Bài giảng Năng lượng tái tạo: Chương 2 (Bài 6) - TS. Nguyễn Quang Nam

Chia sẻ: Sơn Tùng | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:43

Thêm vào BST

Báo xấu

258
lượt xem 61
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Năng lượng tái tạo - Chương 2 (Bài 6): Năng lượng mặt trời" cung cấp cho người học các kiến thức về hệ thống điện mặt trời hòa lưới bao gồm: Cấu trúc hệ điện mặt trời hòa lưới, định mức DC và AC, tính toán theo số giờ nắng đỉnh, tính toán công suất, tính toán kinh tế. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Năng lượng tái tạo: Chương 2 (Bài 6) - TS. Nguyễn Quang Nam

408004 Năng lượng tái tạo Giảng viên: TS. Nguyễn Quang Nam 2013 – 2014, HK1 http://www4.hcmut.edu.vn/~nqnam/lecture.php nqnam@hcmut.edu.vn Bài giảng 6 1
Ch. 2: Năng lượng mặt trời 2.9. Hệ thống điện mặt trời hòa lưới  Cấu trúc hệ điện mặt trời hòa lưới  Định mức DC và AC  Tính toán theo số giờ nắng đỉnh  Tính toán công suất  Tính toán kinh tế Bài giảng 6 2
Hệ thống điện mặt trời hòa lưới Bài giảng 6 3
Hệ thống điện mặt trời hòa lưới Bài giảng 6 4
Hệ thống điện mặt trời hòa lưới Bài giảng 6 5
Biểu đồ phụ tải (không có ắc-quy) Bài giảng 6 6
Định mức DC và AC  Trước hết, có thể ước tính hiệu năng hệ thống ở công suất ngõ ra DC danh định của một module, tại điều kiện chuẩn.  Sau đó, có thể ước tính công suất ngõ ra AC thực ở các điều kiện khác nhau.  Ở điều kiện chuẩn, công suất ngõ ra AC có thể được tính: Pac = Pdc,STC (Hiệu suất chuyển đổi) trong đó, Pdc,STC là tổng công suất DC của các tấm pin ở điều kiện chuẩn.  Hiệu suất chuyển đổi được xét tổng hợp các yếu tố liên quan đến bộ nghịch lưu, bám bụi, sai lệch giữa các tấm pin, và điều kiện môi trườngBàikhác nhau. giảng 6 7
Định mức DC và AC  Xét ảnh hưởng của sự sai lệch đặc tính I-V giữa các tấm pin Bài giảng 6 8
Định mức DC và AC  Một yếu tố quan trọng hơn là nhiệt độ. Các tấm pin nhiều khả năng sẽ hoạt động nóng hơn 25 C, dẫn đến giảm công suất. Do đó, người ta đã phát triển một tiêu chuẩn thử nghiệm tấm pin khác (PTC), để phản ánh điều kiện thực tế.  Các bộ nghịch lưu đã được đề cập, có hiệu suất khoảng 90% trong hầu hết phạm vi hoạt động (trừ các tải rất nhỏ). Bài giảng 6 9
Ví dụ 9.3  Xét một dàn PV định mức 1 kW ở điều kiện chuẩn. Nhiệt độ làm việc danh định của các tấm pin là 47 C. Công suất DC tại MPP giảm 0,5%/ C cao hơn nhiệt độ chuẩn 25 C. Ước tính công suất AC ngõ ra ở điều kiện PTC, nếu có tổn hao 3% do sai lệch module, 4% tổn hao do bụi bẩn, và hiệu suất bộ nghịch lưu là 90%. Giải:  Quy đổi nhiệt độ tấm pin NOST 20 47 20 Tcell Tamb S 20 53,8 C 0,8 0,8 Bài giảng 6 10
Ví dụ 9.3  Công suất DC của dàn pin bị suy giảm còn Pdc , PTC 1000 1 0,005 53,8 25 856 W  Kết hợp tổn hao do sai lệch các tấm pin, bụi bẩn, và bộ nghịch lưu, công suất danh định AC của hệ tại điều kiện PTC là Pac , PTC 856 0,97 0,96 0,9 717,4 W  Hệ thống được định mức 1 kW theo điều kiện chuẩn chỉ cung cấp khoảng 72% giá trị định mức, trong thực tế. Bài giảng 6 11
