7. Tổng quan về tài liệu nghiên cứu
2.3. Cơ sở tính toán các thông số của trạm sạc
2.3.1. Tính toán sản lượng điện mà phụ tải yêu cầu
+ Thông số kỹ thuật trạm sạc:
Trụ sạc nhanh DC 60kw :
Trụ sạc DC 60kW được thiết kế dưới dạng tủ đứng chuyên cung cấp dòng điện một chiều để sạc trực tiếp và nhanh chóng cho các loại pin xe ô tô. Mỗi trụ sạc sẽ có 2 cổng sạc. Mỗi cổng sạc có công suất 60W. Thời gian sạc đầy pin trên 80% pin xe sẽ trong khoảng 30 phút - 90 phút tùy từng dòng xe khác nhau.
Phụ tải trụ Dc 60kw = 2*60kw = 120kw/h. Trụ sạc nhanh DC 30kw:
Trụ sạc nhanh DC 30kW ra đời với mục đích sạc pin cho ô tô điện tại các bãi đỗ xe công cộng hoặc trạm nghỉ chân trong khoảng thời gian ngắn. Để sạc pin đầy trên 80% sẽ cần khoảng 40 phút - 120 phút tùy dòng xe.
Phụ tải trụ Dc 30kw = 5*30 = 150kw/h. Trụ sạc xe máy điện AC 1,2kw:
Trạm sạc AC xe máy điện hay còn gọi là trạm sạc chậm chuyên sử dụng với mục đích sạc điện cho các loại xe máy điện khác nhau tại những nơi công cộng cho phép đỗ và gửi xe trong khoảng thời gian dài. Mỗi trạm sạc sẽ có rất nhiều cụm sạc. Mỗi cụm sạc sẽ bao gồm nhiều trụ sạc. Số lượng cụ thể như thế nào sẽ phụ thuộc vào diện tích khu đỗ xe lớn hay nhỏ. Thời gian sạc đầy pin theo tiêu chuẩn của xe máy điện là khoảng 4h.
Phụ tải trụ AC1,2kw = 8*1,2kw = 9.6kw/h.
Căn cứ theo thời gian hoạt động của siêu thị Metro là (7h00 ~ 21h00) ta cung cấp số giờ hoạt động của trạm sạc rơi vào khoảng (9h00 ~ 13h00),(16h ~ 19h) trung bình trong ngày thời gian trạm sạc hoạt động được 7h làm việc.
Bảng 1.11 Lượng điện năng tiêu thụ của trụ sạc xe điện tại siêu thị Metro Tp.Biên Hòa. Loại trụ sạc Số lượng cổng sạc Công suất trụ sạc Số giờ vận hành sạc/ngày (h/ngày)
Năng lượng tiêu thụ trong 1 ngày(kWh) Sạc nhanh Dc 60kw 2 120kw 7h 840kw Sạc nhanh Dc30kw 5 30kw 7h 1050kw Sạc xe máy điện Ac 1,2kw 8 4,8kw 7h 67,2kw
Như vậy, theo số liệu khảo sát thì lượng điện năng cần cung cấp cho phụ tải trụ sạc xe điện là: 1957,2 kWh/ ngày.
2.3.2. Tính toán lượng điện năng hàng ngày dàn pin năng lượng mặt trời cung cấp cho trạm sạc xe điện cấp cho trạm sạc xe điện
Năng lượng điện hàng ngày dàn pin năng lượng mặt trời cung cấp cho trạm sạc xe điện (Atr) được xác định theo công thức:
Atr=Ang/ (2.1)
Trong đó: là hiệu suất của hệ (µi là hệ suất của thành phần thứ i
trong hệ). Ở trong trường hợp này, để đơn giản hóa ta chỉ tính với hai thành phần chính là bộ điều phối điện năng.
