Xét trường hợp sự cố ngắn mạch 3 pha

Lưới điện kết nối với PV 1,2MW trong trường hợp sự cố ngắn mạch 3 pha được thể hiện trên hình 4.15.

HTĐ mặt trời kết nối vào lưới có cấp điện áp 22kV bao gồm: Hai hệ thống đường dây 8km và 14km, 3 phụ tải S1 = 100 kW, S2 = 2 MW và S3 = 30 + j2 MVA được cấp từ nguồn công suất lớn thông qua máy biến áp 110kV/22kV-47MVA.

Trong trường hợp này, để xét xem phản ứng của PV 1,2MW khi ngắn mạch 3 pha ta tiến hành mắc thêm phần tử ngắn mạch 3 pha (Three-Phase Fault) vào các đường dây của phụ tải S2 = 2 MW.

Trước khi mô phỏng, phần tử ngắn mạch 3 pha được cài đặt khoảng thời gian tác động là: [0.6 0.67] (s) đồng thời các đường đặc tính công suất phía sau MBA tăng áp và đặc tính PV đều được đo dưới điều kiện cường độ sáng 1000W/m2 và nhiệt độ là 25oC.

1.Kết quả mô phỏng của phương thức kết nối 1

Kết quả mô phỏng khi ngắn mạch 3 pha trong phương thức kết nối 1 thu được đặc tính công suất phía sau MBA và PV như hình 4.16 và hình 4.17.

Hình 4.16Đặc tính công suất phía sau MBA khi NM 3 pha của phương thức 1

Nhận xét:

Tại khoảng t = [0.05 ÷ 0.4] s thì các giá trị tín hiệu điều khiển D của bộ biến đổi DC/DC được đặt là 0.5, khi đó các đường đặc tính điện áp của PV dao động với các giá trị trong khoảng (250 ÷ 300)V còn đặc tính công suất phía sau MBA ở trạng thái ổn định.

Tại khoảng t = [0.4 ÷ 0.6] s các đường đặc tính điện áp của PV dao động xung quanh VM = 273,5 V còn đặc tính công suất phía sau MBA ở trạng thái ổn định.

Tại khoảng t = [0.6 ÷ 0.67] s khi ta tác động ngắn mạch 3 pha thì các đường đặc tính điện áp của PV bị tăng áp và dao động trong khoảng (273,5 ÷ 350)V còn đặc tính công suất phía sau MBA dao động với biên độ giảm mạnh về 0 kW rồi tăng dần khi sự cố bị loại trừ. Sau khoảng thời gian trên, các đường đặc tính của cả PV và công suất sau MBA đều ở trạng thái ổn định.

2.Kết quả mô phỏng của phương thức kết nối 2

Kết quả mô phỏng khi ngắn mạch 3 pha trong phương thức kết nối 2 thu được đặc tính công suất phía sau MBA và PV như hình 4.18 và hình 4.19.

Nhận xét:

Tại khoảng t = [0.4 ÷ 0.6] s các đường đặc tính điện áp của PV dao động xung quanh giá trị VM = 273,5 V còn đặc tính công suất phía sau MBA vẫn ở trạng thái ổn định.

Tại khoảng t = [0.6 ÷ 0.67] s khi ta tác động ngắn mạch 3 pha thì các đường đặc tính điện áp của PV bị tăng áp và dao động trong khoảng (273,5 ÷ 350)V còn đặc tính công suất sau MBA dao động với biên độ với biên độ giảm mạnh về 0 kW rồi tăng dần khi sự cố bị loại trừ. Sau khoảng thời gian trên, các đường đặc tính của cả PV và công suất sau MBA ở trạng thái ổn định nhưng chậm hơn phương thức 1.

Hình 4.18Đặc tính công suất phía sau MBA khi NM 3 pha của phương thức 2

4.4 Kết luận Chƣơng 4

Từ các kết quả nghiên cứu ta thấy rằng ở mỗi phương thức kết nối khi xảy ra sự cố vai trò của bộ tìm điểm công suất cực đại là rất quan trọng. Nhờ có bộ MPPT mà đường đặc tính PV luôn có xu hướng hoạt động xung quanh điểm công suất cực đại và hiệu suất của hệ thống mặt trời là cao nhất.

