KHOA HỌC CÔNG NGHỆ<br />
<br />
TIỀM NĂNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT KHAI THÁC HIỆU QUẢ NĂNG<br />
LƢỢNG ĐIỆN TỪ NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI Ở VIỆT NAM<br />
Trần Văn Hải, Bùi Văn Hiền<br />
Khoa CN KT Điện – Điện Tử Trường ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM<br />
TÓMTẮT<br />
Bài báo này nghiên cứu về tiềm năng năng l ợng m t trời và các giải pháp kỹ thuật - công nghệ ể khai<br />
thác hiệu quả năng l ợng iện từ năng l ợng m t trời ở Việt Nam. Dự tr n á phân tí h u iểm và nh ợc<br />
iểm của các giải pháp kỹ thuật tr<br />
ây, giải thuật d tìm iểm công su t cự ại cải tiến (D_PO) ợ ề xu t<br />
nh m thu ợc công su t của nguồn năng l ợng iện m t trời là l n nh t. Kết quả thực nghiệm của mô hình thi<br />
ông<br />
hứng tỏ tính hiệu quả của giải thuật D_PO ề xu t.<br />
<br />
POTENTIALSANDENGINEERINGSOLUTIONS TO EXPLOIT EFFECTIVELY<br />
ELECTRICAL ENERGY FROM SOLAR ENERGY IN VIETNAM<br />
ABSTRACT<br />
This paperstudiesthe potentialsolar energyandengineering-technologysolutions to exploit effectively<br />
electrical energy from solar energy in Vietnam. Basedontheanalysis ofadvantagesanddisadvantages oftheprior<br />
engineeringsolutions, the algorithmimprovement max power point tracking (D_PO) is proposedto obtainthe<br />
power ofsolarenergy which ismaximum. The experimental resultsof execution modelhave provedthe effectivity<br />
ofthe proposedalgorithmD_PO.<br />
<br />
I. GIỚI THIỆU<br />
Trong các nguồn năng l ợng tái tạo, năng l ợng m t trời ng dần trở nên r t phổ biến<br />
bởi vì chúng có nhiều u iểm trong ph ơng pháp phát iện, chí phí bảo d ỡng th p, an toàn<br />
ho ng ời s dụng và không gây ô nhiễm môi tr ờng. Tuy nhiên, ở thời iểm hiện tại giá<br />
thành pin m t trời còn khá cao. Công su t phát ra bởi pin m t trời lại phụ thu c trực tiếp vào<br />
bức xạ, nhiệt<br />
v iều kiện thời tiết Đ c tuyến công su t- iện áp (P-V) v d ng iện- iện<br />
áp (I-V) của pin m t trời lại không tuyến tính, tr n ờng c tuyến<br />
tồn tại m t iểm làm<br />
việc cự ại (MPP) mà ở<br />
ông su t phát ra của pin m t trời là l n nh t Nh ng iểm này<br />
không phải là h ng số, h ng luôn th y ổi theo nhiệt<br />
và bức xạ. Vì vậy, d tìm iểm làm<br />
việc cự ại của pin m t trời (MPPT) phải ợc s dụng ể<br />
pin m t trời luôn làm việc tại<br />
iểm này, nh m nâng cao hiệu su t của pin m t trời.<br />
Trên thế gi i<br />
ph ơng pháp P&O [4]<br />
<br />
nhiều nghiên cứu về MPPT: ph ơng pháp iện áp h ng số (k) [3],<br />
<br />
Ph ơng pháp iện áp h ng số (k)<br />
năng l ợng cung c p b gián oạn.<br />
<br />
nh ợ<br />
<br />
