CHƯƠNG 3: NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨUCHƯƠNG 3 : NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.3.1 Hệ thống điện mặt trời kết hợp điện gió
3.3.1 Hệ thống điện mặt trời kết hợp điện gió
Hệ thống độc lập bao gồm các thành phần như : Các tấm pin mặt trời, Tua bin Hệ thống độc lập bao gồm các thành phần như : Các tấm pin mặt trời, Tua bin gió, các thiết bị lưu trữ năng lượng, các thiết bị điều phối năng lượng, các tải tiêu thụ… gió, các thiết bị lưu trữ năng lượng, các thiết bị điều phối năng lượng, các tải tiêu thụ… Thiết kế hệ thống độc lập là xây dựng mối quan hệ tương thích giữa các thành Thiết kế hệ thống độc lập là xây dựng mối quan hệ tương thích giữa các thành phần của hệ về đặc tính và định lượng để đảm bảo sự truyền tải năng lượng hiệu quả phần của hệ về đặc tính và định lượng để đảm bảo sự truyền tải năng lượng hiệu quả cao từ pin mặt trời đến các tải tiêu thụ.
cao từ pin mặt trời đến các tải tiêu thụ.
Không như các hệ năng lượng khác. “Nhiên liệu” của máy phát điện là bức xạ Không như các hệ năng lượng khác. “Nhiên liệu” của máy phát điện là bức xạ mặt trời và động năng của gió, nó luôn thay đổi theo thơi gian , mùa, thời tiết… nên với mặt trời và động năng của gió, nó luôn thay đổi theo thơi gian , mùa, thời tiết… nên với cùng với một tải điện yêu cầu có thể có một số thiết kế khác nhau tùy theo các thông số cùng với một tải điện yêu cầu có thể có một số thiết kế khác nhau tùy theo các thông số riêng của hệ. Vì vậy, không nên áp đặt các thiết kế mẫu dùng chung cho tất cả hệ thống riêng của hệ. Vì vậy, không nên áp đặt các thiết kế mẫu dùng chung cho tất cả hệ thống được.
được.
Thiết kế một hệ thống độc lập gồm nhiều công đoạn, từ việc vẽ sơ đồ khối đến Thiết kế một hệ thống độc lập gồm nhiều công đoạn, từ việc vẽ sơ đồ khối đến tính toán dung lượng dàn pin mặt trời, Tua bin gió, dung lượng ắc quy, các thiết bị điều tính toán dung lượng dàn pin mặt trời, Tua bin gió, dung lượng ắc quy, các thiết bị điều phối như bộ điều khiển, bộ kích điện… đến việc tính toán hệ giá đỡ pin mặt trời hệ định phối như bộ điều khiển, bộ kích điện… đến việc tính toán hệ giá đỡ pin mặt trời hệ định hướng pin mặt trời theo hướng mặt trời….
hướng pin mặt trời theo hướng mặt trời….
Trong hai thành phần được quan tâm là bộ phát điện ( Pin mặt trời, tua bin) và bộ Trong hai thành phần được quan tâm là bộ phát điện ( Pin mặt trời, tua bin) và bộ lưu trữ ( ắc quy) chiếm tỷ trọng lớn nhất trong chi phí trong hệ thống.
lưu trữ ( ắc quy) chiếm tỷ trọng lớn nhất trong chi phí trong hệ thống. Trong hệ thống bộ phát và bộ lưu trữ có mối hỗ trợ lẫn nhau:
Trong hệ thống bộ phát và bộ lưu trữ có mối hỗ trợ lẫn nhau:
- Tăng dung lượng ắc quy thì giảm dàn pin và tua bin công suất nhỏ - Tăng dung lượng ắc quy thì giảm dàn pin và tua bin công suất nhỏ - Giảm ắc quy thì tăng dàn pin và tua pin
- Giảm ắc quy thì tăng dàn pin và tua pin
Tuy nhiên để lựa chọn dung lượng máy phát quá nhỏ thì dung lượng ắc quy sẽ Tuy nhiên để lựa chọn dung lượng máy phát quá nhỏ thì dung lượng ắc quy sẽ luôn nhỏ và luôn thiếu nguồn điện dễ gây ra hư hỏng, Nhưng ngược lại thì lãng phí. Do luôn nhỏ và luôn thiếu nguồn điện dễ gây ra hư hỏng, Nhưng ngược lại thì lãng phí. Do đó nên chọn sao cho phù hợp và có tính kinh tế và hiệu quả cao nhất.
