Đang tải... (xem toàn văn)
Tổng quan về năng lượng tái tạo điện mặt trời; cấu trúc cơ bản của hệ thống điện mặt trời và sự cải thiện hệ thống khi sử dụng bộ hòa lưới thông minh; thiết kế và so sánh hiệu quả về mặt kinh tế hệ thống điện mặt trời áp mái với bộ hòa lưới thông minh; mô phỏng hệ thống điện mặt trời điều khiển công suất P, Q bằng phần mềm PSCAD.
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SỸ Thiết kế phân tích hệ thống điện mặt trời áp mái với hịa lƣới điện thơng minh LÊ VĂN LỰC levanluc.d8dhn@gmail.com Ngành Kỹ thuật điện Giảng viên hƣớng dẫn : TS Nguyễn Đức Tuyên Chữ kỹ GVHD Bộ môn: Viện: Kỹ thuật điện Điện Hà Nội, 2020 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn: Lê Văn Lực Đề tài luận văn: Thiết kế phân tích hệ thống điện mặt trời áp mái với hòa lƣới điện thông minh Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Mã số SV: CB180106 Tác giả, Ngƣời hƣớng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 21 tháng 07 năm 2020 với nội dung sau: Chỉnh sửa lại hình luận văn bị mờ khơng nhìn rõ Giải thích ý nghĩa thành phần cơng thức Trình bày rõ hệ thống điều khiển điện mặt trời kết nối lƣới điện Bổ sung điều chỉnh lại mẫu tài liệu tham khảo Sốt lại lỗi tả cách trình bày Ngày 21 tháng 07 năm 2020 Giáo viên hƣớng dẫn Tác giả luận văn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Cơ sở: Các nguồn phát điện dùng lƣợng mặt trời đƣợc tích hợp vào hệ thống điện Việt Nam với công suất đặt lớn, ảnh hƣởng nhiều đến vận hành kỹ thuật hệ thống điện Việt Nam Hiện nay, nghiên cứu nƣớc hệ thống điện mặt trời chƣa nhiều đủ để đáp ứng giải vấn đề kỹ thuật thực tế đặt Mục đích: Luận văn góp phần nêu lên vai trò thực tế phát triển nguồn lƣợng điện mặt trời Việt nam vấn đề kỹ thuật liên quan đến hệ thống lƣợng mặt trời, nhằm giúp ích các sinh viên, nhà nghiên cứu, chủ đầu tƣ, nhà vận hành hệ thống điện Yêu cầu: Luận văn cần giải đƣợc số vấn đề bản: Thiết kế kỹ thuật cho hệ thống điện mặt trời áp mái Nêu rõ khái niệm phân tích chức hịa lƣới thơng minh Xác định rõ hiệu kinh tế việc lắp đặt hệ thống điện mặt trời thực tế Sử dụng mô để kiểm tra chức hịa lƣới thơng minh Giáo viên hƣớng dẫn Ký ghi rõ họ tên Lời cảm ơn Lời đầu tiên, tơi muốn gửi lời cảm ơn đến nhóm nghiên cứu khoa học Viện Điện thuộc Trƣờng đại học Bách Khoa Hà Nội nghiên cứu phát triển ý tƣởng đƣa để áp dụng hữu ích vào thực tế Những buổi họp, trao đổi hàng tuần mang lại hiệu lớn đến công việc Tiếp theo, xin cảm ơn tất thành viên lớp cao học 2018B bạn Đỗ Văn Long góp ý đƣa lời khun giá trị để tơi hồn thành phần mô phỏng, đƣa nhận xét ảnh hƣởng công suất thực công suất phản kháng hệ thống điện mặt trời Thứ ba, xin bày tỏ lịng biết ơn với thầy Viện Điện bảo cho nhiều kiến thức chun mơn hệ thống điện để tơi có góc nhìn rõ nguồn lƣợng Từ đó, tơi tập trung nghiên cứu phân tích toán kinh tế so sánh giá trị việc đầu tƣ vào hệ thống điện mặt trời gửi tiền tiết kiệm lãi suất ngân hàng Đồng thời hoàn thành chƣơng trình đào tạo cao học Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Cuối quan trọng nhất, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo TS Nguyễn Đức Tuyên giảng dạy, hƣớng dẫn nhiệt tình, giúp tơi định hƣớng đề tài, hỗ trợ tối đa, giảng giải chi tiết để hồn thành luận văn cách tốt Mặc dù nỗ lực hết mình, nhƣng khả năng, kiến thức có hạn nên khơng thể tránh đƣợc sai sót lúc thực luận văn Kính mong q thầy giúp đỡ dẫn thêm để tơi phát triển luận văn này, đƣa vào áp dụng để mang lại nhiều đóng góp thực tế Tóm tắt nội dung luận văn Định hướng: Các nguồn lƣợng sơ cấp có nguy bị suy kiệt ngƣời khai thác ngày nhiều Hầu nhƣ quy trình chuyển nguồn lƣợng sơ cấp sang điện thƣờng gây nhiễm mơi trƣờng Vì vậy, cần hƣớng đến nguồn lƣợng nhƣ lƣợng gió, lƣợng nƣớc, lƣợng mặt trời Nhƣng nguồn điện tạo từ lƣợng mặt trời có nhiều ƣu điểm cấu tạo hệ thống đơn giản, an tồn chi phí đầu tƣ phù hợp Mục tiêu: Thiết kế phân tích hệ thống điện mặt trời áp mái với hịa lƣới thơng minh Giới thiệu chi tiết ứng dụng lƣợng mặt trời quy mơ hộ gia đình, tịa nhà cao tầng, xí nghiệp doanh nghiệp Luận văn đƣa hƣớng nghiên cứu để cải thiện chất lƣợng tính hệ thống sâu vào phân tích thành phần hịa lƣới thơng minh hệ thống điện lƣợng mặt trời Đồng thời, luận văn nêu lên đóng góp hiệu kinh tế việc lắp đặt hệ thống điện mặt trời thực tế Phương pháp: Đây dự án tƣơng đối