Lập chương trình tính toán số liệu bức xạ mặt trời theo giờ từ số liệu trung bình tháng

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -Ô LÊ CHUNG PHÚC LẬP CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN SỐ LIỆU BỨC XẠ MẶT TRỜI THEO GIỜ TỪ SỐ LIỆU TRUNG BÌNH THÁNG CHUYÊN NGÀNH : CÔNG NGHỆ NHIỆT MÃ SỐ : 60.52.80 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 10 NĂM 2006 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN THẾ BẢO Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn thạc só bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM, ngày ………… tháng ………… năm 2006 Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: LÊ CHUNG PHÚC Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 04 - 04 - 1972 Nơi sinh: Hà Nội Chuyên ngành: Công nghệ Nhiệt Mã số: 60.52.80 I TÊN ĐỀ TÀI: LẬP CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN SỐ LIỆU BỨC XẠ MẶT TRỜI THEO GIỜ TỪ SỐ LIỆU TRUNG BÌNH THÁNG II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Tổng quan nhu cầu số liệu xạ theo thực trạng việc đo số liệu Cơ sở lý thuyết xây dựng chương trình tính toán mô số liệu xạ từ số liệu trung bình tháng Xây dựng chương trình Kiểm chứng kết tính toán chương trình Kết luận III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 09 - 02 - 2006 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 06 - 10 - 2006 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN THẾ BẢO VI HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 1: VII HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 2: CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS NGUYỄN THẾ BẢO CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN LÝ NGÀNH PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP PGS TS LÊ CHÍ HIỆP Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua Ngày tháng năm 2006 PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH KHOA QUẢN LÝ NGÀNH LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc chân thành đến TS Nguyễn Thế Bảo, người tận tình truyền đạt kiến thức, trực tiếp hướng dẫn thực luận văn có nhiều góp ý quan trọng quý giá cho nội dung luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy cô môn Công Nghệ Nhiệt thầy cô Đại Học Bách Khoa Tp HCM giảng dạy có nhiều ý kiến đóng góp cho việc hoàn thành luận văn Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến bạn học viên Cao học ngành Công Nghệ Nhiệt K15, Chị Thu công tác phòng dự báo Đài Khí Tượng Thủy Văn Khu Vực Nam Bộ, ban lãnh đạo, đồng nghiệp Trung Tâm Kiểm Định Kỹ Thuật An Toàn Khu Vực 2, đặc biệt anh Trần Hồng Hà hết lòng giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành chương trình Cao học luận văn tốt nghiệp Cuối cùng, động viên giúp đỡ gia đình người thân động lực thiếu giúp tác giả hoàn thành luận văn Người thực LÊ CHUNG PHÚC TÓM TẮT LUẬN VĂN Nội dung Luận văn trình bày cần thiết nhu cầu số liệu xạ theo việc tính toán thiết kế hay đánh giá sơ hiệu thiết bị sử dụng lượng mặt trời, khó khăn thực tế việc đo đạc số liệu để từ nêu bật cần thiết việc nghiên cứu tính toán mô số liệu xạ theo từ thông số dễ đo số liệu xạ trung bình tháng áp dụng cho điều kiện thực tế Việt Nam Qua việc