iểm là phụ thu c vào giá tr tối u k v<br />
<br />
Ph ơng pháp P&O<br />
nh ợ iểm là tố<br />
áp ứng không theo k p v i th y ổi t<br />
ng t của nhiệt<br />
môi tr ờng và bức xạ m t trời, có sự d o ng iện áp gần iểm công su t<br />
cự ại, gây tổn th t năng l ợng.<br />
Để khắc phụ á nh ợ iểm củ h i ph ơng pháp tr n, nh m nghi n ứu<br />
ph ơng pháp P&O cải tiến (D_P&O)<br />
pin m t trời luôn làm việc tại iểm cự ại.<br />
<br />
ề xu t<br />
<br />
II. PHƢƠNG PHÁP TIẾP CẬN<br />
1. Tiềm năng năng lƣợng mặt trời ở Việt Nam<br />
Nguồn năng l ợng m t trời ợ ánh giá l nguồn năng l ợng dồi d o v<br />
nhiên ban t ng r ng khắp toàn thế gi i (Hình 1.1).<br />
<br />
TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ & THỰC PHẨM - SỐ 03/2014<br />
<br />
ợc thiên<br />
<br />
34<br />
<br />
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ<br />
<br />
Hình 1. Bản đồ cường độ bức xạ năng lượng mặt trời trung bình trên toàn thế giới<br />
(Nguồn: national renewable energy laboratory (NREL); Illustration: Bryan Christie Design)<br />
Việt N m ũng l quốc gia n m trong vùng<br />
t ơng ối l n c biệt là các tỉnh phía nam (Hình 1.2)<br />
<br />
ờng<br />
<br />
bức xạ năng l ợng m t trời<br />
<br />
Hình 1.2. Phân bố tổng số giờ nắng 3 tháng 1,2,3 năm 2011<br />
Theo số liệu thống kê về ờng<br />
bức xạ m t trời (kWh/m2/ngày) và số giờ nắng<br />
(giờ/ngày) của các khu vực chính trong cả n c trong bảng 1.1 và 1.2 cho th y: khu vực từ Đ<br />
Nẵng trở v o phí n m<br />
ờng<br />
bức xạ và số giờ nắng trung bình m t ng y t ơng ối cao<br />
r t phù hợp ể kh i thá năng l ợng iện từ m t trời.<br />
<br />
TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ & THỰC PHẨM – SỐ 03/2014<br />
<br />
35<br />
<br />
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ<br />
<br />
Bảng 1.1. Số liệu cường độ bức xạ mặt trời trung bình cho các khu vực<br />
Địa phƣơng<br />
Quảng Ninh<br />
H N i<br />
Nghệ An<br />
Đ Nẵng<br />
TP.HCM<br />
C M u<br />
Ph Quố<br />
<br />
1<br />
2,1<br />
2,1<br />
1,8<br />
3,5<br />
5,1<br />
5,3<br />
5,0<br />
<br />
2<br />
2,2<br />
2,2<br />
2,2<br />
4,3<br />
6,3<br />
5,5<br />
5,5<br />
<br />
3<br />
2,5<br />
2,3<br />
2,3<br />
5,2<br />
6,6<br />
6,2<br />
5,7<br />
<br />
4<br />
2,5<br />
3,3<br />
3,3<br />
5,8<br />
5,7<br />
5,3<br />
5,7<br />
<br />
Tháng (kWh/m2/ngày)<br />
5<br />
6<br />
7<br />
8<br />
9<br />
4,6 4,0 3,9 4,2 4,4<br />
5,3 5,5 5,7 5,2 4,8<br />
5,1 5,3 5,7 4,7 4,0<br />
6,4 5,9 6,5 5,7 5,2<br />
5,0 4,9 5,1 5,0 4,8<br />
4,1 4,2 4,3 4,2 4,2<br />
4,9 4,3 4,4 4,1 4,3<br />
<br />
10<br />
3,8<br />
4,1<br />
3,1<br />
4,2<br />
4,5<br />
4,2<br />
4,6<br />
<br />
