi suất i năm, số tiền cần toán năm A = P × CRF(i, n) với CRF(i, n) hệ số thu hồi vốn, cho i (1 + i ) CRF ( i, n ) = n (1 + i ) − n Bài giảng 40 Ví dụ 9.11  Hệ thống bám theo trục ví dụ 9.10 có chi phí 16850 USD để cung cấp 4000 kWh/năm Nếu sử dụng vốn vay với lãi suất 6%, thời hạn 30 năm, giá thành bao nhiêu? Giải:  Hệ số thu hồi vốn theo công thức CRF(i, n) = 0,07265  Vậy tiền tốn hàng năm A = 16850 × 0,07265 = 1244 USD/năm  Giá thành sản xuất điện 1224 USD/4000 kWh = 0,306 USD/kWh Bài giảng 41 Tính tốn giá thành  Ví dụ 9.11 bỏ qua tiền hồn thuế thu nhập Do đó, xét yếu tố hoàn thuế thu nhập, mức hoàn thuế năm đầu Hoàn thuế năm đầu = i × P × MTB với MTB marginal tax bracket  Sinh viên theo dõi ví dụ 9.12 tài liệu  Với quốc gia có sách khuyến khích sử dụng lượng tái tạo, chủ sở hữu trợ giá mạnh để yên tâm đầu tư cho hệ thống lượng tái tạo Sinh viên theo dõi ví dụ 9.13 tài liệu để có thêm thơng tin Bài giảng 42 ...Hệ thống điện mặt trời hòa lưới Bài giảng Hệ thống điện mặt trời hòa lưới Bài giảng Hệ thống điện mặt trời hòa lưới Bài giảng Biểu đồ phụ tải (khơng có ắc-quy)... 9.12 tài liệu  Với quốc gia có sách khuyến khích sử dụng lượng tái tạo, chủ sở hữu trợ giá mạnh để yên tâm đầu tư cho hệ thống lượng tái tạo Sinh viên theo dõi ví dụ 9.13 tài liệu để có thêm thơng... với số nắng đỉnh để có số kWh nhận ngày Bài giảng 11 Tính toán theo số nắng đỉnh  Năng lượng cung cấp ngày Năng lượng (kWh/ngày) = Bức xạ (kWh/m2-ngày)⋅ A (m2)⋅ ηavg với A diện tích dàn PV ηavg