đó nên chọn sao cho phù hợp và có tính kinh tế và hiệu quả cao nhất.
Trong thực tế có những hệ thống nằm trong các tổ hợp hệ thống năng lượng Trong thực tế có những hệ thống nằm trong các tổ hợp hệ thống năng lượng gồm hệ thống pin mặt trời, tua bin gió, tua bin nước…
gồm hệ thống pin mặt trời, tua bin gió, tua bin nước… Các thông số cần để thiết kế một hệ thống: Các thông số cần để thiết kế một hệ thống: - Các yêu cầu và đặc trưng của phụ tải - Các yêu cầu và đặc trưng của phụ tải - Vị trí lắp đặt hệ thống
- Vị trí lắp đặt hệ thống Yêu cầu đắc trưng của phụ tải Yêu cầu đắc trưng của phụ tải
Đối với các phụ ải cần quan tâm đến các thông số : Đối với các phụ ải cần quan tâm đến các thông số :
- Gồm bao nhiêu thiếu bị, các đặc trưng của mỗi thiết bị, như công suất tiêu thụ, - Gồm bao nhiêu thiếu bị, các đặc trưng của mỗi thiết bị, như công suất tiêu thụ, hiệu điện thế tần số làm việc, hiệu suất, và dòng khởi động các động cơ….
hiệu điện thế tần số làm việc, hiệu suất, và dòng khởi động các động cơ….
- Thời gian làm việc các thiết bị gồm thời gian biểu,thời gian ngày, thời gian - Thời gian làm việc các thiết bị gồm thời gian biểu,thời gian ngày, thời gian tuần, tháng…
tuần, tháng…
- Thứ tự ưu tiên của các thiết bị, thiết bị nào hoạt động liên tục, tính ổn định cao, - Thứ tự ưu tiên của các thiết bị, thiết bị nào hoạt động liên tục, tính ổn định cao, thiết bị nào hoạt động có thể ngừng tạm thời..
thiết bị nào hoạt động có thể ngừng tạm thời..
Các thông số trên trước hết cần thiết cho việc cho việc thiết kế sơ đồ khối. Ví dụ Các thông số trên trước hết cần thiết cho việc cho việc thiết kế sơ đồ khối. Ví dụ nếu phụ tải làm việc vào ban đên hay không có gió thì hệ thống cần tích trữ năng lượng, nếu phụ tải làm việc vào ban đên hay không có gió thì hệ thống cần tích trữ năng lượng, tải làm việc với hệ thống xoay chiều với tần số cao thì cần dùng bộ biến đổi điện. Ngoài tải làm việc với hệ thống xoay chiều với tần số cao thì cần dùng bộ biến đổi điện. Ngoài ra các thông số này còn là cơ sở để tính toán định lượng hệ thống.
ra các thông số này còn là cơ sở để tính toán định lượng hệ thống. Vị trí lắp đặt hệ thống
Vị trí lắp đặt hệ thống
Yêu cầu xuất phát từ việc thu nhập các số liệu bức xạ mặt trời, khối lượng gió, Yêu cầu xuất phát từ việc thu nhập các số liệu bức xạ mặt trời, khối lượng gió, thời tiết. Bức xạ mặt trời và sức gió phụ thuộc vào từng địa điểm trên mặt đất và các thời tiết. Bức xạ mặt trời và sức gió phụ thuộc vào từng địa điểm trên mặt đất và các điều kiện tự nhiên của từng thời điểm đó. Các số liệu về bức xạ mặt trời, sức gió, khí điều kiện tự nhiên của từng thời điểm đó. Các số liệu về bức xạ mặt trời, sức gió, khí hậu, thời tiết được các trạm khí tượng ghi lại và xử lý trong khoảng thời gian dài, Vì các hậu, thời tiết được các trạm khí tượng ghi lại và xử lý trong khoảng thời gian dài, Vì các thông số này luôn luôn biến đổi phứt tạp nên cần lấy số liệu của các trạm khí tượng là thông số này luôn luôn biến đổi phứt tạp nên cần lấy số liệu của các trạm khí tượng là trên 10 năm. Khi thiết kế hệ thống rõ ràng để cho hệ thống cung cấp đủ năng lượng trên 10 năm. Khi thiết kế hệ thống rõ ràng để cho hệ thống cung cấp đủ năng lượng trong suốt cả năm với giá trị phụ tải không thay đổi. Để giải quyết các vấn đề trên ta cần trong suốt cả năm với giá trị phụ tải không thay đổi. Để giải quyết các vấn đề trên ta cần thêm ít nhất một nguồn dự phòng, Tua bin nước dựa vào các dòng suối ta có thể tạo một thêm ít nhất một nguồn dự phòng, Tua bin nước dựa vào các dòng suối ta có thể tạo một tua bin nước là một nguồn sạc lý tưởng và hợp lý và mùa mưa, mùa ít nắng và gió. tua bin nước là một nguồn sạc lý tưởng và hợp lý và mùa mưa, mùa ít nắng và gió.