11<br />
3,6<br />
3,4<br />
2,0<br />
3,0<br />
4,3<br />
4,3<br />
4,8<br />
<br />
12<br />
3,0<br />
3,0<br />
2,0<br />
2,5<br />
4,6<br />
4,4<br />
4,9<br />
<br />
TB năm<br />
3,4<br />
3,8<br />
3,4<br />
4,8<br />
5,2<br />
4,6<br />
4,8<br />
<br />
Bảng 1.2. Số giờ nắng trung bình trong ngày theo từng tháng cho các khu vực<br />
Địa phƣơng<br />
<br />
1<br />
Quảng Ninh 1,9<br />
Hà N i<br />
2,2<br />
Nghệ An<br />
2,6<br />
Đ Nẵng<br />
4,4<br />
TP.HCM<br />
7,9<br />
Cà Mau<br />
8,3<br />
Phú Quốc<br />
7,7<br />
<br />
2<br />
2,0<br />
1,6<br />
1,7<br />
5,1<br />
8,8<br />
8,9<br />
8,8<br />
<br />
3<br />
2,4<br />
1,4<br />
2,3<br />
3,4<br />
8,8<br />
9,3<br />
8,8<br />
<br />
4<br />
3,7<br />
2,7<br />
4,6<br />
6,9<br />
7,7<br />
8,8<br />
7,7<br />
<br />
Tháng (giờ/ngày)<br />
5<br />
6<br />
7<br />
8<br />
5,3 4,5 5,4 5,6<br />
5,3 5,2 5,9 5,3<br />
7,3 6,7 7,6 5,8<br />
8,3 7,9 8,3 6,7<br />
6,3 5,7 5,8 5,6<br />
6,9 5,9 6,0 5,8<br />
6,9 6,3 6,0 5,8<br />
<br />
9<br />
5,5<br />
5,4<br />
5,2<br />
5,8<br />
5,4<br />
5,6<br />
5,7<br />
<br />
10<br />
4,2<br />
5,3<br />
4,6<br />
4,7<br />
5,9<br />
5,7<br />
6,3<br />
<br />
11<br />
3,6<br />
4,2<br />
3,2<br />
4,0<br />
6,7<br />
6,3<br />
6,7<br />
<br />
12<br />
2,9<br />
3,5<br />
2,8<br />
3,6<br />
7,2<br />
6,7<br />
5,7<br />
<br />
TB năm<br />
3,9<br />
4,0<br />
4,5<br />
5,8<br />
6,8<br />
7,0<br />
6,4<br />
<br />
2. Các giải pháp kỹ thuật khai thác hiệu quả năng lƣợng điện từ mặt trời ở Việt Nam<br />
Các giải pháp<br />
<br />
ợ<br />
<br />
ề xu t nh m h<br />
<br />
ng t i hai mục tiêu trọng iểm sau:<br />
<br />
Giảm giá th nh phát iện trong phạm vi ch p nhận<br />
h i của Việt N m trong t ơng l i<br />
<br />
ợc phù hợp iều kiện kinh tế xã<br />
<br />
Giải quyết á nh ợ iểm l n củ năng l ợng m t trời ũng nh năng l ợng tái tạo nói<br />
chung về các m t công su t, giá th nh ầu t ,<br />
phân tán và sự phụ thu c vào thiên nhiên.<br />
2.1. Cấu trúc lại hệ thống điện<br />
Hệ thống truyền tải quốc gia v i mô hình liên kết cứng (Hình 1.3) có nhiều u iểm<br />
hiện tại, nh ng sẽ b t cập ối v i những nhà máy công su t nhỏ,<br />
phân tán l n nh iện m t<br />
trời.<br />
V i những n t c thù củ iện m t trời ( phân tán, cục b ) r t phù hợp v i l i phân<br />
tán ho c kết nối l i trong phạm vi hẹp, iều này sẽ giảm thiểu tổn th t ũng nh giảm th p<br />
hi phí h l i, chi phí vận h nh v giá th nh án iện chắc chắc sẽ giảm theo.<br />
<br />
TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ & THỰC PHẨM – SỐ 03/2014<br />
<br />
36<br />
<br />
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ<br />
