BÁO cáo môn học NĂNG LƯỢNG tái tạo đề tài THIẾT kế một hệ THỐNG MICRO – GRID TRONG một tòa NHÀ

5 Câu 2: Khảo sát đặc tuyến IV và PV của hệ thống pin quang điện khi bức xạ mặt trời thay đổi.. 8 Câu 4: Khảo sát khả năng của mạch khi có hiện tượng bức xạ mặt trời trên các tấm PV khôn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

KHOA: ĐIỆN-ĐIỆN TỬ



BÁO CÁO MÔN HỌC

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MỘT HỆ THỐNG MICRO – GRID

``2

MỤC LỤC

PHẦN I: SỐ LIỆU 4 PHẦN II: NỘI DUNG 5

Câu 1: Tính toán số lượng PV cần thiết cho toàn nhà và tính toán điện áp Voc của mạch pin quang điện 5

Câu 2: Khảo sát đặc tuyến I(V) và P(V) của hệ thống pin quang điện khi bức

xạ mặt trời thay đổi 6

Câu 3: Khảo sát dòng điện nạp cho hệ thống Acquy có {n1} và {n2} bình 12V bằng phần mềm và bằng giải tích toán học của hệ thống PV kết nối trực tiếp với Acquy? 8

Câu 4: Khảo sát khả năng của mạch khi có hiện tượng bức xạ mặt trời trên các tấm PV không đồng đều? Cách nào để lấy được công suất cực đại ? 10

Câu 5: Nếu các tải 1,2 và 3 đều là loại 1 không có sự linh hoạt, xác định lượng công suất theo thời gian mà microgrid trao đổi với lưới điện quốc gia

và số tiền phải chi trả trong tháng với các thông số sau: 15

Câu 6: Nếu microgrid này không kết nối với lưới điện quốc gia, xác định công suất hệ thống PV lắp đặt bổ sung cho hệ thống biết hiệu suất nạp/xả của acquy là 90% ? 16

Câu 7: Xác định công suất của bộ bi-direction và dung lượng acquy cần lưu trữ lúc này .17

Câu 8: Nếu vì lý do kinh tế công suất của bộ bi-direction và dung lượng acquy cần lưu trữ chỉ bằng 50% tính toán tại câu 7 Khảo sát câu 5 .17

Câu 9: Nếu chi phí PV là 6 triệu VND/kWp, chi phí bộ bi-direction là 1.5 triệu VNĐ/kW và acquy là 2 triệu VNĐ/kWh, giá mua điện theo bảng 3 và bán điện 1900VNĐ/kWh Xác định lại câu 7 để sau 5 năm hoàn vốn đầu tư .18

Câu 10: Điều chỉnh tải loại 2 và tải loại 3 để cực tiểu chi phí vận hành sau khi đã đầu tư như câu 9 .20

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Điểm……… Chữ ký GVHD

Dòng điện ngắn mạch (Isc - A) 5.53 11.34 9.4 11.65

PHẦN II: NỘI DUNG

Câu 1: Tính toán số lượng PV cần thiết cho toàn nhà và tính toán điện áp

Voc của mạch pin quang điện

Với đồ thị phát điện mặt trời 4 ta có công suất tối đa của pin mặt trời

𝑃𝑚𝑎𝑥=810 kW

Suy ra công suất lắp đặt là 𝑃đă𝑡= 𝑃𝑚𝑎𝑥

µ =810

0.9 = 900 kW Chọn tấm PV4

Vậy số pin cần có là n= 𝑃đă𝑡

``6

Câu 2: Khảo sát đặc tuyến I(V) và P(V) của hệ thống pin quang điện khi

bức xạ mặt trời thay đổi

Mạch mô phỏng pin mặt trời

Đặc tuyến I(V)

``8

Đặc tuyến P(V)

Câu 3: Khảo sát dòng điện nạp cho hệ thống Acquy có {n1} và {n2} bình 12V bằng phần mềm và bằng giải tích toán học của hệ thống PV kết nối trực tiếp với Acquy?

Dự kiến :

Chọn số acquy nối tiếp n1 = 78

Chọn số acquy song song n2 = 140

𝐼𝑠𝑎𝑐 ≥ 0 amp

𝐼𝑠𝑎𝑐 = 𝑉𝑝𝑣− 𝑉𝑏𝑎𝑡𝑡𝑒𝑟𝑦

𝑙𝑢𝑐𝑘ℎ𝑜𝑛𝑔𝑡𝑎𝑖 n1

n2 𝑥 𝑅𝑛𝑜𝑖

𝐼𝑠𝑎𝑐 = 𝑉𝑝𝑣− 𝑛1 𝑥 𝑉𝑏𝑎𝑡𝑡𝑒𝑟𝑦

1𝑐𝑒𝑙𝑙 n1

Khảo sát mô phỏng trên Psim ta thu được kết quả:

Đối chiếu với đặc tuyến dòng sạc sử dụng phương pháp giải tích toán học ta

thấy điểm cắt nhau giữa đặc tuyến dòng sạc và đường bức xạ 1000 W/m2 là

trùng với kết quả mô phỏng bằng phần mềm: (867.92 ; 1010.39395)

Ta thu được giá trị V=1010.39395 (V), I= 867.92 (A)

Công suất P = 876941,11 (W)

``10

Câu 4: Khảo sát khả năng của mạch khi có hiện tượng bức xạ mặt trời trên các tấm PV không đồng đều? Cách nào để lấy được công suất cực đại ?