chi tiết với phân tích chuyên sâu kết mơ rõ ràng giúp nhận lợi ích việc sử dụng lƣợng mặt trời Việc điều khiển công suất phản kháng công suất thực làm ổn định chất lƣợng điện đóng góp lớn đến hiệu vận hành hệ thống điện Thông qua toán so sánh đầu tƣ hệ thống điện mặt mặt trời gửi tiền tiết kiệm lãi suất ngân hàng để thấy rõ tính hiệu kinh tế dự án đầu tƣ điện mặt trời áp mái Hạn chế: Chƣa thể lập trình mơ hịa lƣới thơng minh với đầy đủ chức đề xuất Đối với định hƣớng phát triển mở rộng sau hƣớng tới việc cải thiện điện áp sóng hài hịa lƣới thơng minh Kết luận: Luận văn đƣợc áp dụng cho hộ gia đình để nâng cao tính hiệu kinh tế đầu tƣ khai thác điện mặt trời Các mơ hình hệ thống điện mặt trời đƣợc phân tích mơ triển khai thực trƣờng Đại học, giúp cho sinh viên thực thí nghiệm mơ hình thực tế HỌC VIÊN Ký ghi rõ họ tên MỤC LỤC ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Lời cảm ơn Tóm tắt nội dung luận văn DANH MỤC VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH VẼ PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA NGƢỜI CHẤM PHẢN BIỆN CHƢƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1 Năng lƣợng tái tạo - Điện mặt trời 1.1.1 Lý lựa chọn đồ án 1.1.2 Mục đích 1.1.3 Đối tƣợng 1.1.4 Phạm vi 1.2 Phƣơng pháp tận dụng lƣợng mặt trời 1.2.1 Sử dụng lƣợng mặt trời phân tách Hydro từ nƣớc 1.2.2 Thiết bị sấy khô dùng lƣợng mặt trời 1.2.3 Các phƣơng tiện, hệ thống đèn giao thông dùng lƣợng mặt trời 1.2.4 Bếp nấu dùng lƣợng mặt trời 1.2.5 Quá trình vô trùng nƣớc lƣợng mặt trời 1.2.6 Thiết bị đun nƣớc nóng lƣợng mặt trời 1.2.7 Hệ thống cấp điện cho tòa nhà sử dụng lƣợng mặt trời 1.3 Các nghiên cứu liên quan đến luận văn nƣớc 1.4 Kết luận CHƢƠNG CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI VÀ SỰ CẢI THIỆN HỆ THỐNG KHI SỬ DỤNG BỘ HỊA LƢỚI THƠNG MINH 10 2.1 Các thành phần hệ thống điện lƣợng mặt trời 10 2.1.1 Tấm Pin mặt trời thiết bị phụ trợ 10 2.1.2 Xác định dung lƣợng bình ắc quy 11 2.1.3 Bộ hòa lƣới thông minh 11 2.1.4 Khung giá đỡ, cáp thiết bị chống sét 13 2.1.5 Công tơ điện chiều 16 2.2 Cách thức hoạt động 16 2.2.1 Hệ thống điện mặt trời độc lập lƣới điện 16 2.2.2 Hệ thống điện mặt trời nối với lƣới điện không dự trữ 17 2.2.3 Hệ thống điện mặt trời áp mái nối lƣới điện quốc gia có ắc quy dự trữ 18 2.3 Các giải pháp cải thiện chất lƣợng hệ thống điện mặt trời 19 2.3.1 Đối với pin mặt trời 19 2.3.2 Đối với hòa lƣới thông minh 23 2.3.3 Nâng cao tiêu chuẩn bảo vệ hệ thống điện mặt trời gặp cố 36 CHƢƠNG THIẾT KẾ VÀ SO SÁNH HIỆU QUẢ VỀ MẶT KINH TẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI VỚI BỘ HỊA LƢỚI THƠNG MINH 38 3.1 Phƣơng án thiết kế hệ thống điện lƣợng mặt trời áp mái 38 3.1.1 Tiêu chuẩn nối lƣới điện mặt trời lắp mái 38 3.1.2 Quy trình tính tốn vị trí lắp đặt hệ thống 42 3.1.3 Tính tổng lƣợng dàn Pin nhận đƣợc: 44 3.1.4 Tính tổng lƣợng điện tiêu thụ trung bình hộ gia đình 45 3.1.5 Tính tổng lƣợng điện cần cung cấp hộ gia đình 45 3.1.6 Tính tốn số lƣợng pin mặt trời cần sử dụng 46 3.1.7 Tính tốn số lƣợng ắc quy cần sử dụng 47 3.1.8 Tính tốn lựa chọn hịa lƣới tích hợp điều khiển sạc 48 3.1.9 Quy trình thủ tục bán điện mặt trời mái nhà cho EVN 49 3.2 Bản vẽ thiết kế hệ thống điện mặt trời áp mái với hòa lƣới thông minh 51 3.3 Mô tả hoạt động chi tiết hệ thống hoàn thành lắp đặt đấu lƣới 57 3.4 Bài toán kinh tế đầu tƣ vào hệ thống điện mặt trời 58 3.4.1 Chi phí lắp đặt hệ thống điện mặt trời 58 3.4.2 Tổng tiền nhận đƣợc từ hệ thống lƣợng mặt trời 59 3.4.3 Bài toán kinh tế gửi tiền tiết kiệm lãi suất kép ngân hàng 60 3.4.5 Kết luận hiệu kinh tế hệ thống điện mặt trời 63 CHƢƠNG MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT P, Q BẰNG PHẦN MỀM PSCAD 65 4.1 Thiết kế hệ thống điện mặt trời dựa phần mềm PSCAD 65 4.2 Cung cấp công suất phản kháng 66 4.2.1 Nhu cầu bù công suất phản kháng 67 4.2.2 Phƣơng pháp bù công suất phản kháng 67 4.2.3 Điều chỉnh cho hệ thông điện mặt trời 68 4.2.4 Tầm quan trọng định hƣớng áp dụng 72 4.3 Điều khiển công suất thực&cơng suất phản kháng với MPPT cho hịa lƣới quang điện kết nối lƣới ba pha 72 4.3.1 Kiểm sốt cơng suất thực phản khảng 73 4.3.2 Kết mô kiểm sốt cơng suất phản kháng cơng suất thực hệ thống làm việc ổn định 75 4.4 Điều khiển công suất thực công suất phản kháng hệ thống điện mặt trời nối lƣới xảy cố ngắn mạch 79 4.4.1 Hệ thống điện mặt