Sơ đồ cấu trúc của hệ thống ĐMT lắp mái nối lưới minh họa được giới thiệu trên hình 2.13.
Hình 2 13 Sơ đồ c u tr c c hệ thống ĐMT lắp mái nối lưới c văn ph ng Công ty Điện lực Rị - V ng T u
a) Pin mặt trời
Mô-đun pin mặt trời được lựa chọn có các thông số kỹ thuật chính như sau:
+ Pmax : 265 Watt-peak/ tấm; + Hiệu suất : 16,19 %;
+ Imp: 8,44 A; Vmp: 31,4V;
+ Mô-đun loại đa tinh thể, hiệu JKM265P-60 (Do hãng Jinkosolar sản xuất);
Số lượng mô-đun quang điện được lắp đặt cho hệ thống ĐMT công suất 140kWp: N = PPV/Pmax= 140000/265 = 528,3 mô-đun, chọn lại N = 532 mô-đun
Các mô-đun được kết nối thành 7 cụm, mỗi cụm 76 mô-đun x 265Wp = 20.140 Wp và mỗi cụm được đấu nối vào 1 bộ inverter.
b) Inverter
Lựa chọn loại có các thông số kỹ thuật chính như sau:
+ Loại/hiệu: SUNNY TRIPOWER, model: STP 20000TL-30 (hãng: SMA Solar Technology - Germany);
+ Phần DC (input): Pđm(DC): 20,44 kWp, VDC (max) = 1000 V, IDC (max) = 33 A;
+ Phần AC (Out put): Pđm(AC): 20 kW, UAC/fAC = 380V/50Hz, IAC(max) = 29 A; Số lượng inverter được lắp đặt: 07 bộ (đi kèm hệ thống bảo vệ và đo đếm).
Sơ đồ đấu nối thiết bị của hệ thống ĐMTLMNL có công suất lắp đặt Pđ = 140kWp tại văn phòng công ty điện lực Bà Rịa - Vũng Tàu được giới thiệu ở hình 2.14.
Từ sơ đồ hình 2.14 có thể nhận thấy cấu trúc của hệ thống ĐMTLM NL ở các tòa nhà công cộng phức tạp hơn nhiều so với các tòa nhà riêng lẻ của cư dân. Vì công suất lắp đặt lớn hơn nhiều nên hệ thống được chia thành nhiều
Hình 2 14 Sơ đồ đ u nối thiết bị c hệ thống ĐMT lắp mái nối lưới cho văn ph ng công ty điện lực Rị - V ng T u
(7) cụm, mỗi cụm gồm nhiều (76) môđun PV (76x265Wp) được đấu nối qua 7 bộ inveter làm việc song song. Sơ đồ này đảm bảo được tính linh hoạt trong vận hành, bảo dưỡng dễ dàng hơn và nâng cao độ tin cậy của hệ thống.
Ghi chú:
A1, A2,………A7: các tấm pin mặt trời;
B1, B2, ………B7: các máy cắt mạch một chiều (DC box); C1, C2,………..C7: các bộ inverter 3 pha; D1 D4: các công tơ nhánh;
E1, E2: các tủ điện xoay chiều;
2.2.4.1. Hệ thống điện mặt trời lắp mái nối lưới c trạm hotline Yên Nghĩ (Hà Nội)
-Các thông số kỹ thuật chính
Công suất lắp đặt hoà lưới: 20,28kWp, bao gồm: 78 tấm pin 260Wp, tổng diện tích dàn pin: 1.646x0.995x78=127,75 m2
Công suất lắp đặt dự phòng: 3.12kWp, bao gồm: 12 tấm 260Wp
- Pin mặt trời
ảng 2 15 Thông số kỹ thuật chính c mô-đun pin mặt trời
STT Đặc tính Thông số
1 Công suất max (W) 260
2 Điện áp hở mạch (V) 37,86
3 Dòng điện ngắn mạch (A) 8,64
4 Điện áp tại điểm cho công suất max (V) 31,86 5 Dòng điện tại điểm cho công suất max (A) 8,19
6 Hiệu suất tấm pin (%) 15,88
7 Cầu chì bảo vệ (A) 15
8 Điện áp hệ thống lớn nhất DC 1000
9 Nhiệt độ làm việc (oC) -40 – 85
10 Diện tích tấm pin (dài (mm) x rộng(mm)) 1646x995
- Inverter
Có 2 loại inverter: 1 inverter nối lưới (3 pha, 20kW) cấp cho các phụ tải tiêu thụ lớn, tự động ngắt khi mất điện lưới, 2 inverter không nối lưới (5kVA, 48V) cấp cho các phụ tải chiếu sáng sự cố, tự động chuyển nguồn lưới khi không có ánh nắng hoặc acqui yếu.
