Ðiều khiển bộ nghịch lưu áp ba pha cấp cho phụ tải không cân bằng ứng dụng trong hệ thống năng lượng mặt trời

VÕ VĂN HUỆ ĐIỀU KHIỂN BỘ NGHỊCH LƯU ÁP BA PHA CẤP CHO PHỤ TẢI KHÔNG CÂN BẰNG ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng – Năm 2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁC

VÕ VĂN HUỆ

ĐIỀU KHIỂN BỘ NGHỊCH LƯU ÁP BA PHA CẤP CHO PHỤ TẢI KHÔNG CÂN BẰNG ỨNG DỤNG TRONG HỆ

THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng – Năm 2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

VÕ VĂN HUỆ

ĐIỀU KHIỂN BỘ NGHỊCH LƯU ÁP BA PHA CẤP CHO PHỤ TẢI KHÔNG CÂN BẰNG ỨNG DỤNG TRONG HỆ

THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

Chuyên nghành : Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS Đoàn Quang Vinh

Đà Nẵng – Năm 2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu tự bản thân tôi thực hiện Các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Học viên

Võ Văn Huệ

KHÔNG CÂN BẰNG ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG

Học viên: Võ Văn Huệ Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

Mã số: 8520216 Khóa: K33 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt - Bộ nghịch lưu áp 3 pha 3 dây đã được sự dụng rộng rãi trong công nghiệp và

được ứng dụng trong tải ba pha cân bằng, điểm trung tính được cô lập, với dòng thứ tự không bị triệt tiêu Gần đây tải không cân bằng và phi tuyến được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và dân dụng, dòng ba pha không cân bằng và xuất hiện dòng trung tính Để đáp ứng cho các phụ tải này, dây trung tính cần được tính đến và phương pháp điều khiển

bộ nghịch lưu áp 3 pha 4 dây được cần đến Do đó trong luận văn sau sẽ tiến hành nghiên cứu về năng lượng mặt trời là một nguồn năng lượng tái tạo vĩnh cửu và phương pháp điều khiển nguồn năng lượng này cấp cho các phụ tải không cân bằng thông qua điều khiển bộ nghịch lưu áp 3 pha 4 dây Qua nghiên cứu này tác giả đã tóm tắt các kết quả đã đạt được

để phục vụ cho việc phát triển các dự án thực tế về hệ thống điện mặt trời trong tương lai, dùng cho các phụ tải phân tán trong phạm vi hệ thống điện siêu nhỏ

Từ khóa – Điều khiển; Ba pha không cân bằng; Nghịch lưu 3 pha 4 dây; Năng lượng mặt

trời; Tải không cân bằng

INVERTER-CONTROLLED THREE PHASE VOLTAGE SOURCE PROVIDES

UNBALANCED LOAD APPLICATIONS IN SOLAR SYSTEM Abstract - Three-phase voltage-source inverters 3 wires have been used extensively in

industry and application in three-phase balanced load, the neutral point is isolated, with no order line eventually Recently unbalanced and nonlinear loads are widely used in industry and residential, unbalanced three-phase line and appears neutral line In response to the load neutral wire, this should be accounted for and method of voltage source inverter-controlled 3-phase 4 wires are needed Thus in the following thesis will conduct research on solar energy is a renewable energy source and the control method of permanent energy sources for the unbalanced load control via voltage-source inverters 3 phase 4 wire Through this research author has summarized the results achieved in order to cater for the development of practical projects on solar electric systems in the future, for the load dispersion in the range micro power system

Key words – Control; Unbalanced three-phase; Inverters 3 phase 4 wire; Solar energy;

Unbalanced load

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu: 3

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4

4 Phương pháp nghiên cứu 4

5 Bố cục đề tài 4

6 Tổng quan tài liệu nghiên cứu 4

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 5

1.1 Phát triển điện mặt trời tại Việt Nam và tỉnh ĐăkLăk 5

1.2 Tế bào quang điện 13

1.2.1 Mạch tương đương của tế bào quang điện 14

1.2.2 Mạch tương đương tiêu chuẩn hơn của tế bào quang điện 15

1.2.3 Tế bào, khối, dãy năng lượng quang điện 18

1.2.4 Liên kết các khối để có được dãy năng lượng quang điện 19

1.2.5 Điều kiện chuẩn (STC) 23

1.3 Các điều kiện ảnh hưởng đến sự phát điện của pin quang điện 24

1.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ chiếu nắng đến pin quang điện 24

1.3.2 Ảnh hưởng của sự che khuất đến pin quang điện 25

1.3.3 Phương pháp giải quyết 26

1.3.4 Bypass diode 27

1.3.5 Blocking diode 29

1.4 Hệ thống điện Mặt trời độc lập 30

1.5 Hệ thống điện Mặt trời nối lưới 30

CHƯƠNG 2 : PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN BÁM ĐIỂM CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI KẾT HỢP BỘ CHUYỂN ĐỔI DC/DC 32

2.1 Giới thiệu về bộ dò tìm điểm công suất cực đại (MPPT) 32

2.2 MPPT với giải thuật P&O 34

2.3 Điều khiển công suất cực đại theo I 36

2.4 Bộ chuyển đổi DC/DC Boost Converter 38

2.5 Bộ MPPT kết hợp bộ chuyển đổi DC/DC Boost converter 41

CHƯƠNG 3 : HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI SỬ DỤNG NGHỊCH LƯU ÁP 3 PHA 4 DÂY 44

3.1 Phân loại bộ nghịch lưu 44

3.1.1 Bộ nghịch lưu áp ba pha hai mức 44

3.1.2 Các phương pháp điều khiểm bộ nghịch lưu áp 45

3.1.3 Một số tiêu chí đánh giá kỹ thuật PWM của bộ nghịch lưu và các dạng sóng mang dùng trong kỹ thuật PWM 50

3.2 Phương pháp điều chế điều rộng xung PWM cho bộ nghịch lưu 3 pha 4 dây 51

3.3 Mô phỏng bộ nghịch lưu áp 3 pha 4 dây 53

3.4 Mô phỏng tổng hợp hệ thống 55

3.5 Kết quả mô phỏng, phân tích và đánh giá 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 63

A Diện tích toàn phần của bề mặt vật thể đen (m2)