trời ba pha nối lƣới 79 4.4.2 Điều khiển công suất thực công suất phản kháng hệ thống gặp cố ngắn mạch 80 4.4.3 Kết mô kiểm sốt cơng suất phản kháng cơng suất thực hệ thống gặp cố ngắn mạch 80 4.5 Kết luận chƣơng 83 CHƢƠNG KẾT LUẬN 85 5.1 Kết kiến nghị 85 5.2 Hạn chế định hƣớng mở rộng 87 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CĨ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ĐÃ CÔNG BỐ 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 PHỤ LỤC 95 DANH MỤC VIẾT TẮT VAR AC DC PV DER WEIL Volt ampere reactive Alternating current Direct current Photovoltaic Distributed energy resources Institute of Electrical and Electronics Engineers Western Electric Industry Leaders HNEI Hawaii Natural Energy Institute MPP Max Power Point MPPT Maximum Power Point Tracker EPRI DTE DOE Electric Power Research Institute Detroit Edison Departmant of Energy National Institute of Standards and Technology Distributed network protocol, ver International Electrotechnical Commission IEEE NIST DNP3 IEC Đơn vị đo phản kháng Dòng điện chiều Dòng điện xoay chiều Pin quang điện Tài nguyên lƣợng phân tán Viện Kỹ thuật Điện Điện tử Lãnh đạo ngành điện Tây Âu Viện lƣợng tự nhiên Hawaii Điểm cơng suất tối đa Thuật tốn bám điểm công suất tối đa Viện nghiên cứu điện Bộ lƣợng Hoa Kỳ Viện Tiêu chuẩn Công nghệ Biên mạng phân tán (bản 3) Ủy ban kỹ thuật điện quốc tế Hồ sơ lƣợng thông minh 2.0 Microsystems and Engineering Các hệ thống vi mô ứng dụng MESA Sciences Applications khoa học kỹ thuật PAP Priority Action Plan Kế hoạch hành động ƣu tiên TC57 Technical Committee 57 Ban kỹ thuật 57 WG17 Working Group 17 Tổ công tác 17 PLL Phase Lock Loop Giai đoạn khóa vịng Secure Supercomputing SSN Mạng siêu máy tính an tồn Networking SEPA Solar Electric Power Association Hiệp hội điện mặt trời CTĐL/ĐL Công ty điện lực / Điện Lực IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor Bán dẫn lƣỡng cực cách điện SPWM Sinusoidal Pulse Width Modulation Điều chế độ rộng xung hình sin RMS Rotating Mass Storage Lƣu trữ hàng loạt LVRT Low Voltage Ride Through Chạy qua điện áp thấp SEP2 Smart Energy Profile 2.0 FRT DG AD DOD PA BC E PV DG Fault Ride Through Distributed Generation Autonomy Day Deep of discharge level Panels Battery capacity Efficiency PhotovoltaicDistributed Generation Chạy qua lỗi Hệ truyền tải Số ngày dự phòng điện ắc quy Mức xả sâu Số pin sử dụng Dung lƣợng ắc quy dự trữ Hiệu suất bình ắc quy Hệ thống truyền tải quang Tiêu chuẩn cho Bộ hòa lƣới, Bộ Standard for Inverters, Converters, chuyển đổi, Bộ điều khiển UL 1741 Controllers and Interconnection Thiết bị hệ thống kết nối để sử SA System Equipment for Use with dụng với tài nguyên lƣợng Distributed Energy Resources phân tán P&O Perturb Observe phƣơng pháp P&O IC Increases Current Phƣơng pháp dẫn điện tăng dần AWG American Wire Gauge Loại dây tiêu chuẩn Mỹ FV Forward Voltage Điện áp chuyển tiếp TFSC Thin Film Solar Cell Pin mặt trời màng mỏng A-Si Amorphous Silicon Silic vơ định hình CdTe Cadmium Telluride CIS/CIGS Copper Indium Gallium Selenide OPC Organic Photovoltaic Cells Tế bào quang điện hữu TT-BCT Thủ Tƣớng – Bộ Công Thƣơng QĐ-TTg Quyết định – Thủ Tƣớng Autonome Thời gian dự phòng tháng gửi ngân hàng với lãi suất định kỳ 0,6 % sau 86 tháng, hộ gia đình thu hồi vốn đầu tƣ ban đầu Xét theo trung bình vịng đời hệ thống điện mặt trời 25 năm, hộ gia đình thu đƣợc tổng giá trị : 7.883.598.141 VNĐ với công suất lắp đặt hệ thống 39.6 kW Ngồi ra, hộ gia đình vay tiền ngân hàng để đầu tƣ hệ thống điện mặt trời với lãi xuất vay ƣu đãi 0.9% trả góp tháng vịng 101 tháng trả đƣợc gốc lẫn lãi Từ thấy đƣợc đầu tƣ vào hệ thống điện mặt trời đạt giá trị hiệu lớn kinh tế (lớn 1,996 lần so với gửi tiền vào ngân hàng) Ý nghĩa khoa học: Việc sử dụng phần mềm PSCAD luận văn thể rõ ràng chức hịa lƣới thơng minh hệ thống điện mặt trời nhƣ điều khiển hệ thống điện mặt trời theo công suất đặt P, Q dựa biến đổi hệ tọa độ Clarke & Park Các thuật toán P & O MPPT Trong q trình mơ phỏng, thấy việc tăng giảm Q theo kết đặt từ 0,1MVAr sau đột ngột thay đổi từ 0,1MVAr thành 0,2MVAr giảm xuống 0,15 MVAr cuối giảm xuống MVAr thể khả kiểm sốt cơng suất phản kháng hệ thống hoạt động xác Khi tăng giảm cơng suất phản kháng giá trị cơng suất thực ổn định không bị ảnh hƣởng nhiều Tuy nhiên, dao động trạng thái tạm thời giảm