ảng 2 16 Thông số kỹ thuật chính c inverter nối lưới
13 Dải tần số vận hành 50/60Hz ±5Hz
14 Hệ số công suất 0.8 ind ~ 0.8 cap
15 THD <3% 17 Hiệu suất Hiệu suất 98.40% 18 Thông số chung Nhiệt độ vận hành -25~60°C 19 Kích thước (rộng x cao x dày, mm) 612 x 625 x 278 20 Trọng lượng 43kg - Acqui
02 hệ thống acqui 48V (mỗi hệ thống gồm 02 tổ 4bình x 12VDC nối song song). Sơ đồ đấu nối thiết bị của hệ thống ĐMTLMNL cho trạm hotline
STT Đặc tính Thông số
1
Đầu vào DC
Điện áp đầu vào cực đại 1000V
2 Dải điện áp vận hành 200~1000V
3 Dải điện áp MPP 470~820V
4 Điện áp khởi động >250V
5 Điện áp danh định 635V
6 Dòng điện đầu vào cực đại Mỗi MPPT: 22A,Tổng: 44A
9
Đầu ra AC
Công suất đầu cực đại 21000VA
10 Dòng điện đầu ra cực đại 32A
11 Điện áp danh định 3Ph 230/400V Y or Δ
Yên Nghĩa có công suất lắp đặt Pđ = 23,4kWp được giới thiệu ở hình 2.15, 2.16
H nh 2 15 Sơ đồ khối hệ thống ĐMT h lưới v dự ph ng
(b)
Hình 2 16 Sơ đồ đ u nối hệ thống ĐMT h lưới ( ) v dự ph ng (b)
2.3. ết luận chương 2
1. Chương này đã phân tích, lựa chọn cấu trúc và thông số kỹ thuật chính của các phần tử trong hệ thống nguồn quang điện theo qui mô công suất và mục đích sử dụng khác nhau từ nhỏ đến lớn.
2. Đối với các nguồn điện mặt trời qui mô nhỏ, cấp điện cho một địa phương không liên kết với HTĐ, đã lựa chọn cấu trúc, thông số các phần tử chính và tính toán cho một công trình minh họa bao gồm các tấm pin quang điện làm việc với hệ thống acqui tích điện và cụm phát điện điezen để cung cấp cho khoảng 100 hộ tiêu thụ tại đảo Bé Lý Sơn (Quảng Ngãi). Đã tính toán, lựa chọn các thông số kỹ thuật của công trình như công suất đặt của PV, dung lượng của bộ acqui, công suất của các tổ máy diesel dự phòng…cũng như một số chỉ tiêu kinh tế- tài chính cơ bản như: tổng mức đầu tư, chi phí
vận hành bảo dưỡng, giá bán điện trung bình và lợi nhuân ròng cho vòng đời dự án.
3. Lựa chọn đối tượng, lắp đặt thiết bị đo bổ sung, truyền và xử lí dữ liệu tập trung để xác định các thông số và đặc tính vận hành đặc trưng của các hệ thống ĐMT lắp mái nối lưới cho nhà ở tư nhân và nhà công cộng tại thành phố Đà Nẵng, Vũng Tàu và Hà Nội.