<br />
Hình 1.3. Mô hình hệ thống điện truyền thống<br />
V i hệ thống iện thông minh (Hình 1.4), trong hệ thống iện á nh máy phát iện<br />
ợc bố trí phân tán xen kẽ các trung tâm phụ tải v<br />
c biệt sẽ có thêm các nhà máy phát<br />
iện năng l ợng tái tạo tham gia vào hệ thống.<br />
<br />
Hình 1.4. Mô hình hệ thống điện thông minh<br />
2.3.Bộ chuyển đổi DC/DC (Converter)<br />
B biến ổi DC DC ợc s dụng r ng rãi trong nguồn iện m t chiều (DC) ể chuyển<br />
ổi nguồn DC không ổn nh thành nguồn iện DC có thể iều khiển ợc. Trong hệ thống<br />
pin m t trời, b biến ổi DC DC ợc kết hợp ch t chẽ v i ph ơng pháp d tìm ông su t cực<br />
ại (MPPT-Max Power Point Tracking). MPPT s dụng b biến ổi DC DC ể iều chỉnh<br />
nguồn iện áp vào l y từ nguồn pin m t trời, chuyển ổi và cung c p iện áp l n nh t phù hợp<br />
v i tải. B biến ổi DC/DC gồm m t khoá iện t , m t cu n cảm ể giữ năng l ợng, và m t<br />
iôt d n dòng.<br />
Việc chọn loại DC/DC nào dùng trong hệ PV còn tu thu c vào yêu cầu của ắc quy và<br />
tải ối v i iện áp ra của dãy panel m t trời.<br />
B giảm áp buck có thể nh ợ iểm làm việc có công su t tối u mỗi khi iện áp<br />
v o v ợt quá iện áp ra của b biến ổi, tr ờng hợp này ít thực hiện ợ khi ờng<br />
bức<br />
xạ của ánh sáng xuống th p.<br />
<br />
TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ & THỰC PHẨM – SỐ 03/2014<br />
<br />
37<br />
<br />
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ<br />
<br />
B tăng áp oost [1]<br />
thể nh iểm làm việc tối u ng y ả v i ờng<br />
yếu. Hệ thống làm việc v i l i dùng b oost ể tăng iện áp ra c p cho tải tr<br />
vào b biến ổi DC/AC.<br />
<br />
ánh sáng<br />
khi<br />
<br />
Hình 1.5. Sơ đồ nguyên lý mạch boost<br />
ng của b tăng áp oost dự v o<br />
<br />
Nguyên lý hoạt<br />
l ợng của cu n dây.<br />
<br />
tính l u trữ v tí h ph ng năng<br />
<br />
Khi S ng ho d ng qua (TON) d ng iện từ nguồn chạy qua cu n dây, năng l ợng từ<br />
tr ờng ợ tí h lũy trong u n dây Không<br />
d ng iện chạy qu iốt D và dòng tải ợc<br />
cung c p bởi tụ iện C.<br />
<br />
Hình 1.6. Dạng sóng điện áp và dòng điện trên cuộn dây L khi S đóng<br />
Khi<br />
<br />
:<br />
<br />
diL<br />
<br />
v L Vd L<br />
<br />
diL<br />
dt<br />
<br />
(i L ) closed <br />
<br />
Vd DT<br />
L<br />
<br />
dt<br />
<br />
<br />
<br />
Vd<br />
L<br />
<br />
Khi S mở (TOFF), d ng iện cảm ứng chạy vào tải qu<br />
<br />
(1.1)<br />
iốt ũng nh nạp lại cho tụ iện<br />
<br />
C.<br />
<br />
TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ & THỰC PHẨM – SỐ 03/2014<br />
<br />
38<br />
<br />
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
