Module N Dc/ac N Biễn tần vi mơ Module2 Dc/ac 2 Module 1 Dc/ac 1 Nguồn AC Hình 2.4 Hệ thống biến tần phân tán
Các mơ hình Markov để đánh giá độ tin cậy và ước lượng năng lượng. Mơ hình Markov nêu trên được mở rộng thành ước lượng năng xuất PV. Phương pháp này bao trùm tổng quát hơn so với kỹ thuật thông thường không gây ra lỗi và sửa chữa. Đối với kiến trúc hệ thống phân tán năng lượng được tạo ra được tính bằng tổng năng lượng tạo ra ở mỗi trạng thái.
EDIST =
n n
* (2.8)
Trong đó PMODULE. là công suất một chiều định mức của mỗi module CF hệ số cơng suất cho vị trí
E i i.PMODULE. .CF.T.DIST .Pi io io
T là khoảng thời gian mà nghiên cứu thực hiện
DIST là hiệu quả của biến tần vi mô Pi* Công suất ở trạng thái ổn định
Tương tự năng lượng được tạo ra theo kiến thức trung tâm
n n * (2.9) n * io
Ta thấy hiệu suất của biến tần trung tâm chỉ bằng một phần của hiệu suất biến tần phân tán (CENT k. DÍST )
2.3 Xây dựng cơng thức tính tốn sản lượng điện trên phần mền PV_call
Từ dữ liệu bức xạ mặt trời kết hợp với các dữ liệu thời tiết khác các chuyên gia về năng lượng mặt trời sẽ tính tốn sản lượng điện của nhà máy tùy vào công suât lắp đặt. Hiện tại, để ước lượng sản lượng điện các nhà đầu tư cần trang bị các phần mềm thương mại, ưu điểm của các phần mềm thương mại là ước lượng sản lượng điện mặt trời nhanh và tích hợp các dữ liệu thời tiết như là bức xạ mặt trời, nhiệt độ khu vực cân tính tốn. Tuy nhiên chi phí đầu tư cho phần mềm thương mại tương đối cao, giới hạn người sử dụng phương pháp xác định sản lượng trong luận văn này nhằm khắc phục vấn đề trên.
Theo bảng 2.1 Wilhelm và công sự đã đưa ra mơ hình tính tốn sản lượng như hình 2.5
Mơ hình năng suất được phát triển trên mơ hình PV và mơ hình tổn thất xây dựng bởi cơng thức
ECENT=Eii.Parray.CF.T.CENT .Pi io
io
Bức xạ mặt trời
Mơ hình nhiệt độ pin Tính tốn hiệu suất
quang điện pin quang điện Tính sản lượng
G, t G,Am, T h P=hGA
Hình 2.5 Phương pháp xác định sản lượng điện mặt trời
Trong đó
G bức xạ mặt trời Am là khối khơng khí h là hiệu suất
A diện tích của pin quang điện P là công suất của pin quang điện E là sản lượng điện
t nhiệt độ môi trường
T nhiệt đô hoạt đông của pin quang điện.
Trong nghiên cứu này sử dụng thuật toán xác định sản lượng dựa trên bức xạ mặt trời, pin quang điện thương mại và hiệu suất của hệ thống. Các dữ liệu được lưu trữ và tính tốn dựa trên nền tảng web.
Hệ thống xác định sản lượng điện được tính tốn dựa trên bức xạ mặt trời, thông số từ tấm pin quang điện thương mại và hiệu suất của hệ thống được trình bày như cơng thức bên dưới [41]
EAC PR(%)GINC PSTC
100ISTC (2.10)
HoặcE = A * r * H * PR (2.11)
Trong đó
E sản lượng mặt trời
A Tổng diện tích tấm pin năng lượng mặt trời
r Năng suất hoặc hiệu quả của tấm pin năng lượng mặt trời H Bức xạ mặt trời trung bình hàng năm trên các tấm nghiêng
PSTC VMPP _ STC Ioutput _ STC (2.12)
2.4 Bức xạ mặt trời và dữ liệu BXMT
Hiện nay, để thu thập dữ liệu bức xạ mặt trời có nhiều cơ sở dữ liệu như 3TIER, CM SAF, DLR-ISIS, EnMetSol, focus solar, HelioClim-1, HelioClim-3, Land SAF, meteonorm, NASA SSE Release 6.0, OSI SAF, PVGIS CM-SAF, Satel- Light, SolarAnywhere, SolarGIS, Solemi [42].