HƯ G 3
TRUYỀ THÔ G TR G H THỐ G S – H THỐ G PI Ă G ƯỢ G ẶT TRỜI ỐI ƯỚI 3.1. Tổng quan về hệ thống điện năng lượng mặt trời
Hệ thống điện năng lượng mặt trời là hệ thống biến đổi năng lượng mặt trời thành điện năng cung cấp cho tải độc lập. Điều khiển hệ thống điện năng lượng mặt trời bao gồm điều khiển dàn pin PV bámtheo quỹ đạo mặt trời, điều khiển các bộ biến đổi DC/DC và DC/AC để hệ thống luôn làm việc với điểm công suất cực đại.
Hình 3 1: Sơ đồ hệ thống điện năng lượng mặt trời
Tổ hợp các thiết bị này thực hiện biến đổi năng lượng mặt trời thành điện năng cung cấp cho tải. Căn cứ vào sự khác nhau của phụ tải mà cấu trúc của hệ thống điện mặt trời được phân làm ba loai: Hệ thống cấp điện DC, Hệ thống cấp điện AC và Hệ thống cấp điện hỗ hợp DC và AC. Trong hệ thống điện năng lượng mặt trời, dàn pin PV là tổ hợp các tấm pin hình thành bởi tế
bào quang điện nối nối tiếp hoặc song song có chức năng biến đổi năng lượng ánh sang mặt trời thành điện năng.
Với đặc điểm của hệ thống pin năng lượng mặt trời, dòng năng lượng nhận được từ quá trình biến đổi có thể đồng thời cung cấp cho tải và được lưu trữ nhờ các thiết bị lưu điện như accu hoặc siêu tụ. Các hệ thống tích trữ điện năng thông thường sử dụng accu. Với đặc điểm làm việc có hai chế độ nạp và phóng; điều tiết quá trình này cần thiết phải sử dụng bộ biến đổi DC/DC hai chiều.
Để cung cấp điện cho phụ tải xoay chiều, điện áp một chiều được biến đổi thành xoay chiều thông qua bộ biến đổi DC/AC đảm bảo biên độ điện áp xoay chiều và tần số, pha theo giá trị định mức 220V/380V 50Hz.
Như vậy hệ thống điện năng lượng mặt trời có thể được mô tả theo chức năng:
Hình 3 2: C u tr c chung hệ thống pin năng lượng mặt trời
3.2. Truyền thông trong hệ thống S
Ngoài việc sử dụng các máy tính công nghiệp, các Server, thiết bị mạng v v.. ở phòng theo dõi trung tâm, một bộ phận không thể thiếu được trong hệ thống SCADA đó là hệ thống truyền tin. Nó liên quan đến tính ổn định và sự chính xác của hệ thống. Vì vậy, một hệ truyền tin được chọn trong một hệ
SCADA phải thoả mãn các tiêu chuẩn như: Băng thông đường truyền, hình thức và giao thức truyền thông, phương pháp truyền tin, khoảng cách địa lý…
Để thực hiện việc đo lường và điều khiển xa thông tin được sử dụng thông qua các hình thức và kênh truyền chủ yếu sau đây:
Các kênh cao tần theo tuyến đường dây tải điện (PLC - Power Line Carrier) sử dụng các đường dây điện lực, dây chống sét
Các kênh theo đường cáp ngầm dưới đất hoặc dây hữu tuyến trên không thường sử dụng loại cáp đổi xứng hoặc cáp đồng trục
Các kênh liên lạc sử dụng vô tuyến chuyển tiếp (hay vi ba với bước sóng l- 10cm)
Các kênh vô tuyến sóng ngắn (bước sóng từ 10 - 50cm)
Các kênh cáp quang điện lực chôn ngầm dưới đất hoặc đặt theo đường dây truyền tải điện
Các kênh thuê của ngành bưu điện (leased-line, Internet ADSL/IP) Hệ thống di động GPRS, CDMA, 3G
Hệ thống truyền tin được chọn phải tương thích với thiết bị trường và máy chủ Server.