2.3.3. Tính công suất dàn pin mặt trời
Công suất dàn pin mặt trời thường được tính ra công suất đỉnh hay cực đại (Wp), tức là công suất mà dàn pin phát ra ở điều kiện chuẩn:Ech=1000w/m2 và Tch=250C. Ta tính trường hợp dàn pin năng mặt trời phải đảm bảo đủ năng lượng cho tải trong cả năm. Sử dụng thông số cường độ bức xạ mặt trời dùng để tính có thể lấy cường độ bức xạ trung bình ngày. Công suất dàn pin mặt trời tính ra Wp sẽ là:
Pwp = Atr.Ech /Etbng (2.2)
Công suất dàn pin mặt trời Pwp tính theo công thức trên chỉ đủ cấp cho tải ở nhiệt độ chuẩn. Khi làm việc ngoài trời, do nhiệt độ của các pin năng lượng mặt trời cao
hơn nhiệt độ chuẩn, nên hiệu suất biến đổi quang điện của pin mặt trời sẽ bị giảm. Để hệ thống làm việc bình thường ta phải tăng dung lượng tấm pin lên .Khi đó dung lượng của dàn pin có kể đến hiệu ứng nhiệt độ Pwp,T được tính như sau:
Pwp,T=Pwp/[ 1+Pc(T-Tch)] (2.3)
Trong đó : T là nhiệt độ làm việc thường xuyên của pin Pc là hệ số nhiệt độ của pin
Với các tấm pin năng lượng mặt trời thông dụng, Pc có giá trị khoảng -0,005/0C Thông thường, nhiệt độ làm việc của pin năng lượng mặt trời cao hơn nhiệt độ của môi trường khoảng trừ 20-250C tùy thuộc vào tốc độ của gió. Ở thành phố Biên Hòa có thể chọn chênh lệch nhiệt độ là 250C.
Trong tính toán ở trên, ta có thể bỏ qua điện trở nối dây, sự hao phí năng lượng do bụi phủ bề mặt tấm pin...Để tính toán đến các hao phí đó, người ta thường đưa vào hệ số K, thường được chọn khoảng (1-1,2), gọi là hệ số an toàn.Đối với điều kiện thời tiết tại siêu thị Metro Biên Hòa ta chọn hệ số 1. Khi đó công suất cần thiết của dàn pin mặt trời sẽ là K.Pwp,T.
2.3.4. Tính số module mắc song song và nối tiếp
Số module cần phải dùng cho hệ thống được tính từ tỷ số N= K.Pwp,T/Pm (2.4) Trong đó : Pm là công suất đầu ra của một tấm pin NLMT
Số module mắc nối tiếp trong mỗi dãy được xác đinh từ điện áp yêu cầu của hệ V:
Nnt=V/Vm (2.5)
Trong đó : V là điện áp yêu cầu của hệ pin NLMT Vm là điện áp đầu ra một tấm pin NLMT
Số module mắc nối song song được xác định như sau: Nss=N/Nnt
2.3.5. Tính thông số của bộ điều phối điện năng
Công suất bộ biến đổi DC-AC và bộ điều khiển sạc được chọn theo công
suất Pmax của dàn pin, công suất bộ biến đổi DC-AC được chọn theo công suất
của tải max (khoảng từ 1,3-1,5 công suất tải Max).
trạng thái nạp của ắc quy nên các điên áp làm việc của bộ điều phối điện năng thiết kế phải làm việc trong một dải điện áp tương đối rộng.Thường điện áp làm việc nằm trong khoảng (0,8 đến 1,2 ) lần điện áp của hệ pin mặt trời.
2.4. Chọn loại pin mặt trời và lựa chọn các thông số cụ thể của hệ thống pin năng lượng mặt trời.
2.4.1. Chọn pin năng lượng mặt trời
Trên thế giới hiện nay có rất nhiều hãng chế tạo pin NLMT, trong đó nhiều hãng có tên tuổi như : Sharp Solar, Solar Word, JA solar, Jinko Solar, canadina solar….Tùy theo điều kiện môi trường tại nơi lắp đặt và tiêu chí kỹ thuật, giá thành mà lựa chọn thương hiệu phù hợp.Qua tham khảo thực tế thị trường pin NLMT tại Việt Nam, và so sánh với một số hãng khác, hãng Jinko solar được lựa chọn cho đề án lắp đặt ở siêu thị Mega marker Biên Hòa.
