Xem mẫu
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8
HIỆU QUẢ ĐIỀU KHIỂN GÓC NGHIÊNG PIN MẶT TRỜI
TRONG HỆ KHUNG XOAY
Trịnh Quốc Công1, Hồ Ngọc Dung1
1
Trường Đại học Thủy lợi, email: cong_tq@tlu.edu.vn
1. GIỚI THIỆU CHUNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Nhiều quốc gia tăng cường sử dụng năng 2.1. Hệ thống NMĐMT
lượng tái tạo để cải thiện hiệu quả năng
Hệ thống (HT) chính gồm: (i) HT tấm pin
lượng. Năng lượng mặt trời là nguồn năng
mặt trời, công suất tấm pin 345 Wp; (ii) HT
lượng bền vững, không phát thải và tiết kiệm
inverter trung tâm công suất 1000 kWac; (iii)
chi phí, nên đây là một nguồn hứa hẹn cho
HT MBA 0,4/22kV; (iv) TBA 22/110kV,
sản xuất năng lượng sạch. Do đó, xây dựng
Hệ thống còn lại, gồm: (i) Hộp đấu nối
và lắp đặt hệ thống tấm pin mặt trời (PV) tại
DC; (ii) Cáp điện DC; (iii) Thanh cái AC; HT
các nhà máy điện mặt trời (NMĐMT) hay
nối đất, HT chiếu sáng, HT Scada, HT cấp và
trên mái nhà đang phát triển mạnh không chỉ
thoát nước...
trên thế giới mà còn tại Việt Nam.
Hệ thống pin PV có nhiệm vụ chuyển đổi 2.2. Ảnh hưởng góc nghiêng tới thông số
ánh sáng mặt trời thành điện năng và tổng xạ cơ bản NMĐMT
là chỉ số quan trọng nhất để xác định điện Điện năng sản xuất trong khoảng giờ ti
năng thu được từ năng lượng mặt trời. Giá trị trong ngày tính theo công thức:
này thay đổi theo vị trí xây dựng công trình, E SPV ,i N mod ul ,i .Z .t. SPV (1)
N mod ul ,i f G ,tt ,i , N mod ul ,G
góc đặt của tấm pin PV. Để thu được nhiều
(2)
năng lượng, một tham số quan trọng đó là
phương thức đặt góc nghiêng của hệ thống Trong đó: Nmodul, Z, Δt, η SPV -công suất phát
pin PV bởi vì điện năng phát ra của tấm pin điện, số lượng, thời gian phát điện và hiệu
càng tăng khi tăng khả năng tiếp xúc của bề suất trong khoảng giờ i trong ngày của
mặt pin với bức xạ mặt trời trực tiếp. NMĐMT; G,tt ,i là tổng xạ chiếu xuống bề
Hiện nay, các NMĐMT đã lắp đặt tại nước mặt tấm pin; N mod ul ,G là công suất phát điện
ta đều sử dụng hệ thống khung đỡ cố định. ứng với cường độ bức xạ chiếu tới bề măt
Điều này làm giảm hiệu quả phát điện của tấm pin do nhà sản xuất cung cấp.
tấm pin. Để đánh giá hiệu quả của hệ thống G,tt ,i f i (3)
khung xoay đến điện lượng phát ra của nhà
Giá trị tổng xạ phụ thuộc vào góc nghiêng
máy năng lượng mặt trời, trong nghiên cứu
của tia bức xạ i - hướng của bức xạ chiếu
này đã mô phỏng chế độ làm việc của
NMĐMT nối lưới có quy mô công suất xuống bề mặt pin PV:
cos i sin n .sin M .cos i sin n . cos M .sin i . cos i
18MWp tại huyện Mỹ Tú, tỉnh Sóc Trăng với
cos n . cos M . cos i .cos C ,i
với các hệ khung đỡ tấm pin cố định, hệ
thống đỡ tấm pin quay quanh trục nằm ngang cos n .sin M .sin i . cos i . cosC ,i
và hệ thống đỡ tấm pin quay 3 chiều. cos n .sin i .sin i .sin C ,i
573
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8
Trong đó: βi,γ, φM là góc đặt pin, góc 3.2. Mô phỏng tính toán cho các phương
phương vị và vĩ độ của vị trí xây dựng công án giá đỡ
trình. Đối với hệ thống xoay:
Phương án 1: Hệ thống góc đặt cố định:
cos i 1; i ci ; i Zi
i 10O ;
3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Phương án 2: Hệ thống quay quanh trục
nằm ngang Đông-Tây: góc quay 10O 80O ,
3.1. Dữ liệu đầu vào góc nghiêng trục 0º
3.1.1. Vị trí, điều kiện bức xạ
NMĐTM được xây dựng tại huyện Mỹ Tú,
tỉnh Sóc Trăng với diện tích: 20 ha. Tọa độ địa
lý như sau: Vĩ độ: 9,7ºB; Kinh độ: 105,8ºĐ.