Hệ thống SCADA cấp quốc gia và Miền dùng các RTU được thiết kế đặc biệt cho ngành điện (theo tiêu chuẩn IEEE và IEC, có khả năng chịu được nhiễu điện từ…). Các thiết bị RTU thông minh được liên kết với các trung tâm điều độ qua thủ tục truyền tin IEC-870-5-101. Ngoài ra, với nhiều hệ SCADA dùng PLC dùng thủ tục truyền tin là Profibus hoặc Modbus.
Hiện nay trong ngành điện lực hệ thống thông tin liên lạc giữa Trung tâm điều khiển và các TBA sử dụng giải pháp truyền dẫn quang làm đường truyền chính và đường truyền dự phòng là đường dây điện thoại công cộng (PSTN) để truyền số Với giải pháp sử dụng đường truyền này chi phí đầu tư thấp do sử dụng cơ sở hạ tầng sẵn có của lưới điện, đây là đường truyền có băng thông rộng, sử dụng nhiều dịch vụ đồng thời và độ tin cậy cao. Vì vậy việc tiếp tục tận dụng cơ sở hạ tầng cáp quang hiện có để kết nối mở rộng SCADA trong tương lai là giải pháp hợp lý.
3.2.1. Truyền tin số
Truyền tin số là truyền đi các bản tin số (mã dưới dạng bit, byte…) từ nơi phát đến nơi thu có những tín hiệu truyền để đảm bảo truyền số liệu:
Hình 3 4 Các th nh phần cơ bản c một hệ thống thông tin số
Trong hình 3.4, đầu ra của nguồn phát tin cũng có thể là tín hiệu tương tự như tín hiệu audio hay video hoặc tín hiệu số chẳng hạn như đầu ra của máy điện báo (teletype). Trong hệ thống thông tin số, các bản tin được tạo ra từ các nguồn phát tin được chuyển thành chuỗi ký hiệu nhị phân (binary digits). Một cách lý tưởng là chúng ta mong muốn bản tin ở đầu ra nguồn phát tin là có ít hay không có thành phần dư thừa. Quá trình chuyển đổi hiệu quả các bản tin đầu ra của nguồn phát tin tương tự hay số thành một chuỗi các ký hiệu nhị phân được gọi là mã hóa nguồn .
Chuỗi ký hiệu nhị phân tạo ra bởi bộ mã hó nguồn mà chúng ta còn gọi là chuỗi thông tin, được đưa qua bộ mã hóa kênh. Chuỗi nhị phân tại đầu ra của bộ mã hóa kênh lại được cho qua bộ điều chế số để tạo dạng thích hợp với kênh truyền thông.
3.2.2. Các kênh thông tin
Kênh thông tin là môi trường để truyền tín hiệu từ máy phát đến máy thu. Với truyền dẫn vô tuyến, kênh có thể là áp suất khí quyển (khoảng không tự do). Với môi trường khác như các kênh thoại hữu tuyến, thường là chất liệu vật lý như các dây dẫn kim loại, cáp sợi quang.
a) ênh sử dụng dây dẫn (wireline)
Mạng điện thoại sử dụng các đường dây dẫn để truyền tín hiệu thoại cũng như truyền dẫn dữ liệu và video. Đường dây điện thoại được sử dụng để nối từ tổng đài đến khách hàng, có độ rộng băng vào cỡ vài trăm kHz . Trong khi đó thì cáp đồng trục có độ rộng băng khả dụng vào cỡ vài MHz .