β Góc nghiêng của mặt trời so với mặt biển

m Tỷ suất khối không khí

h Độ dài đường tia mặt trời

δ Góc nghiêng

βN Góc của mặt trời so với mực nước biển

SC hằng số mặt trời= 1.377 kW/m2

IB Cường độ của tia sáng phản xạ tại bề mặt trái đất

 Góc tới  tạo bởi tia sáng chiếu đến bề mặt tấm pin và

RS Điện trở nối tiếp

Vmodule Áp của một khối pin quang điện

Pmodule Công suất phát của một khối pin quang điện

Imodule Dòng của một khối pin quang điện

IR Dòng định mức

VR Áp định mức

Tcell Là nhiệt độ của tế bào quang điện (oC)

Tamb Nhiệt độ xung quanh

S Độ chiếu nắng

IscI Dòng ngắn mạch tại vị trí cường độ nắng bất kỳ

Isc1-Sun Dòng ngắn mạch tại full Sun (1000W/m2)

Insolation Cường độ chiếu nắng bất kỳ

Insolation1-sun Cường độ chiếu nắng tại full sun

V0 Điện áp ngõ ra

VS Điện áp ngõ vào

VL Điện áp cuộn dây

IL Dòng điện qua cuộn dây

Vload Điện áp tải

Pload Công suất tải

Iload Dòng tải

Hình 1.11 Mạch tương đương khi thêm điện trở song song RP 16

Hình 1.13 Mạch tương đương khi thêm điện trở nối tiếp RS 16

Hình 1.15 Mạch tương đương 1 cell năng lượng mặt trời 17

Hình 1.18 Sơ đồ khối mô phỏng 36 cell quang điện 19

Hình 1.22 Sơ đồ khối mô phỏng dãy pin song song 21

Hình 1.24 Các trường hợp hở mạch (a), ngắn mạch (b), và kết nối tải (c) 23

Hình 1.27 Đặc tuyến V-A dưới ảnh hưởng của độ chiếu nắng và nhiệt độ 25

Hình 1.29 Đặc tuyến V-A khi một tế bào bị che khuất 27 Hình 1.30 Ảnh hưởng của sự che khuất đến đặc tính V-A 27 Hình 1.31 Mạch tương đương của một tế bào khi bị che khuất 27 Hình 1.32 Tế bào mắc song song với diode trong trường hợp đầy nắng (a), và bị

che khuất (b)

28

Hình 1.34 Dãy quang điện trong điều kiện chiếu nắng (a), bị che khuất một khối

không có bypass diode (b) và có bypass diode (c)

29 Hình 1.35 Dãy quang điện không có blocking diode (a) và có blocking diode (b) 29

Hình 2.1 Đặc tuyến V-A với sự thay đổi của cường độ chiếu nắng 32 Hình 2.2 Đặc tuyến V-A và đặc tuyến của các loại tải 33

Hình 2.8 Mô phỏng đặc tuyến P-I và P-V với sự thay đổi của cường độ chiếu

Hình 2.16 Sơ đồ tổng quát bộ MPPT kết hợp bộ Boost converter 42

Hình 3.1 Mạch nghịch lưu 3 pha 2 bậc (a) và 1 pha cầu H (b) 44 Hình 3.2 Điều khiển theo dòng điện sử dụng mạch tạo trễ 46 Hình 3.3 Điều khiển theo dòng điện sử dụng mạch hiệu chỉnh 47 Hình 3.4 Sơ đồ điều khiển phương pháp vector dòng điện trong hệ tọa độ quay 48 Hình 3.5 Sơ đồ điều khiển phương pháp vector dòng điện trong hệ tọa độ đứng

yên

49 Hình 3.6 Quan hệ giữa biên độ áp điều khiển và biên độ sóng mang 50

Hình 3.8 Dạng sóng điều khiển 3 pha theo phương pháp PWM 53 Hình 3.9 Dạng sóng điều khiển và ngõ ra từng pha theo phương pháp PWM 53 Hình 3.10 Sơ đồ khối mô phỏng tổng quát bộ nghịch lưu 54 Hình 3.11 Sơ đồ khối tạo xung kích cho bộ nghịch lưu 54 Hình 3.12 Dòng tải 3 pha khi phụ tải không cân bằng, phân tán 55 Hình 3.13 Áp dây tải Dòng tải 3 pha khi phụ tải không cân bằng, phân tán 55

Hình 3.16 Điện áp dây tải khi phụ tải không cân bằng, phân tán 56 Hình 3.17 Điện áp pha tải khi phụ tải không cân bằng, phân tán 56 Hình 3.18 Dòng điện tải khi phụ tải không cân bằng, phân tán 57 Hình 3.19 Dòng trung tính In khi phụ tải không cân bằng, phân tán 57 Hình 3.20 Điện áp trên dây trung tính un khi phụ tải không cân bằng, phân tán 58

Hình 3.25 Điện áp trên dây trung tính un khi phụ tải cân bằng 59 Hình 3.26 Phổ hài điện áp pha Ua khi phụ tải không cân bằng 59 Hình 3.27 Tỉ lệ (%) phổ hài điện áp pha Ua khi phụ tải không cân bằng 60

Hình 3.30 Phổ hài dòng điện pha A khi phụ tải không cân bằng 61 Hình 3.31 Tỉ lệ (%) phổ hài dòng điện pha A khi phụ tải không cân bằng 61

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Với tình trạng môi trường đang ngày càng ô nhiễm bởi các chất thải công nghiệp từ các nhà máy, và với nhu cầu về năng lượng ngày mỗi cạn kiệt, nhiệm vụ tìm ra một nguồn năng lượng mới và thân thiện môi trường là nhu cầu bức thiết cho cả thế giới nói chung và Việt Nam chúng ta nói riêng

Bộ nghịch lưu áp 3 pha 3 dây đã được sự dụng rộng rãi trong công nghiệp và được ứng dụng trong tải ba pha cân bằng, điểm trung tính được cô lập, với dòng thứ tự không bị triệt tiêu Gần đây tải không cân bằng và phi tuyến được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp

và dân dụng, dòng ba pha không cân bằng và xuất hiện dòng trung tính Để đáp ứng cho các phụ tải này, dây trung tính cần được tính đến và phương pháp điều khiển bộ nghịch lưu

áp 3 pha 4 dây được cần đến

Do đó trong luận văn sau sẽ tiến hành nghiên cứu về năng lượng mặt trời là một nguồn năng lượng vĩnh cửu và phương pháp điều khiển nguồn năng lượng này cấp cho các phụ tải không cân bằng thông qua điều khiển bộ nghịch lưu áp 3 pha 4 dây; nó có thể đáp ứng cần thiết cho nhu cầu xã hội hiện nay