Ngồi ra, thay đổi giá trị Q P khơng bị ảnh hƣởng q nhiều nhanh chóng ổn định, đảm bảo chất lƣợng cơng suất Khi lƣới gặp cố ngắn mạch, hệ số công suất mức cố định 0,95, cƣờng độ xạ 1000W/m2 nhiệt độ 25oC Khi xảy cố ngắn mạch pha chạm nhau, điện áp lƣới bị giảm đột ngột với dòng điện ngắn mạch lớn điện trở ngắn mạch Khi xảy cố điện áp giảm xuống khoảng 0.4pu dòng điện tăng từ 0.4kA lên 1kA.Khi giá trị P, Q sau thời gian độ hai trạng thái đƣợc điều khiển cung cấp công suất đƣa lên lƣới q trình xảy cố Đối với sóng hài điện áp đóng điện có thay đổi lớn lần lƣợt tăng lên thành 40% 50% Nhƣng nhanh chóng ổn định lại sau cố kết thúc mức 2.8% điện áp 4.5% dịng điện.Từ thấy đƣợc việc điều khiển công suất thực công suất phản kháng giúp hệ thống điện mặt trời làm việc hiệu điều kiện thƣờng nhanh chóng ổn định trở lại xảy cố Hơn điều chỉnh công suất phản kháng hay bù công suất phản kháng nâng cao chất lƣợng điện nhƣ hiệu kinh tế lƣới điện phân phối - Bù công suất phản kháng giúp ổn định điện áp lƣới điện phân phối 86 Bù công suất phản kháng tăng công suất phát cho nhà máy điện, tăng khả tải cho phần tử mang điện, giảm tổn thất cơng suất góp phần khắc phục thiếu điện - Bù công suất phản kháng giảm chi phí đầu tƣ nguồn nâng cấp lƣới điện Qua thời gian tìm hiểu nghiên cứu luận văn thu đƣợc số kết sau: - Nghiên cứu sâu vầ công suất phản kháng cần thiết thiết bị điện hệ thống đƣờng dây tải điện - Nêu nên đƣợc vấn đề cần giải điều khiển công suất phản kháng để ổn định điện áp lƣới điện, nâng cao chất lƣợng dung lƣợng truyền tải điện - Nghiên cứu phƣơng pháp bù công suất phản kháng nhƣ thiết bị bù công suất phản kháng hiệu - Nghiên cứu mô hệ thống bù công suất phản kháng phần mềm PSCAD chuyên dụng - Nêu lên cần thiết đƣa kiến nghị giảng dạy bù công suất phản kháng cho sinh viên nghành điện 5.2 Hạn chế định hƣớng mở rộng - Từ luận văn thấy đƣợc hạn chế chƣa thể lập trình mơ hịa lƣới thơng minh với đầy đủ chức đề xuất để từ đánh giá xác chức thực tế hệ thống Đồng thời chƣa phân tích rõ ảnh hƣởng hịa lƣới thơng sử dụng chức linh động theo thay đổi thông số kỹ thuật hệ thống điện mặt trời Căn vào cải tiến, phát triển hệ thống đảm bảo tiện ích hiệu suất hệ thống điện mặt trời ngày đƣợc cải thiện Ngoài ra, cần phải triển khai phân tích sâu tính tốn thiết kế tối ƣu đánh giá hiệu hệ thống Đối với định hƣớng phát triển mở rộng sau này, hƣớng tới việc cải thiện điện áp sóng hài hịa lƣới thơng minh nhằm kiểm sốt đảm bảo hệ thống điện mặt trời nối lƣới điện phân phối trung áp cung cấp nguồn điện chất lƣợng cao Từ cho phép tổ chức lại hệ thống (thay đổi liên kết lƣới, thay đổi bù, trào lƣu cơng suất tối ƣu, lắp lọc sóng hài…) để giải tác động tỷ lệ xác định xâm nhập (%) điện mặt trời vào lƣới điện Các hịa lƣới có khả tham gia vào điều khiển điện áp công suất phản kháng cần phải dần đƣợc đƣa vào yêu cầu bắt buộc đấu nối điện mặt trời Từ kết phân tích trình bày luận văn, kiến nghị hệ thống điện mặt trời sử dụng hòa lƣới thông minh cần đƣợc sớm tiếp tục nghiên cứu để thực phát triển thêm nhƣ tiềm kinh tế sở giá điện đƣợc phủ quy định, hƣớng tích cực việc phát triển lƣợng tái tạo, góp phần giảm phát thải khí CO2, giảm thiểu tác động đến môi trƣờng, đất đai vốn phức tạp thực tiễn 87 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CĨ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ĐÃ CÔNG BỐ Nguyễn Đức Tuyên, Lê Văn Lực*, Ninh Văn Nam, Trần Thanh Sơn, ―So sánh hiệu đầu tƣ vào hệ thống điện mặt trời áp mái có hệ thống lƣu trữ kết lƣới điện quốc gia với gửi tiền ngân hàng lãi suất kép‖, Tạp chí Khoa học Công nghệ, Đại học Công Nghiệp Hà Nội, E-ISSN 2615-9619, No.56, Vol.2, April 2020 Nguyễn Đức Tuyên, Lê Văn Lực*, Đỗ Văn Long, Nguyễn Hữu Đức, ―Xây dựng mơ hình inverter có khả điều khiển công suất thực công suất phản kháng hệ thống điện mặt trời nối lƣới xảy cố ngắn mạch’’, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, Đại học Công Nghiệp Hà Nội (chấp nhận đăng ngày 10/06/2020) 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] EPRI, Palo Alto, "Solar Photovoltaics: Status, Costs, and Trends," 1015804, 2009 [2] https://www.evn.com.vn/d6/news/748-du-an-dien-mat-troi-lap-mai-da-trien-khaitren-ca-nuoc-0-17-22198.aspx [3] Trần Mạnh Trí, ―Vai trị xúc tác cách mạng lƣợng kỷ 21: Chuyển kinh tế hóa thạch sang kinh tế Hydro nhờ lƣợng mặt trời‖, Tuyển