Hệ thống năng lượng xanh

De cuong mon hoc Đại Học Quốc Gia TP HCM Trường Đại Học Bách Khoa Khoa Điện – Điện tử Vietnam National University – HCMC Ho Chi Minh City University of Technology Faculty of Electrical and Electronics[.]

Trang 1

Đại Học Quốc Gia TP.HCM

Trường Đại Học Bách Khoa

Khoa Điện – Điện tử

Vietnam National University – HCMC

Ho Chi Minh City University of Technology

Faculty of Electrical and Electronics Engineering

Đề cương môn học

HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG XANH

(Green Power & Energy System)

Môn ĐA, TT, LV

Hình thức đánh giá - Bài tập: gồm các bài tập trên lớp và bài tập về nhà

- Kiểm tra, Thi cuối học kì: tự luận, 90-120 phút

Môn tiên quyết

Môn song hành

CTĐT ngành Kỹ thuật điện - điện tử; Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa; Kỹ thuật điện tử, truyền thông

Ghi chú khác

Mục tiêu của môn học

Cung cấp cho người học những kiến thức nền tảng và kỹ năng cơ bản về hệ thống năng lượng xanh bao gồm các kĩ thuật sản xuất năng lượng tái tạo từ các nguồn năng lượng gió, mặt trời, sức nước, sinh khối, cũng như các giải pháp tích trữ năng lượng trong bối cảnh các các nguồn năng

Trang 2

lượng tái tạo xâm nhập ngày càng sâu rộng và và làm việc cùng hệ thống điện truyền thống

Goals

To provide fundamental knowledge and skills about green energy system with wind, solar, hydro power and biomass along with storage technologies in the context of ever increasingly larger penetration of renewables into existing power grids.

Nội dung tóm tắt môn học

Môn học cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản về các quá trình sản xuất điện năng từ các nguồn năng lượng tái tạo qua các đề mục về: các nguồn năng lượng sơ cấp, các bộ biến đổi công suất, các kĩ thuật tích trữ điện năng

Nội dung cụ thể của môn học bao gồm:

- CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM

- CHƯƠNG II: NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ KĨ THUẬT QUANG ĐIỆN

- CHƯƠNG III: NĂNG LƯỢNG GIÓ VÀ KĨ THUẬT PHÁT ĐIỆN GIÓ

- CHƯƠNG IV: CÁC DẠNG NĂNG LƯỢNG KHÁC

- CHƯƠNG V : KĨ THUẬT TÍCH TRỮ NĂNG LƯỢNG

- CHƯƠNG VI: ỨNG DỤNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO VÀ LƯỚI ĐIỆN NHỎ (MICROGRID)

Course outline:

The course provides fundamentals of green power& energy system with chapters on the following topics:

- Chapter 1: Introduction to Energy System in VietNam

- Chapter 2: Solar Power and PhotoVoltaics

- Chapter 3: Wind Power Technology

- Chapter 4: Other Renewable Resources and technologies

- Chapter 6: Energy Storage

- Chpater7: Renewable Energy Applications and Microgrids

Tài liệu học tập

Sách, Giáo trình chính:

Trang 3

[1] Kỹ thuật hệ thống năng lượng tái tạo, Hồ Phạm Huy Ánh, Nguyễn Hữu Phúc, Nguyễn Văn Tài, Phạm Đình Trực, Nguyễn Quang Nam,

Trần Công Binh, Phan Quang Ấn, NXB ĐHQG HCM, 2013.

[2] Renewable and Efﬁcient Electric Power Systems - Gilbert M Masters - Stanford University - John Wiley & Sons, April 2004.

[3] Wind and Solar Power System - Mukund R Patel - CRC Press, Boca Raton London New York Washington, D.C – 1999.

Sustainable Technologies, Curtin University of Technology, Perth, Western Australia, - 2001.