Bộ nghịch lưu áp 3 pha 3 dây là loại nghịch lưu áp dùng cho tải đối xứng

Hình 0.1: Bộ nghịch lưu nguồn áp 3 pha 3 dây với bộ lọc LC đầu ra

Nhược điểm của bộ nghịch lưu áp 3 pha 3 dây là khi tải không cân bằng, đáp ứng của dòng tải và áp tải bị méo dạng rất nhiều Từ vấn đề trên đòi hỏi phải có phương pháp điều khiển bộ nghịch lưu áp 3 pha trong điều kiện tải bất đối xứng và phi tuyến

Hình 0.2: Sơ đồ khối hệ thống PV kết nối bộ nghịch lưu 3 pha 4 dây cấp cho tải không

- Khối dò tìm điểm công suất cực đại Pmax (MPPT) với giải thuật tìm điểm công suất cực đại của modul PV ứng với giá trị xác định của bức xạ mặt trời và nhiệt độ

- Khối bộ biến đổi một chiều – một chiều (DC-DC) có nhiệm vụ biến đổi điện áp một chiều tương ứng với điểm công suất cực đại thành điện áp một chiều có giá trị phù hợp và

ổn định

- Bộ biến đổi một chiều – xoay chiều (DC – AC) biến đổi điện áp một chiều thành điện áp pha xoay chiều 3 pha – 380V, tần số 50Hz phù hợp với phụ tải

Mặt khác, theo kết quả nghiên cứu của một số tác giả:

Trong bài báo [1] này mô tả có ba kiểu điều khiển dòng điện khác nhau bao gồm bộ điều khiển tỉ lệ P, bộ điều khiển PI trong hệ tham chiếu d-q và bộ điều khiển tạo trễ (hysteresis controller) cho bộ nghịch lưu áp ba pha bốn dây ứng dụng cho năng lượng mặt trời

Hình 0.3: Điều khiển bộ nghịch lưu nguồn áp 3 pha 4 dây, bài báo [1]

Trong bài báo [2] này mô tả một bộ nghịch lưu nguồn áp 3 pha 4 dây hoạt động ở chế

độ cách ly Nghịch lưu 4 dây được thực hiện bằng cách sử dụng máy biến áp Delta / Wye hoặc ZigZag để đáp ứng yêu cầu cách ly Sơ đồ điều khiển bao gồm một vòng lặp dòng điện bên trong, một vòng điện áp ngoài Điều khiển trượt kỹ thuật số được sử dụng cho vòng lặp bên trong yêu cầu băng thông cao hơn Vòng điện áp được thực hiện trong khung đồng bộ với hài đã chọn cho cả các thành phần thứ tự thuận và nghịch Mô phỏng và thử nghiệm bộ nghịch lưu 125 kW ở các điều kiện hoạt động khác nhau được trình bày để xác minh tính hợp lệ của phương pháp điều khiển

Hình 0.4: Bộ nghịch lưu nguồn áp 3 pha 4 dây với máy biến áp cách ly, bài báo [2]

Trong bài báo [3] này trình bày về điều khiển bộ nghịch lưu 3 pha 4 dây đầu ra sóng sinewave có một bộ lọc LC đầu ra, bằng cách điều khiển vector không gian ba chiều Bài báo này giới thiệu phương pháp điều chế vector cho các bộ nghịch lưu 3 pha 4 dây cho tải không cân bằng và phi tuyến Kết quả thực nghiệm cho thấy hiệu quả của bộ nghịch lưu và

hệ thống điều khiển trong việc cung cấp điện áp cân bằng ở đầu ra của bộ lọc LC ngay cả khi mất cân bằng cao

Hình 0.5: Bộ nghịch lưu nguồn áp 3 pha 4 dây với bộ lọc LC, bài báo [3]

Từ những nhu cầu thực tiễn và cơ sở khoa học trên, tác giả đã quyết định chọn đề tài

nghiên cứu “Điều khiển bộ nghịch lưu áp ba pha cấp cho phụ tải không cân bằng ứng dụng trong hệ thống năng lượng mặt trời”

2 Mục tiêu nghiên cứu:

Nhằm từng bước tìm hiểu và nắm bắt và làm chủ công nghệ cũng như thiết bị liên quan đến điện mặt trời cấp cho phụ tải độc lập và bất đối xứng, trước mắt là để phục vụ công tác triển khai lắp đặt hệ thống điện mặt trời thử nghiệm tại trụ sở Công ty Thuỷ điện Buôn Kuốp trong thời gian tới nhằm đúc rút kinh nghiệm, đo đạc thông số và tìm hiểu thiết

bị và về lâu dài hơn đó phục vụ cho việc triển khai dự án điện mặt trời của Công ty Thuỷ

điện Buôn Kuốp sẽ thực hiện tại tỉnh Đắk Lắk

Hoàn thiện và làm sáng tỏ thêm lý thuyết về bộ nghịch lưu áp 3 pha 4 dây ứng dụng trong lĩnh vực điện mặt trời

Hiểu và nắm bắt được công nghệ, cách thức và phương pháp nghiên cứu khoa học,

kỹ năng trình bày một công trình nghiên cứu

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là bộ nghịch lưu áp 3 pha 4 dây cấp cho phụ tải độc lập không cân bằng ứng dụng trong hệ thống năng lượng mặt trời

Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu điều khiển hệ thống kết nối PV bằng nghịch lưu thông qua mô phỏng dùng phần mềm Matlab/Simulink mà không đề cập việc tính toán thiết kế các panel PV

Giới hạn của đề tài: Không thiết kế thi công mô hình thực

4 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu các bài viết sách báo trong nước và quốc tế;

- Thu thập số liệu liên quan về đối tượng;

- Xây dựng mô hình;

- Sử dụng công cụ mô phỏng bằng Matlab Simulink;

- Nhận xét đánh giá kết quả

5 Bố cục đề tài

Chương 1: Tổng quan Hệ thống Pin Năng lượng Mặt trời

Chương 2: Phương pháp điều khiển bám điểm công suất cực đại (MPPT) kết hợp với

bộ chuyển đổi DC/DC

Chương 3: Hệ thống điện Mặt trời sử dụng bộ nghịch lưu áp 3 pha 4 dây

6 Tổng quan tài liệu nghiên cứu

Tài liệu nghiên cứu được sử dụng cho luận văn này là các giáo trình về lý thuyết điều khiển của các tác giả ở trong và nước ngoài; các bài báo trong và ngoài nước về vấn đề điều khiển bộ nghịch lưu áp ba pha bốn dây trong lĩnh vực năng lượng mặt trời