Tuy nhiên, người ta thường sử dụng từ ba nguồn dữ liệu như sau Dữ liệu từ Meteonorm, dữ liệu từ Hệ thống thông tin địa lý (PVGIS CM-SAF), dữ liệu từ Cơ quan hàng không vũ trụ Hoa Kỳ (NASA SSE Release 6.0).
Các nguồn dự liệu này gần giống nhau là đều phân tích từ các dữ liệu khí tượng và hình ảnh mà vệ tinh chụp được và từ đó xây dựng nên bản đồ bức xạ mặt trời cho các khu vực khác nhau trên thế giới.
Trong nghiên cứu này sử dụng số liệu bức xạ mặt trời thu thập từ vệ tinh (Meteonorm) của 6 huyện và 2 thành phố thuộc tỉnh Đồng Nai như bảng 2.4
Bảng 2.4 Bức xạ mặt trời tại các Huyện và Thành Phố thuộc tỉnh Đồng Nai
Tháng Biên Hòa Long Khánh Long Thành Tân Phú Định Quán Thống Nhất Xuân Lộc Trảng Bom 1 152.6 154.9 146.7 156.4 158.8 157 159.8 155.9 2 150.5 154.5 146.6 152.9 155 155.2 161.5 153.5 3 166.7 171.3 161.5 166.3 168.9 171.3 182 169.6 4 152.7 153.1 146.7 152.0 155.5 155.0 161.5 153.7 5 163.7 161.5 158.3 161.5 165.2 164.6 167.2 164.0 6 160.5 160.2 159.6 152.9 156.3 161.4 160.6 161.0 7 162.2 164.8 160.6 152.2 154.7 164.2 164.3 163.8 8 162.8 160.4 159.9 146.0 149.4 160.3 159.5 161.3 9 138.1 136.2 136.6 126.3 129.7 137.0 136.1 137.5 10 147.2 145.8 141.1 141.3 145.2 147.6 148.7 147.9 11 139.0 143.5 135.5 135.2 137.2 142.6 149.6 141.2 12 138.3 134.7 133.1 133.7 135.8 136.1 138.9 136.4
2.5 Web server2.5.1 Web server 2.5.1 Web server
Là máy chủ cài đặt các chương trình phục vụ các ứng dụng web. Webserver có khả năng tiếp nhận request từ các trình duyệt web và gửi phản hồi đến client thông qua giao thức HTTP hoặc các giao thức khác. Có nhiều web server khác nhau như Apache,Nginx, IIS, … Web server thông dụng nhất hiện nay như hình 2.5[44]
50.9 % 32.3 % 11.6 % 2.3 % 1.3% 0.6% 0.3% 0.3% 0.2% 0.1% 0.1% 0.1% 0.1% 0.1%
Biểu đồ 2.1 Tỷ lệ % trang Web được sử dụng thông dụng hiện nay 2.5.2 Mơ hình hoạt động cơ bản của server [44]
Web server
Web Browser
Bất cứ khi nào bạn muốn xem một trang web trên internet, có nghĩa bạn đang yêu cầu trang đó từ 1 web server. Khi bạn nhập URL trên trình duyệt của mình ( ví dụ https //topdev.vn) nó sẽ tiến hành các bước sau đó gửi lại phản hồi cho bạn.
Bước 1 Trình duyệt phân giải tên miền thành địa chỉ IP Bước 2 Webservers gửi lại client Trang được yêu cấu Bước 3 Trình duyệt hiển thị trang Web
2.5.3 Giới thiệu 1 số trang web server phổ biến
2.5.3.1 Apache HTTP server [43]
Apache là web server được sử dụng rộng rãi nhất thế giới. Apache được phát
triển và duy trì bởi một cộng đồng mã nguồn mở dưới sự bảo trợ của Apache Software Foundation. Apache được phát hành với giấy phép Apache License là được sử dụng tự do, miễn phí.
