ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI CHO HỘ GIA ĐÌNH Trang 2/91 CHƯƠNG TỔNG QUAN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 1.1 Tổng quan lượng mặt trời Hiện nay, đứng trước nhu cầu phát triển công nghiệp nâng cao đời sống người dân, việc phát triển nguồn điện cấp cho lưới điện quốc gia vơ thiết yếu Tuy nhiên, vấn đề môi trường nên việc phát triển nhà máy nhiệt điện thủy điện gặp nhiều hạn chế Trước tính hình đó, việc ứng dụng nguồn lượng tái tạo để sản xuất điện lên thành xu hướng ngành lượng Trong trội ngành điện mặt trời có thuận lợi đáng kể so với nguồn khác Đầu tiên, hệ thống điện mặt trời tất hệ thống lượng tái tạo Điện mặt trời khơng tạo khói, không gây tiếng ồn không gây ảnh hưởng tới môi trường xung quanh Thứ hai thời gian xây dựng ngắn Q trình thi cơng lắp đặt nhà máy điện mặt trời đơn giản nhiều so với loại khác Thứ ba tuổi thọ lâu dài Các loại pin có tuổi thọ lên tới 20 - 30 năm Tuy nhiên, hệ thống điện mặt trời có số nhược điểm khơng thể tránh khỏi Một nhu cầu diện tích đất lớn để nhà máy có cơng suất phát điện lớn cần nhiều pin Hai hệ thống điện mặt trời khơng thể kiểm sốt lượng cơng suất biểu kiến phát lên lưới Do nguồn lượng xạ từ mặt trời mà nguồn cố định thay đổi theo thời điểm ngày, năm Ta thể dự đoán lượng cơng suất biểu kiến tạo thời điểm thay đổi thành phần tác dụng phản kháng Ngồi ra, nhà máy điện mặt trời bị hạn chế thời gian phát phát vào buổi sáng, tầm 6-8 tiếng/ngày Dù vậy, nhờ ưu điểm lợi ích điện mặt trời mang lại giúp thành lựa chọn hàng đầu nguồn lượng tái tạo Việc áp dụng hệ thống điện lượng mặt trời giới Đức đặt mục tiêu 100% sử dụng lượng mặt trời vòng 10 năm tới Các nước Bắc Âu Thụy Điển, Phần Lan có chương trình hỗ trợ mua điện Thiết kế hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình Trang 3/91 mặt trời từ nhà dân Vì việc Việt Nam áp dụng sản xuất điện từ lượng mặt trời điều thiết yếu 1.2 Năng lượng mặt trời Việt Nam Việt Nam nằm vị trí gần xích đạo vùng khí hậu nhiệt đới nên hưởng nguồn xạ mặt trời dồi Cường độ xạ trung bình nước 4.6 kWh/m2,ngày với số nắng hàng năm trung bình 1700-2500 giờ, tức khoảng 4.6-6.8 giờ/ngày Đây điều kiện thuận lợi để phát triển lượng điện mặt trời nước ta Do diện tích nước ta trải dài nhiều vĩ độ nhiều loại địa hình nên lượng xạ tức vùng khác Trong đó, vùng có lượng xạ nhiều khu vực Tây Nguyên Nam Trung Bộ, với cường độ xạ từ 4.9-5.7 kWh/m2,ngày số nắng hàng năm 2000-2600 giờ, cao vào tháng năm (khoảng từ tháng đến tháng 9) Ngoài vùng Nam Bộ lượng xạ thấp hơn, 4.3-4.9 kWh/m2,ngày 2200-2500 giờ/năm, ưu điểm khu vực lượng xạ phân bố năm, công suất xạ ổn định Lượng xạ trung bình ngày năm vùng phía Nam 4.9 kWh/m Còn phía Bắc, lượng xạ trung bình ngày 3.7 kWh/m với khu vực có lượng xạ cao Bắc Trung Bộ, cường độ xạ đạt 4.6 - 5.2 kWh/m 2,ngày với số nắng 1700-2000 Thiết kế hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình Trang 4/91 Hình Biểu đồ xạ mặt trời Việt Nam Thiết kế hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình Trang 5/91 Số nắng Cường độ xạ Khu vực năm (kWh/m2, ngày) Đông Bắc 1600 - 1750 3.3 - 4.1 Tây Bắc 1750 - 1800 4.1 - 4.9 Bắc Trung Bộ 1700 - 2000 4.6 - 5.2 Tây Nguyên va Nam Trung Bộ 2000 - 2600 4.9 - 5.7 Nam Bộ 2200 - 2500 4.3 - 4.9 Trung bình nước 1700 - 2500 4.6 Bảng Số nắng cường độ xạ theo khu vực Thiết kế hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình Trang 6/91 CHƯƠNG CÁC CẤU HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI 2.1 Hệ thống độc lập / lưới điện Trạm điện mặt trời độc lập cấu hình hệ thống điện mặt trời thơng dụng phạm vi tồn cầu Mục đích cung cấp điện chỗ khơng có nguồn điện khác có khả cung cấp tới Cấu hình hoạt động theo nguyên lý : panel mặt trời tạo điện từ ánh nắng mặt trời, điện sau lưu trữ vào pin acquy sử dụng yêu cầu Ưu điểm : - Đơn giản, dễ thi công - Chi phí thấp Nhược điểm: - Cơng suất nhỏ - Cung cấp không liên tục cần thời gian nạp acquy 2.2 Hệ thống điện mặt trời nối lưới Trong hệ thống nói với lưới điện, lượng điện tiêu thụ vào