(Tiểu luận) thiết kế hệ thống pmt cho trang trại chăn nuôi bò sữa

Báo cáo môn h c ọMặc dù năng lượng tái t o vạ ẫn thường được coi là m t công ngh mộ ệ ới nhưng trên thực t ế con người chúng ta đã sử dụng nguồn năng lượng t nhiên này t lâu, ch ng hự ừ

Trang 1

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠ I HỌC TÔN ĐỨC THẮNG

KHOA ĐIỆN – ĐIỆ N T Ử

NGUYỄN ĐỨC TRUNG 419H0097 –

THIẾT KẾ HỆ THỐNG PMT CHO TRANG

TRẠI CHĂN NUÔI BÒ SỮA

Người hướng dẫn

TS Nguy ễn Dáo

THÀNH PH H Ố Ồ CHÍ MINH, NĂM 2022

Trang 2

LỜI C ẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy TS Nguyễn Dáo – giảng viên hướng dẫn

đồ án môn học thiết kế lưới điện Thầy là người đã và đang luôn hỗ trợ hướng dẫn tận tình cho em trong suốt quá trình thực hiện đồ án môn học này Nhờ sự chỉ bảo của thầy

và định hướng cách thực hiện đồ án một cách chi tiết, em đã hoàn thành được những yêu cầu đặt ra của báo cáo môn học này, bên cạnh đó do còn giới hạn về mặt kiến thức và thời gian thực hiện nên không thể không tránh khỏi thiếu sót

Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy và chúc thầy thật nhiều sức khỏe, thành công trong công việc

TP.Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 11 năm 2022

Trang 3

MỤC L C Ụ

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO VÀ NĂNG LƯỢNG

MẶT TRỜI 1

I T ng quan v ổ ề năng lượng tái tạo 1

1.1 Khái niệm 1

1.2 Các lo i nguạ ồn năng lượng tái tạo 2

II Năng lượng m t trặ ời 3

1.3 Module pin mặt trờ 3 i 1.4 C ấu tạo pin mặt trờ i 3

1.5 Module pin mặt trờ 6 i CHƯƠNG 2 KHẢO SÁT TRANG TRẠI VÀ CHUẨN BỊ THIẾT BỊ ĐIỆN 9

I Mô t h ả ệ thống 9

II Khảo sát năng lượng mặt trời cho trang trại chăn nuôi tại C Chi thành ph H Chí Minhủ ố ồ 10

2.1 V ị trí đị a lý 10

2.2 Đặc điểm khí hậu 11

2.3 Quy mô trang tại 12

CHƯƠNG 2 KHẢO SÁT TRANG TRẠI VÀ CHUẨN BỊ THIẾT BỊ ĐIỆN 15

I L a ch n Moduleự ọ 15

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CB DẪN CHO HỆ THỐNG TRANG TRẠI 19

I Tính toán ch n dây d n cho h ọ ẫ ệ thống 19

3.1 Dây d n c a m ng Pinẫ ủ ả 20

3.2 Dây d n c a mẫ ủ ảng Pin đến Inverter 20

3.3 Dây d n tẫ ừ Inverter đến lưới điện 20

II Tính toán ch n dây dọ ẫn cho h ệ thống 21

III Ch n CB dọ ẫn 21

TÀI LIỆU THAM KHẢO 25

Trang 4

Báo cáo môn h c ọ

Mặc dù năng lượng tái t o vạ ẫn thường được coi là m t công ngh mộ ệ ới nhưng trên thực t ế con người chúng ta đã sử dụng nguồn năng lượng t nhiên này t lâu, ch ng hự ừ ẳ ạn như phơi khô quần áo (nắng và gió), thuyền buồm (lợi dụng sức gió), thiết kế giếng trời cho ngôi nhà (ánh sáng m t trặ ời)… Nhưng trong hơn 500 năm qua, con người đã chuyển sang s d ng các nguử ụ ồn năng lượng r ẻ hơn, hiệu qu ả nhanh hơn nhưng lại vô cùng “bẩn”

và không th ể tái tạo như than đá và khí đốt

Bây giờ chúng ta đã có những cách thức để ả c i tiến và đổi m i các công c t n ớ ụ ậdụng năng lượng mặt trời và gió, các công cụ này đang dần ít tốn kém hơn trong việc sản xu t và vấ ận hành, năng lượng tái tạo đang trở thành m t nguộ ồn năng lượng quan trọng và r t h a hấ ứ ẹn trong tương lai Năng lượng tái tạo đang dần m r ng m t cách ở ộ ộnhanh ch ng c nh ng quy mô l n và nhố ở ả ữ ớ ỏ; từ các nhà máy điện mặt trời, điện gió cho đến những hệ thống điện năng lượng mặt trời nhỏ phục vụ cho từng nhà dân Thậm chí

