Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
chương 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI

chương 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI

Tải bản đầy đủ - 0trang

Chương 1



Hình 1.1. Quang phổ mặt trời ngồi khí quyển trái đất



Hình 1.2. Thang sóng điện từ của bức xạ mặt trời

Hình 1.1 Trình bày thang sóng điện từ của bức xạ mặt trời ánh sáng nhìn thấy

được có bước sóng 0,4µm đến gần 0,8µm, chỉ chiếm một phần rất nhỏ trong phổ

sóng điện từ của bức xạ mặt trời.

Bảng 1.1: Phân bố bức xạ mặt trời theo bước sóng

Quang phổ

Tia vũ trụ

Tia x

Tia tử ngoại C

Tia tử ngoại B

Tia tử ngoại A

Tia nhìn thấy



Bước sóng

< 1nm

0,1 nm

0,2 ÷ 0,28 µm

0,28 ÷ 0,32 µm

0,32 ÷ 0,4 µm

0,4 ÷ 0,52 µm

0,52 ÷ 0,62 µm

0,62 ÷ 0,78 µm



Mật độ năng lượng (W/m)

6,978.10

6,978.10

7,864.10

2,122.10

8,073.10

2,24.10

1,827.10

2,280.10



4



Tỷ l %



0,57

1,55

5,90

16,39

13,36

16,68



Chng 1



Tia hng ngoi



Súng vụ tuyn

in



4,125.102

1,836.102

2,637.101

6,987.10-9

6,987.10-10

6,987.10-9



0,78 ữ1,4 àm

1,4 ữ3 µm

3 ÷100 µm

0,1 ÷10 cm

10 ÷100cm

1 ÷ 20cm



30,18

13,43

1,93



Tuy nhiên, quả đất bị bao bọc xung quanh bởi một tầng khí quyển có chiều dài

khoảng 7991 km bao gồm các phân tử khí, hơi nước, các hạt bụi, các hạt chất lỏng,

chất rắn và các đám mây. Vì vậy, khi bức xạ mặt trời xun qua lớp khí quyển đó để

đến được mặt đất thì năng lượng và phổ của nó bị thay đổi đáng kể.

Ơ bên ngồi lớp khí quyển quả đất, năng lượng bức xạ mặt trời là hằng số và

có giá trị 1353 W/m.

Ở Việt Nam, Vị trí địa lý đã ưu ái cho chúng ta một nguồn năng lượng tái tạo

vô cùng lớn, đặc biệt là năng lượng mặt trời. Trải dài từ vĩ độ 23023’ Bắc đến 8027’

Bắc, Việt Nam nằm trong khu vực có cường độ bức xạ mặt trời tương đối cao, năng

lượng bức xạ mặt trời trung bình đạt 4 đến 5kWh/m2 mỗi ngày.



5



Chương 1



Hình 1.3. Phân bố tổng số giờ nắng 3 tháng 1,2,3 năm 2011



Hình 1.4. Bức xạ mặt trời tại ba thành phố tiêu biểu năm 2009

Ngày nay, nhu cầu sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo đang tăng lên mạnh

mẽ do bởi các nguồn năng lượng hóa thạch đang dần cạn kiệt và chúng gây ra



6



Chương 1



những hậu quả về mơi trường như hiệu ứng nhà kính, lũ lụt… Trong các nguồn

năng lượng tái tạo, năng lượng mặt trời đang dần trở nên rất phổ biến bởi vì chúng

có nhiều ưu điểm trong phương pháp phát điện, chí phí bảo dưỡng thấp, an tồn cho

người sử dụng và không gây ô nhiễm môi trường. Nguồn năng lượng điện mặt trời

đã tăng 20% - 25% so với 20 năm qua do bởi các yếu tố sau:

- Hiệu suất phát điện của pin mặt trời ngày càng được cải thiện

- Cải tiến trong công nghệ sản xuất pin

- Giá thành giảm

Tuy nhiên, ở thời điểm hiện tại giá thành pin mặt trời còn khá cao. Cơng suất

phát ra bởi pin mặt trời lại phụ thuộc trực tiếp vào bức xạ, nhiệt độ và điều kiện thời

tiết. Đặc tính PV và VI của pin mặt trời lại khơng tuyến tính, trên đường đặc tuyến

đó tồn tại một điểm làm việc cực đại (MPP) mà ở đó cơng suất phát ra của pin mặt

trời là lớn nhất. Nhưng điểm này không phải là hằng số, chúng luôn thay đổi theo

nhiệt độ và bức xạ. Vỳ vậy, dò tìm điểm làm việc cực đại của pin mặt trời (MPPT)

phải được sử dụng để đưa pin mặt trời luôn làm việc tại điểm này, nhằm nâng cao

hiệu suất của pin mặt trời.

Trên thế giới và trong nước đã có nhiều nghiên cứu về hệ thống pin mặt trời

nối lưới. Chủ yếu về các lĩnh vực như:

Ổn định và nâng cao điện áp phát ra của hệ thống pin mặt trời [5,6]

Các phương pháp điều khiển nhằm đưa hệ thống pin mặt trời làm việc tại điểm

công suất cực đại [16-26].

Các phương pháp nghịch lưu nhằm cải thiện chất lượng điện trong hệ thống

năng lượng mặt trời [4-15].

Các phương pháp điều khiển công suất tác dụng, cơng suất phản kháng và

dòng điện bơm vào lưới của hệ thống pin mặt trời nối lưới [12,13].



7



Chương 1



Comparative



Study



of



Maximum



Power



Point



Tracking



Algorithms [24].

Comparison Of Maximum Power Point Tracking Algorithms For Photovoltaic

System [7].

A study of a two stage maximum power point tracking control of a

photovoltaic system under partially shaded insolation conditions [28]

1.6. Mục đích của đề tài

Đề tài tập trung nghiên cứu các phương pháp tìm điểm làm việc cực đại của

pin mặt trời xét trên 1 cá thể pin mặt trời và xét trên toàn thể cách đồng pin năng

lương mặt trời, khi xét điểm làm việc cực đại của hệ thống cánh đồng pin mặt trời

có xét đến ảnh hưởng của bóng. Trên đặc các đặc tuyến của pin mặt trời, tồn tại một

điểm vận hành tối ưu nơi mà công suất nhận được từ pin mặt trời là cực đại. Tuy

nhiên, điểm vận hành tối ưu này không cố định mà nó thay đổi theo các điều kiện

mơi trường đặc biệt là bức xạ mặt trời và nhiệt độ pin, đối với cán đồng pin năng

lượng mặt trời điểm vận hành tối ưu này còn phụ thuộc vào vùng bóng của cách

đồng pin. Vì vậy tìm điểm làm việc cực đại (MPP) của pin mặt trời là một phần

không thể thiếu của hệ thống pin mặt trời nói chung và là của bộ chuyển đổi năng

lượng từ pin mặt trời nói riêng. Bộ chuyển đổi năng lượng có nhiệm vụ chuyển toàn

bộ năng lượng của pin mặt trời ra tải, dưới sự điều khiển của bộ tìm điểm cực đại

của pin mặt trời.

Có rất nhiều bộ chuyển đổi năng lượng từ pin mặt trời đã được nghiên cứu và

công bố. Các bộ chuyển đổi năng lượng này khác nhau ở nhiều khía cạnh như mức

độ phức tạp, thơng số đo lường, số lượng cảm biến yêu cầu, tốc độ chuyển đổi và

giá thành. Đề tài sẽ nghiên cứu các bộ chuyển đổi năng lượng từ pin mặt trời. Mục

đích của nghiên cứu của đề tài là đề xuất bộ chuyển đổi năng lượng kết hợp với

phương pháp MPPT tối ưu với khả năng đáp ứng dưới các điều kiện môi trường như



8



Chương 1



nhiệt độ, bức xạ thay đổi và chi phí thấp, có khả năng dò được điểm làm việc tối ưu

của hệ thống cánh đồng pin năng lượng mặt trời.

