BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HUỲNH LÂM NGỌC TÂM NGHIÊN CỨU THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN SẠC TỐI ƯU CỦA HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 605250 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HUỲNH LÂM NGỌC TÂM NGHIÊN CỨU THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN SẠC TỐI ƯU CỦA HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 605250 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HUỲNH LÂM NGỌC TÂM NGHIÊN CỨU THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN SẠC TỐI ƯU CỦA HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 605250 Hướng dẫn khoa học: TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS Trương Đình Nhơn LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Huỳnh Lâm Ngọc Tâm Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 11/03/1978 Nơi sinh: Tiền Giang Quê quán: Tiền Giang Dân tộc: Kinh Địa liên lạc: 36, YerSin, phường 4, thành phố Mỹ Tho, tỉnh Tiền Giang Điện thoại quan: 073 886 288 Điện thoại riêng: 0972933386 Fax: 073 886 289 Email: tamscttg@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Không Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy; Thời gian đào tạo từ 10/1997 đến 05/2002 Nơi học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh Ngành học: Điện Khí hóa Cung cấp điện Luận án tốt nghiệp: Tính toán máy biến áp pha công suất nhỏ ngôn ngữ lập trình Matlab Ngày & nơi bảo vệ luận án tốt nghiệp: 03/2002 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh Người hướng dẫn: ThS Nguyễn Trọng Thắng Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ: 10/2013 đến 10/2015 Nơi học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ thuật điện Tên luận văn: Nghiên cứu thuật toán điều khiển sạc tối ưu hệ thống pin lượng mặt trời Ngày & nơi bảo vệ luận văn: Ngày 25/10/2015, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Người hướng dẫn: TS Trương Đình Nhơn HVTH: Huỳnh Lâm Ngọc Tâm i Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS Trương Đình Nhơn III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 05/2002 Cty chế biến thực phẩm Tân Tân Nhân viên bảo trì 02/2003 BCH Quân tỉnh Tiền Giang Chiến sĩ thông tin 05/2005 Cty tư vấn thiết kế điện Phúc Thiên Kỹ sư thiết kế 04/2006 Đến Trung tâm Khuyến công Tư vấn PTCN – Sở Công Thương Tiền Giang Trưởng phòng tư vấn phát triển công nghiệp HVTH: Huỳnh Lâm Ngọc Tâm ii Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS Trương Đình Nhơn LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 10 năm 2015 Huỳnh Lâm Ngọc Tâm HVTH: Huỳnh Lâm Ngọc Tâm iii Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS Trương Đình Nhơn LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập nghiên cứu hoàn thành luận văn tốt nghiệp, nhận nhiều động viên giúp đỡ Trước tiên, xin chân thành cảm ơn TS Trương Đình Nhơn, người Thầy dành nhiều thời gian tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho suốt trình thực hoàn thành luận văn tốt nghiệp Xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Quý Thầy – Cô, đặc biệt thầy cô Khoa Điện - Điện tử Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh trang bị cho kiến thức quý báo năm học tập Trường Xin cảm ơn tất bạn bè, đồng nghiệp đồng hành suốt trình nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn gia đình người thân yêu động viên giúp đỡ, chỗ dựa tinh thần vững cho vượt qua khó khăn thời gian học tập nghiên cứu hoàn thành luận văn tốt nghiệp Cuối cùng, xin cảm ơn Ban Lãnh đạo Sở Công Thương Tiền Giang, Trung tâm Khuyến công Tư vấn phát triển công nghiệp tạo điều kiện cho suốt thời gian học tập Trường Trân trọng! Tp Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 10 năm 2015 Học viên thực Huỳnh Lâm Ngọc Tâm HVTH: Huỳnh Lâm Ngọc Tâm iv Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS Trương Đình Nhơn TÓM TẮT Việc thiếu hụt nguồn lượng vấn đề nghiêm trọng với nhiều quốc gia giới Để giải vấn đề nguồn lượng tái tạo, đặc biệt nguồn lượng mặt trời xem nguồn lượng bổ sung Nhưng khó khăn việc sử dụng nguồn lương mặt trời chi phí đầu tư cao, hiệu suất thấp Trong luận văn giải vấn đề tối ưu công suất Giải thuật tìm điểm công suất cực đại hệ thống pin quang điện đề xuất luận văn giải thuật P&O Việc mô thực phần mềm Matlab/Simulink Có thể kết luận từ kết nghiên cứu giải thuật đề xuất làm tăng hiệu suất sạc hệ thống pin mặt trời HVTH: Huỳnh Lâm Ngọc Tâm v Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS Trương Đình Nhơn ABSTRACT The lack of energy is a serious problem for many countries around the world To solve the above problem, renewable energy sources, especially solar energy is being considered as a additional energy source But the main difficulty of using solar energy is the high investment cost, low perfomance This thesis only solves the optimization problem of power P&O algorithm to find the maximum power point of the photovoltaic system is proposed The simulation results were performed by using Matlab/Simulink software It can be concluded from the simulation results that the proposed algorithm can improve the efficient of the PV charger for the studied PV system HVTH: Huỳnh Lâm Ngọc Tâm vi Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS Trương Đình Nhơn MỤC LỤC Trang Quyết định giao đề tài Xác nhận hoàn thành luận văn Lý lịch khoa học i Lời cam đoan iii Lời cảm ơn iv Tóm tắt v Abstract vi Mục lục vii Danh mục chữ viết tắt x Danh mục hình xi Danh mục bảng xiv Chương 1: TỒNG QUAN 1.1 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu 1.2 Lý chọn đề tài 1.3 Mục đích đề tài 1.4 Nhiệm vụ giới hạn đề tài 10 1.5 Phương pháp nghiên cứu 10 1.6 Điểm luận văn 10 1.7 Giá trị thực tiễn luận văn 11 1.8 Nội dung luận văn 11 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Các loại quang điện 12 2.1.1 