Thiết kế cung cấp điện và năng lượng mặt trời

Điện năng đang ngày càng đóng vai trò hết sức quan trọng trong đời sống con người chúng ta. Chính vì những ưu điểm vượt trội của nó so với các nguồn năng lượng khác (như: dễ chuyển thành các dạng năng lượng khác, dễ truyền tải đi xa, hiệu suất cao) mà ngày nay điện năng được sử dụng hết sức rộng rãi trong mọi lĩnh vực từ công nghiệp, dịch vụ,...cho đến phục vụ đời sống sinh hoạt hằng ngày của mỗi gia đình. Có thể nói rằng ngày nay không một quốc gia nào trên thế giới không sản xuất và tiêu thụ điện năng, và trong tương lai thì nhu cầu của con người về nguồn năng lượng đặc biệt này sẽ tiếp tục được năng cao.

LỜI MỞ ĐẦU

Điện năng đang ngày càng đóng vai trò hết sức quan trọng trong đờisống con người chúng ta Chính vì những ưu điểm vượt trội của nó sovới các nguồn năng lượng khác (như: dễ chuyển thành các dạng nănglượng khác, dễ truyền tải đi xa, hiệu suất cao) mà ngày nay điện năngđược sử dụng hết sức rộng rãi trong mọi lĩnh vực từ công nghiệp, dịchvụ, cho đến phục vụ đời sống sinh hoạt hằng ngày của mỗi gia đình Cóthể nói rằng ngày nay không một quốc gia nào trên thế giới không sảnxuất và tiêu thụ điện năng, và trong tương lai thì nhu cầu của con người

về nguồn năng lượng đặc biệt này sẽ tiếp tục được năng cao

Hiện nay, đất nước ta đang trên con đường công nghiệp hóa- hiện đại hóa nên nhu cầu sử dụng điện năng trong tất cả các lĩnh vực ngày càng tăng Vì vậy năng lượng điện có vai trò hết sức quan trọng đối với sự phát triển kinh tế và ổn định chính trị xã hội.Với tính ưu việt đó điện năng được sử dụng rộng rãi, không thể thiếu trong sinh hoạt và sản xuất

vì vậy khi xây dựng một nhà máy, một khu công nghiệp hay một tòa nhà cao tầng thì vấn đề xây dựng một hệ thống điện để cung cấp điện năng cho các tải tiêu thụ là không thể thiếu được

Hệ thống điện ngày càng phức tạp, đòi hỏi việc thiết kế cung cấp có nhiệm vụ đề ra những phương án cung cấp điện hợp lí và tối ưu Một phương án cung cấp điện tối ưu sẽ giảm chi phí đầu tư xây dựng hệ thống điện giảm tổn thất điện năng vận hành đơn giản và thuận tiện trong việc bảo trì sửa chữa

Ngày nay các nguồn năng lượng sơ cấp đang có nguy cơ bị suy kiệt, docon người càng ngày có nhu cầu sử dụng điện càng cao nên việc khai thác các tài nguyên sơ cấp cũng nhiều để cung cấp đủ lượng điện cho

con người sử dụng Mà hầu như các quy trình chuyển nguồn năng lượng

sơ cấp này sang điện năng thương gây ô nhiễm môi trường Nên yêu cầu cấp thiết hiện nay là tìm kiếm ra nguồn năng lượng sạch và có thể sử dụng trong tương lai, ứng dụng nguồn năng lượng đó trong thiết kế cung cấp điện cho con người