ở các nước phát triển còn xuất hiện những hệ thống điện mặt tr i cờ ộng đồng được xây dựng bởi các hợp tác xã nông nghiệp để phục v ụ cho nhu cầu điện của chính họ

Trang 5

TRANG 2

Thiết kế PMT cho trang trại SVTH: Nguyễn Đức Trung

1.2 Các loại nguồn năng lượ ng tái t o ạ

• Năng lượng mặt trời:

- Năng lượng Mặt Trời, bức xạ ánh sáng và nhiệt từ Mặt Trời, đã được khai thác bởi con người từ thời cổ đại bằng cách sử dụng một loạt các công nghệ phát triển hơn bao gi hờ ết

• Năng lượng thuỷ triều:

- Năng lượng thủy triều hay Điện thủy triều là một dạng của thủy năng có thểchuyển đỗi năng lượng thu được từ thủy triều thành các dạng năng lượng hữu ích khác, chủ yếu là điện Mặc dù chưa được s d ng rử ụ ộng rãi, năng lượng th y tri u có tiủ ề ềm năng cho việc s n xuả ất điện năng trong tương lai

• Năng lượng thuỷ điện:

-Thủy điện là nguồn điện có được từ năng lượng nước Đa số năng lượng thủy điện có được từ thế năng của nước được tích tại các đập nước làm quay một tuốc bin nước và máy phát điện

• Năng lượng gió:

- Năng lượng gió là động năng của không khí di chuy n trong b u khí quy n Trái ể ầ ểĐất Năng lượng gió là một hình thức gián tiếp của năng lượng mặt trời Sử dụng năng

Trang 6

TRANG 3

lượng gió là một trong các cách lấy năng lượng xa xưa nhấ ừ môi trường tự nhiên và t t

đã được biết đ n từ thời kỳ Cổ i.ế đạ

II Năng lượng mặt tr i ờ

1.3 Module pin m ặt trờ i

Pin Mặt tr i, tờ ấm năng lượng mặt tr i hay tờ ấm quang điện bao gồm nhiều tế bào quang điện - là phần tử bán dẫn có chứa trên bề mặt một số lượng lớn các cảm biến ánh sáng là điốt quang, thực hiện biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện

1.4 Cấu tạo pin m ặt trờ i

Trang 7

33

TDT- BAI TAP AN TOAN DIEN 2020điện-điện

10

Giáo trình An toàn điện Phần 1 - PGS.…điện-điện

89

Trang 8

TRANG 4

Khung nhôm: có chức năng tạo ra một kế ấu đủ ứng cáp để tích hợt c c p solar cell

và các b ph n khác lên Vộ ậ ới thi t kế ế ứng cáp nhưng vẫn đảm bả c o tr ng ọ lượng đủ nh , ẹkhung nhôm có th b o v và cể ả ệ ố định các thành phần bên trong trướ ải trọc t ng gió l n ớ

và ngoại lực tác động bên ngoài Một số hãng ví d ụ như Canadian Solar, thậm chí khung nhôm còn được anode hóa và gia cố thanh ngang để tăng độ cứng cáp cho tấm pin Màu sắc phổ biến của khung nhôm là bạc

Lớp màng EVA (ethylene vinyl acetate) còn được được gọi là chất k t dính, là 2 ếlớp màng polymer trong suốt được đặt trên và dư i lớp solar cell có tác d ng k t dính ớ ụ ếsolar cell với lớp kính cường lực phía trên và tấm nền phía dưới Lớp này còn có tác dụng h p th và b o vấ ụ ả ệ solar cell khỏi sự rung động, tránh bám bụi và hơi ẩm Vật liệu EVA có khả năng chịu đựng nhiệt độ kh c nghiắ ệt và có độ ề b n cực kỳ cao