Hình 2.4. Pin mặt trời Jinko Solar
Bảng 1.12. Bảng thông số vật lý Pin mặt trời Jinko solar
THÔNG SỐ VẬT LÝ
TÊN CHỈ TIÊU THAM SỐ
Kích thước (mm) 2274×1134×35mm
- Thông số kỹ thuật:
Bảng 1.13. Thông số kỹ thuật của pin Jinko solar JKM550M-72HL4-V.
Dữ liệu kỹ thuật JKM550M-72HL4-V
Công suất đỉnh Watt- Pmax (W) 550wp
Điện áp tối đa – Vmpp (V) 40.90V
Công suất tối đa hiện tại- Impp (A) 13,45 A
Điện áp mạch mở- Voc (V) 49,62V
Dòng ngắn mạch- Isc (A) 14,03A
Hiệu suất mô đun (%) 21,33%
Điện áp tối đa hệ thống 1000/1500VDC (IEC)
Nhiệt độ hoạt động bình thường -40 ~ + 85 ℃
Một số đặc điểm nổi bật:
Tấm pin năng lượng mặt trời Jinko Solar – Tigert Pro 550w có nhiều công nghệ mới. Giúp tăng hiệu suất tấm pin mặt trời lên đến 21.33% và đảm bảo được sự an toàn của tấm pin, đồng thời tăng độ bền và chắc chắn để sử dụng cho các môi trường khắc nghiệt.
Công nghệ Multi busbar
Tích hợp Multi busbar giúp giảm các tổn thất năng lượng trong quá trình hoạt động một cách hiệu quả. cải thiện sản lượng điện mô-đun và độ tin cậy.
Giảm Hotspot
Thiết kế điện tối ưu và dòng điện hoạt động thấp hơn để giảm mất điểm nóng và nhiệt độ tốt hơn hệ số.
Độ bền chống lại môi trường khắc nghiệt
Pin Jinko có Khả năng chống sương muối và amoniac cao được chứng nhận bởi TUV NORD
Tải trọng cơ học nâng cao
Tấm pin jinko thiết kế cứng cáp, chắc chắn, được chứng nhận chịu được: tải trọng gió (2400 Pascal) và tuyết, chịu được tải trọng (5400 Pascal)
Suy giảm điện năng hàng năm 0,55% và tuyến tính. Tấm pin Jinko solar 550W được bảo hành 25 năm hiệu suất. Bảo hành kỹ thuật nhà sản xuất 12 năm
Công nghệ Half-cell
Lượng dòng điện, bằng cách sử dụng công nghệ half-cell, dòng điện (i) chạy vào mỗi thanh cái chỉ còn một nửa. Vì vậy, lượng thất thoát bên trong tại tấm pin half-cel là 1/4 so với tấm pin full-cell. Dưới điều kiện bóng che như nhau, tổn thất điện năng của thành phần half-cell ít hơn thành phần full-cell.
Công nghệ Tiling Ribbon (TR)
Loại bỏ khoảng cách giữa các tế bào để tăng hiệu suất tấm pin đáng kể. Khi so sánh với dòng 5 thanh cái (5BB), dòng module Tiger sử dụng ribbon tròn, được phát triển độc lập bởi R&D của Jinko để đạt được khả năng tận dụng lại ánh sáng hấp thụ và tăng sản lượng điện năng.
Thời gian bảo hành tấm pin Jinko
Tấm pin Jinko 550W JKM550M-72HL4 bảo hành 12 năm theo tiêu chuẩn kỹ thuật của nhà sản xuất, bảo hành hiệu suất trên 85% trong vòng 25 năm.
Chất lượng được khẳng định bởi tấm Pin Jinko 550W JKM550M-72HL4 đã vượt qua vòng kiểm tra IEC test khắt khe trước khi đến tay người sử dụng.
2.4.2. Tính chọn các thông số cụ thể của hệ thống pin năng lượng mặt trời
+ Sản lượng điện năng phụ tải yêu cầu:
Ang= 1957,2 [kWh/ ngày]
+ Điện năng dàn pin cung cấp:
Atr= Ang/ = 1957,2/ (0,8)= 2446,5 [kWh/ ngày]
+ Công suất dàn pin mặt trời (Pwp,T) :
Pwp =Atr.Ech /Etbng=(2446,5.1000)/5000= 489,3
[kWp] Pwp,T=Pwp/[ 1+Pc(T-Tch)]=489,3 /[1-0,005.25]=
559,2[kWp]
+ Số lượng module pin mặt trời
+ Tính toán số tấm Pin mắc song song và nối tiếp Các giá trị đặc trưng cơ bản của tấm Pin mặt trời:
-U làm việc tối ưu: Vm
-I làm việc tối ưu : Im.