Tính đến tháng 8 năm 2018, apache ước tính phục vụ cho 54.2% các trang web đang hoạt động và 53.3% số máy chủ hàng đầu. Apache chạy trên các hệ điều hành như windows, linux, unix, MacOS ….
Ưu điểm của Apache
Phần mềm mã nguồn mở và miễn phí, kể cả cho mục đích thương mại. Phần mềm đáng tin cậy, ổn định.
Được cập nhật thường xuyên, nhiều bản vá lỗi bảo mật liên tục. Linh hoạt vì có cấu trúc module.
Dễ cấu hình, thân thiện với người mới bắt đầu
Đa nền tảng (hoạt động được cả với server Unix và Windows). Hoạt động cực kỳ hiệu quả với WordPress sites.
Có cộng đồng lớn và sẵn sàng hỗ trợ với bất kỳ vấn đề nào. Nhược điểm
Gặp vấn đề hiệu năng nếu website có lượng truy cập cực lớn. Quá nhiều lựa chọn thiết lập có thể gây ra các điểm yếu bảo mật.
2.5.3.2 Nginx [44]
NGINX là một web server mạnh mẽ mã nguồn mở. Nginx sử dụng kiến trúc đơn luồng, hướng sự kiện vì thế nó hiệu quả hơn Apache server. Nó cũng có thể làm những thứ quan trọng khác như load balancing, HTTP caching, hay sử dụng như một reverse proxy…[45]
Hình 2.7 Mơ tả hệ thống GINX
Nginx được phát triển bới Tgor Sesoev vào năm 2002 chủ yếu là để phục vụ cho website rambler.ru ( trang web được truy cập nhiều thứ 2 nước Nga). Theo thống kê của Netcaft, trong một triệu website lớn nhất thế giới có 6.52% sử dụng Nginx
Nginx là phần mền nguồn mở miễn phí, được phát hành rộng rãi theo giấy phép BSD, Nginx được phát triển bằng ngôn ngữ và chạy được trên các hệ điều hành như Linux, FreeBSD, Windows, MacOS…
Những tính năng của Nginx
Khả năng xử lý cao cùng 1 lúc với hơn 10000 kết nối với bộ nhớ thấp Phục vụ các static Files và lập chỉ mục cho tập tin
Dùng bộ nhớ đệm cache để tăng tốc proxy ngược cân bằng đơn giản và khả năng chịu lỗi
Hỗ trợ tăng tốc với bộ nhớ đệm của WSGI, SCGI, FastCGI và các máy chủ Memcache
Có cấu hình linh hoạt và khả năng lưu lại nhật ký truy vấn Chuyển hướng lỗi 3XX – 5XX
Sử dụng Regular Expressions để Rewrite URL Hạn chế tỷ lệ đáp ứng truy vấn
Giới hạn truy vấn từ một địa chỉ hoặc số kết nối đồng thời Có khả năng nhúng mã PERL
Tương thích và hỗ trợ Ipv6 Hơc trợ websockets
Hỗ trợ truyển tải file MP4 và FLV Riwwrite URL….
2.5.3.3 Internet Information Services (IIS) [43]
IIS do Microsoft phát triển, sản phẩm này được tích hợp cùng với hệ điều hành Windows Server. Trong IIS bao gồm nhiều dịch vụ như dịch vụ Web Server, dịch vụ FTP Server. Tính đến thời điểm tháng 5 năm 2015 thì thì số lượng trang Web sử dụng máy chủ IIS gần 248 triệu trang web.
Tất cả các tính năng của web server được quản lí độc lập do đó chúng ta có thể dễ dàng thêm, loại bỏ hoặc thay thế các tính năng của web server.
Nhờ được tích hợp ASP.NET IIS có thể sử dụng tồn bộ sức mạnh của ASP.NET. Module ASP.NET làm cho máy chủ phát triển nhanh chóng nhờ vào giao diện quen thuộc và các dịch vụ ứng dụng của ASP.NET
2.5.3.4 Apache Tomcat [43]
Apache Tomcat là một Java Servlet được phát triển bởi Apache Software Foundation. Tomcat thực thi các ứng dụng Java Servlet và JavaServer Pages (JSP). Tomcat cung cấp một máy chủ HTTP cho ngôn ngữ Java thuần túy.