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

Nguyên liệu hay phương pháp có khả năng chuyển đổi năng lượng chứa trong photon ánh sáng thành điện áp và dòng điện được gọi là quang điện Một photon với bước sóng ngắn và năng lượng đủ lớn có thể giải phóng một electron từ nguyên tử chứa nó Nếu lân cận vùng điện trường được cung cấp, các electron có thể dịch chuyển dọc theo kim loại gây nên dòng điện Năng lượng mặt trời tối đa mà bề mặt trái đất nhận được xấp xỉ 6000 lần tổng nhu cầu năng lượng của chúng ta

Trong lịch sử năng lượng quang điện được bắt đầu năm 1839 khi nhà vật lý 19 tuổi của Pháp Edmund Becquerel, đã gây ra được điện áp khi ông chiếu sáng bản cực kim loại trong chất điện phân yếu Thực sự 40 năm sau đó, khi Adams và Day nghiên cứu ảnh hưởng của quang điện trong chất rắn Họ có thể làm các tế bào quang điện bằng selen nhưng hiệu suất chỉ là 1%-2% Tế bào quang điện làm bằng selen nhanh chóng được chấp nhận và xuất hiện ngành công nghiệp quang điện

Thuyết lượng tử của Albert Einstein đã giải thích hiệu suất của quang điện vào năm

1904, nó đã đạt giải Nobel năm 1923 Trong cùng thời gian nền tảng về điện tử hiện đại nói chung và quang điện nói riêng đã được đưa ra, nhà khoa học Balan tên là Czochralski bắt đầu phát triển cách thức để phát triển hoàn hảo bán dẫn silicon Những năm 1940 và

1950 tiến trình Czochralski bắt đầu được sử dụng làm sự phát triển đầu tiên của tinh thể bán dẫn silicon quang điện, và nó vẫn còn chiếm ưu thế trong công nghiệp quang điện ngày nay

Những năm 1950 đã có một vài thử nghiệm sản xuất pin quang điện nhưng giá cả quá cao Năng lượng quang điện đầu tiên xuất hiện vào năm 1958 khi họ đầu tiên sử dụng cho

vệ tinh Vanguard được phóng vào không gian Trong các phương tiện không gian giá cả ít quan trọng hơn là độ bền và pin mặt trời bao giờ cũng hoạt động với vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lượng trực tiếp trên board mạch cho các vệ tinh và tàu không gian khác Cuộc khủng hoảng năng lượng những năm 1970, công việc hỗ trợ không gian được trả lại trên mặt đất Sau những năm 1980 với hiệu suất cao hơn và giá cả thấp hơn, quang điện được ứng dụng nhiều trên trái đất

1.1 Phát triển điện mặt trời tại Việt Nam và tỉnh ĐăkLăk

1.1.1 Hiện trạng điện mặt trời tại Việt Nam

Tại Việt Nam việc khai thác và sử dụng năng lượng mặt trời (NLMT) để sản xuất điện còn hạn chế, tổng công suất khoảng 4MW điện mặt trời, trong đó có một vài hệ thống

đã thí điểm nối lưới có công suất lớn và mang lại hiệu quả như:

- Hệ thống điện mặt trời 200kWp của tập đoàn Intel tại Khu Công nghệ cao TPHCM

- Hệ thống 140kWp trong khu Công nghiệp Tân Tạo

- Hệ thống 212kWp của trên mái bãi đỗ xe của siêu thị Big C tại Dĩ An – Bình Dương

- Hệ thống 120kWp trong trường ĐH Tôn Đức Thắng – Tp Hồ Chí Minh

- Hệ thống 140kWp trên sân thượng Công ty Điện lực Bà Rịa Vũng Tàu

- Ngoài ra, hiện có một số dự án đã được cấp phép đầu tư và được bổ sung vào quy hoạch phát triển điện lực cũng như chuẩn bị đầu tư:

- Nhà máy điện mặt trời Thiên Tân tại huyện Mộ Đức tỉnh Quảng Ngãi, do Công ty

CP Đầu tư và xây dựng Thiên Tân làm chủ đầu tư với quy mô 19.2MW

- Nhà máy điện mặt trời Tuy Phong tại huyện Tuy Phong tỉnh Bình Thuận, do Công

ty TNHH DooSung Vina làm chủ đầu tư với quy mô 30MW

- Nhà máy điện mặt trời Eco Seido tại Tuy Phong tỉnh Bình Thuận, do Công ty TNHH Năng Lượng Xanh Eco Seido làm chủ đầu tư với quy mô giai đoạn 1 lắp đặt 40MW

- NMĐMT trên hồ thủy điện Đa Mi với công suất 47.5MW

1.1.2 Chính sách và triển vọng phát triển điện mặt trời tại Việt Nam

1.1.2.1 Các chính sách phát triển NLMT tại Việt Nam

Việt Nam có tiềm năng rất lớn về nguồn năng lượng tái tạo, trong đó nguồn NLMT phong phú với bức xạ nắng trung bình là 5kWh/m2 /ngày phân bổ trên khắp đất nước Chính sách năng lượng tái tạo của Việt Nam được điều hành dựa vào nhu cầu cung cấp đủ năng lượng cho phát triển kinh tế và đảm bảo bảo vệ môi trường Vì nhu cầu về năng lượng của Việt Nam được dự báo tăng bốn lần từ 2005-2030 và nhu cầu về điện sẽ tăng chín lần từ 2005-2025, việc khai thác năng lượng tái tạo sẽ giúp Việt Nam giảm được

sự phụ thuộc vào các nguồn năng lượng hóa thạch, nhiên liệu ngoại nhập và đảm bảo an ninh năng lượng

Chính phủ Việt Nam đã ban hành nhiều chính sách khuyến khích phát triển NLMT,

đề ra mục tiêu sử dụng và hướng đến một thị trường điện cạnh tranh với nguồn đầu tư và

mô hình kinh doanh đa dạng Quyết định số 2068/QĐ-TTg ngày 25 tháng 11 năm 2015 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Chiến lược phát triển Năng lượng quốc gia của Việt Nam đến năm 2020 tầm nhìn 2050, trong đó Chính phủ khuyến khích việc phát triển và sử dụng năng lượng mới và năng lượng tái tạo; cung cấp các hỗ trợ tài chính cho nghiên cứu sản xuất thử và xây dựng những mô hình thí điểm; miễn thuế nhập khẩu thuế sản xuất và lưu thông