Trên cơ sở đó và được sự hướng dẫn của cô Phạm Thị Lệ Diễmthực

hiện thiết kế cung cấp điện cho một tòa nhà có ứng dụng năng lượng mặttrời

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỒNG QUAN

1.1. Giới thiệu hệ thống cung cấp điện

1.2. Giới thiệu năng lượng mặt trời

1.3. Sự phát triển ứng dụng năng lượng mặt trời

1.4. Cấu hình hệ thống điện mặt trời

1.4.1 Hệ thống độc lập ngoài lưới điện

1.4.2 Hệ thống điện mặt trời nối với lưới điện

1.4.3 Hệ thống nối với lưới điện và dự phòng

1.4.4 Hệ thống bổ sung điện lưới

1.5. Các bộ phận trong hệ thống điện mặt trời

1.5.1 Panel mặt trời

1.5.2 Acquy

1.5.3 Bộ điều khiển

1.5.4 Bộ biến tần

1.5.5 Trang thiết bị điện

1.6.Cách kết nối các bộ phận với nhau

1.6.1 Hệ thống điện mặt trời độc lập

1.6.2 Hệ thống nối với điện lưới sử dụng bộ biến tần trung tâm

1.6.3 Hệ thống nối với điện lưới sử dụng nhiều bộ vi biến tần

1.7.Ứng dụng năng lượng mặt trời

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ LỰA CHỌN THIẾT

BỊ

1 Xét các phương pháp xác định phụ tải tính toán

2.1.1 Xác phụ tải tính toán theo công suất đặt

2.1.2 Xác định phụ tải tính toán theo Kmax và Ptb

2.1.3 Xác định phụ tải tính toán theo 1 đơn vị sản phẩm tiêu thụ 2.1.4 Xác định phụ tải tính toán theo diện tích

2 Tính toán cung cấp điện cho tầng hầm

2.2.1 Tính toán phụ tải

2.2.2 Tính toán lựa chọn dây dẫn và lựa chọn thiết bị

3 Tính toán cung cấp điện cho tầng trệt

2.3.1 Tính toán phụ tải

2.3.2 Tính toán lựa chọn dây dẫn và lựa chọn thiết bị

4 Tính toán cung cấp điện cho tầng lửng

2.4.1 Tính toán phụ tải

2.4.2 Tính toán lựa chọn dây dẫn và lựa chọn thiết bị

5 Tính toán cung cấp điện cho lầu 1

2.5.1 Tính toán phụ tải

2.5.2 Tính toán lựa chọn dây dẫn và lựa chọn thiết bị

6 Tính toán cung cấp điện cho lầu 2,3,4

2.6.1 Tính toán phụ tải

2.6.2 Tính toán lựa chọn dây dẫn và lựa chọn thiết bị

7 Tính toán cung cấp điện cho sân thượng

2.7.1 Tính toán phụ tải

2.7.2 Tính toán lựa chọn dây dẫn và lựa chọn thiết bị

2.8.Tính toán cung cấp điện cho cả tòa nhà

2.8.1 Tính toán phụ tải

2.8.2 Tính toán lựa chọn dây dẫn và lựa chọn thiết bị

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN BẰNG NĂNG LƯỢNG

MẶT TRỜI

phụ tải sử dụng năng lượng mặt trời

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu hệ thống cung cấp điện

Hệ thống năng lượng là tập hợp các nhà máy điện, lưới điện và lưới nhiệtđược nối với nhau liên tục trong quá trình sản xuất, chúng có liên hệ mậtthiết với nhau

Hệ thống điện là hệ thống năng lượng không có lưới nhiệt Hay nói cáchkhác, hệ thống điện là hệ thống bao gồm các khâu sản xuất, truyền tải,phân phối và cung cấp điện đến các hộ tiêu thụ

Điện năng là một dạng năng lượng rất phổ biến và quan trọng đối vớicuộc sống,điện năng được sản xuất từ các nhà máy được truyền tải vàcung cấp cho các hộ tiêu thụ Trong việc truyền tải tới các hộ tiêu thụviệc thiết kế cung cấp điện là một khâu rất quan trọng Với thời đại hiệnnay,nền kinh tế nước ta đang phát triền mạnh mẽ theo sự hội nhập củathế giới,đời sống xã hội của người dân được nâng cao nên những tiệnnghi trong cuộc sống đòi hỏi mức tiêu thụ về điện năng tăng cao, do đóviệc thiết kế cung cấp điện không thể thiếu trong xu thế hiện nay

Việc thiết kế cung cấp điện cần phải đáp ứng được các yêu cầu sau:

 Độ tin cậy cấp điện: mức độ tin cậy cung cấp điện phụ thuộc vào

yêu cầu phụ tải với công trình quan trọng cấp quốc gia phải đảmbảo liên tục câp điện ở mức cao nhất, những đối tượng như nhàmáy, xí nghiệp, tòa nhà cao tầng…tốt nhất là dùng máy phát điện

dự phòng khi mất điện sẽ dùng máy phát

 Chất lượng điện: được đánh giá qua hai tiêu chí tần số và điện

áp, điện áp trung và hạ chỉ cho phép khoảng ±5% do thiết kế dảmnhiệm, còn chỉ tiêu tần số do cơ quan điện lực quốc gia điều hành

 An toàn điện: công trình cấp điện phải có tính an toàn cao cho

người vận hành, người sử dụng thiết bị và cho toàn bộ công trình

 Kinh tế: trong quá trình thiết kế ta phải đưa ra nhiều phương án

rồi chọn lọc trong các phương án đó có hiệu quả kinh tế cao

1.2 GIỚI THIỆU NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

Trong thái dương hệ mặt trời có nguồn năng lượng lớn nhất Nó làkhối vật chất khổng lồ với hoạt động hạt nhân xảy ra liên tục Mặt trờicung cấp trực tiếp hoạt gián tiếp, cho loài người và mọi dạng sống trêntrái đất Mặt trời quyết định khí hậu và thời tiết không có mặt trời tráiđất là vùng đất chết đóng băng vĩnh cửu