Pin quang điện bán dẫn Silic 12 2.1.1.1 Cấu tạo pin quang điện Silic 13 2.1.1.2 Nguyên lý hoạt động pin quang điện Silic 14 2.1.2 Pin quang điện nhạy cảm chất màu DSC 15 HVTH: Huỳnh Lâm Ngọc Tâm vii Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS Trương Đình Nhơn 2.1.3 Pin quang điện dạng keo nước 18 2.1.4 Mô hình toán pin mặt trời 18 2.2 Điểm làm việc cực đại pin mặt trời 22 2.3 Hệ thống pin mặt trời 24 2.4 Các biến đổi bán dẫn hệ thống pin mặt trời 26 2.4.1 Bộ biến đổi DC/DC 26 2.4.2 Các loại biến đổi DC/DC 27 2.4.3 Điều khiển biến đổi DC/DC 32 2.5 Phương pháp dò tìm điểm công suất cực đại MPPT 33 2.5.1 Giới thiệu chung 33 2.5.2 Nguyên lý dung hợp tải 35 2.5.3 Thuật toán xác định điểm làm việc có công suất lớn MPPT 36 2.5.4 Phương pháp điều khiển MPPT 38 2.5.4.1 Phương pháp điều khiển PI 39 2.5.4.2 Phương pháp điều khiển trực tiếp 39 2.5.4.3 Phương pháp điều khiển đo trực tiếp tín hiệu 40 2.5.5 Giới hạn MPPT 41 2.6 Bộ lưu trữ lượng 42 2.6.1 Các loại ắc quy 42 2.6.1.1 Ắc quy chì – axít 42 2.6.1.1 Ắc quy kiềm 43 2.6.2 Các đặc tính ắc quy 43 2.6.2.1 Dung lượng 43 2.6.2.2 Điện áp ngưỡng thấp 43 2.6.2.3 Điện áp hở mạch 43 2.6.3 Chế độ làm việc ắc quy (ắc quy chì – axít) 44 2.6.3.1 Nạp ắc quy 44 2.6.3.2 Ắc quy phóng 44 2.6.4 Các chế độ nguồn nạp ắc quy 44 HVTH: Huỳnh Lâm Ngọc Tâm viii Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS Trương Đình Nhơn 2.6.4.1 Nạp với dòng không đổi 45 2.6.4.2 Nạp với áp không đổi 46 2.6.4.3 Nạp 46 2.6.5 Các cố cần bảo vệ ắc quy chì - axít 47 2.6.6 Các tiêu chí lựa chọn ắc quy 47 2.6.7 Các thông số đặc trưng ắc quy 48 2.6.7.1 Đặc tính phóng 48 2.6.7.2 Các phương pháp nạp cho ắc quy 49 2.6.7.2.1 Nạp với dòng điện không đổi 50 2.6.7.2.2 Nạp với điện áp không đổi 51 2.6.7.2.3 Phương pháp nạp dòng áp 52 Chương 3: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ KẾT QUẢ THUẬT TOÁN 3.1 Mô hình mô phần tử pin mặt trời 54 3.2 Nghiên cứu Solar cell 54 3.2.1 Khi điện trở nối tiếp Rs thay đổi 54 3.2.2 Khi Is thay đổi 56 3.2.3 Khi thay đổi nhiệt độ T 57 3.3 Phân tích giải thuật P&O 58 3.4 Mô hình hóa hệ thống pin lượng mặt trời 59 3.5 Kết mô 62 Chương 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 Các vấn đề thực luận văn 65 4.2 Đề nghị hướng phát triển luận văn 65 Tài liệu tham khảo 66 Phụ lục 68 HVTH: Huỳnh Lâm Ngọc Tâm ix Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS Trương Đình Nhơn DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT - PV (Photovoltaic): Pin quang điện, biến quang thành điện - MPP (Maximum Power Point): Điểm công suất cực đại - MPPT (Maximum Power Point Tracking): Dò tìm điểm công suất cực đại - Hệ MPPT: Ứng dụng điều khiển cho pin quang điện photovoltaic (PV) - P&O (Perturb & Observe): Thuật toán quan sát nhiễu loạn (biến đổi để đạt đến điểm cực đại), gọi phương pháp “Hill climbing: Leo đồi” - IncCond (Incremental Conductance): Thuật toán độ dẫn - AC (Alternating