7. Tổng quan về tài liệu nghiên cứu
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 thống trạm sạc xe điện nhằm góp phần đưa lợi ích thiết thực đưa các dự án NLMT vào khai thác trong siêu thị MM Mega market Biên Hòa.
CHƯƠNG 3
ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CHUYÊN DỤNG PV*SOL 2020 TRONG MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG PIN
NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ TRẠM SẠC XE ĐIỆN
3.1. Phần mềm PV*SOL 2020
Giới thiệu sơ lược về phần mềm.
Hiện nay, có nhiều phần mềm thiết kế, tính toán, giám sát và mô phỏng hệ thống pin năng lượng mặt trời của các hãng phần mềm và hãng sản xuất pin năng lượng mặt trời lớn trên thế giới đã được phát triển và ứng dụng. Tuy nhiên, mỗi phần mềm đều có ưu nhược điểm khác nhau và phạm vi ứng dụng giới hạn trong thiết bị của hãng sản xuất. Trong phạm vi của để tài, tác giả đã tìm hiểu và ứng dụng phần mềm PV*SOL 2021 vào việc thiết kế, tính toán và mô phỏng hoạt động của hệ thống pin NLMT và trạm sạc xe điện. Đây làm một phần mềm được viết bởi Công ty Valentin của Mỹ; phần mềm có đầy đủ các tính năng và nguồn cơ sở dữ liệu phục vụ cho nhiều công tác khác nhau.
Các chức năng chính của phần mềm
Thanh công cụ hiển thị các tùy chọn công việc của phần mềm cụ thể:
Tùy chọn loại hình cần mô phỏng (System Type, Climate and Grid)
Có các tùy chọn mô phỏng cụ thể như sau: + Grid Connected PV System
+ Grid Connected PV System with Electrical Appliances
+ Grid Connected PV System with Electrical Appliances with Battery System + Grid Connected PV System with Electrical Appliances and Electrical Vehicle
+Grid Connected PV System with Electrical Appliances, Electrical Vehicle and Battery System
● Chọn hệ thống pin NLMT(pv Modules)
Hệ thống Pin NLMT sẽ được bố trí sử dụng gồm 2 khu vực module Area. Trong đó mỗi Module Area gồm 510 tấm Pin NLMT sẽ được đấy nói vào 2 Inverter Growatt 125kW MAX 125KTL3-LV 3 Pha, các Module Area sẽ được dặt tại các vị trí liên kết nhau trên 2 hướng tham chiếu của mái nhà giữ xe của Metro Biên Hòa.
● Chọn hệ thống Inverter
Inverter- Growatt 125kW MAX 125KTL3-LV 3 Pha cho Module
● Chọn cấu hình cho xe điện mô phỏng
● Trong các chế độ mô phỏng hoạt động của hệ thống pin năng lượng mặt
trời, có 2 chế độ:
● Chế độ mặc định: ở chế độ này, xe điện sẽ được sạc điện ngay tức thì
khi nó kết nối với trạm sạc, nếu năng lượng từ hệ thống pin NLMT không đủ cung cấp cho xe điện thì sẽ được cung cấp bởi nguồn lưới.
● Chế độ tối ưu hóa PV: ở chế độ này, xe điện chỉ ưu tiên sạc từ năng
lượng của hệ thống pin NLMT, xe điện bắt buộc phải sạc từ nguồn lưới nếu nó yêu cầu mức sạc đầy pin trên xe cho hành trình tiếp theo. Ở Chế độ này có thể làm tăng đáng kể tỷ lệ năng lượng mặt trời khi sạc pin cho xe điện.
● Pin xe điện (battery systen)
●
● Sơ đồ mạch hệ thống cho hệ thống mô phỏng
●
Hệ thống pin mặt trời có tổng công suất 561kWp gồm 1020 tấm pin có công suất mỗi tấm là 550Wp/tấm.
Số lượng inverter sử dụng:
N = 4 Inverter Growatt 125kW MAX 125KTL3-LV 3 Pha có công suất 140 kW
Số lượng tấm Pin sử dụng cho 01 Inverter Growatt 125kW MAX 125KTL3- LV 3 Pha 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.
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; điển tiêu thụ từ lưới; lượng điện tải tiêu thu; chi tiết sử dụng điện với thiết bị bám tải growatt.
● Kết quả mô phỏng
● Phần mềm PV*SOL 2021 mô phỏng kết quả rất chi tiết, người sử dụng
có thể lựa chọn đầy đủ các thông số đầu ra cần mô phỏng, đến từng giờ hoặc từng phút trong ngày, 3 5 ngày trong năm, cụ thể:
● Vẽ đồ thị với các thông số như: nhiệt độ, năng lượng xe điện sạc từ hệ thống pin và nguồn lưới, năng lượng dàn ắc quy cung cấp cho xe điện, tổn thất năng lượng trong hệ thống…
● Đồ thị thể hiện dự báo tải, dự báo phân phối năng lượng mặt trời được
sinh ra.