Điện năng lượng măt trời là ý tưởng tuyệt vời Lấy năng lượng từ mặttrời và chuyển thành điện năngcung cấp cho các trang thiết bị là mongước của chúng ta, sẽ không còn hóa đơn tiền điện, không còn phụ thuộcvào công ty điện lực và bạn sẽ cónguồn năng lượngtái tạo, xanh sạch vàbảo vệ môi trường Tạo ra năng lượng mặt trời nhờ vào ánh sáng mặt trờichiếu vào các panel pin mặt trời tạo ra nguồn điện 1 chiều DC qua các bộbiến tần chỉnh thành các nguồn điện xoay chiều AC cung cấp cho cácthiết bị điện

Panel mặt trời tạo ra điện là do hiệu ứng quang điện giữa 2 lớp bándẫn, 1 lớp thiếu electron Khi các electron này bị các photon kích thíchlám cho chúng chuyển từ lớp bán dẫn này sang bán dẫn kia, nên tạo rađiện tích Các panel này thường là Si được cắt thành các tấm mỏng xếpkết hợp vừa song song và nối tiếp Nối tiếp thì tăng hiệu suất của pin,mắc song song thì tăng áp cung cấp cho phụ tải

Nguồn năng lượng mặt trời ngày nay thường được ứng dụng ích vìgiá thành vẫn còn cao Nên được chỉ ứng ụng ở những nơi chưa có điện

lưới kéo tới hoặc cung cấp cho 1 vài phòng, hay ứng dụng làm bình nướcnóng, thiết bị bán hang tự động.

1.3 SỰ PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

Sự phát triển nhanh về công nghệ và liên tục cải tiến của các nhà thiết kếnên giá có giảm đi liên tục từ đầu năm 2009 tạo nên tiến bộ rõ rệt tronglĩnh vực công nghệ năng lượng sạch Trước những năm 2007 thì việcứng dụng nguồn năng lượng mặt trời là điều coi là không thực tế Ngàynay thì nó có tính khả thi cao Thậm chí còn hiệu quả về cả kinh tế vàcông nghệ Các tấm pin panel ngày càng nhỏ gọn hơn và đa dạng hơn vềđịnh mức công suất, chi phí ngày càng thấp hơn Đối nhiều ứng dụng,năng lượng mặt trời dang trở thành phương cách cung cấp điện năng cóhiệu quả kinh tế cao hơn nhiều phương pháp khác

Với tiến độ phát triển của nghành công nghệ điện hiện nay thì dự đoánđến năm 2020 thì năng lượng mặt trời sẽ thành nguồn điện rẽ nhất, rẽhơn các năng lượng được sản xuất trong các nhà máy: nhiệt năng, thủynăng Chúng ta sẽ chứng kiến năng lượng mặt trời tích hợp vào các vậtdụng, máy móc hằng ngày Nănglượng mặt trởi là thiết bị cấp điện dễ sửdụng, thải cacbon thấp.Năng lượng này sẽ cung cấp được những nơinhư: sa mạc, các vùng sâu vùng xa Dần thay thế các nguồn điện khác vàtrở thành nguồn cung cấp điện chính trong tương lại

1.4 CẤU HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI

1.4.1 HỆ THỐNG ĐỘC LẬP/ NGOÀI LƯỚI ĐIỆN

Trạm điện mặt trời độc lập là kiểu hệ thống điện mặt trời thông dụngnhất trên phạm vi toàn cầu Mục đích chính là cung cấp điện cho nhữngnơi chưa có lưới điện kéo tới hay không có nguồn năng lượng khác

Hệ thống điện độc lập thường rất nhỏ, công suất đỉnh không quá 1kw.

Hệ thống điện độc lập muốn có kế hoạch về hệ thống điện lớn hơn vàquan trọng hơn thì người thiết kế cần có kiến thức cơ bản và kinhnghiệm trong thiết kế nguồn năng lượng mặt trời, nên cần bắt đầu vớithiết kế nhỏ và đơn giản

Sơ đồ nguyên lý:

Nguyên lý hoạt động:

Từ giàn pin mặt trời (solar cells), ánh sáng được biến đổi thành điện

năng, tạo ra dòng điện một chiều (DC Power) Dòng điện này được dẫntới bộ điều khiển (charge controller) là một thiết bị có chức năng có chứcnăng tự động điều hòa dòng điện từ pin mặt trời và dòng điện nạp choacquy (Battery) ở chế độ tối ưu nhất Khi acquy (Battery) đầy thì bộ điều

khiển (charge controller) sẽ ngưng sạc hoạt sạc ở chế độ duy trì Khiacquy (Battery) cạn thì tự động vào chế độ nạp lại Thông qua bộ đổiđiện DC/AC (Inverter) tạo ra dòng điện xoay chiều chuẩn 220V/50Hz đểchạy các thiết bị trong gia đình như đèn chiếu sáng, quạt, tivi, máy tính,