Current): Dòng điện xoay chiều - DC (Direct Current): Dòng điện chiều - CC (Constant Current): Giải thuật dòng điện không đổi - CV (Constant Voltage): Giải thuật điện áp không đổi - PD (Proportional Integral Derivative): Điều khiển tỉ lệ vi phân - PI (Proportional Integral Derivative): Điều khiển tỉ lệ tích phân - PID (Proportional Integral Derivative): Điều khiển tỉ lệ tích phân vi phân - PWM (Pulse-width modulation): Điều chế độ rộng xung - IR (Infrared): Tia hồng ngoại - UV ( UltraViolet): Tia cực tím - AM (Air Mass ratio): Tỷ số khối khí Phổ xạ - FF (Fill Factor): Là hệ số lấp đầy HVTH: Huỳnh Lâm Ngọc Tâm x Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS Trương Đình Nhơn DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1 Dự báo nhu cầu điện Việt Nam 1995 – 2030 Hình 1.2 Bản đồ cường độ xạ mặt trời Việt Nam Hình 2.1 Pin quang điện 12 Hình 2.2 Cấu tạo pin quang điện Silic 13 Hình 2.3 Sơ đồ cấu trúc pin quang điện Silic 13 Hình 2.4 Nguyên lý hoạt động pin quang điện 14 Hình 2.5 Pin quang điện nhạy cảm chất màu DSC 15 Hình 2.6 Cấu tạo Pin quang điện nhạy cảm chất màu DSC 16 Hình 2.7 Nguyên lý hoạt động Pin quang điện nhạy cảm chất màu DSC 17 Hình 2.8 Mô Pin quang điện nhân tạo 18 Hình 2.9 Mạch điện tương đương pin mặt trời 18 Hình 2.10 Mô hình pin mặt trời lý tưởng 20 Hình 2.11 Mô đun pin mặt trời 20 Hình 2.12 Đặc tuyến I-V với xạ khác 21 Hình 2.13 Đặc tuyến P-V với xạ khác 22 Hình 2.14 Đặc tuyến I-V, P-V pin mặt trời với điểm công suất cực đại 22 Hình 2.15 Các điểm MPP điều kiện môi trường thay đổi 23 Hình 2.16 Sơ đồ khối hệ quang điện làm việc độc lập 24 Hình 2.17 Sơ đồ nguyên lý giảm áp Buck 27 Hình 2.18 Dạng sóng điện áp dòng điện mạch Buck 28 Hình 2.19 Sơ đồ nguyên lý mạch Boost 30 Hình 2.20 Dạng sóng dòng điện mạch Boost 30 Hình 2.21 Sơ đồ nguyên lý mạch Buck – Boost 31 Hình 2.22 Mạch vòng điều khiển điện áp 32 Hình 2.23 Mạch vòng dòng điện phản hồi 33 HVTH: Huỳnh Lâm Ngọc Tâm xi Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS Trương Đình Nhơn Hình 2.24 Tấm pin mặt trời mắc trực tiếp với tải trở thay đổi giá trị điện trở 34 Hình 2.25 Đường đặc tính làm việc pin tải trở có giá trị điện trở thay đổi 34 Hình 2.26 Tổng trở vào Rin điều chỉnh D 36 Hình 2.27 Đường đặc tính làm việc pin cường độ xạ thay đổi mức nhiệt độ 36 Hình 2.28 Đặc tính làm việc I – V pin nhiệt độ thay đổi mức cường độ xạ 37 Hình 2.29 Phương pháp tìm điểm làm việc công suất lớn P&O 37 Hình 2.30 Lưu đồ thuật toán Phương pháp P&O 39 Hình 2.31 Sơ đồ khối phương pháp điều khiển MPPT sử dụng bù PI 40 Hình 2.32 Sơ đồ khối phương pháp điều khiển trực tiếp MPPT 40 Hình 2.33 Mối quan hệ tổng trở vào mạch Boost hệ số làm việc D 45 Hình 2.34 Các chế độ nạp ắc quy 48 Hình 2.35 Đặc tính phóng ắc quy 50 Hình 2.36 Sơ đồ đặc tính nạp với dòng điện không đổi 51 Hình 3.1 Mô hình mô phần tử pin mặt trời 54 Hình 3.2 Đặc tuyến I-V, P-V thay đổi Rs 55 Hình 3.3 Đặc tuyến I-V