Mô phỏng bằng phần mềm PSIM ta có:

Lấy dữ liệu từ phần mềm PSIM và thực hiện vẽ đồ thị bằng EXCEL

Khi lắp nối tiếp, ta được đặc tuyến I(V) và P(V) như hình vẽ

Đặc tuyến I(V)

Đặc tuyến P(V)

Nhận xét: Nếu lắp mạch như trên thì việc xác định điểm làm việc cực đại sẽ gặp khó khăn do có nhiều điểm cực trị trên đồ thị P(V), mà ta chỉ cần xác định điểm làm việc lớn nhất

Lắp song song pin khi 𝑛𝑠𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔 = 45 𝑝𝑖𝑛, 𝑛𝑐ℎ𝑢ỗ𝑖 = 45 Ta thu được đặc tuyến I(V) và P(V) như hình vẽ

Câu 5: Nếu các tải 1,2 và 3 đều là loại 1 không có sự linh hoạt, xác định

lượng công suất theo thời gian mà microgrid trao đổi với lưới điện quốc

gia và số tiền phải chi trả trong tháng với các thông số sau :

- Bức xạ mặt trời và gió thay đổi theo đồ thị 1, 2, 3

- Hiệu suất bộ MPPT gió và mặt trời là 92%, hiệu suất bộ

bi-direction là 95%

Nếu các tải 1,2 và 3 đều là loại 1 không có sự linh hoạt thì:

Hiệu suất bộ MPPT gió và mặt trời là 92%, hiệu suất bộ bi-direction là 95%

➔ P(t) = ( P1(t) + P2(t) + P3(t) – 0.92 x Pgió – 0.92 x Psolar )

Mà chỉ lấy năng lượng từ lưới, không lấy năng lượng từ bộ lưu trữ

Pđiệnlực = P(t) =( P1(t) + P2(t) + P3(t) – 0.92 x Pgió – 0.92 x Psolar )

0.95

➔ Tổng công suất mua của lưới là : ∑𝑡=240 (P(t)) = 16047.8 (W)

Tiền điện cần phải trả cho điện lực là:

T= ∑𝑡=24(P(t)𝑥 𝑠ố 𝑡𝑖ề𝑛 𝑡ạ𝑖 𝑡ừ𝑛𝑔 𝑡ℎờ𝑖 đ𝑖ể𝑚)

0

Tổng tiền điện cần trả : 41,875,578.9 VNĐ

``16

Đồ thị phụ tải của công suất mua của lưới:

Câu 6: Nếu microgrid này không kết nối với lưới điện quốc gia, xác định

công suất hệ thống PV lắp đặt bổ sung cho hệ thống biết hiệu suất nạp/xả của acquy là 90% ?

Lúc này, ta cần phải tăng công suất của pin mặt trời

Ta nên lựa chọn K sao cho công suất mua của lưới bằng 0

➔ P(t) = ( P1(t) + P2(t) + P3(t) – 0.92 x Pgió – 0.92 x PPvmoi )

0.9

Ta dùng EXCEL chạy xuất dữ liệu data, ta tìm được với K = 3.97 thì tổng

công suất mua của lưới bằng 0

Câu 7: Xác định công suất của bộ bi-direction và dung lượng acquy cần

lưu trữ lúc này

Công suất bộ bidirection Pb = max P(t) trong ngày

Công suất bộ bi-direction = 2,129.2 (W)

Năng lượng lưu trữ : 5948.9 (Wh)

Năng lượng lưu trữ Abattery= max Tổng P(t) liên tiếp không đổi dấu trong

ngày = 5948.9 (Wh)

Câu 8: Nếu vì lý do kinh tế công suất của bộ bi-direction và dung lượng

acquy cần lưu trữ chỉ bằng 50% tính toán tại câu 7 Khảo sát câu 5

Tính lại câu 5

Câu 7 yêu cầu xác định công suất của bộ bi – direction và ắc quy sau khi lắp đặt

hệ thống PV bổ sung Vì vậy câu này ta sẽ sử dụng lại giá trị của công suất PV mới

Đầu tiên, để xác định xem công suất của bộ bi – direction và ắc quy là bao nhiêu

để sau 5 năm hoàn vốn đầu tư ta sẽ tính tiền điện khi:

+ Không sử dụng nguồn năng lượng tái tạo:

Theo câu 5 đã tính ở trên:

Tiền điện phải trả trong 1 ngày: 41,875,578.9 (VNĐ)

Tiền điện phải trả trong 5 năm : 76,422,931,578.95 (VNĐ)

+ Khi có đầu tư nguồn năng lượng tái tạo và hệ thống lưu trữ năng lượng:

``20

Khi đó tiền điện phải trả sau 5 năm: X (VNĐ)

Số tiền đầu tư cho năng lượng tái tạo là : Y (VNĐ)

➔ Nên ta dời tải loại chậm hơn 2 giờ để chi phí vận hành thấp

Do tải loại 3 là tải linh hoạt

➔ Nên ta có thể chọn tải loại 3 theo giờ trong ngày

Ta xác định lại công suất nạp xả của bộ lưu trữ sao cho đồ thị phụ tải P(t) dao động quanh vị trí 0(W)

Ta xác định được công suất tải 3 và công suất nạp xả bộ lưu trữ theo thời gian:

Hệ số K2 của bộ lưu trữ: 2.09

Hệ số K1 của tấm PV : 3.97

``22

Số tiền khi chưa đầu tư cần trả điện lực mỗi năm là :T0 = 365 x 41,875,578.9 (VNĐ)

Số tiền sau khi đầu tư trả điện lực mỗi năm là : -56323.71008 x 365 (VNĐ)

Số tiền đầu tư thiết bị = tiền bidirection + tiền accquy + tiền PV =

27,832,237,812.30 (VNĐ)

Gọi số năm thu hồi vốn là Y

Ta có: T0 x Y = T1 x Y + số tiền đầu tư thiết bị

Thì sau 1,8 ta thu hồi được vốn