tập báo cáo khoa học Hội nghị xúc tác hấp phụ toàn quốc lần thứ IV (8/2007), tr55-76 [4] Lê Thanh Sơn, ―Năng lƣợng hydro – chìa khóa hóa giải thách thức kỷ’’, Tạp chí Trƣờng đại học Văn hiếm, Số 07 - tháng 05/2015 [5] Nguyễn Xuân Tùng, Đinh Vƣơng Hùng, ―Thiết bị sấy nông sản lƣợng mặt trời việt nam’’ Tạp chí Khoa học, Đại học Trà Vinh, Số 11, tháng 12/2013 [6] Đỗ Minh Cƣờng, Phan Hịa 2009, ―Nghiên cứu q trình sấy thóc thiết bị sấy lƣợng mặt trời kiểu đối lƣu tự nhiên‖ Tạp chí Khoa học, Đại học Huế, số 55, 27-33 [7] Hoàng Dƣơng Hùng, ―Sử dụng lƣợng mặt trời để nấu ăn cung cấp nƣớc nóng cho sinh hoạt – giải pháp tiết kiệm lƣợng bảo vệ mơi trƣờng‖ tạp chí khoa học công nghệ, Đại học Đà nẵng, số 4(39).2010 [8] http://cheprogrammevn.weebly.com/uploads/7/3/4/2/7342459/_sach_sodis_vn.pdf [9] TS Trần Thanh Sơn ―Nghiên cứu thiết kế, lắp đặt mơ hình trạm điện pin mặt trời quy mơ nhỏ có nối lƣới điện‖, Trung tâm Tiết kiệm lƣợng Tƣ vấn chuyển giao công nghệ Đà Nẵng rung tâm Tiết kiệm lƣợng Tƣ vấn chuyển giao công nghệ Đà Nẵng,2014 [10] Lê Thị Thanh Hà, ―Giải pháp thiết kế kiến trúc tích hợp pin lƣợng mặt trời vào lớp vỏ cơng trình trung tâm thƣơng mại bắc trung bộ, Việt nam‖, Đại học kiến trúc Hà nội, [11] Dƣơng Minh Quân, Hoàng Dũng, Mã Phƣớc Khánh, Trần Ngọc Thiên Nam trình bày ―Nghiên cứu ảnh hƣởng nhà máy điện mặt trời phong điền đến lƣới điện tỉnh Thừa Thiên - Huế‖, Issn 1859-1531 - Tạp Chí Khoa Học Và Công Nghệ Đại Học Đà Nẵng, [12] Nguyen Duc Tuyen, Mohd Nabil Muhtazaruddin, Goro Fujita, T.Funabashi, ―Shunt Active Power Filter for 3-phase 3-wire Nonlinear Load under Unbalanced and Distorted PCC Voltage using Notch Adapti & Distribution Conference & Exposition, Chicago (USA),(2014.4) [13] Nguyen Duc Tuyen, Goro Fujita, ―PV-Active Power Filter Combination Supplies Power to Nonlinear Load and Compensates Utility Current‖, IEEE Power and Energy Technology Systems Journal, Vol.2, pp.32-42, March 2015 DOI: 10.1109/JPETS.2015.2404355 [14] Nguyễn Thị Thúy Hà, ―Thực sách phát triển điện mặt trời Việt Nam’’, Luận văn thạc sĩ sách cơng, mã số: 60340402, Hà nội 2017 [15] Nguyễn Ngọc Tâm Đan, ―Năng lƣợng mặt trời ứng dụng đời sống‖, khoa 89 sƣ phạm, đại học cần thơ, 2011 [16] Huỳnh Ngọc Đức, ―Thiết kế hệ thống lƣợng mặt trời pha làm việc độc lập’’, Trƣờng đại học công nghệ, Tp Hồ Chí Minh, 2016 [17] Hồng Thị Thu Hƣờng, "Thực trạng lƣợng tái tạo Việt Nam hƣớng phát triển bền vững", Năng lƣợng Việt Nam, 2014 [18] Nguyễn Thái Vĩnh, "Nghiên cứu hệ thống điều khiển bám mặt trời phục vụ cho việc tái tạo lƣợng", 2013 [19] Vũ Minh Pháp, " Nghiên cứu nâng cấp mơ hình trạm cung cấp điện kết hợp sử dụng lƣợng mặt trời nguồn điện lƣới Viện Hàn Lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam" –Viên khoa học lƣợng, 2013 [20] Nguyễn Đức Tuyên, Nguyễn Đức Huy, Lê Viết Thịnh, Hirotaka Takano, " SingleDiode Models of PV Modules: A Comparison of Conventional Approaches and Proposal of a Novel Model ", Đại học bách khoa hà nôi, 2020, vol 13, issue 6, 122 [21] Benjamin Anders Johnson, " Master-Modeling and Analysis of a PV Grid-Tied Smart Inverters Support -2013 [22] S L O " Modeling and analysis of a pv grid-tied smart inverter’s Support functions" – The Faculty of California State University [23] Angelina Tomova, "Grid Connected PV Inverter Topologies an Overview," in Distributed generation and renewable energy sources, Glascow, UK, 2011 [24] Schonberger "A single phase multi-string PV inverter with minimal bus capacitance" in Proc 13th Eur Conf Power Electron Appl., 2009, pp 1-10 – J [25] Cody A Hill, Matthew Clayton Such, Dongmei Chen, Juan Gonzalez, and W Mack Grady "Battery Energy Storage for Enabling Integration of Distributed Solar PowerGeneration", IEEE Transactions on Smart Grid, vol 3, no 2, June 2012 [26] D Q Nga, "Thiết kế điều khiển hệ thống điện sử dụng lƣợng mặt trời hòa lƣới điện quốc gia" [27] L T Phong, "Nghiên cứu số phƣơng pháp nâng cao hiệu khai thác nguồn pin mặt trời" [28] Solar 101 energy for you and me; solar world real value; SW-02-6077US 11-2014 [29] https://www.power-grid.com/2016/05/19/smart-inverters-behind-the-meter-gridallies [30] J Doucet, D Eggleston and J Shaw, " DC/AC Pure Sine WaveInverter- MQP Terms ABC 2006 - 2007"; Advisor: Professor Stephen J Bitar; Sponsor: NECAMSID [31] Korenčiak P., Fiedler P ―Charge