ban ngày cung cấp chủ yếu từ hệ thống điện mặt trời, thiếu lấy thêm từ điện lưới, dư chuyển sang lưới điện Tới chiều tối điện cung cấp từ điện lưới theo cách thông thường Thông qua hệ thống này, người lắp đặt có thêm thu nhập thơng qua việc bán điện dư từ hệ thống điện mặt trời cho công ty điện theo bảng giá công ty cung cấp điện thông báo Thiết kế hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình Trang 7/91 Trạm điện loại đặc biệt hiệu người sử dụng điện chủ yếu vào ban ngày Ưu điểm: - Giảm phụ thuộc vào công ty điện lực - Thân thiện mơi trường - Có thể bán điện lại cho công ty điện Nhược điểm - Nếu điện lưới bị cắt điện từ panel mặt trời bị cắt 2.3 Hệ thống tương tác lưới Hệ thống tương tác lưới kết hợp hệ thống điện nối lưới với dãy acquy dự trữ Trong hệ thống này, phần điện dư từ dàn pin mặt trời ưu tiên sạc dàn acquy dự trữ trước trả điện lưới Với tính này, hệ thống tương tác lưới khắc phục nhược điểm điện nguồn lưới bị ngắt cấu hình nối lưới điện bình thường Ưu điểm: - Độ tin cao, cung cấp liên tục - Làm việc hiệu - Có thể bán điện cho cơng ty điện lực Nhược điểm: - Chi phí cao 2.4 Tổng kết Thiết kế hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình Trang 8/91 Từ cấu hình ta phân loại cấu hình theo tiêu chí : cơng suất, khả bán điện, sử dụng acquy, chi phí Cấu hình Cơng suất Khả bán điện Sử dụng acquy Chi phí Độc lập Nhỏ Khơng Có thấp Nối lưới Lớn Có Khơng Trung bình Tương tác lưới Lớn Có Có Cao Bảng Phân tích cấu hình Thiết kế hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình Trang 9/91 CHƯƠNG THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI 3.1 Pin mặt trời 3.1.1 Phân loại Hiện nhu cầu ngành điện mặt trời tăng lên nhiều nên việc cơng nghệ sản xuất pin mặt trời có nhiều tiến đáng kể Tính tới có ba hệ pin mặt trời nghiên cứu công bố ứng dụng thực tế có loại sử dụng nhiều hết bao gồm: – Pin đơn tinh thể (Monocrystalline): thành phần silic, sản xuất phương pháp cắt lớp khối silic nguyên chất tạo từ trình Czochralski – Pin đa tinh thể (Polycrystalline): thành phần silic sản xuất phương pháp nung chảy quặng silic - thạch anh (quartz) – Pin màng mỏng (Thin Film): bao gồm nhiều lớp mỏng vật liệu có tính quang điện dán bề mặt vật liệu Hình Pin mặt trời đơn đa tinh thể Thiết kế hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình Trang 10/91 Hình Pin mặt trời dạng màng mỏng 3.1.2 So sánh loại pin Đơn tinh thể – Hiệu suất Đa tinh thể cao – Giá thành rẻ – Làm việc pin đơn tinh thể – Giá thành cao Đặc điểm Màn mỏng hiệu suất thấp – Tốc độ suy giảm công suất thấp điều kiện mây mù – Khả chịu nhiệt cao – Gọn, nhẹ – Hiệu suất thành thấp Thiết kế hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình giá Trang 75/91 servo2.write(pos2); delay(50); } V1 = analogRead(quangtro1); V2 = analogRead(quangtro2); V3 = analogRead(quangtro3); V4 = analogRead(quangtro4); Left = V1 + V3; Right = V2 + V4; Up = V1 + V2; Down = V3 + V4; Ngang = Left - Right; Doc = Up - Down; delay(200); } if(Ngang= n; pos2 -=1) { Thiết kế hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình Trang 76/91 servo2.write(pos2); delay(50); } V1 = analogRead(quangtro1); V2 = analogRead(quangtro2); V3 = analogRead(quangtro3); V4 = analogRead(quangtro4); Left = V1 + V3; Right = V2 + V4; Up = V1 + V2; Down = V3 + V4; Ngang = Left - Right; Doc = Up - Down; delay(200); } } if (pos2 < 0) { pos2 = 0; } Thiết kế hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình Trang 77/91 if (pos2 > 180) { pos2 = 180; } delay(200); // kiem tra tin hieu quang tro Serial.println(V1); Serial.println(V2); Serial.println(V3); Serial.println(V4); //xuat lien serial monitor tren may tinh Serial.print("Hieu phuong Ngang: "); Serial.println(Ngang); Serial.print("Hieu phuong Doc: ");Serial.println(Doc); Serial.print("Goc dong co Doc: ");Serial.println(pos1); Serial.print("Goc dong co Ngang: ");Serial.println(pos2); //doc gia tri dong float inputA = 0; Thiết kế hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình Trang 78/91 for (int j = ; j