[5] Power Plant Technology, M.M El-Wakil, Mc Graw Hill Book Co 1984

[6] Microgrid : Architectures and Control, Nikos Hatziargyriou, John Wiley and Sons Ltd 2014

Nội dung chi tiết Phần lý thuyết (45 tiết) và Hiểu biết, kỹ năng cần đạt được sau khi học môn học

STT Tuần Chương Chuẩn đầu ra môn học

(1.2, 2.1, 3.1, 3.2, 4.3)

CDIO Chuẩn đầu ra

chi tiết theo CDIO

Hoạt động dạy& học

Hoạt động đánh giá

NAM

I.1 Tổng quan về tình hình năng lượng Việt Nam

I.2 Hệ thống điện Việt Nam: hiện tại và phát triển

I.2 Tiềm năng và ứng dụng năng lượng tái tạo ở Việt Nam

1.3 Kĩ thuật phát điện phân tán

L.O.1- Mô tả tổng quan

về tình hình năng lượng Việt Nam

1.2 L.O.1.1 Nắm được các thông tin cơ bản về tình hình năng lượng và hệ thống điện Việt Nam L.O.1.2- Nhận biết về Kĩ thuật phát điện phân tán

 Giảng viên:

- Tự giới thiệu

- Giới thiệu lướt qua đề cương môn học

- Giải thích các hoạt động cá nhân & nhóm

- Thúc đầy hoạt động nhóm

- Trình bày các slides về Chương 1: Tổng quan Năng Lượng Việt Nam

Về nhà:

- Cung cấp các tài liệu tham khảo

 Sinh viên:

- Tìm hiểu đề cương môn học và các slides trình bày

Thảo luận trên lớp

2

1-2-

3-4-5

CHƯƠNG II: NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ KĨ

THUẬT QUANG ĐIỆN

II.1 Nguồn năng lượng mặt trời

L.O.2- Phân tích và giải quyết bài toán hệ thống năng lượng mặt trời

1.3;

2.1;

3.1;

L.O.2.1- Giải thích và tinh toán vị trí mặt trời trong ngày tại một địa

 Giảng viên:

- Trình bày bài giảng của

Bài tập trên lớp #1, #2,

#3, #4

Trang 4

(1.2, 2.1, 3.1, 3.2, 4.3)

II.1.1 Quỹ đạo trái đất II.1.2 Góc chiếu của mặt trời vào giữa trưa II.1.3 Vị trí mặt trời theo giờ trong ngày II.1.4 Phân tích bóng che dùng sơ đồ hướng mặt trời II.1.5 Tính giờ mặt trời theo múi giờ

II.1.6 Mặt trời mọc và mặt trời lặn II.2 Tế bào quang điện

II.2.1 Vật liệu quang điện II.2.2 Tế bào quang điện II.2.3 Ghép các tế bào quang điện II.3 Đặc tuyến I-V của pin quang điện II.3.1 Đặc tuyến I-V

II.3.2 Tác động của nhiệt độ và cường độ bức xạ II.3.3 Tác động do bóng che

II.4 Công nghệ chế tạo pin quang điện II.4.1 Pin quang điện dùng tinh thể silicon II.4.2 Pin quang điện màng mỏng

II.5 Đặc tính tải của pin quang điện II.5.1 Đặc tuyến I-V cho tải trở II.5.2 Đặc tuyến I-V cho tải động cơ DC II.5.3 Đặc tuyến I-V cho tải acquy II.5.4 Dò điểm công suất cực đại (MPPT) II.5.5 Đặc tuyến I-V theo giờ

II.6 Hệ điện mặt trời độc lập II.6.1 Ước lượng tải tiêu thụ II.6.2 Bộ nghịch lưu và hệ điện áp II.6.3 Acquy

II.6.4 Acquy chì - axit II.6.5 Dung lượng acquy II.6.6 Hiệu suất Coulomb và hiệu suất acquy chì II.6.7 Tính toán dung lượng acquy

II.6.8 Diode chống ngược II.6.9 Tính toán lắp ghép dàn pin mặt trời II.6.10 Hệ nguồn điện mặt trời lai II.6.11 Tóm tắt hệ điện mặt trời độc lập II.7 Hệ điện mặt trời nối lưới

3.2;