Đo lường điện và thiết bị đo - NGÂN…điện-điện

27

Trang 9

TRANG 5

L p Solar cell (t ớ ế bào quang điện) Pin mặt trời được cấ ạ ừu t o t nhiều đơn vịnhỏ hơn là solar cell Những loại pin năng lượng mặt trời thông dụng như mono và poly được làm từ silic, một loại ch t bán dẫn phổ biến Trong một cell, tinh thể silic bị ấkẹp giữa hai lớp dẫn điện (ribbon và các thanh busbar) Một tế bào quang điện s d ng ử ụhai l p silic khác nhau, loớ ại N và lo i P.ạ

Tấm nền pin (phía sau), có chức năngcáchđiện, bảo vệ cơ học và chống ẩm Vật liệu được sử dụng có thể là polymer, nhựa PP, PVF, PET Tấm nền có dày khác nhau độtùy vào hãng sản xuất Phần lớn tấm nền sẽ cómàu trắng

Hộp đấu dây (junction box) nằm ở phía sau cùng, là nơi tập h p và chuyợ ển năng lượng điện được sinh ra từ tấm pin năng lượng mặt trời ra ngoài Vì đây là điểm trung tâm nên được thiết kế bảo v khá ch c ch n ệ ắ ắ

Trang 10

TRANG 6

Cáp điện DC, loại cáp điện chuyên dụng cho điện năng lượng mặt trời, có khảnăngcáchđiện một chiều DC cực tốt, kèm với đó làkhả năng chống chịu tốt trước sự khắc nghiệt của thời tiết (tia cựctím,bụi, nước, ẩm ) và tác động cơ học khác Jack kết nối MC4, là đầu nối điện thường được dùng để kết nối các tấm pin mặttrời “MC” trong MC4 là viết tắt của nhà sản xuất Multi-Contact Loạijackkết nối này giúp bạn dễ dàng kết nối các tấm pin và dãy pin bằng cách gắn jack từ các tấm pin liền

kề với nhau bằng tay

1.5 Module pin m ặt trờ i

Để gi i thích nguyên lý làm viả ệc của pin năng lượng mặt trời thì ph i lả ại gi i ảthích nguyên lý của một đơn vị nhỏ hơn là solar cell (Pin mặt trời được cấu t o t ạ ừnhiều solar cell) Như đã đề cập ở phần cấu tạo tấm pin năng lượng mặt trời, một tế bào quang điện sử dụng hai lớp silic khác nhau, loại N có các electron dư thừa và loại P có các khoảng trống cho các electron dư thừa, g i là l ọ ỗ trống

Trang 11

TRANG 7

Tại nơi tiếp xúc gi a 2 loữ ại silic (P/N Junction), electron có thể di chuy n qua ể

tiếp diện P/N để ại điện tích dương ở ộ l m t m t và tặ ạo ra điện tích âm m t còn lở ặ ạ i

Bạn có thể hình dung, ánh sáng là một dòng các hạt nhỏ li ti gọi là các hạt photon (bắn ra từ mặt trời)

Khi một trong các h t này ạ va đập vào solar cell với đủ năng lượng, nó có th ểđánh bật một electron kh i liên kỏ ết để lại mộ ỗ ốt l tr ng

Electron mang điện tích âm và lỗ trống mang điện tích dương nay có thể di chuyển tự do, nhưng bởi vì trường điện t t i ti p di n P/N nên chúng ch ừ ạ ế ệ ỉ có thể đi theo một hướng Electron b hút v m t N và l ị ề ặ ỗ trống b hút v mị ề ặt P

Trang 12

TRANG 8

Các electron di động được thu thập ở các lá kim loạ ại t i đỉnh solar cell (ribbon và các thanh busbar) Từ đây chúng đi vào mạch tiêu thụ thực hiện chức năng điệ rướn t c khi quay tr v lá nhôm mở ề ở ặt sau

Electron là thứ duy nhất di chuyển trong solar cell và quay v ề nơi xuất phát Chẳng có thứ gì hao mòn hay c n kiạ ệt nên solar cell có tuổi thọ lên t i hàng chớ ục năm