khảo sát công trình nghiên cứu giới, luận văn xác định mô hình tính toán phù hợp Đi sâu vào việc phân tích, đánh có cải tiến kết hợp mô hình, luận văn xác định mô hình tính toán phù hợp cho điều kiện khí hậu thực tế Việt Nam Từ lý thuyết tính toán, kết hợp với việc sử dụng ngôn ngữ lập trình Matlab, vốn ngôn ngữ hỗ trợ tốt việc tính toán kỹ thuật kỹ thuật mô phỏng, thống kê…, tác giả xây dựng chương trình tính toán mô xạ theo từ số liệu xạ trung bình tháng Qua việc kiểm chứng, so sánh kết tính toán với số liệu đo thực tế khu vực Nam Bộ, khu vực Đà Nẵng khu vực Hà Nội, chương trình cho thấy có khả áp dụng cách tin cậy cho khu vực này, với khu vực khác cần có thêm số liệu để kiểm chứng lại chương trình Các kết chương trình tính toán sử dụng làm số liệu đầu vào tính toán thiết kế sơ hệ thống sử dụng lượng mặt trời đánh giá tiền khả thi hiệu sử dụng hệ thống lượng mặt trời địa phương cụ thể MỤC LỤC Chương 1: MỞ ĐẦU Trang I Tổng quan tình hình sử dụng lượng mặt trời Trang II Nhu cầu số liệu xa mặt trời theo thực trạng việc đo số liệu xạ việt nam Trang III Mục tiêu đề tài Trang IV Noäi dung nghiên cứu Trang V Phương pháp nghiên cứu VI Giới hạn đề tài Trang 10 Trang 10 VII Định nghóa thuật ngữ Trang 10 VIII Tham khảo tài liệu Trang 11 IX Các giả thiết nghiên cứu Trang 15 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYEÁT Trang 16 I Cơ sở lý thuyết xạ mặt trời Trang 17 II Cơ sở lý thuyết thống kê Trang 19 Chương 3: PHÂN TÍCH, CHỌN LỰA MÔ HÌNH VÀ XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH KT Trang 24 I Các phương pháp xây dựng mô hình tính KT Trang 25 II Phân tích, chọn lựa mô hình tính KT từ K T Trang 28 III Caùc ma trận MTM cách sử dụng Trang 28 IV Xây dựng chương trình V Lưu đồ thuật toán Trang 33 Trang 34 Chương 4: PHÂN TÍCH, CHỌN LỰA MÔ HÌNH VÀ XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH kT Trang 37 I Các phương pháp xây dựng mô hình tính kT Trang 38 II Phân tích, chọn lựa, cải tiến mô hình tính kT từ KT Trang 40 III Xây dựng chương trình IV Lưu đồ thuật toán Trang 43 Trang 44 Chương 5: CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG SOLRAD Trang 47 I Löu đồ chung chương trình Trang 48 II Chương trình mô Solrad III Các chương trình (hàm) phục vụ chương trình mô Trang 53 Trang 55 Trang 56 Trang 56 Chương 6: ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA CHƯƠNG TRÌNH I Số liệu sử dụng để đánh giá chương trình II Phương pháp đánh giá Trang 49 III Kết đánh giá cho khu vực Tp HCM Trang 57 IV Kết đánh giá cho khu vực Đà Naüng Trang 60 V Kết đánh giá cho khu vực Hà Nội Trang 65 VI Kết đánh giá chung, nhận định khả ứng dụng hạn chế chương trình Trang 69 Chương 7: KẾT LUẬN Trang 71 I Kết thực đề tài II Kiến nghị hướng thực đề tài Trang 72 Trang 73 Danh mục công trình công bố Trang 74 Tài liệu tham khảo: Trang 75 Phuï luïc - Phụ lục 1: Nội dung chương trình (hàm) - Phụ lục 2: Toàn văn báo kết nghiên cứu Tạp chí Phát Triển KH&CN Đại Học Quốc Gia Tp HCM chấp thuận cho công bố - Phụ lục 3: Toàn văn phản biện Tạp chí Phát Triển KH&CN Đại Học Quốc Gia Tp HCM kết nghiên cứu Chương MỞ ĐẦU Trang I TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG NĂNG LƯNG MẶT TRỜI