Hệ thống này phải cung cấp điện năng hơn công suất phụ tải mà nó cungcấp để có điện dự trữ xài vào ban đêm khi mà các dãy pannel không thểtạo ra điện năng (chỉ tạo ra 1 ít điện năng khi ánh trăng tròn) Mà yếu tốquyết định chính là các photon trong ánh nắng mặt trời, photon sẽ tăngkhi cường độ chiếu sáng tăng

Để khắc phục sự phụ thuộc này ta cần tính toán kỹ lưỡng thiết kế nănglượng mặt trời của hệ thống này Như địa điểm lắp đặt các dãy pannelmặt trời, hướng của các dãy pannel, điểu chỉnh góc đặt dãy pannel, dựđoán tránh bóng che Công suất của dãy pannel cung cấp phải lớn hơncông suất phụ tải hệ thống, để còn điện năng dư đưa vào bình acquy để

có điện năng sử dụng vào ban đêm

1.4.2 HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI NỐI VỚI LƯỚI ĐIỆN

Hệ thống này thường được thông dụng ở châu Âu và Hoa Kỳ, do lợi ích

rõ rệt về giảm chi phí lắp đặt và có thêm thu nhập nhờ bán điện lại chocông ty điện lực Hệ thống điện này thường hoạt động ở các khu có hệthống lưới điện ổn định Đặc biệt có hiệu quả nhất ở nơi có khí hậu nóng,nhiều ánh nắng, nơi nhu cầu điện năng cao điểm trùng với những giờnắng nóng

Mô hình và nguyên lý hoạt động:

Mô tả hoạt động: chuyển mạch SW ở vị trí OB

- Khi không có mặt trời: (Buổi tối hoặc khi bị mây che) Các Solar

panel sẽ không sản sinh ra điện nên các phụ tải sẽ sử dụng điện từ lưới

một cách bình thường Lúc này chỉ số của W0 sẽ thể hiện đúng chỉ số tiêu thụ điện năng của phụ tải mà bạn đang sử dụng.(W2):

W2 = W0

- Khi trời có nắng: Các solar panel sẽ có địên và lúc này GTSIA sẽ biến

đổi điện năng DC từ các solar panel trên thành điện AC có tần số, pha vàđiện áp trùng với điện lưới Điện năng từ mặt trời sẽ được hòa với điện

lưới qua chỉ số của đồng hồW1 Như vậy chí số mua điện từ lưới (W0)

sẽ bằng hiệu của mức tiêu thụ của phụ tải (W2) với điện năng do hệ thống điện mặt trời tạo ra (W1)

W0 = W2 - W1.

Trong trường hợp công suất của phụ tải là nhỏ hơn công suất của điện

mặt trời đưa ra W2 < W1, ta thấy điện năng sẽ được “bơm” và gửi ngược trở lại lưới và chỉ số trên W0 sẽ mang trị số âm (giảm).

- Khi mất điện lưới, hệ thống GTSIA ngưng họat động đảm bảo sự

an toàn cho lưới điện.

Chuyển mạch SW ở vị trí OA: Được sử dụng khi nhà nước chấp nhận

mua điện từ các hộ gia đình có hệ thống điện mặt trời nối lưới

Ưu điểm:

- Hệ thống nối với lưới điện, bạn có thể sử dụng điện mặt trời vàoban ngày, điện dư thì dẫn vào lưới điện bán cho công ty điện lực.Buổi chiều hoặc tối thì bạn lại sử dụng điện từ công ty điện lựccung cấp vì vậy hệ thống này thường ít phụ thuộc vào công tyđiện lực, giảm được điện mà nhà máy sản xuất bằng các phươngthức gây ô nhiễm môi trường

- Không sử dụng bình acquy: giảm đáng kể chi phí đầu tư và bảodưỡng cho hệ thống acquy

- Khai thác điện năng hiệu quả nhất: từ nguồn năng lượng mặt trời(hoặc gió) do có cơ cấu nổi bật là thu nhận, biến đổi và bổ xungtrực tiếp ngay vào lưới điện không bị tổn hao trên accu dự trữ

- Bền vững, lâu dài: Do máy luôn được vận hành song song vớilưới điện nên mọi đột biến của tải hay điện áp trên đường dây vànguồn điện đều không thể tác động trực tiếp vào máy Tuổi thọcủa hệ thống là tuổi thọ của các linh kiện điện tử cao cấp cóthể lên tới 25 năm

- ứng dụng rộng rãi cho mọi nơi như: các hộ dân, cơ quan, đơn vịđang có điện lưới quốc gia

- Việc lắp đặt và sử dụng đơn giản, chi phí bảo trì bảo dưỡng thấp,gần như bằng không, nên thời gian thu hồi vốn được rút ngắn tối