Theo Quyết định số 2068/QĐ-TTg ngày 25 tháng 11 năm 2015 của Thủ tướng Chính phủ, mục tiêu và định hướng phát triển mặt trời như sau:

- Mục tiêu: Mục tiêu chiến lược là tăng sản lượng điện sản xuất từ năng lượng tái tạo tăng từ khoảng 58 tỷ kWh năm 2015 lên đạt khoảng 101 tỷ kWh vào năm 2020, khoảng

186 tỷ kWh vào năm 2030 và khoảng 452 tỷ kWh vào năm 2050 Tỷ lệ điện năng sản xuất

từ năng lượng tái tạo trong tổng điện năng sản xuất toàn quốc tăng từ khoảng 35% vào năm

2015 tăng lên khoảng 38% vào năm 2020; đạt khoảng 32% vào năm 2030 và khoảng 43% vào năm 2050

- Định hướng phát triển nguồn NLMT:

Phát triển điện mặt trời để cung cấp điện cho hệ thống điện quốc gia và khu vực biên giới, hải đảo, vùng sâu, vùng xa chưa thể cấp điện từ nguồn điện lưới quốc gia Điện năng sản xuất từ NLMT tăng từ khoảng 10 triệu kWh năm 2015 lên khoảng 1.4 tỷ kWh vào năm 2020; khoảng 35.4 tỷ kWh vào năm 2030 và khoảng 210 tỷ kWh vào năm 2050 Đưa tỷ lệ điện năng sản xuất từ nguồn NLMT trong tổng sản lượng điện sản xuất từ mức không đáng

kể hiện nay lên đạt khoảng 0.5% vào năm 2020, khoảng 6% vào năm 2030 và khoảng 20% vào năm 2050

Ngoài ra, theo Quyết định số 428/QĐ-TTg ngày 18/3/2016 của Thủ tướng Chính phủ

về việc Phê duyệt điều chỉnh Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011-2020

có xét đến năm 2030 Về định hướng phát triển cac nguồn điện, trong đó:

Đẩy nhanh phát triển nguồn điện sử dụng NLMT, bao gồm cả nguồn tập trung lắp đặt trên mặt đất và nguồn phân tán lắp đặt trên mái nhà: Đưa tổng công suất nguồn điện mặt trời từ mức không đáng kể hiện nay lên khoảng 850 MW vào năm 2020, khoảng 4,000

MW vào năm 2025 và khoảng 12,000 MW vào năm 2030 Điện năng sản xuất từ nguồn điện mặt trời chiếm tỷ trọng khoảng 0.5% năm 2020, khoảng 1.6% vào năm 2025 và khoảng 3.3% vào năm 2030

1.1.2.2 Triển vọng phát triển điện mặt trời tại Việt Nam

Theo Quy hoạch VII điều chỉnh (QHĐ VII ĐC) dự báo nhu cầu phụ tải đến năm 2020 thì tại miền Nam sẽ thiếu hụt khoảng 4,000 GWh, các năm sau 2020 mặc dù có thừa công suất nhưng độ dự phòng thấp Do đó nhu cầu về nguồn điện là rất cần thiết

Bảng 1.1: Nhu cầu phụ tải toàn quốc và từng miền theo QHĐ VII ĐC được dự báo theo kịch bản cơ sở

(Nguồn: Quy hoạch điện VII điều chỉnh)

16,085 1,585 -3,989 19,967 34,415 34,382 28,294 20,200

nguồn thủy điện nhỏ chủ yếu tập trung khu vực Tây Nguyên, Miền Trung và khu vực Miền Bắc Truyền tải nguồn từ Miền Bắc vào Miền Nam sẽ làm tăng tổn thất trên hệ thống điện

Do đó, xây dựng các dự án năng lượng tái tạo không những góp phần bổ sung vào cấu trúc nguồn điện quy hoạch đã đề ra mà còn tận dụng tối đa và hiệu quả diện tích đất

1.1.3 Nhu cầu điện năng tỉnh Đắk Lắk và Tiềm năng phát triển điện mặt trời tại tỉnh Đắk Lắk

1.1.3.1 Nhu cầu điện năng tỉnh Đắk

a) Nhu cầu công suất

Theo quy hoạch phát triển điện lực tỉnh Đắk Lắk giai đoạn 2016-2025, tầm nhìn đến năm 2035 (đã được báo cáo tại Bộ Công Thương), nhu cầu điện toàn tỉnh Đắk Lắk giai đoạn 2015-2025 theo phương án cơ sở như sau:

Bảng 1.2: Nhu cầu phụ điện của tỉnh Đắk Lắk

(Nguồn: Quy hoạch phát triển điện lực tỉnh Đắk Lắk)

P (MW)

A (GWh) %A

P (MW)

1 Công nghiệp - xây

2 Nông - lâm - thủy 18.33 1.58 8.17 31.40 1.52 16.26 54.34 1.58 28.03

Bảng 1.3: Tốc độ tăng trưởng các ngành của tỉnh Đắk Lắk

(Nguồn: Quy hoạch phát triển điện lực tỉnh Đắk Lắk)

Stt Hạng mục Tốc độ tăng trưởng (%/năm)

b) Cân bằng công suất

Bảng 1.4: Cân bằng công suất tỉnh Đắk Lắk đến năm 2025

(Nguồn: Quy hoạch phát triển điện lực tỉnh Đắk Lắk)

Mùa mưa

Mùa khô

Mùa mưa

Mùa khô

Mùa mưa

Mùa khô

3 Nhu cầu phụ tải MW 304.7 304.7 481.7 481.7 758.0 758.0

4 Nhu cầu nguồn MVA 566.7 566.7 891.8 891.8

348.1

443.0

-Hiện nay tỉnh Đắk Lắk nhận từ 4 nguồn điện: Trạm 220kV Buôn Kuốp, 220kV Krông Búk, thủy điện Krông H’năng và thủy điện vừa và nhỏ