Apache Tomcat rất ổn định và có tất cả các tính năng của một ứng dụng web thương mại nhưng đi kèm theo giấy phép mã nguồn mở của Apache. Tomcat cũng cung cấp một số chức năng bổ sung như tomcat manager application, speciallized realm imlementation và tomcat valves.
Các phiên bản của apache tomcat trùng với phiên bản và đặc điểm kỹ thuật của servlet java hoặc java servlet API. Tomcat 5.5X hỗ trợ Servlet API 2.3, tomcat
6.0X hỗ trợ servlet API 2.4 và tomcat 7.0 hỗ trợ servlet API 3.0. Ngoài Servlet versions API, phiên bản tomcat hỗ trợ phiên bản JSP API tương ứng.
Apache Tomcat hỗ trợ các hệ điều hành như windows, linux, MacOS, BSD,…
2.5.3.5 Lighttpd [43]
Lighttpd là một phần mềm mã nguồn mở, an toàn và linh hoạt, đặc biệt miễn phí và được phân phối theo giấy phép BSD. Lighttpd được viết bởi Jan Kneschke. Lighttpd chiếm ít tài nguyên, memory thấp, CPU nhỏ. Lighttpd được phát triển bằng ngôn ngữ C. chạy trên hệ điều hành Linux, Windows, Mac OS,…
CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG PHẦN MỀN TÍNH TỐN SẢN LƯỢNG ĐIỆN DỰA TRÊN WEB
3.1 Môi trường phát triển hệ thống
Trong nghiên cứu này, hệ thống xác định sản lượng điện mặt trời trên nền tảng web được phát triên dựa trên GitHub. GitHub là một dịch vụ server miễn phí giúp người dùng quản lý nhiều phiên bản code, lưu trữ chúng. Sau khi hệ thống hoàn thành bản thử nghiệm và lưu trữ trên server có tính phí.
3.2 Lưu đồ giải thuật
Lưu đồ giải thuật của hệ thống được trình bày như hình 3.1 Theo hình 3.1, dữ liệu đầu vào để tính tốn sản lượng điện mặt trời bao gồm Vị trí lắp đặt, loại pin quang điện, tổng cơng suất lắp đặt và hiệu suất của hệ thống. Môt cơ sở dữ liệu được lưu trữ sẵn trong server bao gồm dữ liệu bức xạ mặt trời và thông số kỹ thuật của các loại pin quang điện. Dựa trên các số liệu này sẽ tính tốn sản lượng điện của hệ thống pin quang điện như công thức 2.10. Bên cạnh đó tính tốn diện tích lắp đặt, và số lượng pin quang điện được tính tốn dựa trên cơng thức 3.1 và 3.2
nm PIDC _ STC
PMDC _ STC (3.1)
Trong đó
A LWnm (3.2)
nm là số lượng tấm pin quang điện
PIDC _ STC la tổng công suất lắp đặt
PMDC _ STC công suất một tấm pin quang điện A diện tích lắp đặt
L chiều dài của tấm pin quang điện W chiều rộng của tấm Pin quang điện
Bắt đầu Cài đặt - - - - Vị trí
Loại pin quang điện Tổng công suất lắp đặt Hiệu suất của hệ thống
R = Bức Xạ mặt trời A= diện tích quang điện
PR = hiệu suất Dữ liệu - Bức xạ mặt trời -Thông số kỹ thuật pin quang điện
Hiển thị sản lượng của hệ thống, số lượng pin quang điện và diện tích lắp đặt
Tính tốn sản lượng, diện tích lắp đặt và số
lượng pin quang điện Hiển thị bức xạ mặttrời
Kết thúc
Hình 3.1 Lưu đồ giải thuật của hệ thống3.3 Thiết kế giao diện của hệ thống 3.3 Thiết kế giao diện của hệ thống
Hệ thống xác định sản lượng điện mặt trời dựa trên nền tảng web có giao diên như hình 3.2. Các thơng số đầu vào như công suất lặp đặt và lựa chon vị trí lắp đặt do người dùng thiết đặt đặt như hình 3(a) và 3(b) kết quả sẽ hiển thị như hình 3(b) và 3(c).