P-V Is thay đổi 56 Hình 3.4 Đặc tuyến I-V P-V T thay đổi 57 Hình 3.4 Lưu đồ giải thuật P&O 58 Hình 3.5 Mô hình MPPT phương pháp P&O điều khiển sạc hệ thống pin lượng mặt trời 59 Hình 3.6 Mô hệ thống pin lượng mặt trời 60 Hình 3.7 Sơ đồ tổng quát thuật toán P&O mạch tăng giảm điện áp 60 Hình 3.8 Mô mạch Buck - Boost 60 Hình 3.9 Mô mạch sạc ắc quy lưu trữ 61 Hình 3.10 Mô mạch Boost điện áp 61 HVTH: Huỳnh Lâm Ngọc Tâm xii Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS Trương Đình Nhơn Hình 3.11 Mô mạch Boost điện áp 61 Hình 3.12 Độ rọi thay đổi ngẫu nhiên thời gian giây 62 Hình 3.13 Điện áp pin mặt trời chưa có thuật toán MPPT 62 Hình 3.14 Sơ đồ điều khiển MPPT sử dụng thuật toán P&O 62 Hình 3.15 Điện áp pin mặt trời sử dụng thuật toán P&O 63 Hình 3.16 So sánh điện áp pin mặt trời 63 Hình 3.17 Dòng điện nạp vào ắc quy 64 Hình 3.18 Đặc tính V_I ắc quy 64 HVTH: Huỳnh Lâm Ngọc Tâm xiii Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS Trương Đình Nhơn DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1 Dự báo nhu cầu lượng điện 2015 - 2030 Bảng 1.2 Lượng tổng xạ xạ mặt trời trung bình ngày tháng năm số địa phương nước ta Bảng 3.1 Giá trị Vm, Pm Rs thay đổi 55 Bảng 3.2 Giá trị Vm, Pm Is thay đổi 56 Bảng 3.3 Giá trị Vm, Pm T thay đổi 58 HVTH: Huỳnh Lâm Ngọc Tâm xiv Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS Trương Đình Nhơn Chương TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu Năng lượng có vai trò đặc biệt quan trọng việc trì mức tăng trưởng kinh tế cao, cải thiện đời sống nhân dân, góp phần đảm bảo an ninh trị, an ninh lượng phát triển bền vững quốc gia Ngày nay, phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật, ngành công nghiệp sử dụng dạng lượng tăng mạnh (phụ tải tăng) Cùng với biến đổi khí hậu diễn biến phức tạp nên việc sử dụng lượng ngày tăng, nguồn lượng thiên nhiên khai thác tăng nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng lượng toàn cầu, nguồn lượng hóa thạch có hạn, người khai thác đến lúc hết, dần cạn kiệt, việc khai thác sử dụng nguồn lượng hóa thạch, thủy điện,…đã để lại cho người hậu tác động môi trường vô lớn Cụ thể, sử dụng nguồn nguyên liệu thải môi trường loại khí độc làm ô nhiễm bầu khí từ làm thay đổi khí hậu, tác động xấu đến sống người tương lai Ngày nay, tiềm thủy điện khai thác gần hết, nguyên liệu than đá, dầu khí khả tái tạo cạn kiệt tương lai, lượng nguyên tử chứa đựng nhiều yếu tố nguy hiểm độc hại việc nghiên cứu tìm nguồn lượng trở thành yêu cầu cấp thiết nhiều quốc gia, đặc biệt nước phát triển đạt nhiều thành công định đời nhà máy phát điện dùng lượng gió, lượng mặt trời với công suất lên tới hàng ngàn MW Tuy nhiên nguồn lượng tương đối phụ thuộc vào tự nhiên Hòa xu hướng phát triển khoa học kỹ thuật giới, năm gần hoạt động nghiên cứu lượng tái tạo nói chung lượng mặt trời nói riêng nước ta triển khai mạnh mẽ tính ưu việc có sẵn, siêu gần vô tận Vì vậy, cần