Xem mẫu
- CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION TEN
SESSION 10
Phòng: Jasmine 1 Chủ tọa: Nguyễn Phúc Khải, Lê Minh Thùy
HỆ THỐNG GIÁM SÁT
CHO NGUỒN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
Trần Đình Chiến(1), Đậu Danh Quyết(1), Vũ Hoàng Phương, Hoàng Đức Chính
(1)Sinh viên bộ môn Tự động hóa Công nghiệp, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
chien.td160432@sis.hust.edu.vn, quyet.dd163444@sis.hust.edu.vn
TÓM TẮT
Hệ thống điện mặt trời kiểu lai tích hợp các
năng lượng mặt trời không chỉ làm tăng độ
nguồn năng lượng tái tạo và các bộ lưu điện
tin cậy của hệ thống mà còn giúp cho việc
là hệ thống năng lượng có độ tin cậy cao.
điều tiết năng lượng đạt hiệu suất cao. Bài
Hệ thống có khả năng làm việc ở chế độ
báo này trình bày đề xuất một hệ thống
đọc lập hoặc chế độ nối lưới trong đó điện
giám sát từ xa cho hệ thống năng lượng
được cung cấp cho lưới điện theo yêu cầu
mặt trời nối lưới để giúp cho việc theo dõi
của các công ty quản lý và khai thác lưới.
và quản lý năng lượng hiệu quả hơn.
Việc tích hợp các thiết bị lưu trữ năng lượng
như pin hoặc ắc quy vào hệ thống khai thác
Từ khóa: hệ thống Solar PV, hệ thống giám sát năng lượng, nguồn năng lượng phân tán...
1. GIỚI THIỆU
Ngày nay, nhu cầu năng lượng không thác dễ thay đổi. Do đó việc giám sát
ngừng gia tăng, trong khi năng lượng các biến trạng thái của hệ thống là hết
hóa thạch hoặc năng lượng hạt nhân sức cần thiết để có những điều chỉnh
có xu hướng suy giảm do lo ngại về kịp thời nhằm nâng cao hiệu quả khai
vấn đề ô nhiễm môi trường và sự giới thác năng lượng [2].
hạn về tài nguyên. Các giải pháp năng
lượng thân thiện với môi trường đang
2. CẤU TRÚC HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG
dần được quan tâm nhiều hơn và đưa
Như đã trình bày ở trên hệ thống được đề
vào ứng dụng rộng rãi, đặc biệt là năng
xuất có sự tích hợp nhiều nguồn điện khác
lượng mặt trời. Tuy nhiên, do đặc tính tự
nhau bao gồm PV, pin và lưới, được nối với
nhiên của năng lượng mặt trời và điều
tải qua một bộ biến tần như mô tả trong
kiện môi trường xung quanh trong quá
hình 1. Trong đó các biến trạng thái mà ta
trình hoạt động khiến công suất khai
DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO | 189
- CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION TEN
cần theo dõi bao gồm: công suất của từng này là giao thức Controller Area Network
thành phần trong hệ thống (đại diện cho (CAN) dùng để trao đổi dữ liệu giữa các
cường độ hoạt động của từng thành phần vi điều khiển của các bộ biến đổi công
năng lượng) và điện áp/dòng điện tương suất và các giao thức để trao đổi giữa các
ứng với các thành phần đó (đại diện cho thiết bị trong mạng internet nhằm mục
sự ổn định của các nguồn năng lượng). đích theo dõi hệ thống từ xa như HTTP và
MQTT. Ngoài ra, giao thức truyền thông
Zigbee cũng được sử dụng để truyền
dữ liệu giữa hệ thống công suất tại hiện
trường và thiết bị thu thập dữ liệu ở phòng
điều khiển. Cấu trúc hệ thống được mô tả
như trong hình 2.
Hình 1. Cấu trúc hệ thống năng lượng.
3. HỆ THỐNG GIÁM SÁT
Hình 2. Cấu trúc hệ thống giám sát.
3.1 Cấu trúc
Để giám sát các thông số đã được để cập 3.2 Controller Area Network (CAN) và Zigbee
ở phần trên ta sẽ cần cài đặt các giao thức Mạng CAN đóng vai trò giao thức trao đổi
truyền thông cho hệ thống. Hệ thông thông tin giữa các vi điều khiển. Trong
được đề xuất ở đây bao gồm hai phần một mạng CAN luôn chứa hai loại thiết
chính: bộ biến đổi công suất ở cấp trường bị Master và Slave. Trong hệ thống thị
và hệ thống máy tính và mạng giám sát nghiệm, Master được chọn là vi điều khiển
cấp cao. Các giao thức thuyền thông được STM32F407, còn với Slave ở đây được chọn
sử dụng tương ứng trong hai thành phần là DSP F28379D LauchPad.
190 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
- CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION TEN
Dựa trên ý tưởng ở [2], hệ thống sử dụng thực thi giao diện giám sát trên nền Web
mạng Zigbee hai module Master STM32F4 đã được xây dựng.
tương ứng với hệ thống 1 pha và 3 pha
sẽ gửi các đại lượng yêu cầu lên Gateway
Raspberry Pi để gửi dữ liệu lên Internet.