Controller For Solar Panel Based Charging of Lead Acid Batteries, Faculty of Electrical Engineering and Communication, Department Of Control and Instrumentation", 2011, Brno University Of Technology pg 11 [32] https://www.solar-electric.com/learning-center/deep-cycle-battery-faq.html [33] Ashiquzzaman M , Afroze N., Hossain J M , Zobayer U., and Hossain M.M 90 ―Cost Effective Solar Charge Controller Using Microcontroller‖ Canadian Journal on Electrical and Electronics Engineering Vol 2, No.12, Dec 2011 Pg [34] Cook G F ―Solar Charge Controller for Medium Power Applications‖ February / March 1998, pg 42 [35] Ishtiak A K., Abid A S Navid A M, Irin P S Saha S ―Design of A Solar Charge Controller for a 100WP Solar PV System‖ International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT) Vol Issue 11, November – 2013, pg [36] https://solarbk.vn/vi/product/cong-to-dien-2-chieu/ [37] Pin mặt trời Wipipedia Đƣợc đăng tải, sửa đổi ngày 29 tháng năm 2019: https://vi.wikipedia.org/wiki/Pin_m%E1%BA%B7t_tr%E1%BB%9Di [38] Rajnagar, Ghaziabad 201002 - First Edition: 2017 ; Saurabh Kumar Rajput "Solar Energy-Fundamentals, Economic And Energy Analysis" - Northern India Textile Research Association Sector-23, [39] https://htsolarxanh.com/cau-tao-pin-mat-troi/ [40] Training and resources Fundamentals of Solar PV system – module ; sunrator technologies LLP [41] EPRI Project Manager B Seal "Common Functions for Smart Inverters 4th " Edition-Technical Update, December 2016; [42] R Messenger and J Ventre, "Photovoltaic Systems Engineering", 3rd ed Boca Raton, FL: CRC Press, 2010 [43] Aminul Huque, PhD, Technical Leader, "Smart Inverter Grid Support Functions and Potential Impact on Reliability, Inverter Reliability Workshop 2015 NREL Photovoltaic Reliability Workshop" – Golden, CO, February 25, 2015 [44] Recommended Practices for Charge Controllers; IEA PVPS T3-05: 1998 ; Eric P Usher; michael M D Ross; "Renewable Energy and Hybrid Systems" Group CANMET Energy Diversification Research Laboratory [45] Hà Thị Thu Phƣơng, Nguyễn Tiến Thƣ, Hồ Phạm Huy Ánh, Cao Văn Kiên "Tối Ƣu Công Suất MPPT Nguồn Quang Năng PV Dùng Thuật Toán P&O" [46] K H Hussein, I Muta, T Hoshino, and M Osakada, "Maximum photovoltaic power tracking : an algorithm for rapidly changing atmospheric conditions," IEEE Proceedings - Generation, Transmission, and Distribution, vol 142, no 1, pp 5964, January 1995 [47] Athula D Rajapakse and Dharshana Muthumuni, "Simulation Tools for Photovoltaic System Grid Integration Studies," in IEEE Electrical Power & Energy Conference [48] Taufik, "Introduction to Power Electronics Lecture Notes" , 10th ed., 2012 [49] IEEE: Piscataway, NJ, USA, 2018 "Photovoltaics, D.G.; Storage, E IEEE Standard for Interconnection and Interoperability of Distributed Energy Resources with Associated Electric Power Systems Interfaces" In IEEE Std 1547-2018 (Revision IEEE Std 1547-2003); 91 [50] Carrasco, J.M.; Garcia Franquelo, L.; Bialasiewicz, J.T.; Galván, E.; Portillo Guisado, R.C.; Martín Prats, M.D.L.Á.; León, J.I.; Moreno-Alfonso, "PowerElectronic Systems for the Grid Integration of Renewable Energy Sources": A Survey IEEE Trans Ind, Electron 2004, 53, 1002–1016 [51] Guerrero, J.M.; Chandorkar, M.; Lee, T.L.; Loh, P.C "Advanced control architectures for intelligent microgridspart i: Decentralized and hierarchical control" IEEE Trans Ind Electron 2013, 60, 1254–1262 [52] Guerrero, J.M.; Vasquez, J.C.; Matas, J.; De Vicuña, L.G.; Castilla, "Hierarchical control of droop-controlled AC and DC microgrids—A general approach toward standardization" IEEE Trans Ind Electron 2011, 58, 158–172 [CrossRef] [53] Hoke, A.; Giraldez, J.; Palmintier, B.; Ifuku, E.; Asano, M.; Ueda, R.; SymkoDavies, "Setting the Smart Solar Standard: Collaborations Between Hawaiian Electric and the National Renewable Energy Laboratory" IEEE Power Energy Mag 2018, 16, 18–29 [54] Mahmud, R.; Hoke, A.; Narang, "Validating the test procedures described in UL 1741 SA and IEEE In Proceedings of the 2018 IEEE 7th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion" (WCPEC), Waikoloa Village, HI, USA, 10–15 June 2018; pp 1445–1450 [55] Behravesh, V.; Keypour, R.; Foroud, "Stochastic analysis of solar and wind hybrid rooftop generation systems and their impact on voltage behavior in low voltage