Hình 3 5 Dải tần phân bổ cho các kênh sử dụng dây dẫn
Tín hiệu truyền qua các dây dẫn có thể bị méo cả về biên độ và pha hơn nữa còn chịu ảnh hưởng của ồn cộng tính.
b) ênh sử dụng sợi qu ng (Fiber Optic Ch nnels)
Sợi quang sử dụng chất liệu thủy tinh làm lớp lõi để truyền tia sáng, dựa trên nguyên lý phản xạ của tia ánh sáng khi đi từ môi trường này sang môi trường khác. Khi tia sáng đi từ môi trường có hệ số phản xạ cao hơn
Sang môi trường có hệ số phản xạ thấp hơn thì sẽ bị uốn về phía môi trường có hệ số phản xạ cao hơn, nên xung ánh sáng được truyền trong sợi quang. Sợi quang là vật liệu cách điện, chỉ truyền ánh sáng. Suy hao tín hiệu trong sợi quang là rất nhỏ , cỡ 0.2 dB/km và không chịu ảnh hưởng của giao thoa sóng điện từ.
c) ênh vô tuyến (Wireless Ch nnels)
Kênh vô tuyến sử dụng sóng điện từ trường để mang thông tin trong không gian tự do. Có ba loại kênh vô tuyến điển hình là: kênh viba, kênh di động và kênh vệ tinh:
- Kênh viba: thường hoạt động ở dải tần từ 1 GHz đến 30 GHz trong tầm nhìn thẳng (LOS-Line Of Sight). Chất lượng đường truyền bị ảnh hưởng bởi điều kiện khí hậu.
- Kênh di động: Là kênh kết nối với người dùng di động. Kênh dạng này chịu ảnh hưởng nhiều bởi hiệu ứng đa đường. Đây là loại kênh khá phức tạp trong thông tin vô tuyến.
- Kênh vệ tinh: Độ cao của vệ tinh địa tĩnh vào khoảng 30000m.
Tần số thường dùng cho tuyến lên là 6 GHz và tuyến xuống là 4 GHz. Độ rộng băng tần của kênh truyền lớn, vào cỡ 500 MHz.Khi tia sóng lan truyền trong không gian, có thể đi theo các hướng khác nhau phụ thuộc vào điều kiện môi trường và tần số.
Hình 3 6 Đường đi c sóng đ t v sóng trời
Ngoài các kênh thông tin trên, trong thực tế còn có một số kênh thông tin như kênh truyền tín hiệu âm th nh dưới nước (underw ter acoustic channels), ví dụ như tín hiệu âm tần phát ra từ cá voi được lan truyền trong môi trường nước; ênh lưu trữ (storage channels), ví dụ như thông tin có thể được lưu vào bộ nhớ (đia quang, đĩa từ, ) sau đó được vận chuyển, mang vác bởi các phương tiện vận tải.
3.2.3. Tín hiệu cơ sở và tín hiệu băng thông dải
3 2 3 1 Tín hiệu b ng cơ sở
Thuật ngữ băng cơ sở ch miền tần số của tín hiệu bảntin và thường đó là tin hiệu băng thông thấp. Tín hiệu băng cơ sở có thể ở dạng số hay tương tự. Đối với tín hiệu tương tự: cả thời gian và biên độ là liên tục. Đối với tín hiệu số: Thời gian và biên độ (dạng sóng) đều rời rạc (ví dụ lối ra của máy tính có thể coi là tín hiệu số băng cơ sở).
3 2 3 2 Tín hiệu băng thông dải
Để truyền dẫn, tín hiệu bản tin phải được chuyển thành tín hiếu phát có tính chất phù hợp với kênh truyền Trong truyền dẫn băng cơsở:
Băng tần kênh hỗ trợ phù hợp với băng tần tín hiệu bản tin nên có thể truyền trực tiếp tín hiệu bản tin. Trong truyền dẫn băng thông dải: Băng tần của kênh có tần số trung tâm lớn hơn nhiều tần số cao nhất của tín hiệu bản tin. Khi đó tín hiệu được phát đi là tin hiệu băng thông dải (phù hợp với kênh truyền) mang thông tin của tín hiệu bản tin. Việc tạo ra tín hiệu băng thông dải này goi là điều chế. Khi nghiên cứu tín hiệu băng thông dải, thường người