Phương án 3: Hệ thống quay quanh trục
nằm ngang Bắc-Nam: góc quay 60O 60O ;
góc nghiêng trục 10º
Hình 1. Solar paths tại Sóc Trăng
(trích xuất từ hệ thống dữ liệu Meteonorm)
3.1.2. Hệ thống thiết bị chính
Tấm pin: Công nghệ chính trên thị trường
của tấm pin PV đó là công nghệ tinh thể silic Phương án 4: Hệ thống quay quanh trục
đơn tinh thể. dọc: góc phương vị 120O 120O
Loại Monocrystalline
Công suất danh định (STC) 345Wp
Điện áp ở Pmax (Umpp) 38,35 V
Dòng điện ở Pmax (Impp) 9,0 A
Hiệu suất pin 17,79 %
Nhiệt độ hoạt động -40 ~ +85
Inverter: Trung tâm thu gom các chuỗi Phương án 5: Hệ thống quay quanh 2 trục:
tấm pin mặt trời tại một điểm. góc phương vị 120O 120O , góc quay
10O 80O
Đầu vào (DC)
Dải điện áp tối ưu công suất 596 - 900 V
Điện áp tối đa 1000 V(1)
Dòng điện tối đa 2400 A
Đầu ra (AC)
Công suất định mức 1000 kW
Hiệu suất 98,6%
574
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8
3.3. Kết quả tính toán
Mô phỏng và đánh giá hệ thống NMĐTM
18MWp bằng phần mềm PVsyst. Toàn bộ các
thông số trong mô phỏng được dùng làm dữ
liệu cơ sở đầu vào, gồm: đặc điểm địa lý cấu
hình mảng pin, inverter, tổn thất...
3.3.1. Bức xạ đến bề mặt pin
Bảng 1. Cường độ BXMT tới bề mặt pin
2
BXMT Bức xạ chiếu tới bề mặt pin (kWh/m ) Hình 2. Sản lượng điện trung bình tháng
Tháng
đo đạc PA1 PA2 PA3 PA4 PA5
1 157,5 173,2 193,7 220,4 182,2 234,9 4. KẾT LUẬN
2 153,4 163,8 172,8 213,4 174,8 219,5
3 180,4 185,2 186,4 243,4 201,6 245,2 Nghiên cứu sử dụng mô phỏng PVsyst cho
4 173,4 170,6 170,6 230,0 192,8 234,8 các phương án điều khiển góc nghiêng của bề
5 148,5 141,9 141,9 183,2 163,2 193,0 mặt pin đối với toàn hệ thống NMĐMT nối
6 132,9 125,6 125,6 162,6 146,7 174,6
lưới quy mô công suất 18MWp cho kết quả
7 136,7 130,1 130,1 166,7 150,3 176,9
8 129,6 126,4 126,4 155,5 140,1 159,6
phương án điều khiển xoay hệ thống pin theo
9 130,2 131,2 131,2 162,0 141,5 162,7 trục ngang-dọc (PA5) cho sản lượng điện
10 133,3 139,3 142,7 174,1 148,0 176,6 trung bình năm lớn nhất 35,101 GWh tăng
11 138 149,8 163,9 190,1 157,9 199,8 33,6% so với phương án 1 góc pin đặt cố
12 145,4 160,9 183,1 200,9 168,3 216,9
định (PA1); đứng thứ 2 là phương án điều
Năm 1.759,3 1.798,0 1.868,4 2.302,2 1.967,3 2.394,5
khiển xoay trục Bắc - Nam (PA3)
3.3.2. Điện năng hoà lưới 33,631GWh, tăng 28,07%.
Có thể thấy, việc nghiên cứu, lựa chọn
Bảng 2. Sản lượng điện NMĐMT hoà lưới phương án điều khiển góc nghiêng tấm pin
các phương án điều khiển góc đặt pin đóng vai trò quan trọng đối với một dự án
Điện năng hoà lưới Egrid (MWh) NMĐMT. Việc lựa chọn đúng phương án
Tháng
PA1 PA2 PA3 PA4 PA5 điều khiển góc nghiêng sẽ giúp tăng hiệu suất
1 2.576 2.884 3.272 2.718 3.481 và tăng sản lượng điện của NMĐMT lên tới
2 2.426 2.566 3.153 2.597 3.253 trên 30%, tuy nhiên cũng làm tăng giá thành
3 2.727 2.754 3.575 2.979 3.622 công trình do tăng chi phí vào hệ thống quay
4 2.282 2.290 3.091 2.591 3.170 của khung đỡ tấm pin. Do đó trong thiết kế,
5 2.079 2.089 2.692 2.400 2.845 việc lựa chọn hệ thống khung đỡ tấm pin cần
6 1.850 1.860 2.412 2.174 2.600 phân tích kinh tế để đưa ra giải pháp phù hợp
7 1.923 1.933 2.476 2.233 2.641 và hiệu quả.
8 1.861 1.871 2.292 2.070 2.369
9 1.932 1.941 2.380 2.091 2.409 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
10 2.065 2.126 2.580 2.202 2.632 [1] Kandasamy CP, Prabu P, Niruba K (2013)
11 2.227 2.442 2.826 2.353 2.974 Solar Potential Assessment Using PVSYST
12 2.314 2.633 2.882 2.425 3.105 Software. IEEE 667-672.
Năm 26.260 27.389 33.631 28.833 35.101 [2] Sulaiman SA, Hussain HH, (2011) Effects
Số giờ 1.459 1.522 1.868 1.602 1.950 of Dust on the Performance of PV Panels.
Độ tăng World Academy of Science, Engineering
so với PA1 4,3% 28,07% 9,8% 33,67% and Technology 5: 2028-2033.
(PA1- Góc nghiêng cố định; PA2- Xoay quanh trục ngang Đ-
T; PA3- Xoay quanh trục ngang B-N; PA4- Xoay quanh trục
dọc; PA5- Xoay quanh trục ngang- trục dọc)
575
nguon tai.lieu . vn