4.3.1 điểm xác định

L.O.2.2- Giải thích bản chất vật lí của hiện tượng biến đổi quang điện và công nghệ sản xuất pin mặt trời

L.O.2.3- Phân tích các đặc tính của pin quang điện và nắm được các kiến thức về acqui axit- chì

>> L.O.2.3.1- Phân tích các đặc tình của pin mặt trời I(V), P(V) theo nhiệt

độ môi trường, cường độ bức xạ mặt trời, ảnh hưởng của bóng che

>>L.O.2.3.2- Xây dựng

và phân tích các đặc tính một hệ thống pin mặt trời cho các cách ghép nối khác nhau (nối tiếp, song song, hỗn hợp) làm việc với các loại phụ tải khác nhau

>>L.O.2.3.3- Phân tích và giải các bài toán liên quan đến kĩ thuật dò tìm điểm công suất cực đại L.O.2.4- Áp dụng, giải được các bài toán liên quan về hệ thống pin mặt trời

Chương 2

- Thảo luận với SV về các kĩ thuật pin mặt trời,

hệ thống pin mặt trời cho các áp dụng độc lập và nối lưới

- Trình bày một video clip về sự phát triển của

kĩ thuật pin mặt trời

Về nhà:

- Cung cấp các tài liệu tham khảo, bài tập về nhà, bài tập lớn theo nhóm

 Sinh viên:

- Làm bài tập về nhà, bài tập lớn theo nhóm

Trang 5

(1.2, 2.1, 3.1, 3.2, 4.3)

>> L.O.2.4.1- Tính toán, lựa chọn các phần tử của một hệ thống mặt trời độc lập cung cấp điện cho phụ tải gia dụng với nguồn điện dự trữ acqui axít-chì

Trang 6

(1.2, 2.1, 3.1, 3.2, 4.3)

Trang 7

(1.2, 2.1, 3.1, 3.2, 4.3)

3

6-7-

8-9-10

CHƯƠNG III: NĂNG LƯỢNG GIÓ VÀ KĨ THUẬT

PHÁT ĐIỆN GIÓ

III.1 Lịch sử phát triển năng lượng gió III.2 Các loại turbin gió

III.3 Công suất gió III.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên mật độ gió III.3.2 Ảnh hưởng độ cao lên mật độ gió III.4 Ảnh hưởng chiều cao trụ tháp

III.5 Định luật Betz cho hiệu suất cực đại III.6 Công suất gió trung bình

III.6.1 Biểu đồ gió rời rạc III.6.2 Các hàm mật độ xác suất năng lượng gió III.6.3 Thống kê Weibull và Rayleigh

III.6.4 Công suất gió trung bình tính theo hàm thống

kê Rayleigh III.6.5 Các tiêu chuẩn năng lượng gió III.7 Ước lượng năng lượng của turbin gió III.7.1 Tính năng lượng hàng năm theo năng suất trung bình của turbin gió

III.7.2 Cánh đồng gió III.8 Đặc tính vận hành của turbin gió III.8.1 Các thông số khí động lực học của cánh quạt gió

III.8.2 Đặc tính công suất của máy phát điện gió lý tưởng

III.8.3 Tối ưu đường kính cánh quạt và công suất định mức của máy phát

III.8.4 Hàm phân bố vận tốc gió III.8.5 Khảo sát đặc tính công suất thực theo phân

bố Weibull- Raleigh III.8.6 Sử dụng hệ số khả năng CF để ước lượng năng lượng máy phát điện gió

III.9 Máy phát turbin gió III.9.1 Máy phát đồng bộ III.9.2 Máy phát không đồng bộ III.9.3 Điều chỉnh tốc độ để đạt công suất cực đại III.9.4 Tầm quan trọng của việc điều khiển tốc độ rotor

III.9.5 Kĩ thuật turbine dùng hộp số và không dùng

L.O.3- Phân tích và giải quyết bài toán hệ thống phát điện gió

1.3;

2.1;

3.1;

3.2;