nghiên cứu ứng dụng nguồn lượng vô tận cách tốt hiệu HVTH: Huỳnh Lâm Ngọc Tâm Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS Trương Đình Nhơn Chính vậy, việc tập trung đạo, đầu tư cho phát triển nguồn lượng Đảng Nhà nước ta trọng, đặc biệt nguồn lượng tái tạo lượng mặt trời, lượng sinh khối, gió, thủy điện Hiện nay, lượng gió tạo giới hàng năm tăng 20% với sản lượng điện năm 2011 đạt 238.000 MW tổng sản lượng lượng mặt trời toàn giới đạt 67.000 MW Trên thực tế, hệ thống lượng mặt trời với công suất lớn cung cấp tin cậy phần lượng toàn giới Trong Việt Nam, theo chiến lược phát triển lượng quốc gia giai đoạn từ năm 2011 đến năm 2020 tầm nhìn đến năm 2030 Thủ tướng phủ phê duyệt, lượng lượng tái tạo lượng đạt mức 5,6% tổng sản lượng điện quốc gia vào năm 2020 tăng trưởng đến mức 9,4% vào năm 2030 Vì nguồn lượng có nhiều ưu điểm chi phí bảo dưỡng thấp, an toàn cho người sử dụng, không gây ô nhiễm môi trường đặc biệt nguồn tài nguyên vô phong phú Việt Nam có vị trí địa lý nằm gần đường xích đạo nên có nguồn lượng tái tạo vô lớn, đặc biệt lượng mặt trời có cường độ xạ tương đối cao, với xạ trung bình đạt đến kWh/m2 ngày Các khu vực có cường độ ánh sáng cao phải kể đến khu vực phía Nam có khu vực cường độ ánh sáng lên đến kWh/m2 thời gian nắng lên đến 7000 h/năm Như nói khu vực phía Nam nơi thuận lợi để khai thác tiềm năng lượng mặt trời Các khu vực lại phía Bắc điều kiện khí hậu mùa thay đổi thời gian có khu vực không cao, cường độ ánh sáng trung bình thấp, có vài tháng hè có cường độ ánh sáng cao tính thời gian trung bình có nắng năm lại thấp khu vực khó sử dụng pin mặt trời hơn, sử dụng sản lượng điện thu không cao tính hiệu kinh tế thấp Kinh tế Việt Nam có bước phát triển nhanh năm gần Mức sống người dân đặc biệt khu đô thị ngày nâng cao nhu cầu sử dụng điện với chất lượng cao tăng Theo tính toán dự báo HVTH: Huỳnh Lâm Ngọc Tâm Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS Trương Đình Nhơn nguồn lượng truyền thống dầu mỏ, than đá dần cạn kiệt, đủ khả cấp lượng cho việc phát triển kinh tế Việt Nam mong muốn khai thác sử dụng nguồn lượng tái tạo, đặc biệt lượng mặt trời có số chủ trương sách cho việc Cho đến có hợp tác quốc tế trợ giúp cho doanh nghiệp nhỏ vừa (SME) Việt Nam việc nghiên cứu khảo sát thị trường ứng dụng lượng tái tạo sống: VBCF, IPP, GIZ, SECO, USAid, ADB, WB Theo số liệu thống kê thức, tốc độ tăng trưởng GDP bình quân Việt Nam 7,03% năm vòng thập kỷ vừa qua Kết phát triển GDP bình quân đầu người Việt Nam tăng lên đáng kể Việt Nam trở thành quốc gia có thu nhập trung bình vào năm 2011 Với việc phát triển kinh tế vậy, nhu cầu điện Việt Nam tăng nhanh theo thời gian Hình 1.1 Dự báo nhu cầu điện Việt Nam 1995 – 2030 (nguồn: N.T Nguyen, M Ha-Duong / Energy Policy 37 (2009) 1601–1613) Như vậy, nhu cầu lượng tăng lần từ năm 2013 đến 2030 (N.T Nguyen, M.Ha-Duong / Energy Policy 37 (2009) 1601–1613) Việt nam thiếu 