đa và chắc chắn theo dự tính đầu tư ban đầu

Nhược điểm:

Hệ thống này nếu điện lưới bị cắt thì điện năng từ các panel mặt trờicũng bị cắt, để đảm bảo an toàn cho lưới điện Vì hệ thống này khi kếtnối nguồn năng lượng điện sản xuất từ năng lượng điện từ các dãypannel mặt trời với lưới điện quốc gia thì nó giống như hệ thống máyphát nối với lưới điện Khi đưa công suất điện lên lưới cần phải trunghòa điện và tần sồ để trùng với lưới điện

Hệ thống này có thể áp dụng tại Việt Nam, những vẫn chưa được phổbiến ở Việt Nam và do hệ thống quản lý điện lực nước ta vẫn chưa chấpnhận mua điện từ nguồn năng lượng mặt trời và năng lượng gió Còn vềđồng hồ điện năng thì vẫn chưa được cho phép quay ngược nên dù cóđẩy công suất ngược lên lưới thì vẫn là công ‘phí uổng’

Nguồn năng lượng mặt trời vẫn đang trong vòng nghiên cứu của ViệnVật Lý TP Hồ Chí Minh Các chuyên gia năng lượng điện mặt trời củaViện Nghiên Vật Lý TP Hồ Chí Minh đang kỳ vọng về một dự án nănglượng điện mặt trời trong tương lai gần theo công nghệ nối lưới điệnthông minh SIPV với siêu công suất - khoảng 250 MWp (bằng nửa côngsuất của Nhà máy thủy điện Trị An)

Công nghệ SIPV ưu tiên dùng điện mặt trời, chỉ khi điện mặt trời không

đủ, mới cần sự trợ giúp từ điện lưới quốc gia (thiếu bao nhiêu cấp bấynhiêu, không thiếu không cấp) Ý nghĩa khác của công nghệ là khả năng

hỗ trợ phụ tải cho điện lưới quốc gia và hỗ trợ người tiêu dùng có thểmua điện của EVN vào giờ thấp điểm với giá rẻ Tất cả các chức năngcủa hệ thống đều được bộ điều khiển thông minh số hóa và điều hànhkhông cần đến sự can thiệp của con người Buổi sáng khi mặt trời lên, hệthống chuyển sang chế độ dùng điện mặt trời và ngắt điện từ EVN Khi

có sự cố đường dây của EVN, lập tức hệ thống chuyển sang dùng mạng

điện mặt trời dự phòng từ giàn ắc-quy Từ 22 giờ đêm, hệ thống điềukhiển thông minh ra lệnh cho bộ sạc lưới mua điện giá rẻ của EVN Khiđiện sản xuất từ giàn pin mặt trời dư không dùng hết, phần điện dư thừalập tức được đưa về dự trữ vào hệ thống tồn trữ năng lượng của tòa nhà.

1.4.3 HỆ THỐNG NỐI VỚI LƯỚI ĐIỆN VÀ DỰ PHÒNG

Hệ thống mặt trời nối với lưới điện và đề phòng sự cố- còn gọi là hệthống tương tác lưới-kết hợp với hệ thống mặt trời nối với lưới điện vàdãy các acquy Cũng như hệ thống nối với lưới điện, bạn sử dụng điệnnăng từ các panel mặt trời khi trời nắng và bán điện dư cho công ty điệnlực Nhưng khác với hệ thống nối với lưới điện, dãy các acquy sẽ cungcấp điện ngay khi lưới điện bị cắt đột ngột, do đó hệ thống của bạn sẽliên tục có điện

Sơ đồ nguyên ly:

- Hệ thống off - grid (hệ thống độc lập): Lưu trữ điện năng từ các tấm pin

mặt trời (Solar Panel) vào Acquy để sẵn sàng biến đổi thành điện220VAC /50Hz để cung cấp cho tải khi không có điện lưới

- Khi khởi động hệ thống, Acquy (battery) luôn được ưu tiên nạp điện từMặt trời cho đến khi đầy Lúc này hệ thống On Grid chưa làm việc

- Khi acquy đầy, hệ thống sẽ tự động biến đổi điện DC từ Sola Panelthành điện AC 220V để hòa với điện lưới (Điện áp ra của hệ thống cótần số, pha trùng với điện lưới có thể là 1 pha hoặc 3 pha)

- Khi mất điện lưới, hệ thống sẽ tự động lấy điện DC từ Acquy và Solar

để biến đổi thành điện AC 220V cung cấp cho tải ưu tiên

Yêu cầu người lắp phải có kinh nghiệm và trình độ chuyên môn

1.4.4 HỆ THỐNG BỔ SUNG LƯỚI ĐIỆN

Nguyên lý hoạt động:

Bổ sung điện lưới còn gọi là hệ thống điện mặt trời gia dụng cở nhỏ Với

hệ thống bổ sung điện lưới các panel mặt trời tạo ra điện năng và nạpđiện cho acquy năng lượng lấy từ các ăcquy sẽ đi qua bộ chuyểnđổi(bộ biến tần) để cung cấp điện cho một hoặc nhiều mạch điện từ bảnđiện phân phối trong ngôi nhà khi điện lượng acquy xuống đến ngưỡngtới hạn, hệ thống tự chuyển sang điện lưới khi panel điện mặt trời nạpvào các acquy thì hệ thống tự chuyển sang điện mặt trời,

Nhược điểm

- Hệ thống này bạn không thể bán điện cho công ty điện lực

- Cấu tạo phức tạp và xây dựng khó khăn

Ưu điểm:

Hệ thống bổ sung điện lưới có hầu hết các ưu điểm của hệ thống nối vớilưới điện dự phòng Hệ thống này sử dụng phổ biến ở những nơi chưa

có chính sách trợ cấp hoặc ưu đãi dành cho trạm điện mặt trời hay hầunhư không có lợi khi bán điện cho công ty điện lực

Nếu hệ thống của bạn có khả năng phát hiện với công suất lớn hơn 1

kW điện trong 1 giờ, thì hệ thống nối với lưới điện sẽ kinh tế hơn Nếu

hệ thống chỉ phát điện với công suất dưới 1 kW điện trong 1 giờ thì hệthống bổ sung lưới điện sẽ kinh tế hơn Khi công suất phát điện dưới 1

kW thì việc phát lên lưới điện sẽ có tổn hao trên đường dây nhiều hơn là

ta có thể phát điện lớn hơn 1kW Thay vì để tôn hao trên dây dẫn ta tíchtrữ điện vào các dãy acquy Khi ta có hệ thống trên 1kW thì có thể đầu tưquá nhiều vào các dãy acquy để tích trữ đủ năng lượng nên ta có thể gửibán cho công ty điện lực (nếu có chính sách khuyến khích) rồi dùng lúccác dãy panel cung cấp không đủ ta có thể mua lại từ điện lực

1.5 CÁC BỘ PHẬN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI

1.5.1PANEL MẶT TRỜI

Panel mặt trời là phần là phần cốt lõi của hệ thống điện mặt trời Panelmặt trời chính xác là panel quang điện mặt trời, nó tạ ra năng lượng từánh sáng mặt trời Năng lượng mặ trời càng mạnh thì công suát nhậnđược càng cao Hầu hết các panel mặt trời đều gồm các tế bào (pin) mặttrời ghép lại với nhau Pin mặt trời thông dụng hiện nay chỉ tạo ra điện

áp khoảng 0.5V, do đó phải mắc ghép chúng lại với nhau bên trong panel

dể tạo ra điện áp hữu dụng Nếu ta dùng đồng hồ đo không tải của panelmặt trời thì ta thấy điện áp lên đến 26V, nhưng khi nối với các phụ tải thì

nó sụt áp xuống còn lại 14-18V

Nối các panel với nhau có thể tạo ra 1 mảng panel mặt trời Nối niềupanel như vậy với nhau giúp bạn tạo ra dòng điện cường độ cao hơnhoặc điện áp cao hơn

• Mắc nối tiếp các panel cho phép mảng panel tạo ra điện áp lớnhơn;khoảng 24-28V trong hệ thống độc lập,hoặc vài tram volttronh hệ thống nối với điện lưới.

• Mắc song song các panel cho phép mảng panel cung cấp công suấtlớn trong khi vẫn giư nguyên giá trị điện áp của từng panel

• Khi nối tiếp nhiều panel với nhau,công suất của toàn hệ thống sẽtăng,bất kể mắc nối tiesp hay song song hoặc kết hợp cả hai

Trong mảng panel mắc nối tiếp,ta cộng điện áp của từng panel với nhau

và cộng công suất (watt) của chúng để tính điện áp và công suất cực đạimảng panel đó có thể tạo ra

Trong mảng panel mắc song song,bạn lấy giá trị điện áp trung bình củatất cả các panel và cộng công suất (watt) của từng panel để tính côngsuất cực đại của mảng panel điện mặt trời.

và cung cấp nguồn điện với công suất ổn định cho thiết bị

Nói chung, năng lượng này được lưu giữ trong các acquy acid-chì “chu

kỳ sâu”, hình dáng tương tự acquy dùng trên xe hơi nhưng khác về thiết

kế bên trong Thiết kế này cho phép chúng phóng điện và tái nạp điệnhàng ngàn lần

Năng lượng điện được lưu giữ trong các acquy,có thể nối các caquy vớinhau để tạo thành dãy acquy; nhiều acquy mắc nối tiếp sẽ làm tăng điệnlượng và điện áp của dãy acquy, nhiều acquy mắc song song sẽ làm tăngđiện lượng nhưng vẫn duy trì điệnáp không đổi