Phần mềm PV*SOL 2019 xuất kết quả mô phỏng ra dữ liệu Excel,Word, Pdf…Người sử dụng tùy theo mục đích mô phỏng mà có thể sử dụng các dữ liệu trên cho phù hợp.
●
● Sản lượng hệ thống mô phỏng
● Dự báo sản lượng.
● Biểu đồ dòng năng lượng.
● Bức xạ của mỗi Module Area.
● Biểu đồ phân bố năng lượng được sử dụng.
●
● Biểu đồ phát triển chi phí năng lượng.
3.2. Kết luận chương 3.
Thông số mô phỏng dựa trên phần mềm PV*SOL 2020 phản ánh tương đối chính xác nguyên lý làm việc của hệ thống pin NLMT và trạm sạc xe điện trong các trường hợp cụ thể.
Công suất lăp đặt của hệ thống pin NLMT cung cấp cho trạm sạc xe điện là phù hợp. Sản lượng điện năng sinh ra đủ để cung cấp cho nhu cầu sạc của xe điện.
Để tối ưu hóa chế độ làm việc của trạm sạc cần phải lựa chọn chế độ sạc thích hợp, có kế hoạch điều chỉnh thời gian sạc của xe điện trong ngày sao cho phát huy tối đa công suất của hệ pin NLMT.
CHƯƠNG 4
MÔ PHỎNG TRẠM SẠC XE ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TRÊN PHẦN MỀM SKETCHUP.
4.1. Giới thiệu về phần mềm SketchUp.
Sketch Up là phần mềm thiết kế mô hình hóa 3D chuyên dành cho dân kiến trúc, kỹ sư, nhà phát triển game, phim ảnh. Nó được mua lại vào năm 2006 và phát triển đến ngày hôm nay. Đây là phần mềm nổi bật như một công cụ diễn tả ý tưởng đơn giản, nhanh gọn với giao diện đồ họa cho người sử dụng.
Đặc điểm nổi bật của sketchup:
● Không yêu cầu phần cứng mạnh như các phần mềm mô hình hóa khác như
3dmax, maya.
● Hệ thống giao diện với con trỏ đồ họa thông minh cho phép người dùng dựng
hình vẽ ba chiều trong không gian hai chiều của màn hình
● Các mặt, diện được định nghĩa đơn giản dựa trên một miền khép kín
● Công cụ chỉnh sửa khối và tạo khối theo đường sinh cho trước
● Khả năng cho phép mô phỏng, hiệu chỉn góc chiếu của mặt trời vào tất cả các
thời điểm trong năm cũng như bao quát các góc nhìn cho hiệu quả gần như tức thời.
● Bản vẽ được kết xuất ở tốc độ cao dựa trên tốt giản hệ mô hình đa giác thấp,
có phong cách trình bày độc đáo.
● Khả năng giao tiếp rộng rãi với các phần mềm mô hình khác.
● Có thể kết hợp các trình kết xuất ngoài để cho râ những hình ảnh tốt hơn.
4.2. Mô phỏng trạm sạc năng lượng mặt trời đặt tại Mega Biên Hòa trên phần mềm SketchUp.
Qua các số liệu tính toán, số liệu thống kê như lượng xe ra vào và diện tích của mega market số lượng tấm pin cần lắp đặt tại mega. Dựa vào các số liệu đã có từ đó áp dụng vào phần mềm mô phỏng 3D SketchUp. Từ đó chúng ta có thể hình dung được cấu trúc không gian cảnh quan của mô hình hệ thống dự án đã đề ra.
Hình 4.2: Không gian dự án nhìn từ ngoài cổng.
Hình 4.4: Bãi đỗ xe
4.3 Kết luận chương 4
Thông qua phần mềm Sketch Up cho ta thấy được góc nhìn trực quan về trạm sạc điện sử dụng năng lượng mặt trời đặt tại MM Mega Market Biên Hòa là một mô hình giúp giải quyết các vấn đề về trạm sạc xe điện sử dụng nguồn năng lượng sạch, thân thiện với môi trường. Đồng thời tiết kiệm được nguồn điện từ mạng lưới điện quốc
TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://news.oto-hui.com/giai-thich-chi-tiet-3-cap-do-sac-cho-o-to-dien-hien- nay/ [2] https://circuitdigest.com/article/electric-vehicle-on-board-chargers-and- charging-stations [3] https://vnexpress.net/cac-loai-cong-sac-oto-dien-4372915.html [4]https://tompkinscountyny.gov/files2/itctc/projects/EV/Tompkins
[5] Nguyễn Lê Kim Thịnh, Tính toán thiết kế hệ thống trạm sạc xe điện sử dụng năng lượng mặt trời, luận văn thạc sỹ kỹ thuật Đà nẵng, Đại học bách khoa Đà Nẵng, 2019.
VIẾT TẮT
AC: Alternating current: Dòng điện xoay chiều HTPMT: Hệ thống pin mặt trời
DC: Direct current: Dòng điện một chiều EV: Electric vehicle: Xe điện
EVSE: Electric vehicle supply Equipment: Thiết bị cung cấp cho xe điện PV: Solar Photovoltaic: Pin năng lượng mặt trời