70% lượng điện cho phát triển kinh tế, bắt buộc phải nhập điện Việc thiếu điện Việt Nam xảy vào năm 2005 – 2009, dự báo tình trạng thiếu điện gia tăng thời gian tới Năm 2010, điện sản xuất toàn hệ thống điện quốc gia HVTH: Huỳnh Lâm Ngọc Tâm Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS Trương Đình Nhơn đạt 100,071tỷ kWh bao gồm sản lượng điện bán cho Campuchia, sản lượng điện toàn quốc 99,106tỷ kWh chưa tính sản lượng điện bị tiết giảm, tăng 14,37% so với năm 2009 Mức tăng trưởng cao tốc độ tăng trung bình năm gần (1999 ~ 2009) 13,84% Về nhu cầu phụ tải năm 2010, công suất cực đại đạt cao 15.416MW tăng 11,64% so với năm 2009 (Tô Quốc Trụ - Trung tâm Tư vấn Năng lượng Việt Nam) Theo phân tích đây, việc phát triển máy phát điện lượng mặt trời cần thiết khu vực thành phố có nguy thiếu điện Bảng 1.1 Dự báo nhu cầu lượng điện 2015 - 2030 Năm Dự báo nhu cầu lượng điện (tỷ kWh) Thị phần lượng tái tạo (%) 2015 194 - 210 3,5 2020 330 - 362 4,5 2030 695 - 834 6,0 (Nguồn: Quyết định 1208/QĐ-TTg ngày 21/7/2011 việc phê duyệt quy hoạch phát triển điện quốc gia giai đoạn 2011-2020 tầm nhìn đến năm 2030) Ở nước có công nghiệp điện mặt trời phát triển, Chính phủ có sách hỗ trợ lớn để khuyến khích hộ gia đình, quan hành sử dụng hệ thống điện mặt trời nối lưới Hiện nay, chi phí đầu tư hệ thống điện mặt trời nối lưới nước giới vào khoảng 7$/W Tại Việt Nam, Thủ tướng Chính phủ ký Quyết định 1208/QD-TTg ngày 21/7/2011 việc phê duyệt quy hoạch phát triển điện quốc gia giai đoạn 2011-2020 tầm nhìn đến năm 2030 (Bảng 1.1), bao gồm nội dung sau: - Nhu cầu điện dự báo 194-210 tỷ kWh vào năm 2015, 330-362 tỷ kWh vào năm 2020 695-834 tỷ kWh vào năm 2030 - Ưu tiên lượng tái tạo sản xuất điện, điện từ lượng tái tạo để thị phần từ 3,5% năm 2010 lên 4,5% năm 2020 6,0% năm 2030 - Đẩy nhanh chương trình điện khí hóa nông thôn Nhắm mục tiêu gần 100% xã có điện năm 2020 HVTH: Huỳnh Lâm Ngọc Tâm S K L 0 [...]... sĩ GVHD: TS Trương Đình Nhơn 2.1.3 Pin quang điện dạng keo nước 18 2.1.4 Mô hình toán của pin mặt trời 18 2.2 Điểm làm việc cực đại của pin mặt trời 22 2.3 Hệ thống pin mặt trời 24 2.4 Các bộ biến đổi bán dẫn trong hệ thống pin mặt trời 26 2.4.1 Bộ biến đổi DC/DC 26 2.4.2 Các loại biến đổi DC/DC 27 2.4.3 Điều khiển bộ biến đổi DC/DC 32 2.5... phần tử pin mặt trời 54 Hình 3.2 Đặc tuyến I-V, P-V khi thay đổi Rs 55 Hình 3.3 Đặc tuyến I-V và P-V khi Is thay đổi 56 Hình 3.4 Đặc tuyến I-V và P-V khi T thay đổi 57 Hình 3.4 Lưu đồ giải thuật P&O 58 Hình 3.5 Mô hình MPPT phương pháp P&O điều khiển sạc trong hệ thống pin năng lượng mặt trời 59 Hình 3.6 Mô phỏng hệ thống pin năng lượng mặt trời. .. gian 4 giây 62 Hình 3.13 Điện áp ra của pin mặt trời khi chưa có thuật toán MPPT 62 Hình 3.14 Sơ đồ bộ điều khiển MPPT sử dụng thuật toán P&O 62 Hình 3.15 Điện áp ra của pin mặt trời khi sử dụng thuật toán P&O 63 Hình 3.16 So sánh điện áp ra của pin mặt trời 63 Hình 3.17 