4.3.1

L.O.3.1- Giải thích và so sánh các kĩ thuật turbine gió

L.O.3.2- Giải thích bản chất vật lí của năng lượng gió, biều thức tính công suất gió và phân tích lực tác động lên cánh quạt gió L.O.3.3- Giải thích, áp dụng định luật Betz trong tính toán công suất gió, quan hệ hiệu suất rotor Cp theo hệ số TSR, quan hệ công suất điện phát ra theo tốc độ gió thay đổi trong các miền làm việc I,

II, III, IV L.O.3.4- Phân tích các hàm xác suất phân bố mật

độ gió Weibull, Raleigh, biểu thức tính toán công suất gió theo vận tốc trung bình

L.O.3.5- Phân tích nguyên

lí làm việc của các loại máy phát gió khác nhau (máy phát không đồng bộ rôto lồng sóc, DFIG, máy phát đồng bộ) và các bộ biến đổi công suất liên quan

L.O.3.6- Tính toán, ước lượng công suất và năng lượng điện/ năm phát ra

 Giảng viên:

- Trình bày bài giảng của Chương 3

- Thảo luận với SV về các kĩ thuật turbine, máy phát gió làm việc độc lập hay với hệ thống điện

- Trình bày một video clip về sự phát triển của các kĩ thuật phát điện gió

Về nhà:

- Cung cấp các tài liệu tham khảo, bài tập về nhà, bài tập lớn theo nhóm

 Sinh viên:

- Làm bài tập về nhà, bài tập lớn theo nhóm

Bài tập trên lớp #5, #6,

#7, #8, #9

Trang 8

(1.2, 2.1, 3.1, 3.2, 4.3)

hộp số III.10 Tính toán kinh tế máy phát điện dùng sức gió III.10.1 Tính toán theo chi phí đầu tư và chi phí vốn vay phải trả hàng năm

III.10.2 Xác định chi phí hàng năm của điện năng cấp từ máy phát điện gió

III.11 Tác động môi trường của máy phát điện gió

của turbine gió tại một địa điểm với các thông số cho trước

L.O.3.7- Nhận dạng và xác định vấn đề điều khiên turbien gió để đạt công suất cực đại trong miền làm việc II và phát

ra công suất định mức trong miền III

L.O.3.8- Minh họa các kĩ thuật liên quan đến phần

cơ học và kinh tế của turbie gió: cánh quạt, kĩ thuật hộp số và không hộp

số, trụ tháp, kĩ thuật phát điện gió gần bờ và xa bờ, ước lượng kinh tế của một

dự án phát điện gió

4 9-10 CHƯƠNG IV: CÁC LOẠI NĂNG LƯƠNG TÁI TẠO

KHÁC

IV.1 Thuỷ điện nhỏ IV.2 Năng lượng thủy triều IV.3 Năng lượng đại dương IV.4 Năng lượng địa nhiệt IV.5 Năng lượng sinh khối IV.6 Tiềm năng ứng dụng các nguồn năng lượng tái tạo

L.O.4- Mô tả và giải thích nguyên lí làm việc của hệ thống khai thác năng lượng từ các dạng khác của năng lượng tái tạo

1.3;

2.1;

3.1;

3.2

L.O.4.1- Phân tích, tính toán công suất khả dụng

từ nguồn thủy điện nhỏ với các thông số được cho L.O.4.2- So sánh các mặt

ưu, nhược điểm của kĩ thuật thủy điện cột nước cao và cột nước thấp

Bài tập trên lớp #10,

#11

Trang 9

(1.2, 2.1, 3.1, 3.2, 4.3)

5 11,

12-13

CHƯƠNG V: TÍCH TRỮ NĂNG LƯỢNG

V.1 Các loại Acqui V.1.1 Giới thiệu acqui V.1.2 Các loại acqui V.1.3 Dung lượng tích trữ của acquy V.1.4 Đặc tính nạp xả và hiệu suất của acquy V.1.5 Tính toán thiết kế hệ acquy

V.2 Acquy chì – axit V.3 Acquy lithium V.4 Pin nhiên liệu V.4.1 Giới thiệu tích trữ năng lượng dùng pin nhiên liệu V.4.2 Bộ điện phân - Electrolyser