3.3.1 Lựa chọn vị trí lắp đặt
Tại đây người dùng chỉ cần kích chuột trái vào ơ lọc huyện và thành phố theo tên, sau đó lựa chọn vị trí nào khách hàng muốn xây dựng hệ thống sẽ có giao diện hiển thị như hình 3.2a
Hình 3.2a Lựa chọn vị trí
Khi khách hàng chọn thành phố Biên Hịa bức xạ mặt trời cả năm là 18343 Kwh/năm. Số liệu hàng tháng được hiển thị như hình biểu đồ 3.1
Biểu đồ 3.1 Bức xạ mặt trời thành phố Biên Hòa
Khi khách hàng chọn Long Khánh bức xạ mặt trời cả năm sẽ là 1840.9 Kwh/năm. Số liệu hàng tháng được hiển thị đầy đủ như biểu đồ 3. 2
Biểu đồ 3.2 Bức xạ mặt trời Long Khánh
Khi khách hàng chọn Long Thành bức xạ mặt trời cả năm sẽ là 1786.199999 kwh/ năm. Số liệu hàng tháng được hiển thị đầy đủ như biểu đồ 3.3
Biểu đồ 3.3 Bức xạ mặt trời Long Thành
Khi khách hàng chọn Tân Phú bức xạ mặt trời cả năm sẽ là 1776.7 kwh/ năm. Số liệu hàng tháng được hiển thị đầy đủ như biểu đồ 3.4
Khi khách hàng chọn Định Quán bức xạ mặt trời cả năm sẽ là 1811.7000003 kwh/ năm. Số liệu hàng tháng được hiển thị đầy đủ như biểu đồ 3.5
Biểu đồ 3.5 Bức xạ mặt trời Định Quán
Khi khách hàng chọn Thống Nhất bức xạ mặt trời cả năm sẽ là 1852.993 kwh/ năm. Số liệu hàng tháng được hiển thị đầy đủ như biểu đồ 3.6
Khi khách hàng chọn Xuân Lộc bức xạ mặt trời cả năm sẽ là 1889.7 kwh/ năm. Số liệu hàng tháng được hiển thị đầy đủ như biểu đồ 3.7
Biểu đồ 3.7 Bức xạ mặt trời Xuân Lộc
Khi khách hàng chọn Trảng Bom bức xạ mặt trời cả năm sẽ là 1845.8 kwh/ năm. Số liệu hàng tháng được hiển thị đầy đủ như biểu đồ 3.8
Biểu đồ 3.8 Bức xạ mặt trời Trảng Bom
3.3.2 Lựa chọn công suất lắp đặt 39
Khi lựa chọn công suất lắp lưu ý đối với hộ gia đình mỗi tháng sử dụng từ 300kwh – 400kwh thì nên chọn cơng suất nằm trong khoảng 3000 – 5000. Hiệu suất giao động từ 0,7 đến 0,9 tuy nhiên với công suất lựa chọn như trên phần mền mặc
Hình 3.2b Lựa chọn cơng suất
3.3.3 Sau khi lựa chọn loại pin muốn sử dụng tùy theo nhu cầu của mỗi khách hàng phần mền hiển thị thông số pin và kết quả tính tốn được số lượng pin, tổng diện tích lắp đặt và tổng sản lượng cả năm như giao diện hình 3.2c
3.3.3.1 JKM300P 3.3.3. 2 JKM305P 3.3.3.3 JKM310P Mã sản phẩm- Type of PV panel JKM305P Pmax (W) 305 Vmp (V) 36.8 Imp (A) 8.91 Voc (V) 45.6 Isc (A) 8.91
Hiệu suất mô đun (%) 15.72
Nhiệt độ hoạt động -40°C ➝ 85°C
Điện áp tối đa của hệ thống 1000