1.7. Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn đề tài

- Xây dựng mơ hình pin mặt trời xét đến ảnh hưởng của bóng che, phân tích

các đặc tuyến I-V, P-V của pin mặt trời, sự phụ thuộc các đặc tính của pin mặt trời

dưới các điều kiện mơi trường

- Nghiên cứu các giải thuật MPPT của pin mặt trời, đề xuất phương pháp

MPPT xét đến ảnh hưởng của bóng che.

- Đề xuất cấu hình cánh đồng pin mặt trời.

- Thi cơng phần cứng dò tìm điểm cực đại khi bị bóng che.

- Dùng phần mềm Matlab/Simulink nghiên cứu xây dựng mơ hình pin mặt

trời, bộ chuyển đổi năng lượng và giải thuật dò tìm điểm làm việc cực đại cho cánh

đồng pin.

1.8. Phương pháp nghiên cứu

- Thu thập tài liệu liên quan đến đề tài nghiên cứu.

- Nghiên cứu các mơ hình tốn học của pin mặt trời. Đề nghị mơ hình tính

tốn cụ thể.

- Xây dựng mơ hình mô phỏng pin mặt trời và các giải thuật MPPT kết hợp

với bộ chuyển đổi năng lượng DC/DC.

- Phân tích các kết quả nhận được và các kiến nghị.

- Đánh giá tổng quát toàn bộ bản luận văn. Đề nghị hướng phát triển của đề

tài.



9



Chương 1



Chương 2



CƠ SỞ LÝ THUYẾT



2.6. Mơ hình pin mặt trời

Một lớp tiếp xúc bán dẫn p-n có khả năng biến đổi trực tiếp năng lượng bức xạ

mặt trời thành điện nhờ hiệu ứng quang điện được gọi là pin mặt trời. Mạch điện

tương đương của pin mặt trời được cho như hình 2.1:



Hình 2.1. Mạch điện tương đương của pin mặt trời

Mạch điện gồm có dòng quang điện Iph, điot, điện trở dòng rò Rsh và điện trở

nối tiếp Rs, đặc tuyến I-V của pin được mơ tả bằng biểu thức sau:



Trong đó:

Iph: dòng quang điện (A)

Is: dòng bão hòa (A)

q: điện tích của electron, q = 1,6x10-19 C

k: hằng số Boltzmann’s, k =1,38x10-23 J/K



10



Chương 1



Tc: nhiệt độ vận hành của pin (K)

A: hệ số lý tưởng phụ thuộc vào công nghệ chế tạo pin, ví dụ cơng nghệ Simono A=1.2, Si-Poly A = 1.3…

Dòng quang điện Iph phụ thuộc trực tiếp vào bức xạ mặt trời và nhiệt độ của

pin:



Trong đó:

Isc: dòng ngắn mạch tại nhiệt độ tiêu chuẩn 250C (A) và bức xạ 1kW/m2

K1: hệ số dòng điện phụ thuộc vào nhiệt độ (A/0C)

Tc: Nhiệt độ vận hành của pin mặt trời (K)

TRef : Nhiệt độ tiêu chuẩn của pin mặt trời (K)

λ: Bức xạ mặt trời (kW/m2)

Mặt khác, dòng bão hòa Is là dòng các hạt tải điện khơng cơ bản được tạo ra

do kích thích nhiệt. Khi nhiệt độ của pin mặt trời tăng dòng bão hòa cũng tăng theo

hàm mũ.



Trong đó:

IRS: Dòng điện ngược bão hòa tại nhiệt độ tiêu chuẩn (A)

EG: Năng lượng lỗ trống của chất bán dẫn

Đối với pin mặt trời lý tưởng, điện trở dòng rò R sh = ∞, Rs = 0. Khi đó mạch

điện tương đương của pin mặt trời được cho bởi hình 2.2:



11



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

chương 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×