V.4.3 Pin nhiên liệu – Fuel cell V.4.4 Mô hình tích trữ pin nhiên liệu V.4.5 Ứng dụng pin nhiên liệu V.4.6 Phân tích pin nhiên liệu V.5 Các kĩ thuật tích trữ năng lượng khác

L.O.5- Mô tả và giải thích nguyên lí làm việc của các kĩ thuật tích trữ năng lượng

1.3;

2.1;

3.1;

3.2

L.O.5.1- Phân tích nguyên

lí làm việc của các loại acqui khác nhau L.O.5.2- Phân tích nguyên lí làm việc của các kĩ thuật pin nhiên liệu L.O.5.3- So sánh các kĩ thuật tích trữ năng lượng khác nhau dựa trên biểu

đồ Ragone

 Giảng viên:

- Thảo luận với SV về các kĩ thuật tích trữ năng lượng tiềm năng

Về nhà:

- Cung cấp các tài liệu tham khảo

 Sinh viên:

- Nắm vững

Thảo luận trên lớp

6 14,

15

CHƯƠNG VI: ỨNG DỤNG CÁC NGUỒN NĂNG

LƯỢNG TÁI TẠO VÀ LƯỚI ĐIỆN NHỎ

(MICROGRID)

VI.1 Một số mạch biến đổi năng lượng VI.1.1 Mạch DC/DC

VI.1.2Mạch sạc acquy từ pin mặt trời VI.1.3 Mạch sạc acquy từ turbin gió VI.1.4 Mạch nghịch lưu (DC/AC) VI.1.5 Mạch nghịch lưu hòa lưới VI.2 Tính toán thiết kế sử dụng điện mặt trời VI.2.1 Hệ điện mặt trời độc lập

VI.2.1 Hệ điện mặt trời hòa lưới VI.3 Tính toán thiết kế sử dụng turbin gió VI.4 Hệ thống cung cấp điện từ các nguồn năng lượng điện phân tán- Giới thiệu về Kĩ thuật lưới điện nhỏ (Microgrid)

VI.5 Ứng dụng các nguồn năng lượng mới trong dân dụng, công nghiệp, giao thông vận tải

L.O.6- Phân tích và giải quyết bài toán ứng dụng các nguồn năng lượng tái tạo và lưới điện nhỏ

1.3;

2.1;

3.1;

3.2;

4.3.1

L.O.6.1- Phân tích, tính toán các mạch biến đổi công suất DC-DC, DC/AC làm việc với hệ thống pin mặt trời L.O.6.2- Phân tích một cấu trúc của lưới điện nhỏ

 Giảng viên:

- Thảo luận với SV về các kĩ thuật biến đổi công suất khác nhau, cấu trúc của các lưới điện nhỏ

Về nhà:

- Cung cấp các tài liệu tham khảo, bài tập về nhà

 Sinh viên:

- Làm bài tập về nhà

- Bài tập trên lớp

#12, #13

- Ôn tập các chủ đề chính trong môn học

Trang 10

Hướng dẫn cách học - chi tiết cách đánh giá môn học

Tài liệu được đưa lên BKEL Sinh viên tải về, in ra và mang theo khi lên lớp học Điểm tổng kết môn học được đánh giá xuyên suốt quá trình học

 Bài tập/ Bài tập lớn: 20%

 Kiểm tra: 30%

 Thi: 50%

Dự kiến danh sách Cán bộ tham gia giảng dạy

- CBGD thuộc Khoa Điện – Điện tử

Thông tin liên hệ

Giảng viên trưởng nhóm môn học Nguyễn Hữu Phúc

Tp Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 8 năm 2014

Nguyễn Hữu Phúc

Tiêu đề	Hệ Thống Năng Lượng Xanh
Trường học	Vietnam National University – Ho Chi Minh City (<a href="https://hcmus.edu.vn">https://hcmus.edu.vn</a>)
Chuyên ngành	Kỹ thuật Điện
Thể loại	Đề cương môn học
Thành phố	Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	10
Dung lượng	121,5 KB