1.5.3 BỘ ĐIỀU KHIỂN

Nếu sử dụng các acquy, hệ thống điện mặt trời cần có bộ điều khiển đểquản lý dòng điện vào và ra khỏi acquy.Nếu hệ thống nạp điện quá mứccho acquy, acquy có thể bị hỏng Tương tự nếu hệ thống phóng hết điệnlượng từ các acquy, các acquy sẽ bị hư hại một cách nhanh chóng Bộđiều khiển chính là thiết bị điều khiển các quá trình nạp và phóng điệnacquy Nhưng trong 1 số trường hợp, hệ thống điện mặt trời cỡ nhỏ thì

không yêu cầu bộ điều khiển vì tấm panel mặt trời này quá nhỏ để làm

hư acquy khi acquy đó được nạp đầy

Hệ thống điện mặt trời đều yêu cầu sử dụng bộ điều khiển để quản lý cácquá trình nạp và phóng điện của acquy, bảo đảm duy trì acquy luôn luôn

Theo truyền thống, thường có một bộ biến tần trung tâm trong hệ thốngđiện mặt trời, mắc trực tiếp với mảng panel trong hệ thống nối với điệnlưới, hoặc nối vào dãy acquy trong hệ thống điện mặt trời độc lập Sángchế mới đây là bộ vi biến tần Các bộ vi biến tần nối vào từng panelriêng rẽ, cho phép các panel đó cung cấp điện xoay chiều điện áp cao

1.5.5 TRANG THIẾT BỊ ĐIỆN

Thành phần cuối cùng trong hệ thống điện mặt trời là các thiết bị bạnmuốn cấp điện Về lý thuyết, bạn có thể cấp điện mặt trời cho mọi thiết

bị điện gia dụng Tuy nhiên,nhiều thiết bị tiêu thụ công suất điện khálớn,do đó chi phí vận hành từ điện mặt trời sẽ khá cao

Nếu hệ thống của bạn được nối với lưới điện thì bạn có thể sử dụng vớicác thiết bị điện công suất tương đối lớn, nhưng bạn chỉ sử dụng trongkhoảng thời gian tương đối ngắn, tác động đến hệ thống của ban tương

các thiết bị điện công suất lớn thì hệ thống của bạn phải đủ lớn để đápứng các nhu cầu đỉnh.

Thiết bị điện áp thấp: hầu hết các hệ thống độc lập đều vận hành với

điện áp thấp Trừ khi có kế hoạch thiết lập hệ thống hoàn toàn nối vớiđiện lưới, ngày nay có 1 số thiết bị có thể vận hành với nguồn 12V hoặc24V Bạn nên xem xét khả năng chạy một số thiết bị trực tiếp từ nguồnđiện mặt trời DC, thay vì cấp điện cho tất cả các thiết bị thông qua bộbiến tần, do hiệu suất sẽ cao hơn

Nhờ hệ thống điện mặt trời phát triển khá nhanh trong thời gian gần đây,một số nhà chế tạo đang hướng đến các thiết bị tiêu thụ năng lượng thấpgồm cả tủ lạnh,tủ cấp đông và máy giặt chuyên biệt cho khách hàngđang sử dụng hệ thống điện mặt trời

Thiết bị điện áp cao:nếu sử dụng hệ thống điện mặt trời nối với lưới

điện, bạn cần dùng bộ biến tần để cung cấp điện cho các thiết bị yêu cầuđiện áp cao

1.6 CÁCH KẾT NỐI CÁC BỘ PHẬN VỚI NHAU

Trong sơ đồ trên, mũi tên chỉ chiều dòng điện Các panel mặt trời cung cấp điện năng đi vào bộ điều khiển Bộ điều khiển nạp điện cho các acquy Bộ này còn cung cấp điện cho các thiết bị điện áp thấp, sử dụng panel hoặc acquy làm nguồn năng lượng Còn bộ biến tần AC nhận điện năng trực tiếp từ acquy và cung cấp nguồn công suất AC điện áp cao.

1.6.2 Hệ thống nối với điện lưới sử dụng bô biến tần trung tâm

Các panel mặt trời nối vào bộ vi biến tần, cấp điện vào nguồn chính Điện năng có thể được sử dụng cho các thiết bị trong tòa nhà hoặc cấp lên lưới điện tùy theo nhu cầu

Bộ biến tần trong hệ thống giám sát công suất cung cấp từ lưới phân phối Nếu phát hiện sự cố mất điện, bộ này sẽ cắt điện từ các panel mặt trời để bảo đảm không cấp điện lên lưới

Đồng hồ nối với điện lưới giám sát lượng điện năng lấy từ lưới điện phân phối và lượng điện cấp lên lưới điện từ hệ thống điện mặt trời