Qua bảng trên, đến năm 2025 vào mùa mưa và mùa khô cho thấy nguồn điện hiện tại

và nguồn thủy điện nhỏ sẽ đưa vào vận hành trong thời gian tới sẽ không đáp ứng nhu cầu công suất của toàn tỉnh Đắk Lắk và một phần tỉnh Đắk Nông Do đó cần phải tăng cường nguồn cấp nhằm đáp ứng nhu cầu phụ tải của tỉnh

c) Tiềm năng phát triển điện mặt trời tại tỉnh Đắk Lắk

- Đắk Lắk là một trong những tỉnh có cường độ bức xạ mặt trời tốt Với nhiều hồ thủy điện và thủy lợi lớn nhỏ khác nhau, các vị trí này phù hợp cho phát triển điện mặt trời

- Hiện tại tỉnh Đắk Lắk có nhiều nhà đầu tư tìm kiếm và xin xây dựng Nhà máy điện mặt trời (NMĐMT), một số nhà đầu tư đã được UBND tỉnh cho chủ trương khảo sát đo nắng và bổ sung quy hoạch

- Ngoài ra tỉnh Đắk Lắk cũng đang tiến hành thực hiện lập quy hoạch phát triển điện mặt trời đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030

1.1.3.2 Tiềm năng về NLMT tại khu vực dự án mà tác tác giả đang công tác

- Hồ chứa Nhà máy Thủy điện Buôn Kuốp: Theo nguồn dữ liệu bức xạ từ Meteonorm, bức xạ trung bình năm tại khu vực dự án khoảng 5.09 kWh/m2.ngày Bức xạ cao nhất là vào tháng 4 với 5.76 kWh/m2.ngày và thấp nhất là tháng 12 với 3.89 kWh/m2.ngày Như vậy, đây là khu vực có nguồn bức xạ tốt

Hình 1.1: Bức xạ mặt trời khu vực dự án Buôn Kuốp

Theo tính toán của Công ty Cổ phần Tư vấn điện 2, tiềm năng công suất của hồ thủy điện Buôn Kuốp lên đến khoảng 212 MW

Hình 1.2: Các khu vực thuận lợi hơn để lắp đặt pin mặt trời trên hồ Buôn Kuốp

Hồ chứa Nhà máy Thủy điện Buôn Tua Srah: Theo nguồn dữ liệu bức xạ từ Meteonorm, bức xạ trung bình năm tại khu vực dự án khoảng 5.04 kWh/m2.ngày Bức xạ cao nhất là vào tháng 3 với 5.85 kWh/m2.ngày và thấp nhất là tháng 11 với 3.81 kWh/m2.ngày Như vậy, đây là khu vực có nguồn bức xạ tốt

Hình 1.3: Bức xạ mặt trời khu vực dự án Buôn Tua Srah

Theo tính toán của Công ty Cổ phần Tư vấn điện 2, tiềm năng công suất của hồ thủy điện Buôn Kuốp lên đến khoảng 212 MW

Hình 1.4: Các khu vực thuận lợi hơn để lắp đặt pin mặt trời trên hồ Buôn Tua Srah

- Hồ chứa Nhà máy Thủy điện Srêpốk 3: Theo nguồn dữ liệu bức xạ từ Meteonorm, bức xạ trung bình năm tại khu vực dự án khoảng 5.05 kWh/m2.ngày Bức xạ cao nhất là vào tháng 2 với 5.69 kWh/m2.ngày và thấp nhất là tháng 12 với 3.95 kWh/m2.ngày Như vậy, đây là khu vực có nguồn bức xạ tốt

Hình 1.5: Bức xạ mặt trời khu vực dự án Srêpốk 3

Hình 1.6: Các khu vực thuận lợi hơn để lắp đặt pin mặt trời tại hồ Srêpốk 3

Nhận xét:

Xây dựng các dự án năng lượng điện mặt trời không những góp phần bổ sung vào cấu trúc nguồn điện quy hoạch đã đề ra mà còn tận dụng tối đa và hiệu quả diện tích đất Góp phần vào sự phát triển chung kinh tế- xã hội của khu vực tỉnh Đắk Lắk nói riêng và

cả nước nói chung

Xây dựng NMĐMT trên hồ thủy điện Buôn Kuốp, Buôn Tua Srah và Srêpốk 3 là cần thiết nhằm hỗ trợ cung cấp điện cho khu vực Miền Nam đang thiếu hụt, giảm phát thải CO2

1.2 Tế bào quang điện

Chúng ta hãy xét đến điều gì xảy ra tại vùng lân cận của mối nối p-n khi chúng được chiếu sáng bởi ảnh sáng mặt trời Các photons được hấp thu, cặp electron-lỗ trống được hình thành Nếu những hạt mang điện di động trong vùng lân cận mối nối, điện trường trong vùng nghèo sẽ đẩy các lỗ trống vào trong mặt phẳng p và electron vào trong mặt phẳng n Bản p tích trữ lỗ trống còn bản n tích trữ electron, điều này tạo thành một điện áp

có thể dùng để truyền đến tải

Nếu tiếp xúc điện được gắn chặt trên và dưới của tế bào, dòng electron sẽ chảy ra ngoài bản n theo dây cáp, xuyên qua tải và quay về bản p Vì dây không thể dẫn các lỗ trống, nó chỉ là các electron di chuyển quanh mạch điện Khi chúng tới bản p chúng kết hợp với lỗ trống làm thành mạch điện Quy ước, dòng dương có chiều ngược với dòng electron, vì vậy chiều mũi tên trong hình dưới chỉ dòng điện chảy từ bản p đến tải và quay

về bản n

Hình 1.7: Sự phát sinh dòng điện khi chiếu nắng vào mối nối p-n

1.2.1 Mạch tương đương của tế bào quang điện

Hình 1.8: Mạch tương đương cơ bản của tế bào quang điện

Hai đặc trưng quan trọng của nguồn quang điện là dòng ngắn mạch (ISC) và áp hở mạch (VOC)

Dòng bão hòa I0 là 10-12 A/cm2 Ánh sáng chiếu toàn bộ dòng ISC là 0.04 A/cm2

I q

0257,0)1

0

=+

=+

Mô phỏng 1 tế bào quang điện tại nhiệt độ 25oC (298oK):

Ta có sơ đồ mô phỏng bằng Matlab_simulink như sau:

Hình 1.9: Sơ đồ mô phỏng 1 tế bào quang điện

Ta thu được kết quả mô phỏng như sau:

Đồ thị P-V sau khi mô phỏng Đồ thị I-V sau khi mô phỏng

Kết quả thu được vị trí điểm cực đại là:

MPP power: 0.4894

MPP voltage: 0.5160

MPP current: 0.9484

1.2.2 Mạch tương đương tiêu chuẩn hơn của tế bào quang điện

Đó là các mạch tương đương phức tạp hơn của tế bào quang điện, xét trong các trường hợp một phần tử nào đó bị che khuất, thì các phân tử này sẽ không sản xuất ra dòng điện Các phần tử bị che khuất này sẽ không sinh ra nguồn cho tải, vì vậy để thực tế hơn trong việc sản xuất các pin năng lượng ta phải có các mạch phức tạp hơn để giải quyết vấn đề này

• Xét trường hợp mạch tương đương thêm vào điện trở rò R P :

I=(ISC - Id) – V/RP (1.5)

Hình 1.10: Trường hợp bị che khuất

Ta có mạch tương đương sau:

Hình 1.11: Mạch tương đương khi thêm điện trở song song R P

Hình 1.12: Đặc tuyến V-A khi thêm vào R P

Điện trở rò RP làm giảm dòng tải đi một đại lượng là V/RP Với pin năng lượng tổn hao nhỏ hơn 1% thì điện trở RP cần thiết là:

RP > 100VOC/ISC (1.6)

• Mạch tương đương tốt hơn là thêm vào một điện trở nối tiếp (R S ) giống như là

R P

Hình 1.13: Mạch tương đương khi thêm điện trở nối tiếp R S

Điện trở RS phải được nối giữa pin quang điện và các dây nối và chúng phải phù hợp với điện trở bán dẫn của chúng

d SC

de I I I I

Vd = V + I.RS (1.8)

I

Hình 1.14: Đặc tuyến V-A khi thêm vào R S

Ta thấy điện áp dịch sang trái một giá trị ΔV=IRS Với pin năng lượng tổn hao hơn 1% tương ứng điện trở Rs cần thiết là:

RS < 0.01VOC/ISC (1.10) Tổng quát:

• Một pin năng lượng mặt trời có thể tương đương với mạch sau khi thêm vào điện trở nối tiếp R S và điện trở song song R P :

Hình 1.15: Mạch tương đương 1 cell năng lượng mặt trời

P

IR V kT q SC

P d SC

R e

I I I I I I

V kT q SC

P d SC

R e

I I I I I I

Hình 1.16: Đặc tuyến V-A khi thêm vào R P và R S

Ta thấy rằng điện trở nối tiếp và song song thêm vào mạch tương đương PV làm giảm bớt cả hai đại lượng dòng và áp Do đó để thực hiện việc phát triển cho pin năng lượng mặt trời, đòi hỏi điện trở song song (RP) cao và điện trở nối tiếp (Rs) thấp là cần thiết

1.2.3 Tế bào, khối, dãy năng lượng quang điện

Hình 1.17: Tế bào, khối, dãy ping quang điện

• Một khối (12-V module) gồm có 36 tế bào đôi khi chỉ là 33 tế bào

• Một khối (24-V module) gồm có 72 tế bào là sự ghép song song 2 khối 12-V module

• Một bảng gồm nhiều khối kết hợp lại với nhau Ghép sao cho phát ra dòng và áp đảm bảo nhu cầu người tiêu dùng

Điện áp tăng lên theo số cell:

Vmodule = n(Vd - IRS) (3.14) Giả sử có 36 cell với mỗi cell dòng ISC = 3.4A tại 25oC và I0 = 6 x 10-10 A, RP =6.6

Ω và RS = 0.005 Ω

( S)

P

IR V kT q SC

P d SC

R e

I I I I I I

Pmodule = Imodule x Vmodule (1.15)

1.2.4 Liên kết các khối để có được dãy năng lượng quang điện

Các khối được mắc nối tiếp để tăng điện áp, mắc song song để tăng dòng điện Các bảng được cấu tạo bởi sự kết hợp của các khối mắc nối tiếp và song song để tăng năng lượng

• Khối nối tiếp dòng là dòng xuyên qua các tế bào PV còn điện áp là tổng của các điện áp trên các khối đang xét

Hình 1.19: Dãy nối tiếp và đặc tuyến của nó

Mô phỏng dãy nối tiếp:

Hình 1.20: Sơ đồ khối mô phỏng dãy pin nối tiếp

Kết quả mô phỏng:

Đồ thị P-V Đồ thị I-V

Ta thu được kết quả tại điểm công suất max:

MPP power: 378.7130

MPP voltage: 73.9352

MPP current: 5.1222

• Khối song song điện áp là điện áp hai đầu khối còn dòng là tổng dòng trong các khối cộng lại

Hình 1.21: Dãy song song và đặc tuyến của nó

Mô phỏng khối song song:

Hình 1.22: Sơ đồ khối mô phỏng dãy pin song song

Kết quả mô phỏng:

tử này nối tiếp với nhau

Hình 1.23: Dãy hỗn hợp với đặc tuyến của nó

1.2.5 Điều kiện chuẩn (STC)

Xét một khối đơn PV mà bạn muốn kết nối tải Giả sử tải phải là động cơ DC lái 1 máy bơm hay là 1 bộ ắcquy Trước khi kết nối tải thì dưới tác động của mặt trời chúng ta

sẽ sản xuất được 1 điện áp gọi là điện áp hở mạch (Voc), nhưng không có dòng chảy qua

nó Trong trường hợp cuối đường dây bị ngắn mạch ta thu được dòng ngắn mạch (Isc), ở đây điện áp bằng 0 Trong cả hai trường hợp chúng ta đều không phát được công suất, khi tải được nối vào với sự kết hợp của điện áp và dòng điện ta thu được công suất Để tính toán bao nhiêu công suất phát ra chúng ta hãy xét đến đặc tính V-A cũng như đặc tính tải

Hình 1.24: Các trường hợp hở mạch (a), ngắn mạch (b), và kết nối tải (c)

Trong hình dưới chúng ta có thể thu được công suất được tạo ra khi kết hợp của điện

áp hở mạch và dòng ngắn mạch để phát lên tải Tại điểm kết thúc đồ thị I hay V thì công suất thu được là bằng 0 khi một trong hai đại lượng dòng hay áp bằng 0 Tại điểm cong của đồ thị ta có công suất cực đại gọi là điểm công suất max (MPP: the maximum power point) Dòng và áp tại điểm MPP thỉnh thoảng được ký hiệu là Im và Vm trong các trường hợp chung hay được ký hiệu là IR và VR (dòng định mức và điện áp định mức) trong trường hợp điều kiện lý tưởng