Việc nhu cầu tiêu thụ lượng ngày tăng theo tỉ lệ tăng trưởng kinh tế nước nguồn lượng truyền thống ngày cạn kiệt đẩy nước giới chay đua với đường nghiên cứu ứng dụng dạng lượng mới, đặc biệt lượng tái tạo Các dự báo nhà kinh tế lượng giới cho thấy khả hành tinh lâm vào khủng hoảng lượng thời điểm 2050 - 2060, không tiết kiệm sử dụng hiệu nguồn lượng truyền thống có không phát triển sử dụng dạng lượng tái tạo Chính lẽ mà gần đây, nước phát triển xu giảm dần tỷ lệ sử dụng nhiên liệu hóa thạch phấn đấu tăng tỷ lệ sử dụng dạng lượng khác phần chiến lược an ninh lượng Các nước đầu lónh vực ứng dụng lượng tái tạo kể đến Đức, Tây Ban Nha, Mỹ … Đặc biệt nước Đức, quốc gia châu Âu nhiều năm dẫn đầu giới công suất lượng gió Năm 2000, CHLB Đức có đạo luật lượng tái tạo Chính phủ Đức chấp nhận cho vay không lãi lãi suất thấp nhằm khuyến khích người dân đầu tư vào hệ thống phát điện lượng mặt trời Theo số liệu thống kê đến hết năm 2004, lượng tái tạo đóng góp 16,7% lượng tiêu thụ giới Trong dạng lượng tái tạo truyền thống thuỷ điện lớn, lượng sinh khối truyền thống gỗ chiếm đa số (14,7%) tỷ lệ dạng lượng tái tạo gần không tăng không khả tìm thêm địa điểm lắp đặt thuỷ điện lớn hay khai thác thêm gỗ tác Trang hại môi trường sử dụng dạng lượng Trong chiếm 2% dạng lượng tái tạo “mới” thuỷ điện nhỏ, lượng gió, lượng mặt trời, địa nhiệt … phát triển nhanh có tiềm phát triển lớn nguồn lượng gần vô tận từ trước đến chưa quan tâm khai thác dạng lượng cách đáng kể Thủy điện lớn , 5.70% Năn g lượn g tái tạo mới, 2% Năn g lượn g sinh khối truyền thốn g, 9.00% Hình 1.1: Tỉ lệ đóng góp dạng lượng tái tạo Trong dạng lượng tái tạo, lượng mặt trời lượng chiếm tỷ lệ lớn giá thành sản xuất cao, lại dạng lượng có tiềm phát triển lớn, tốc độ phát triển trung bình từ năm 2000 đến 2004 nhà máy điện mặt trời tăng 60% năm đến năm 2004 tổng công suất lượng mặt trời lắp đặt đạt 4000MW Nguyên nhân lượng mặt trời dạng lượng vô tận có khả khai thác nhiều nơi giới, đặc biệt lượng mặt trời có tính ổn định theo vùng đó, đầu tư nghiên cứu kỹ việc thiết kế chế tạo thiết bị lượng sử dụng lượng mặt trời đạt hiệu suất cao giá thành thấp khắc phục nhược điểm lớn thiết bị giá thaønh cao Trang hourlyradiation=0; for i=1:24 tdec=timetodec(solartime([i-13,30,0],longtitude,n)); if or(tdec+0.5t) hourlyradiation(i)=0; elseif and(tdec-0.5-t) B=sin(delta)*sin(lat)*(pi*((tdec+0.5)*15+omegaS))/180+cos(delta)*cos(lat)*( sin(angledim((tdec+0.5)*15,'degrees','radians'))-sin(angledim(omegaS,'degrees','radians'))); hourlyradiation(i)=B*a*A; elseif and(tdec+0.5>t,tdec-0.5lowKt, ~(KT0(thang)>highKt)) row=h; end end % Chon cot thich hop myloop=1; Maxtime=1000; TRANS{thang}=MTM{KtClass(thang)}(row,:); KT{thang}=zeros(1,mylen(thang)); while abs(mean(KT{thang})-Kt(thang))/Kt(thang)>0.05 & myloopR, sumtrans==R) myflag=1; col(j)=nh; end nh=nh+1; end KT{thang}(j)=Kmin+step*(col(j)-1)+step/2; clear R end if myloop==1 KTmin=KT{thang}; end if abs(mean(KT{thang})-Kt(thang))/Kt(thang)0,tz0,tz0,tzkcs ktg((nd-1)*24+t)=kcs; end end end end end temp=ktg; dk=not(temp==0); temp=temp(dk); trungbinh=mean(temp); % Tinh gia tri trung binh cua nhung gia tri kT 0 for i=1:8670 if ktg(i)