Đối với cả hai trường hợp sự cố tăng tải đột ngột và ngắn mạch 3 pha, ta thấy trong các khoảng thời gian khảo sát thì phương thức kết nối 1 dao động ít nhất đồng thời có lợi về kinh tế khi chỉ dùng 01 bộ DC/AC và 01 MBA. Vì vậy, ta lựa chọn phương thức kết nối 1 là phương thức hoạt động phù hợp nhất của hệ thống điện mặt trời công suất 1,2MW.

KẾT LUẬN

Luận văn đã tiến hành nghiên cứu xây dựng mô hình điện mặt trời công suất lớn với các kết quả có thể được rút ra ngắn gọn như sau:

Từ việc khai thác mô hình điện mặt trời công suất nhỏ đã chứng tỏ hiệu suất của hệ thống mặt trời phụ thuộc vào hai yếu tố là phương pháp tìm điểm công suất cực đại và điều kiện hoạt động (cường độ sáng và nhiệt độ của tấm pin). Đối với phương pháp tìm điểm công suất cực đại giúp hệ thống năng lượng mặt trời khai thác tối đa công suất của các dàn pin, giúp hệ thống này hoạt động với hiệu suất cao khi điều kiện hoạt động của các tấm pin có thay đổi.

Bên cạnh đó, hai yếu tố của môi trường là nhiệt độ và cường độ sáng ảnh hưởng trực tiếp tới hoạt động của hệ thống điện mặt trời. Cường độ sáng càng mạnh thì công suất phát ra của hệ thống điện mặt trời càng lớn và ngược lại. Ảnh hưởng của nhiệt độ làm việc đến hoạt động của PV phức tạp hơn. Ở một dải nhiệt độ nhất định công suất phát của PV rất lớn, ngoài dải nhiệt độ này, khi nhiệt độ càng tăng, công suất phát ra của PV càng giảm.

Luận văn đã tiến hành xây dựng mô hình công suất 800kW và 1,2MW; ta vẫn thu được kết quả đường đặc tính V-A, tác động của MPPT, ảnh hưởng của cường độ sáng và nhiệt độ tương tự như mô hình chi tiết công suất 100kW. Như vậy mô hình ta xây dựng đảm bảo đặc tính của PV và có thể sử dụng cho các nghiên cứu có PV công suất lớn.

Luận văn tiến hành so sánh các phương thức kết nối trong hai trường hợp tăng tải đột ngột và sự cố ngắn mạch 3 pha, ta thấy trong các khoảng thời gian khảo sát thì phương thức kết nối gồm 01 bộ DC/AC và 01 MBA là phương thức có các thông số như công suất, điện áp dao động ít nhất. Vì vậy, trong trường hợp hệ thống đơn giản ta lựa chọn phương thức kết nối gồm 01 bộ DC/AC và 01 MBA là phương thức hoạt động của hệ thống điện mặt trời công suất 1,2MW.

TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt

1. Nguyễn Bốn, Hoàng Dương Hùng (2004), Năng lượng mặt trời lý thuyết và ứng dụng, Đà Nẵng.

2. Nguyễn Thị Kha (2011), Nghiên cứu nâng cao hiệu quả bộ nghịch lưu DC-AC (Inverter), đầu ra dạng sóng sin chuẩn (THD ≤ 5%), trong hệ thống điện mặt trời, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.

3. Đặng Đình Thống (2005), Pin Mặt Trời và ứng dụng, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội.

4. Đặng Đình Thống, Lê Danh Liên (2006), Cơ sở năng lượng mới và tái tạo, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội.

5. http://solarpower.vn/lich-su-phat-trien-cua-nang-luong-mat-troi-va-chuyen-doi- quang-dien/

Tài liệu tiếng Anh

6. Arto Niinistö (2009), Simulation of the Management of a Micro Grid with Wind, Solar and Gas Generators, Aalto University School of Science and Technology Faculty of Electronics, Communications and Automation.

7. Rajasekar S., Student Member IEEE and Rajesj Gupta (2012), Solar Photovoltaic Power Conversion Using Modular Multilevel Converter, Motilal Nehru National Institute of Technology, India.

8. Søren Bækhøj Kjær (2005), Design and Control of an Inverter for Photovoltaic Applications, Aalborg University, DENMARK Institute of Energy Technology. 9. V.Srimaheswaran, R.Uthirasamy (2013), Cascaded Multilevel Inverter for PV

Cell Application Using PIC Microcontroller, International Journal of Innovative Technology and Exploring Engineering.

Xét trường hợp sự cố ngắn mạch 3 pha

Xét trường hợp tăng tải đột ngột