Hình 1.25: Đồ thị V-A và công suất

Chúng ta có thể hình dung được cái vùng năng lượng lớn nhất là hình chữ nhật lớn nhất có thể có nằm vừa khít dưới đặc tuyến V-A Nó được biểu diễn trong hình dưới Đại lượng được dùng để diễn tả nó gọi là hệ số lấp đầy (FF: fill factor) Hệ số lấp đầy là tỉ lệ của công suất cực đại PR= VR.IR và tích số VOC.ISC

1.3 Các điều kiện ảnh hưởng đến sự phát điện của pin quang điện

1.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ chiếu nắng đến pin quang điện

Khi độ chiếu nắng giảm dòng ngắn mạch Isc cũng sẽ giảm tương xứng theo, nhưng điện áp Voc giảm không đáng kể

Khi nhiệt độ tăng thì điện áp hở mạch Voc giảm tương ứng, dòng ngắn mạch Isc tăng nhưng rất nhỏ Thật là đáng ngạc nhiên về sự làm việc tốt hơn của PV, trong điều kiện nhiệt độ thấp hơn là trong một ngày nắng nóng

Hình 1.27: Đặc tuyến V-A dưới ảnh hưởng của độ chiếu nắng và nhiệt độ

Các pin tinh thể silic có điện áp Voc giảm 0.37% khi nhiệt độ tăng lên 1oC và Isc tăng khoảng 0.05% Kết quả là khi nóng lên điểm MPP sẽ bị giảm về bên trái 0.5%/oC Điều này thực sự có ý nghĩa trong việc sản xuất pin khi nhiệt độ thay đổi, rõ ràng là cần phải tính đến sự thay đổi của nhiệt độ khi sản xuất khối pin

Nhiệt độ của các pin thay đổi không chỉ bởi nhiệt độ môi trường thay đổi mà còn vì

độ chiếu nắng thay đổi Chỉ một phần nhỏ của nắng chiếu tới một khối được chuyển đổi thành điện và truyền đi, hầu hết năng lượng gởi tới được hấp thu và chuyển thành năng lượng nung nóng Để giúp người thiết kế tính toán sự thay đổi nhiệt độ của pin, các nhà sản xuất thường sản xuất một bộ chỉ thị gọi là “NOCT”, dựa trên những tiêu chuẩn nhiệt

độ pin vận hành trong điều kiện định mức NOCT là nhiệt độ của tế bào trong một khối khi nhiệt độ môi trường xung quanh là 20oC, độ chiếu nắng là 0.8 kW/m2 Để tính toán cho các điều kiện môi trường khác, người ta sử dụng biểu thức sau:

S

NOCT T

Với: Tcell: là nhiệt độ của tế bào quang điện (oC)

Tamb: nhiệt độ xung quanh S: độ chiếu nắng

Khi NOCT không thể giải quyết, người ta dùng phương pháp để tính nhiệt độ tế bào dựa trên:

/

1kW m

Insolation T

T cell amb  (1.18)

Ở đây γ là vector tỉ lệ phụ thuộc vào tốc độ của gió và làm thế nào để thông gió tốt nhất cho khối pin khi được cài đặt Đặc trưng của biến γ trong khoảng 25 oC - 35 oC; là trong một đơn vị chiếu nắng, các tế bào có nhiệt độ khoảng 25 oC - 35 oC nóng hơn nhiệt

độ xung quanh chúng

1.3.2 Ảnh hưởng của sự che khuất đến pin quang điện

Ngõ ra của khối PV có thể giảm đột ngột ngay cả khi một phần nhỏ của nó bị che khuất Trừ phi có những sự bù đắp vào để giải quyết vấn đề che khuất này, thậm chí một

tế bào nhỏ trong một chuỗi dài các tế bào bị che khuất cũng có thể dễ dàng làm mất hơn

một nữa năng lượng đầu ra Những diode được thêm vào bên ngoài, chủ ý thêm vào của nhà sản xuất hay là của người thiết kế, có thể giúp duy trì hoạt động của khối pin quang điện Mục đích chính của việc thêm vào các diode này để giảm bớt ảnh hưởng của việc che khuất lên đặc tuyến V-A Các diode thường được gắn song song với khối hoặc như các móc khóa của những tế bào trong một khối

1.3.3 Phương pháp giải quyết

Ta xét trường hợp một tế bào trong khối bị che khuất (giả sử là tế bào trên cùng, cũng

có thể cho các tế bào ở các vị trí khác của chuỗi) mạch tương đương Hình 1.33 Khi các tế bào được mắc nối tiếp dòng chạy qua chúng là như nhau Tuy nhiên khi tế bào trên cùng

bị che khuất dòng Isc của tế bào đó giảm về zero Điện áp giảm qua Rp và dòng chạy qua

nó làm cho diode bị phân cực ngược, dẫn đến diode không có dòng chạy qua Điều này có nghĩa là toàn bộ dòng chảy đến tải phải qua Rp và Rs Nghĩa là tại tế bào trên cùng, thay

vì thêm điện áp vào ngõ ra thì nó lại làm giảm điện áp này

Hình 1.28: Mạch khi một cell bị che khuất

Xét trường hợp n-1 tế bào vẫn còn có đủ ánh sáng để sản xuất đầy đủ dòng điện do

đó sẽ sản xuất đầy đủ điện áp Vn-1 Khi đó điện áp ra của n-1 tế bào giảm đi chỉ còn lại là

VSH (với một tế bào bị che khuất):

)(

)

11

n V

V V

) (R P R S I

n

V

Từ khi điện trở song song RP lớn hơn rất nhiều so với điện trở nối tiếp RS, ta có công thức đơn giản hơn như sau:

P

R I n

V

Hình 1.29: Đặc tuyến V-A khi một tế bào bị che khuất

Đồ thị sau biểu diễn đặc tuyến V-A của khối trong tình trạng 1 tế bào bị che khuất 50%, 1 tế bào bị che khuất hoàn toàn và 2 tế bào bị che khuất hoàn toàn:

Hình 1.30: Ảnh hưởng của sự che khuất đến đặc tính V-A

Với một tế bào bị che khuất trong khối 36, năng lượng phát ra cho ắcquy giảm khoảng 2/3

1.3.4 Bypass diode

Hình 1.31: Mạch tương đương của một tế bào khi bị che khuất