Dòng điện nạp vào của ắc quy 64 Hình 3.18 Đặc tính V_I của ắc quy 64 HVTH: Huỳnh Lâm... đời của các nhà máy phát điện dùng năng lượng gió, năng lượng mặt trời với công suất lên tới hàng ngàn MW Tuy nhiên các nguồn năng lượng này tương đối phụ thuộc vào tự nhiên Hòa cùng xu hướng phát triển về khoa học kỹ thuật trên thế giới, thì trong những năm gần đây hoạt động nghiên cứu năng lượng tái tạo nói chung và năng lượng mặt trời nói riêng ở nước ta triển khai khá mạnh mẽ bởi tính ưu việc của. .. gió, thủy điện Hiện nay, năng lượng gió tạo ra trên thế giới hàng năm tăng 20% với sản lượng điện năng năm 2011 đạt 238.000 MW và tổng sản lượng năng lượng mặt trời trên toàn thế giới đã đạt 67.000 MW Trên thực tế, hệ thống năng lượng mặt trời với công suất lớn có thể cung cấp tin cậy một phần năng lượng trên toàn thế giới Trong khi đó ở Việt Nam, theo chiến lược phát triển năng lượng quốc gia giai đoạn... PHỎNG HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ KẾT QUẢ THUẬT TOÁN 3.1 Mô hình mô phỏng một phần tử pin mặt trời 54 3.2 Nghiên cứu Solar cell 54 3.2.1 Khi điện trở nối tiếp Rs thay đổi 54 3.2.2 Khi Is thay đổi 56 3.2.3 Khi thay đổi nhiệt độ T 57 3.3 Phân tích giải thuật P&O 58 3.4 Mô hình hóa hệ thống pin năng lượng mặt trời 59 3.5 Kết quả mô phỏng... sẵn, siêu sạch và gần như vô tận Vì vậy, chúng ta cần nghiên cứu và ứng dụng nguồn năng lượng vô tận này một cách tốt nhất và hiệu quả nhất HVTH: Huỳnh Lâm Ngọc Tâm 1 Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS Trương Đình Nhơn Chính vì vậy, việc tập trung chỉ đạo, đầu tư cho phát triển nguồn năng lượng luôn được Đảng và Nhà nước ta chú trọng, đặc biệt là nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời, năng lượng sinh... Nguyên lý hoạt động của pin quang điện 14 Hình 2.5 Pin quang điện nhạy cảm chất màu DSC 15 Hình 2.6 Cấu tạo của Pin quang điện nhạy cảm chất màu DSC 16 Hình 2.7 Nguyên lý hoạt động của Pin quang điện nhạy cảm chất màu DSC 17 Hình 2.8 Mô phỏng Pin quang điện lá nhân tạo 18 Hình 2.9 Mạch điện tương đương của pin mặt trời 18 Hình 2.10 Mô hình pin mặt trời lý tưởng ... cầu sử dụng điện năng với chất lượng cao cũng tăng Theo các tính toán dự báo thì các HVTH: Huỳnh Lâm Ngọc Tâm 2 Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS Trương Đình Nhơn nguồn năng lượng truyền thống như dầu mỏ, than đá đang dần cạn kiệt, không có đủ khả năng cấp năng lượng cho việc phát triển kinh tế Việt Nam đang mong muốn khai thác và sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo, đặc biệt là năng lượng mặt trời và cũng đã... Nguyên lý dung hợp tải 35 2.5.3 Thuật toán xác định điểm làm việc có công suất lớn nhất MPPT 36 2.5.4 Phương pháp điều khiển MPPT 38 2.5.4.1 Phương pháp điều khiển PI 39 2.5.4.2 Phương pháp điều khiển trực tiếp 39 2.5.4.3 Phương pháp điều khiển đo trực tiếp tín hiệu ra 40 2.5.5 Giới hạn của MPPT 41 2.6 Bộ lưu trữ năng lượng 42 2.6.1 Các loại ắc