3.3 Các giao thức mạng Internet được sử
dụng
Trong hệ thống giám sát như ở trên hình
2, Raspberry Pi không gửi trực tiếp dữ liệu
đến Web hiển thị từ xa mà sẽ thông qua
giao thức MQTT gián tiếp gửi qua một phần
mềm máy chủ trung gian gọi là Broker. Việc Hình 3. Phân luồng dữ liệu trong giao thức MQTT
gửi/nhận trong giao thức này được thực
hiện thông qua cơ chế Subscribe/Publish.
Mỗi khi có một thiết bị trong mạng Internet 4. KẾT LUẬN
gửi (publish) một bản tin nào đó được xác Bài báo đã trình bày đề xuất hệ thống giám
định bằng một topic cụ thể thì thiết bị khác sát năng lượng mặt trời. Cơ sở hạ tầng của
có thể nhận được dữ liệu này bằng cách hệ thống đã được xây dựng và phần mềm
đăng ký nhận (subscribe) vào topic đó. Việc giao diện đã được phát triển với các tính
phân luồng gửi nhận các bản tin này được năng cơ bản có thể theo dõi các thông
đảm nhiệm bởi Broker như mô tả trong số chính của các bộ nguồn.Hệ thống vẫn
hình 3 đang trong quá trình hoàn thiện để có thể
thu thập dữ liệu đầy đủ hơn. Từ đó sẽ giúp
Nghiên cứu này sử dụng một broker mã
cho định hướng nghiên cứu tiếp theo của
nguồn mở là mosquitto [3].
nhóm là phân tích và đưa ra các khuyến
Thiết bị máy chủ (host) ở hình 2 là một máy nghị cho việc vận hành an toàn cũng như
tính với một phần mềm được phát triển đưa ra các dự đoán về khả năng khai thác
bằng ngôn ngữ Python đảm nhiệm việc năng lượng và nhu cầu tiêu thụ của tải để
thu thập và lưu trữ dữ liệu của hệ thống. tối ưu hóa hoạt động.
Máy tính này thực hiện giao thức MQTT
dựa vào module paho-mqtt cho ngôn ngữ
Python. Đồng thời, do yêu cầu nối mạng
nội bộ, Web server cũng được cài đặt để
DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO | 191
- CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION TEN
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
TS. Vũ Hoàng Phương tốt nghiệp Đại học và
nhận bằng Thạc sĩ khoa học, Tiến sĩ chuyên
ngành Điều khiển và Tự động hóa tại Trường
ĐHBKHN vào các năm 2006, 2008, 2014. Từ năm
2006, anh là giảng viên Trường ĐHBKHN. Lĩnh
vực nghiên cứu gồm mô hình hóa và điều khiển
Hình 4. Kết quả trên web hiển thị các bộ chuyển đổi điện tử công suất cho các ứng
dụng như PV, truyền động điện.
TS. Hoàng Đức Chính là giảng viên tại Bộ môn
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1] M. H. de Freitas Takami, S. A. Oliveira da Silva and
Tự động hóa Công nghiệp, Viện Điện, Trường
L. P. Sampaio, “Dynamic performance comparison Đại học Bách khoa Hà Nội từ năm 2019. Anh
involving grid-connected PV systems operating tốt nghiệp Đại học chuyền ngành Điều khiển
with active power-line conditioning and subjected
tự động tại trường ĐHBKHN năm 2017 và nhận
to sudden solar irradiation changes,” in IET
Renewable Power Generation, vol. 13, no. 4, pp. bằng Tiến sỹ tại Đại học Quốc gia Singapore
587-597, 18 3 2019, doi: 10.1049/iet-rpg.2018.5810 năm 2013. Anh làm việc tại Đại học Quốc gia
[2] Yongfu Li, Peijie Lin, Haifang Zhou, Zhicong Chen, Singapore với vai trò là kĩ sư nghiên cứu năm
Lijun Wu, Shuying Cheng, Fengping Su, “On-
2012 và nghiên cứu sau tiến sĩ từ cuối năm 2013.
line Monitoring System Based on Open Source
Platform for Photovoltaic Array”, Energy Procedia, Lĩnh vực nghiên cứu gồm lưới điện thông minh,
Vol. 145, 2018. tòa nhà thông minh, mạng cảm biến và chấp
[3] Eclipse Mosquitto [Online]. Available: https://
hành không dây, quản lý và phân tích dữ liệu,
mosquitto.org/. [Accessed: 02-Dec-2020
các phương pháp tối ưu và ứng dụng.
TÁC GIẢ Ý TƯỞNG
Trần Đình Chiến đang học tập và nghiên cứu tại
bộ môn Tự động hóa Công nghiệp, Trường Đại
học Bách khoa Hà Nội. Lĩnh vực nghiên cứu: Hệ
thống giám sát trong công nghiệp, năng lượng
thông minh.
Đậu Danh Quyết đang học tập và nghiên cứu
tại bộ môn Tự động hóa Công nghiệp, Trường
Đại học Bách khoa Hà Nội. Lĩnh vực nghiên cứu:
Hệ thống giám sát trong công nghiệp, năng
lượng thông minh.
192 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
nguon tai.lieu . vn