Ngoài ra còn một số thông số khác liên quan đến bức xạ mặt trời và sức gió là số Ngoài ra còn một số thông số khác liên quan đến bức xạ mặt trời và sức gió là số ngày nắng và ngày mưa trong năm, những ngày gió mua, gió tây nam( gió Lào) . Phải ngày nắng và ngày mưa trong năm, những ngày gió mua, gió tây nam( gió Lào) . Phải tính đến vì có một số ngày sẽ không nắng và không có gió bình ắc quy sẽ kiệt quệ. tính đến vì có một số ngày sẽ không nắng và không có gió bình ắc quy sẽ kiệt quệ. Muốn hệ thống vẫn hoạt động ta cần phải tăng thêm dung lượng ắc quy.
Muốn hệ thống vẫn hoạt động ta cần phải tăng thêm dung lượng ắc quy.
Vị trí lắp đặt của hệ thống pin mặt trời còn phụ thuộc vào góc nghiêng của dàn Vị trí lắp đặt của hệ thống pin mặt trời còn phụ thuộc vào góc nghiêng của dàn pin mặt trời sao cho khi đặt cố định hệ thống có thể nhận được tổng cường độ bức xạ pin mặt trời sao cho khi đặt cố định hệ thống có thể nhận được tổng cường độ bức xạ mạnh nhất củng như sức gió mạnh nhất.
mạnh nhất củng như sức gió mạnh nhất.
Nếu gọi β là góc nghiêng của dàn pin mặt trời so với mặt phẳng ngang Nếu gọi β là góc nghiêng của dàn pin mặt trời so với mặt phẳng ngang
Hình
Hình 2222 : Góc nghiêng của pin để nhận bức xạ lớn nhất : Góc nghiêng của pin để nhận bức xạ lớn nhất
Với ᴪ là vĩ độ nơi lắp đặt. Còn về hướng thì nếu ở bán cầu Nam thì quay về Với ᴪ là vĩ độ nơi lắp đặt. Còn về hướng thì nếu ở bán cầu Nam thì quay về hướng Bắc, Nếu ở bán cầu Bắc thì quay về hướng Nam. Ngoài ra việc đặt nghiêng dàn hướng Bắc, Nếu ở bán cầu Bắc thì quay về hướng Nam. Ngoài ra việc đặt nghiêng dàn pin còn có khả năng khác là tự làm sạch. Do khi có mưa mà mặt phẳng nghiêng nên sẽ pin còn có khả năng khác là tự làm sạch. Do khi có mưa mà mặt phẳng nghiêng nên sẽ tẩy bụi bán trên bề mặt pin. Làm tăng khả năng hấp thụ bức xạ của mặt trời.
tẩy bụi bán trên bề mặt pin. Làm tăng khả năng hấp thụ bức xạ của mặt trời.
Ở các vị trí lắp đặt khác nhau, nhiệt độ môi trường củng khác nhau nên nhiệt độ Ở các vị trí lắp đặt khác nhau, nhiệt độ môi trường củng khác nhau nên nhiệt độ làm việc của pin mặt trời cũng khác nhau. Thông thường nhiệt độ làm việc của pin mặt làm việc của pin mặt trời cũng khác nhau. Thông thường nhiệt độ làm việc của pin mặt trời cao hơn nhiệt độ môi trường (23-30 ℃) tùy thuộc vào tố độ gió thời tiết…
trời cao hơn nhiệt độ môi trường (23-30 ℃) tùy thuộc vào tố độ gió thời tiết…