Tính toán theo số giờ nắng đỉnh  Yếu tố then chốt thứ hai là lượng ánh sáng có được.  Khi đơn vị tính bức xạ trung bình là kWh/m2-ngày, có một cách diễn dịch giá trị này rất thuận tiện. Vì bức xạ chuẩn được định nghĩa là 1 kW/m2, có thể coi bức xạ 5,6 kWh/m2- ngày là 5,6 giờ/ngày ở bức xạ chuẩn, hay 5,6 giờ “nắng đỉnh”.  Vậy, nếu biết công suất AC được cung cấp bởi một dàn PV dưới điều kiện chuẩn (Pac), chúng ta chỉ cần nhân với số giờ nắng đỉnh để có được số kWh nhận được mỗi ngày. Bài giảng 6 12
Tính toán theo số giờ nắng đỉnh  Năng lượng cung cấp trong ngày Năng lượng (kWh/ngày) = Bức xạ (kWh/m2-ngày) A (m2) avg với A là diện tích dàn PV và avg là hiệu suất trung bình  Công suất AC ứng với điều kiện chuẩn (1-sun) Pac (kW) = (1 kW/m2) A (m2) 1-sun với 1-sun là hiệu suất hệ thống ở điều kiện chuẩn  Kết hợp hai công thức trên, giả thiết hiệu suất trung bình trong ngày bằng với hiệu suất ở điều kiện chuẩn, suy ra Năng lượng (kWh/ngày) = Pac (kW) (số giờ nắng đỉnh/ngày) Bài giảng 6 13
Ví dụ 9.4  Ước tính năng lượng hàng năm cung cấp bởi dàn PV 1 kW (dc, STC) được mô tả trong ví dụ 9.3, nếu nó nằm ở Madison, WI, hướng về phía nam, và có góc nghiêng bằng với vĩ độ trừ 15 . Dùng định mức AC PTC. Giải  Phụ lục E cho thấy bức xạ hàng năm ở Madison tại góc nghiêng L – 15 là 4,5 kWh/m2-ngày. Dùng công suất ngõ ra AC bằng 0,717 kW tính được trong ví dụ 9.3, ta có Năng lượng = 0,717 (kW) 4,5 (h/ngày) 365 (ngày/năm) = 1178 kWh/năm Bài giảng 6 14
Ví dụ 9.5  Tính lại ví dụ 9.4 cho từng tháng trong năm tại Madison, WI, thay vì dùng giá trị nhiệt độ trung bình là 20 C. Nhiệt độ hoạt động danh định của các tế bào trong hệ thống này là 47 C. Giải:  Xét tháng Giêng, nhiệt độ cực đại trung bình mỗi ngày là –4,0 C, cho Madison, WI. Nhiệt độ của tế bào khi đó là 47 20 Tcell 4,0 1 29,8 C 0,8  Định mức công suất DC của dàn PV là Pdc = 1 kW[1 – 0,005(29,8 – 25)] = 0,976 kW Bài giảng 6 15
Ví dụ 9.5  Kết hợp các yếu tố sai lệch đặc tính, bụi bẩn, và hiệu suất bộ nghịch lưu, định mức công suất AC là Pac = 0,976 kW 0,97 0,96 0,9 = 0,818 kW  Phụ lục E cho thấy trong tháng Giêng ở góc nghiêng L – 15, tại Madison sẽ có bức xạ 3,0 kWh/m2-ngày hay 3,0 giờ nắng đỉnh. Do đó, dàn PV 1 kW này sẽ cung cấp Năng lượng = 0,818 kW 3,0 h/ngày 31 ngày/tháng = 76 kWh/tháng  Tính cho mỗi tháng và tổng hợp lại (slide tiếp theo) cho thấy sai số so với ví dụ 9.4 là không đáng kể. Bài giảng 6 16
Ví dụ 9.5 Bài giảng 6 17
Tính toán theo số giờ nắng đỉnh Bài giảng 6 18
Tính toán theo số giờ nắng đỉnh Bài giảng 6 19
Hệ số sử dụng cho hệ PV hòa lưới  Có thể biểu diễn năng lượng do một hệ phát điện cung cấp thông qua công suất AC danh định và hệ số sử dụng (CF): Năng lượng (kWh/năm) = Pac (kW) CF 8760 (h/năm)  Các hệ số sử dụng theo tháng hay theo ngày có thể được định nghĩa tương tự.  So sánh công thức trên với công thức tính năng lượng ở slide 13, có thể rút ra hệ số sử dụng cho hệ PV hòa lưới: Soágiôønaéngñænh/ngaøy CF 24 h/ngaøy Bài giảng 6 20