1.6.3 Hệ thống nối với lưới sử dụng nhiều bộ vi biến tần

Hệ thống nối với điện lưới sử dụng nhiều bộ vi biến tần tương tự hệ thống nêu trên, nhưng từng panel được nối với bộ vi biến tần riêng, và các bộ vi biến tần này lại nối thành vòng với nhau, chuyển điện DC điện

áp thấp từ từng panel thành nguồn AC điện áp cao

1.7.ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG ĐIỆN MẶT TRỜI

Dưới đây là một số ứng dụng rất thiết thực từ năng lượng mặt trời đểphục vụ cuộc sống hàng ngày của con người:

Tích hợp vào thiết bị

Từ chiếc đồng hồ đeo tay nhỏ bé, chiếc điện thoại dắt trong túi quần chođến những chiếc xe điện mặt trời chạy trên mặt đất hay những chú robottrên sao Hỏa Sự tích hợp của Pin Mặt Trời mang lại một sự khác biệtcho các thiết bị: Vừa thẩm mỹ, vừa tiện dụng và thân thiện với môitrường.

Pin mặt trời thường được tích hợp vào các thiết bị như Máy tính bỏ túi,Laptop, Đồng hồ đeo tay, Điện thoại di động, Đèn trang trí, đèn sânvườn, Đèn tín hiệu, đèn đường, Các loại xe, Máy bay, Robot tự hành, Vệtinh nhân tạo

Nguồn điện di động

Nguồn điện này sẽ cấp điện cho các thiết bị điện tại bất cứ nơi đâu, đặcbiệt là những nơi không có điện lưới như vùng sâu vùng xa, hải đảo, trênbiển,

Các ứng dụng Nguồn điện di động có thể kể đến đó là Bộ sạc năng lượngmặt trời, Cặp năng lượng mặt trời, Áo năng lượng mặt trời, Trạm điệnmặt trời di động.

Nguồn điện cho tòa nhà

Đã bao giờ bạn nghĩ thay vì tiết kiệm sử dụng điện trong gia đình thìchúng ta sẽ tạo ra một nguồn điện thay thế?

Nguồn điện cho tòa nhà là một trong những giải pháp vừa giúp giảm hóađơn tiền điện hàng tháng, vừa giúp giảm đầu tư của xã hội cho các côngtrình nhà máy điện khổng lồ bằng cách kết hợp sức mạnh của toàn dântrong việc tạo ra điện phục vụ đời sống sản xuất chung

Nguồn điện cho tòa nhà hiện tại được chia thành 2 loại đó là Nguồn điệnmặt trời cục bộ và Nguồn điện mặt trời hòa lưới quốc gia Riêng Nguồnđiện mặt trời hòa lưới quốc gia có nhiều ưu điểm và mang lại hiệu quảkinh tế cao nếu được nhà nước khuyến khích sử dụng.

Sử dụng nguồn điện mặt trời trong gia đình vừa giúp bảo vệ môi trường,vừa thể hiện một phong cách sống hiện đại trong một xã hội hiện đại Nhà máy điện mặt trời

Bằng cách kết nối nhiều nguồn điện mặt trời với nhau có thể tạo ra đượcmột tổ hợp nguồn điện mặt trời có đủ khả năng thay thế một nhà máyphát điện

Nhà máy điện mặt trời có thể dùng để cấp điện cho một thành phố, mộthòn đảo, Hiện tại số lượng nhà máy điện mặt trời trên thế giới còn hạnchế, tuy nhiên trong tương lai số lượng này sẽ tăng lên khi giá thành sảnxuất Pin mặt trời giảm xuống.

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ LỰA

CHỌN THIẾT BỊ

2.1 Xét các phương pháp xác định phụ tải tính toán

2.1.1. Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt

Công thức: (phụ tải động lực)

Ptt = Knc.Pđ

Qtt = Ptt

Trong đó: Knc: Hệ số nhu cầu, tra sổ tay kĩ thuật

Công thức: (phụ tải chiếu sáng)

Pcs = P0.S

Trong đó: P0: suất chiếu sáng trên 1 đơn vị diện tích (W/m2)

S: diện tích cần chiếu sang

Qcs = Pcs

Ta có công suất tổng của xí nghiệp:

Trong đó:

kđt : Hệ số đồng thời

2.1.2 Xác định phụ tải tính toán theo Kmax và Ptb

Với 1 động cơ điện:

Ptt = Pđm

Với nhóm độgn cơ điện n ≤ 3:

Với n ≥ 4, phụ tải tính toán của nhóm động cơ bằng:

Pn = kmax.ksd

Trong đó:

Ksd : hệ số sử dụng của nhóm thiết bị, tra sổ tay

kmax : hệ số cực đại, tra đồ thị hoặc tra bảng theo 2 đại lượng ksd và