-Công suất đỉnh : Pm. * Số tấm mắc nối tiếp: nt m V N V =
Trong đó: V là điện áp yêu cầu của hệ thống (Chọn theo điện áp đầu vào dự kiến của bộ chuyển đổi điện) dựa theo thông số MPPT của inverter sử dụng.
N = V = 740 =18 Vm 40,90
Vậy số tấm mắc nối tiếp ta chọn là 14 module * Số tấm mắc song song:
N = I = N Im Ns
= 1020 / 18 = 56,6 =57 chuỗi.
Công suất hệ thống Pin mặt trời cần lắp đặt:
EWp = 1020 x 550 = 561000 Wp = 561 kWp
Khi xây dựng hệ thống pin mặt trời có công suất 561 kWp, sản lượng điện năng trung bình do hệ thống pin mặt trời sản xuất ra một năm tại siêu thị Mega market Biên Hòa là:
E
Wp năm =
561*5,0*(0,81)*365 = 829298,25
Như vậy, để đảm bảo tính vận hành liên tục trong trong quá trình cung cấp năng lượng và bảo trì hệ thống hệ thống Pin mặt trời có công suất 561 kWp gồm 1020 tấm pin có công suất 550Wp. Ta chia các tấm pin năng lượng mặt trời thành 57 dãy đấu
nt
Điện áp Vmax = 40,90V.
Dòng điện Ilvmax = 13,45 A.
+ Diện tích tối thiểu để lắp đặt các tấm pin năng lượng mặt trời
S = 1020×2,274×1,134= 2630,29 [m2]
+ Công suất biến đổi DC-AC (Solar Inverter)
Hệ thống Pin mặt trời biến đổi năng lượng mặt trời thành điện một chiều, vì thế cần bộ biến đổi điện DC-AC có chức năng biến đổi dòng điện một chiều (DC) từ dàn Pin mặt trời thành dòng điện xoay chiều (AC). Các thông số kỹ thuật chính cần quan tâm bao gồm:
-Thế vào Vin một chiều.
-Thế ra Vout xoay chiều.
-Tần số và dạng dao động điện.
Vì hiệu điện thế hệ thống pin mặt trời thay đổi theo cường độ bức xạ và trạng thái nạp của ắc quy, nên các điện thế vào và ra của bộ biến đổi điện phải được thiết kế trong một khoảng dao động rộng để phù hợp các điều kiện trên.
Trong đề tài này, nhóm tác giả đề xuất lựa chọn Bộ biến đổi điện Inverter GroWatt MAX 125KTL3-XLV có công suất 125kW có tích hợp sẵn thiết bị hòa lưới được lựa chọn vì tính năng, công dụng của nó rất phù hợp cho việc kết nối hệ thống pin mặt trời với lưới hiện có, cho phép mở rộng công suất của nguồn phát pin mặt trời theo từng bước phụ thuộc vào khả năng kinh phí đầu tư, vào nhu cầu phụ tải và dễ dàng kết nối với lưới điện quốc gia khi có điều kiện. Phù hợp với giá thành hiệu quả trong cùng phân khúc.