distribution systems" Sol Energy 2018, 166, 317–333 [CrossRef] [56] Guerrero, J.M.; Xue, "Smart Inverters for Utility and Industry Applications In Proceedings of the PCIM Europe 2015 International Exhibition and Conference for Power Electronics, Intelligent Motion", Renewable Energy and Energy Management, Nuremberg, Germany, 19–20 May 2015; pp 277–284 [57] L T Phong, "Nghiên cứu số phƣơng pháp nâng cao hiệu khai thác nguồn pin mặt trời" [58] Western Electric Industry Leaders, "Commissioners and legislators" Accessed on July 17, 2014 Retrieved from http://www.weilgroup.org/WEIL_Smart_ Inverters_ Letter_Aug-7-2013.pdf [59] Herman K Trabish, "Smart inverter: the secret to integrating distributed energy on the grid", Accessed on July 17, 2014 [60] Solar Electric Power Association, " How the inverter got smart and what that means for the growth of solar" Accessed on July 17, 2014 [61] https://cafebiz.vn/growatt-ten-tuoi-moi-trong-linh-vuc-inverter-dien-nang-luongmat-troi-20191011154747343.chn [62] Viện khoa học công nghệ, "Giải pháp chống sét cho hệ thống điện mặt trời" Năng lƣợng việt nam Đăng ngày 23/09/2019 [63] https://huyhoangtech.com.vn/chong-set-nlmt-solar-dc [64] Regulations for electrical installations – 2017 [65] Thông tƣ số 39/2015/TT-BCT- quy định lƣới phân phối 92 [66] SHAMS DUBAI "Standards for distributed renewable resources generators connected to the distribution network" , VERSION 2.0, MARCH 2016 [67] Nguyen Dinh Huy, " Krong Pa Solar Power Plant Project Documents Of Adjustments And Supplements To The Power Development Planning Of Gia Lai Province" - October 2017 ; [68] https://vbtsolar.com/phan-mem-pvsyst [69] http://pinsolar.net/tinh-toan-cong-suat-he-thong-dien-tu-pin-nang-luong-mat-troi [70] http://rooftoppvpotential.effigis.com [71] http://bke-solar.com/phuong-phap-thiet-ke-he-thong-dien-nang-luong-mat-troi [72] https://www.solar-electric.com/learning-center/deep-cycle-battery-faq.html [73] Thông tƣ 05/2019/TT-BCT Bộ Công Thƣơng http://www.dattech.com.vn/tintuc/huong-dan-thu-tuc-ban-dien-mat-troi-tren-mai-nha-cho-evn-tu-a-z.html [74] https://vnexpress.net/kinh-doanh/gia-dien-mat-troi-ap-mai-co-the-duoi-2-000dong-mot-kwh-4036449.html [75] https://givasolar.com/danh-muc/he-thong-nang-luong-mat-troi [76] Võ Doãn Cƣờng "Thiết Kế Hệ Thống Và Đánh Giá Tiềm Năng Năng Lƣợng Mặt Trời Áp Mái Tại Khu Vực Mỹ Đình – Nam Từ Liêm – Hà Nội Áp Dụng Tính Tốn Hệ Thống Đmtam 5,5 kWp" [77] M Z El-Sadek: ―Power Systems Voltage Stability,‖ Book, Mukhtar Press, Assuit, Egypt, 2004 [78] H F Bilgin, ―Design and implementation of a current source converter based STATCOM for reactive power compensation‖ PhD Thesis, Middle East technical University, Apr 2007 [79] Web Presentation, ―STATCOM Static synchronous compensator,‖ 24-Aug-2007; Online website:www.donsion.org/ calidad/cc8/c8-11.pdf [80] W Ren, L Qian, D Cartes, M Steurer, "Multivariable control method in STATCOM application for performance improvement," Industry Applications Conf, Fourtieth IAS Annual Meeting, vol 3, pp 2246–2250, 2-6 Oct 2005 [81] Thanaa F.El-Shater, ―Night operation of a photovaltaic System‖, Helwan University [82] C J O’Rourke, M M Qasim, M R Overlin, and J L Kirtley, ―A Geometric Interpretation of Reference Frames and Transformations: dq0, Clarke and Park,‖ IEEE Trans Energy Convers., vol PP, no c, pp 1–1, 2019 [83] E Muljadi, M Singh, and V Gevorgian, ―PSCAD Modules Representing PV Generator PSCAD Modules Representing PV Generator,‖ no August, 2013 [84] B Liu, F Zhuo, Y Zhu, H Yi, and F Wang, ―A three-phase PLL algorithm based on signal reforming under distorted grid conditions,‖ IEEE Trans Power Electron., vol 30, no 9, pp 5272–5283, 2015 [85] Prakash Kumar Hota, Babita Panda, Bhagabat Panda, ―Fault Analysis of Grid Connected Photovoltaic System,‖ American Journal of Electrical Power and Energy Systems, vol.5, no.4, July 2016, pp.35-44 93 [86] Thanaa F.El-Shater, ―Night operation of a photovaltaic System‖, Helwan University [87] D Q Nga, "Thiết kế điều khiển hệ thống điện sử dụng lƣợng mặt trời hòa lƣới điện quốc gia" [88] https://htsolarxanh.com/cau-tao-pin-mat-troi/ 94 PHỤ LỤC Bảng excel toán kinh tế so sánh việc đầu tƣ xây dựng hệ thống điện mặt trời gửi tiền tiết kiệm lãi xuất ngân hàng Bảng 1: Bài toán so sánh đầu tư Kỳ hạn dòng tiền Giá trị tiền