0
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
BÀI GIẢNG
NĂNG LƯỢNG MỚI VÀ TÁI TẠO CƠ SỞ
Hà Nội - 2025
1
NỘI DUNG
Bài giảng “Năng lượng mới và tái tạo cơ sở” bao gồm các chương như sau:
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
CHƯƠNG 2: NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
CHƯƠNG 3: NĂNG LƯỢNG GIÓ
CHƯƠNG 4: NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI
CHƯƠNG 5: PHẦN MỀM MÔ PHỎNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI, NĂNG
LƯỢNG GIÓ.
2
Mục lục
NỘI DUNG ......................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO ........................................ 5
1.1. Tổng quan về năng lượng .......................................................................................... 5
1.2. Các dạng năng lượng .................................................................................................. 7
1.2.1. Khái niệm năng lượng tái tạo ............................................................................................. 9
1.2.2. Các dạng năng lượng tái tạo ............................................................................................... 9
1.3.1. Nhu cầu năng lượng .............................................................................................. 12
1.3.2. Thực trạng của các dạng năng lượng .............................................................................. 13
1.4. TÌNH HÌNH SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở
VIỆT NAM ....................................................................................................................... 14
1.4.1 Tình hình sử dụng năng lượng tái tạo trên thế giới ........................................................ 14
1.4.2. Tiềm năng phát triển năng lượng tái tạo ở Việt Nam .................................................... 16
1.4.3. Chính sách về năng lượng của Việt Nam ........................................................................ 20
1.4.3.1. Quan điểm phát triển ....................................................................................................... 20
1.4.3.2. Mục tiêu phát triển .......................................................................................................... 21
1.4.3.3. Định hướng phát triển ..................................................................................................... 22
1.4.3.4. Các chính sách ................................................................................................................. 25
1.4.3.4. Các giải pháp thực hiện .................................................................................................. 25
1.6.4.1. Khái niệm siêu tụ điện ..................................................................................................... 51
1.6.4.2. Nguyên lý hoạt động của siêu tụ điện ........................................................................... 52
1.6.4.3. So sánh siêu tụ điện với pin ........................................................................................... 53
1.6.4.4. Sự khác biệt giữa siêu tụ điện và tụ điện bình thường ................................................ 54
1.6.4.5. Ưu nhược điểm của siêu tụ điện .................................................................................... 54
a. Ưu điểm của siêu tụ điện ......................................................................................................... 54
b. Nhược điểm của siêu tụ điện .................................................................................................. 55
1.6.4.6. Ứng dụng của siêu tụ điện.............................................................................................. 55
CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ THẢO LUẬN CHƯƠNG 1 ................................................... 56
CHƯƠNG 2: NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI .................................................................. 57
2.1. NGUỒN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ................................................................... 57
2.1.1. Cấu trúc của mặt trời ........................................................................................................ 57
2.1.2. Năng lượng mặt trời .......................................................................................................... 58
2.1.3. Phổ bức xạ mặt trời ........................................................................................................... 59
2.2. TẾ BÀO QUANG ĐIỆN VÀ PIN MẶT TRỜI ...................................................... 61
2.2.1. Vật liệu quang điện, cơ sở vật lý bán dẫn ........................................................................ 61
2.2.2. Tế bào quang điện ............................................................................................................. 63
2.2.3. Ghép các tế bào quang điện .............................................................................................. 67
3
2.2.4. Công nghệ chế tạo pin quang điện ....................................................................... 70
2.2.4.1. Pin quang điện Silic tinh thể (Crytalline silicon solar cell) ......................................... 74
2.2.4.2. Pin quang điện màng (Thin-Film CIGS and CdTe Photovoltaic Technologies) ...... 75
2.3. ĐẶC TUYẾN VOL – AMPE CỦA PIN QUANG ĐIỆN ...................................... 84
2.3.1. Đặc tuyến Vol - Ampe của nguồn PV trong điều kiện tiêu chuẩn ................................. 85
2.3.2. Tác động của nhiệt độ và cường độ ánh sáng đến đặc tính V-I .................................... 87
2.3.3. Tác động do bóng che ........................................................................................................ 87
2.4. Đặc tính tải của pin quang điện............................................................................... 88
2.5.1. Cấu trúc điều khiển hệ thống điện mặt trời độc lập trong hệ thống điện ........ 93
2.5.1.1. Kết nối trực tiếp nguồn PV với phụ tải điện ................................................................ 95
2.5.1.2. Nguồn PV trong mạng điện độc lập với lưới điện ....................................................... 97
2.5.2. Cấu trúc điều khiển hệ thống điện mặt trời hòa lưới trong hệ thống điện .... 100
CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ THẢO LUẬN CHƯƠNG 2 ................................................. 104
CHƯƠNG 3: NĂNG LƯỢNG GIÓ ............................................................................. 106
3.1.1. Lịch sử ứng dụng năng lượng gió ...................................................................... 106
1.1.2. Tiềm năng về năng lượng gió ở Việt Nam và thế giới .................................. 109
1.2. CÔNG NGHỆ PHÁT ĐIỆN NĂNG LƯỢNG GIÓ ......................................... 109
3.2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Turbine gió ............................................. 109
3.2.1.1. Cấu tạo Turbine gió ........................................................................................... 109
3.2.1.2. Nguyên lý hoạt động của Turbine gió .............................................................. 111
3.2.2. Công suất gió ........................................................................................................ 114
3.2.2.1. Công suất gió sơ bộ ........................................................................................................ 114
3.2.2.2. Hiệu chỉnh mật độ không khí theo nhiệt độ .............................................................. 115
3.2.2.3. Hiệu chỉnh mật độ không khí theo độ cao .................................................................. 116
3.2.3. Máy phát điện gió ................................................................................................ 118
3.2.3.1. Các máy phát đồng bộ ................................................................................................... 118
3.2.3.2. Máy phát không đồng bộ ............................................................................................... 120
3.2.4. Bộ biến đổi sử dụng trong hệ thống chuyển đổi năng lượng gió ..................... 126
3.2.5. Thông số cơ bản của hệ thống chuyển đổi năng lượng gió .............................. 126
3.3. KỸ THUẬT KHAI THÁC ĐIỆN NĂNG TỪ HỆ THỐNG CHUYỂN ĐỔI
NĂNG LƯỢNG GIÓ ..................................................................................................... 126
3.3.1. Điều khiển mức năng lượng tối ưu cho turbine gió .......................................... 126
3.3.1.1. Điều khiển thông qua cấu trúc cơ khí .......................................................................... 126
3.3.1.2. Điều khiển thông qua cấu trúc điện tử ......................................................................... 127
3.3.2. Khai thác điện năng từ máy phát điện gió ........................................................ 130
3.4.1. Cấu trúc điều khiển máy phát điện gió đồng bộ ........................................................... 131
4
3.4.2. Cấu trúc điều khiển máy phát điện gió không đồng bộ ............................................... 131
3.5. TÍNH TOÁN THÔNG SỐ THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN GIÓ ........ 133
Các đặc điểm của nguồn điện gió ................................................................................. 133
3.5.1. Thông số định mức .......................................................................................................... 133
3.5.2. Công suất lớn nhất cho phép .......................................................................................... 133
3.5.3. Công suất đo được lớn nhất ............................................................................................ 133
3.5.4. Công suất phản kháng ............................................................................................... 134
3.5.5. Hệ số chập chờn ......................................................................................................... 134
3.5.6. Số lần chuyển đổi chế độ vận hành tối đa ..................................................................... 134
3.5.7. Hệ số thay đổi điện áp ................................................................................................ 135
3.5.8. Sóng hài ............................................................................................................................ 135
3.5.9. Khả năng dự báo điện gió ......................................................................................... 135
3.6. THIẾT KẾ MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ CÔNG SUẤT NHỎ ................................. 136
3.7. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÔ HÌNH ĐIỆN GIÓ ĐIỂN HÌNH ......................... 139
3.7.1. Tiêu chí thiết kế máy phát điện gió công suất nhỏ ....................................................... 139
3.7.2. Tính toán lựa chọn, thiết kế máy phát điện gió công suất nhỏ .................................... 140
3.8.1. Tính toán kích thước động cơ gió................................................................................... 142
3.8.2. Chọn số cánh .................................................................................................................... 144
3.8.3. Tính toán biên dạng cánh ............................................................................................... 144
CHƯƠNG 4: NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI ............................................................... 148
4.1. GIỚI THIỆU CHUNG NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI .................................................... 148
4.2. NGUỒN GỐC BIOMASS .................................................................................................. 149
4.3. CÔNG NGHỆ KHAI THÁC NĂNG LƯỢNG BIOMASS ............................................. 152
4.4. TIỀM NĂNG ĐIỆN BIOMASS ........................................................................................ 156
4.5. TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG ............................................................................................ 159
CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ THẢO LUẬN CHƯƠNG 4 ................................................. 161
I. Tính toán thiết kế sử dụng điện mặt trời ............................................................. 162
II. Tính toán thiết kế sử dụng tuabin gió ............................................................... 167
CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ THẢO LUẬN CHƯƠNG 4 ................................................. 172
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 174