*Thông số kỹ thuật:
Bảng 1.14. Thông số kỹ thuật của Growatt 125kW MAX 125KTL3-LV 3 Pha [3]
Dữ liệu kỹ thuật Growatt 125kW MAX 125KTL3-LV
Công suất DC vào cực đại 140000 Wp
Điện áp DC vào cực đại 1100 V
Điện áp danh nghĩa 600 V
Phạm vi hoạt động của điện áp tại điểm MPPT
180V…1000 V
Điện áp nhỏ nhất để inverter hoạt động 180 V
Số MPPT 10
Số string trên mỗi MPPT 2
Dòng điện tối đa ngõ vào của mỗi MPPT
32A
Dòng điện ngắn mạch đối đa trên mỗi MPP
40A
Công suất định mức ngõ ra AC 120000W
Công suất tối đa ngõ ra AC 132000 VA
Loại kết nối AC 3W/N/PE
Dải điện áp danh nghĩa 230V/400V(340-440VAC
Cường độ dòng điện tối đa 173.2A
Tần số điện áp lưới 50/60 Hz(45~55Hz/55-65Hz)
Hệ số công suất 0.8leading
Bảo vệ quá dòng AC/DC Loại II / Loại II
Hiệu suất MPPT 99.90%
Hiệu suất tối đa 98.70%
Bảo vệ phân cực ngược DC Có
Giám sát lỗi tiếp địa Có
DC Switch Có
Bảo vệ ngắn mạch đầu ra Có
Khối lượng (Kg)
Dải nhiệt độ hoạt động –30°C … +60°C
Công suất tự tiêu thụ (Ban đêm) < 1W
Tản nhiệt Làm mát thông minh
Cấp bảo vệ IP IP66
Độ ẩm 0~100%
Kết nối AC H4/MC4
Kết nối DC Đầu nối đầu cuối (Tối đa 240mm²)
Hiển thị LED/WIFI+APP
Giao tiếp: RS485 / USB /PLC LED/WIFI+APP
Bảo hành: 5 năm / 10 năm Có /Tùy chọn
Nối điện dàn Pin mặt trời:
Hệ thống pin mặt trời có tổng công suất 561 kWp gồm 1020 tấm pin có công suất mỗi tấm là 550 Wp/tấm.
Số lượng inverter sử dụng:
N = 561/125 =4,4 chọn 4 Inverter MAX125KTL3-XLV có công suất 140kW,
số lượng tấm Pin sử dụng cho 01 Inverter MAX125KTL3-XLV là: 255 tấm.
Cuối cùng, các bộ biến đổi này sẽ được đấu nối hòa trực tiếp vào lưới điện của hệ thống điện lực công ty.
Growatt Smart Meter là bộ điều khiển giới hạn công suất phát lưới của Growatt mới nhất hiện nay về Điện năng lượng mặt trời. Giải pháp zero export với thiết bị chống phát ngược Growatt TPM- E (3 pha) được nhiều người quan tâm nhất hiện nay. Bộ Giám sát Growatt meter 3 pha Giám sát sản lượng điện sinh ra, công suất đẩy lưới; điện tiêu thụ từ lưới; lượng điện tải tiêu thu; chi tiết sử dụng điện với thiết bị bám tải growatt.
Hình 2.6. Growatt Smart Meter TPM-E [3]
Bảng 1.15. Thông số kỹ thuật của Growatt Smart Meter TPM-E [3]
Dữ liệu kỹ thuật Growatt Smart Meter TPM-E
Kết nối với hệ thống mạng Có
Chuẩn kết nối với Inverter Có
Kết nối với hệ thống quản lý năng lượng OSS
Tốc độ Baud 9600
Giao tiếp RS485
Giao thức truyền thông Modbus RTU
Mức bảo vệ IP 51
Điện áp định mức 320/520 VAC
Tần số 50 / 60Hz (45 ~ 56) Hz
Dòng điện bình thường / Max. hiện hành 10A / 100A
Loại kết nối lưới điện 3 Pha 4 Dây
Nhiệt độ hoạt động -25 ° C đến + 55 ° C
Độ ẩm
0 đến 90%, không ngưng tụ
Phạm vi đo lường SPM-E
Kích thước 72 / 94,5 / 65 mm Trọng lượng 398g Trạng thái hiển thị LC Phụ kiện R5485 Cable (15m) Hình 2.7. Sơ đồ nguyên lý hệ thống [3] 2.5. Kết luận chương 2
Trong chương 2 này, nhóm tác giả đã tính toán được các thông số cơ bản của trạm sạc xe điện và lựa chọn vị trí lắp đặt hệ thống thích hợp là nhà giữ xe. Đồng thời đề xuất phương án lựa chọn đầu sạc để đáp ứng vấn đề khai thác cao điểm phục vụ hành khách tại siêu thị Metro Biên Hòa từ đó tính toán hệ thống NLMT phục vụ cho hệ