Điện được tạo ra từ tấm pin năng lượng mặt trời là điện một chiều (DC) Để có thể sử dụng cho các tải, thiế ị t bbình thường thì c n phầ ải chuyển điện DC thành AC (điện xoay chiều) Và đó là chức năng của inverter

Trang 13

TRANG 9

CHƯƠNG 2 KHẢO SÁT TRANG TR I VÀ CHU N B THI T B Ạ Ẩ Ị Ế Ị ĐIỆN

I Mô tả h ệ thống

Khi có m t tr i hặ ờ ệ thống NLMT bắt đầu sản sinh ra dòng điện và cung cấp tr c ti p cho các thi t bự ế ế ị điện trong nhà N u s d ng nhiế ử ụ ều hơn điện m t tr i ặ ờtạo ra thì hệ thống s lẽ ấy điện lưới bù vào Và ngượ ạc l i, nếu điện m t trặ ời s n sinh ả

ra dư thì sẽ hòa điện năng cho lưới.

Hệ thống điện mặt trời hòa lưới

− Khi không có mặt trời các tấm pin mặt trời s không s n sinh ra điện ẽ ả

nên các ph tụ ải sẽ ử ụng điệ ừ lướ s d n t i một cách bình thường

− Khi trời có nắng tấm pin năng lượng hấp thụ ánh sáng mặt trời t o ra ạ

Trang 14

TRANG 10

dòng điện một chiều (DC) Điện một chiều (DC) đi qua bộ inverter chuyển thành điện xoay chiều (AC) để cung cấp cho các thiết bị Khi điện mặt tr i tạo ra nhiều ờhơn lượng cần thiết, điện dư sẽ được đưa lên lưới và ngược lại

II Khảo sát năng lượng mặt trời cho trang trại chăn nuôi tại Củ Chi thành phố

Hồ Chí Minh

2.1 V ị trí địa lý

Địa chỉ: 1040 Nguy n Th Rành, An ễ ị Nhơn Tây, Củ Chi, Thành ph H ố ồ Chí Minh, Việt Nam

Tọa độ trang trại chăn nuôi bò sữa

Tọa độ v trí trên cao cị ủa trang trại chăn nuôi bò sữa

Trang 15

Trang 16

TRANG 12

2.3 Quy mô trang t i ạ

Diện tích của mái tòa nhà có thể ắp đặ l t pin: 125 m 2

− Vì h ệ thống trên là h ệ thống NLMT nối lưới nên NLMT cung c p cho trang trấ ại chăn nuôi có công suất dựa trên diện tích lắp đặt N u thiế ếu điện thì lấy trực tiếp từ lưới

về

− S gi n ng là: 2411 ố ờ ắ (giờ năm/ )

− Hướng của trang trại: độ ố d c mái 45 độ, hướng Nam

Bảng thiết bị điện cần cung cấp

Tên thiết bị P dm (W) Số lượng (chiếc) Thòi gian sử dụng (h/ngày)

Trang 17

TRANG 13

S gi n ng/ ngày: ố ờ ắ

24116,6 /

S

E

Trong đó: E: Cường độ bức xạ mặt trời (W/m2)

ES: Tổng lượng bức xạ trung bình ngày theo NASA (Wh/m2-ngày) 𝜏: Số giờ nắng trên ngày (h/ngày)

T ng công suổ ất cần thiết cấp cho tải :

51266,8 7767,7 6,6

cap cap

Trong đó: t: nhiệt độ làm việc (0C)

ttb: nhiệt độ trung bình năm (0C)

Trang 18

Trang 19

TRANG 15

CHƯƠNG 2 KHẢO SÁT TRANG TR I VÀ CHU N B THI T B Ạ Ẩ Ị Ế Ị ĐIỆN

I Lựa ch ọn Module

Thông số module pin mặt trời

Bảng thông số pin mặt trời

Diện tích của tấm pin m t ặ trời:

2 module 1,64 0,992 1,627 m

Trang 20

TRANG 16

S ố lượng module lắp trên mái trang tr i tạ ối đa:

mod

125 77 module1,627

mai ule

SNS

t MPP MPPt

t MPPt MPP

t p

PP

Trang 21

TRANG 17

Lựa chọn inverter GOODWE ch n inverter GW15K_DT có thông sọ ố cơ bản:

Trang 22

TRANG 18

Tính kiểm tra:

- Dòng điện trên 1 array:

I = số string x I string = 2 x 8,62 = 17,24 < 22A (đạt)

- Điện áp max /1 array

V = số module x U module = 14 x 36,99 = 517,86 < 850V (đạt)

- Công suất đỉnh inverter:

𝑃𝑖𝑛= 2 × 17 24, × 517,86 17= ,855 (𝑘𝑊𝑝) < 19 𝑘𝑊𝑝 (đạ𝑡) ,5 Kết luận: s d ng 1 inverter GW 15K-ử ụ DT

Trang 23

TRANG 19

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CB DẪN CHO HỆ

ISJ

=

Trong đó:

- Skt: tiết diện dây dẫn

- Ibt max: dòng điện cực đại chạy qua mặt cắt vuông

- Jkt: mật độ kinh tế của dòng điện, phụ thuộc vào vật liệu dây dẫn và thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax trong một năm theo bảng như sau:

Bảng lựa chọn mật độ dòng kinh tế

Vật dẫn điện

Mật độ dòng điện kinh tế (A/𝒎𝒎𝟐)

Số giờ sử dụng phụ tải cực đại trong năm(h) Trên 1000 đến 3000 Trên 3000 đến 5000 Trên 5000

Thanh và dây trần:

+ Đồng

+ Nhôm

2,5 1,3

2,1 1,1

1,8 1,0 Cáp cách điện giấy, dây bọc

cao su hoặc PVC

+ Ruột đồng

+ Ruột nhôm

3,0 1,6

2,5 1,4

2,0 1,2 Cách điện sao su hoặc nhựa

tổng hợp

+ Ruột đồng

+ Ruột nhôm

3,5 1,9

3,1 1,7

2,7 1,6

Trang 24

bt kt kt

ISJ

Ta chọn tiết diện dây: 4 mm2

Trích trang 314 trong sách Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp của tác giả Huỳnh Nhơn

3.2 Dây d ẫn củ a mảng Pin đến Inverter

Ta có:

2 max 8,62 4

9,85 mm3,5

bt kt kt

ISJ

Ta chọn tiết diện dây: 1 mm0 2

3.3 Dây d ẫn từ Inverter đến lưới điện

6,85 mm3,5

bt kt kt

ISJ

Ta chọn tiết diện dây: 10 mm 2

Trang 25

TRANG 21

II Tính toán ch n dây d n cho họ ẫ ệ thống

Chiều dài dây:

Dãy gồm 19 tấm mắc nối tiếp: 0.992 ×14 = 13,88 (m) (đi 1 dây)

− Hệ thống có 4 dãy nên số dây cần dùng là:

13,88 x 4 = 55,52 (m)

➢ Dây dẫn của các dãy pin (dây DC) - Dây điện Cadivi CV 4.0 - 0,6/1kV: 56 (m)

➢ Dây dẫn từ mảng pin đến inverter (dây DC): Dây điện Cadivi CV 10.0 - 0,6/1kV: ta ước lượng chiều dài 65 (m)

➢ Dây dẫn từ inverter lên lưới (dây AC): Dây điện Cadivi CV 10.0 - 0,6/1kV ta : ước lượng chiều dài 32 (m)

Trang 26

Rdd = r × L = 1, 84 × 0, 0032 5,888 × 100 = −3 Ω

Trang 27

Trang 28

TRANG 24

Trang 29

TRANG 25

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS Nguyễn Dáo (2019), “Tài liệu Năng lượng tái tạo”, 223, tr.3 – 60 [2] Huỳnh Nhơn (2015), “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp”

Trang 30

179

5 Thí nghiệm Vi điều khiển

điện-điện

33

TDT- BAI TAP AN TOAN DIEN 2020điện-điện

10

Lê Dĩ Hào [ Video bài

Trang 31

ĐẠI SỐ Boole hệ thống số

29

722003 45 VÕ THỊ HỒNG PHẤN 70602…định

29

Tiêu đề	Thiết Kế Hệ Thống PMT Cho Trang Trại Chăn Nuôi Bò Sữa
Tác giả	Nguyễn Đức Trung
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Dáo
Trường học	Trường Đại Học Tôn Đức Thắng
Chuyên ngành	Điện – Điện Tử
Thể loại	tiểu luận
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Thành Phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	31
Dung lượng	9,68 MB