đƣa vào kỳ (giả định đầu kỳ) 3,420,220 12,519,747 21,673,872 Lãi suất 0.006 0.006 0.006 Số tiền nhận bán điện mặt trời gửi vào ngân hàng 9,079,006 12,519,747 21,673,872 30,882,921 Tiền điện hàng tháng tiết kiệm 906.88 906,880 906,880 Tổng số tiền hàng tháng tiết kiệm 906.88 907,787 1,814,667 Tổng số tiền nhận đƣợc từ điện mặt trời 12,520,654 22,581,659 32,697,588 Tổng số tiền nhận đƣợc lấy tiền đầu tƣ gửi ngân hàng (số vốn tƣơng ứng với hệ thống có dự trữ) 656,449,200 660,387,895 664,350,223 668,336,324 Tổng số tiền nhận đƣợc lấy tiền đầu tƣ gửi ngân hàng (số vốn tƣơng ứng với hệ thống khơng có dự trữ ) 634,449,200 638,255,895 642,085,431 645,937,943 81 934,238,446 0.006 82 948,922,883 0.006 948,922,883 906,880 72,551,307 1,021,474,190 1,065,706,370 1,029,990,674 963,695,426 906,880 73,458,187 1,037,153,613 1,072,100,608 1,036,170,618 85 86 300 993,506,950 1,008,546,998 7,558,013,030 0.006 0.006 0.006 1,008,546,998 906,880 76,178,827 1,084,725,825 1,091,514,438 1,054,933,819 95 1,023,677,286 906,880 77,085,707 1,100,762,993 1,098,063,524 1,061,263,422 7,612,440,114 906,880 271,158,027 7,883,598,141 3,949,984,027 3,817,605,697 Bảng 2: Chi phí lắp đặt hệ thống hịa lưới có dự trữ STT Thiết bị Đơn vị Đơn giá (VNĐ) Số lƣợng Thành tiền (VNĐ) Pin mặt trời AE Solar Poly 72 Cell – 330W Tấm 3,000,000 120 360,000,000 Chiếc 37,060,000 111,200,000 Chiếc 5,500,000 22,000,000 Gói 49,320,000 49,320,000 Bộ chuyển đổi Goodwe: 15 kW Ắc quy vision 12V-150AH CGT12-150EXA Phụ kiện kèm (Trung bình 10%-20% tổng tiền thiết bị ) [75] Khung giá đỡ cơng lắp đặt (Trung bình 10% Gói 54,252,000 54,252,000 tổng tiền thiết bị ) [76] Phí bảo dƣỡng, thay thiết bị suốt vịng đời sử dụng (Tính trung bình 596,772,000 0.1 59,677,200 10% tổng phí đầu tƣ ban đầu ) [76] Tổng chi phí lắp đặt hệ thống hịa lƣới có dự trữ 656,449,200 Bảng 3: Chi phí lắp đặt hệ thống hịa lưới khơng có dự trữ STT Thiết bị Đơn vị Đơn giá (VNĐ) Số lƣợng Pin mặt trời AE Solar Tấm 3,000,000 120 Poly 72 Cell – 330W Bộ chuyển đổi Chiếc 37,060,000 Goodwe: 15 kW Phụ kiện kèm (Trung bình 10%-20% tổng Gói 49,320,000 tiền thiết bị chính) [75] Khung giá đỡ lắp đặt Gói 54,252,000 Phí bảo dƣỡng, thay thiết bị suốt vòng đời sử dụng (Tính trung 596,772,000 0.1 bình 10% tổng phí đầu tƣ ban đầu ) [76] Tổng chi phí lắp đặt hệ thống hịa lƣới khơng có dự trữ 96 Thành tiền (VNĐ) 360,000,000 111,200,000 49,320,000 54,252,000 59,677,200 634,449,200 Bảng 4: Giá điện bán điện EVN dành cho hộ tiêu thụ năm 2019 Giá bán điện STT Mức sử dụng tháng (VNĐ/kWh) Bậc 1: Cho kWh từ – 50 1.678 Bậc 2: Cho kWh từ 51 – 100 1.734 Bậc 3: Cho kWh từ 101 – 200 2.014 Bậc 4: Cho kWh từ 201 – 300 2.536 Bậc 5: Cho kWh từ 301 – 400 2.834 Bậc 6: Cho kWh từ 401 trở lên 2.927 N Gọi chung giá điện Bảng 5: Thông số kỹ thuật giá tiền sử dụng hàng tháng ước tính Cơng Số lƣợng Giờ Cơng suất tiêu Thiết bị suất (chiếc) sử dụng (h) thụ (kWh) (kW) Ấm đun nƣớc 1 0.3 0.3 Bàn 1 0.2 0.2 Điều hòa 0.83 2 3.32 Nồi cơm 0.6 1.8 Máy giặt 0.4 1 0.4 Tủ lạnh 0.15 24 3.6 Tivi 0.069 0.138 Quạt 0.048 2 0.192 Đèn 0.03 0.72 Điện tiêu thụ trung bình ngày 10.67 Điện tiêu thụ trung bình tháng (Xét kmax = 30) 320.1 (k số ngày sử dụng điện tháng) Số tiền phải trả 906.88 Thông số hệ thống điện mặt trời đƣợc mô phần mềm PSCAD/EMTDC Reference irradiation: 1000 W/m2 Reference cell temperature: 25 oC Reference reactive: 0.1 Mvar VSC_type: phase SLD Phase output reference: Sine wave Magnitude output: RMS Anti_aliasing filter: YES TITLE: PV_Generic_Example TIME - STEP: 300 uS FINISH – TIME: 20 sec PRINT - STEP: uS RTDS – RACK: RTDS REAL – TIME: Yes Test control Q, P (hình 4.19) Bảng thơng số kỹ thuật ứng với loại đƣờng dây cần đƣợc sử dụng hệ thống điện mặt trời 97 98 99 100 ... điện mặt trời cải thiện hệ thống sử dụng hòa lƣới thông minh Chƣơng thực so sánh mặt kinh tế thiết kế hệ thống điện mặt trời áp mái với hịa lƣới thơng minh Chƣơng tiến hành mô hệ thống điện mặt. .. MẶT KINH TẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI VỚI BỘ HỊA LƢỚI THƠNG MINH 38 3.1 Phƣơng án thiết kế hệ thống điện lƣợng mặt trời áp mái 38 3.1.1 Tiêu chuẩn nối lƣới điện mặt trời lắp mái 38... thơng minh Quận 9, Tp Hồ Chí Minh Phân tích đƣợc chức năng, nhiệm vụ hiệu hòa lƣới thông minh hệ thống điện mặt trời áp mái phần mềm PSCAD 1.1.3 Đối tƣợng Mơ hình hệ thống điện mặt trời áp mái với