Đồ án: Thiết kế cung cấp điện và năng lượng mặt trời - ĐH Công nghiệp TP.HCM

Chia sẻ: Linh Son | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:64

Thêm vào BST

Báo xấu

3.139
lượt xem 472
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ngày nay các nguồn năng lượng sơ cấp đang có nguy cơ bị suy kiệt, do con người càng ngày có nhu cầu sử dụng điện càng cao nên việc khai thác các tài nguyên sơ cấp cũng nhiều để cung cấp đủ lượng điện cho con người sử dụng, hầu như các quy trình chuyển nguồn năng lượng sơ cấp này sang điện năng thương gây ô nhiễm môi trường, nên yêu cầu cấp thiết hiện nay là tìm kiếm ra nguồn năng lượng sạch và có thể sử dụng trong tương lai, ứng dụng nguồn năng lượng đó trong thiết kế cung cấp điện cho con người. Mời các bạn cùng tham khảo Đồ án Thiết kế cung cấp điện và năng lượng mặt trời để hiểu hơn về vấn đề này.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Đồ án: Thiết kế cung cấp điện và năng lượng mặt trời - ĐH Công nghiệp TP.HCM

Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện và năng lượng mặt trời LỜI MỞ ĐẦU Điện năng đang ngày càng đóng vai trò hết sức quan trọng trong đời sống con người chúng ta. Chính vì những ưu điểm vượt trội của nó so với các nguồn năng lượng khác (như: dễ chuyển thành các dạng năng lượng khác, dễ truyền tải đi xa, hiệu suất cao) mà ngày nay điện năng được sử dụng hết sức rộng rãi trong mọi lĩnh vực từ công nghiệp, dịch vụ,...cho đến phục vụ đời sống sinh hoạt hằng ngày của mỗi gia đình. Có thể nói rằng ngày nay không một quốc gia nào trên thế giới không sản xuất và tiêu thụ điện năng, và trong tương lai thì nhu cầu của con người về nguồn năng lượng đặc biệt này sẽ tiếp tục được năng cao. Hiện nay, đất nước ta đang trên con đường công nghiệp hóa hiện đại hóa nên nhu cầu sử dụng điện năng trong tất cả các lĩnh vực ngày càng tăng. Vì vậy năng lượng điện có vai trò hết sức quan trọng đối với sự phát triển kinh tế và ổn định chính trị xã hội.Với tính ưu việt đó điện năng được sử dụng rộng rãi, không thể thiếu trong sinh hoạt và sản xuất. vì vậy khi xây dựng một nhà máy, một khu công nghiệp hay một tòa nhà cao tầng thì vấn đề xây dựng một hệ thống điện để cung cấp điện năng cho các tải tiêu thụ là không thể thiếu được. Hệ thống điện ngày càng phức tạp, đòi hỏi việc thiết kế cung cấp có nhiệm vụ đề ra những phương án cung cấp điện hợp lí và tối ưu. Một phương án cung cấp điện tối ưu sẽ giảm chi phí đầu tư xây dựng hệ thống điện giảm tổn thất điện năng vận hành đơn giản và thuận tiện trong việc bảo trì sửa chữa. TRƯỜNG ĐHCN TP. HCM Page 1
Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện và năng lượng mặt trời Ngày nay các nguồn năng lượng sơ cấp đang có nguy cơ bị suy kiệt, do con người càng ngày có nhu cầu sử dụng điện càng cao nên việc khai thác các tài nguyên sơ cấp cũng nhiều để cung cấp đủ lượng điện cho con người sử dụng. Mà hầu như các quy trình chuyển nguồn năng lượng sơ cấp này sang điện năng thương gây ô nhiễm môi trường. Nên yêu cầu cấp thiết hiện nay là tìm kiếm ra nguồn năng lượng sạch và có thể sử dụng trong tương lai, ứng dụng nguồn năng lượng đó trong thiết kế cung cấp điện cho con người Trên cơ sở đó và được sự hướng dẫn của cô Phạm Thị Lệ Diễmthực hiện thiết kế cung cấp điện cho một tòa nhà có ứng dụng năng lượng mặt trời. TRƯỜNG ĐHCN TP. HCM Page 2
Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện và năng lượng mặt trời NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… TRƯỜNG ĐHCN TP. HCM Page 3
Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện và năng lượng mặt trời …………………………………………………… …………………………………………………… MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỒNG QUAN 3.1.Giới thiệu hệ thống cung cấp điện 3.2.Giới thiệu năng lượng mặt trời 3.3.Sự phát triển ứng dụng năng lượng mặt trời 3.4.Cấu hình hệ thống điện mặt trời 1.1.1. Hệ thống độc lập ngoài lưới điện 1.1.2. Hệ thống điện mặt trời nối với lưới điện 1.1.3. Hệ thống nối với lưới điện và dự phòng 1.1.4. Hệ thống bổ sung điện lưới 3.5.Các bộ phận trong hệ thống điện mặt trời 1.1.5. Panel mặt trời 1.1.6. Acquy 1.1.7. Bộ điều khiển 1.1.8. Bộ biến tần 1.1.9. Trang thiết bị điện TRƯỜNG ĐHCN TP. HCM Page 4
Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện và năng lượng mặt trời 1.6.Cách kết nối các bộ phận với nhau 1.6.1 Hệ thống điện mặt trời độc lập 1.6.2 Hệ thống nối với điện lưới sử dụng bộ biến tần trung tâm 1.6.3 Hệ thống nối với điện lưới sử dụng nhiều bộ vi biến tầ n 1.7.Ứng dụng năng lượng mặt trời CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ 2. Xét các phương pháp xác định phụ tải tính toán 2.1.1 Xác phụ tải tính toán theo công suất đặt 2.1.2 Xác định phụ tải tính toán theo Kmax và Ptb 2.1.3 Xác định phụ tải tính toán theo 1 đơn vị sản phẩm tiêu thụ 2.1.4 Xác định phụ tải tính toán theo diện tích 3. Tính toán cung cấp điện cho tầng hầm 2.2.1 Tính toán phụ tải 2.2.2 Tính toán lựa chọn dây dẫn và lựa chọn thiết bị 4. Tính toán cung cấp điện cho tầng trệt 2.3.1 Tính toán phụ tải TRƯỜNG ĐHCN TP. HCM Page 5
Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện và năng lượng mặt trời 2.3.2 Tính toán lựa chọn dây dẫn và lựa chọn thiết bị 5. Tính toán cung cấp điện cho tầng lửng 2.4.1 Tính toán phụ tải 2.4.2 Tính toán lựa chọn dây dẫn và lựa chọn thiết bị 6. Tính toán cung cấp điện cho lầu 1 2.5.1 Tính toán phụ tải 2.5.2 Tính toán lựa chọn dây dẫn và lựa chọn thiết bị 7. Tính toán cung cấp điện cho lầu 2,3,4 2.6.1 Tính toán phụ tải 2.6.2 Tính toán lựa chọn dây dẫn và lựa chọn thiết bị 8. Tính toán cung cấp điện cho sân thượng 2.7.1 Tính toán phụ tải 2.7.2 Tính toán lựa chọn dây dẫn và lựa chọn thiết bị 2.8.Tính toán cung cấp điện cho cả tòa nhà 2.8.1 Tính toán phụ tải 2.8.2 Tính toán lựa chọn dây dẫn và lựa chọn thiết bị CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN BẰNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 3.1. Khảo sát khu vực lắp đặt hệ thống điện mặt trời TRƯỜNG ĐHCN TP. HCM Page 6
Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện và năng lượng mặt trời 3.2. Tính toán công suất các thiết bị cung cấp cho hệ thống phụ tải sử dụng năng lượng mặt trời TRƯỜNG ĐHCN TP. HCM Page 7
Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện và năng lượng mặt trời CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu hệ thống cung cấp điện Hệ thống năng lượng là tập hợp các nhà máy điện, lưới điện và lưới nhiệt được nối với nhau liên tục trong quá trình sản xuất, chúng có liên hệ mật thiết với nhau. Hệ thống điện là hệ thống năng lượng không có lưới nhiệt. Hay nói cách khác, hệ thống điện là hệ thống bao gồm các khâu sản xuất, truyền tải, phân phối và cung cấp điện đến các hộ tiêu thụ Điện năng là một dạng năng lượng rất phổ biến và quan trọng đối với cuộc sống,điện năng được sản xuất từ các nhà máy được truyền tải và cung cấp cho các hộ tiêu thụ. Trong việc truyền tải tới các hộ tiêu thụ việc thiết kế cung cấp điện là một khâu rất quan trọng. Với thời đại hiện nay,nền kinh tế nước ta đang phát triền mạnh mẽ theo sự hội nhập của thế giới,đời sống xã hội của người dân được nâng cao nên những tiện nghi trong cuộc sống đòi hỏi mức tiêu thụ về điện năng tăng cao, do đó việc thiết kế cung cấp điện không thể thiếu trong xu thế hiện nay. Việc thiết kế cung cấp điện cần phải đáp ứng được các yêu cầu sau:  Độ tin cậy cấp điện: mức độ tin cậy cung cấp điện phụ thuộc vào yêu cầu phụ tải. với công trình quan trọng cấp quốc gia phải đảm bảo liên tục câp điện ở mức cao nhất, những đối tượng như nhà máy, xí nghiệp, tòa nhà cao tầng…tốt nhất là dùng máy phát điện dự phòng khi mất điện sẽ dùng máy phát. TRƯỜNG ĐHCN TP. HCM Page 8
Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện và năng lượng mặt trời  Chất lượng điện: được đánh giá qua hai tiêu chí tần số và điện áp, điện áp trung và hạ chỉ cho phép khoảng ±5% do thiết kế dảm nhiệm, còn chỉ tiêu tần số do cơ quan điện lực quốc gia điều hành.  An toàn điện: công trình cấp điện phải có tính an toàn cao cho người vận hành, người sử dụng thiết bị và cho toàn bộ công trình.  Kinh tế: trong quá trình thiết kế ta phải đưa ra nhiều phương án rồi chọn lọc trong các phương án đó có hiệu quả kinh tế cao. 1.2 GIỚI THIỆU NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Trong thái dương hệ mặt trời có nguồn năng lượng lớn nhất. Nó là khối vật chất khổng lồ với hoạt động hạt nhân xảy ra liên tục. Mặt trời cung cấp trực tiếp hoạt gián tiếp, cho loài người và mọi dạng sống trên trái đất. Mặt trời quyết định khí hậu và thời tiết. không có mặt trời trái đất là vùng đất chết đóng băng vĩnh cửu. Điện năng lượng măt trời là ý tưởng tuyệt vời. Lấy năng lượng từ mặt trời và chuyển thành điện năngcung cấp cho các trang thiết bị là mong ước của chúng ta, sẽ không còn hóa đơn tiền điện, không còn phụ thuộc vào công ty điện lực và bạn sẽ cónguồn năng lượngtái tạo, xanh sạch và bảo vệ môi trường. Tạo ra năng lượng mặt trời nhờ vào ánh sáng mặt trời chiếu vào các panel pin mặt trời tạo ra nguồn điện 1 chiều DC qua các bộ biến tần chỉnh thành các nguồn điện xoay chiều AC cung cấp cho các thiết bị điện. TRƯỜNG ĐHCN TP. HCM Page 9
Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện và năng lượng mặt trời Panel mặt trời tạo ra điện là do hiệu ứng quang điện giữa 2 lớp bán dẫn, 1 lớp thiếu electron. Khi các electron này bị các photon kích thích lám cho chúng chuyển từ lớp bán dẫn này sang bán dẫn kia, nên tạo ra điện tích. Các panel này thường là Si được cắt thành các tấm mỏng xếp kết hợp vừa song song và nối tiếp. Nối tiếp thì tăng hiệu suất của pin, mắc song song thì tăng áp cung cấp cho phụ tải. Nguồn năng lượng mặt trời ngày nay thường được ứng dụng ích vì giá thành vẫn còn cao. Nên được chỉ ứng ụng ở những nơi chưa có điện lưới kéo tới hoặc cung cấp cho 1 vài phòng, hay ứng dụng làm bình nước nóng, thiết bị bán hang tự động. 1.3 SỰ PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Sự phát triển nhanh về công nghệ và liên tục cải tiến của các nhà thiết kế nên giá có giảm đi liên tục từ đầu năm 2009 tạo nên tiến bộ rõ rệt trong lĩnh vực công nghệ năng lượng sạch. Trước những năm 2007 thì việc ứng dụng nguồn năng lượng mặt trời là điều coi là không thực tế. Ngày nay thì nó có tính khả thi cao. Thậm chí còn hiệu quả về cả kinh tế và công nghệ. Các tấm pin panel ngày càng nhỏ gọn hơn và đa dạng hơn về định mức công suất, chi phí ngày càng thấp hơn. Đối nhiều ứng dụng, năng lượng mặt trời dang trở thành phương cách cung cấp điện năng có hiệu quả kinh tế cao hơn nhiều phương pháp khác. Với tiến độ phát triển của nghành công nghệ điện hiện nay thì dự đoán đến năm 2020 thì năng lượng mặt trời sẽ thành nguồn điện rẽ nhất, rẽ hơn các năng lượng được sản xuất trong các nhà máy: nhiệt năng, thủy năng. Chúng ta sẽ chứng kiến năng lượng mặt trời tích hợp TRƯỜNG ĐHCN TP. HCM Page 10
Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện và năng lượng mặt trời vào các vật dụng, máy móc hằng ngày. Nănglượng mặt trởi là thiết bị cấp điện dễ sử dụng, thải cacbon thấp. Năng lượng này sẽ cung cấp được những nơi như: sa mạc, các vùng sâu vùng xa. Dần thay thế các nguồn điện khác và trở thành nguồn cung cấp điện chính trong tương lại. 1.4 CẤU HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI 1.4.1 HỆ THỐNG ĐỘC LẬP/ NGOÀI LƯỚI ĐIỆN Trạm điện mặt trời độc lập là kiểu hệ thống điện mặt trời thông dụng nhất trên phạm vi toàn cầu. Mục đích chính là cung cấp điện cho những nơi chưa có lưới điện kéo tới hay không có nguồn năng lượng khác. Hệ thống điện độc lập thường rất nhỏ, công suất đỉnh không quá 1kw. Hệ thống điện độc lập muốn có kế hoạch về hệ thống điện lớn hơn và quan trọng hơn thì người thiết kế cần có kiến thức cơ bản và kinh nghiệm trong thiết kế nguồn năng lượng mặt trời, nên cần bắt đầu với thiết kế nhỏ và đơn giản. Sơ đồ nguyên lý: TRƯỜNG ĐHCN TP. HCM Page 11
Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện và năng lượng mặt trời Nguyên lý hoạt động: Từ giàn pin mặt trời (solar cells), ánh sáng được biến đổi thành điện năng, tạo ra dòng điện một chiều (DC Power). Dòng điện này được dẫn tới bộ điều khiển (charge controller) là một thiết bị có chức năng có chức năng tự động điều hòa dòng điện từ pin mặt trời và dòng điện nạp cho acquy (Battery) ở chế độ tối ưu nhất. Khi acquy (Battery) đầy thì bộ điều khiển (charge controller) sẽ ngưng sạc hoạt sạc ở chế độ duy trì. Khi acquy (Battery) cạn thì tự động vào chế độ nạp lại. Thông qua bộ đổi điện DC/AC (Inverter) tạo ra dòng điện xoay chiều chuẩn 220V/50Hz để chạy các thiết bị trong gia đình như đèn chiếu sáng, quạt, tivi, máy tính, tủ lạnh, máy bơm. TRƯỜNG ĐHCN TP. HCM Page 12
Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện và năng lượng mặt trời Ưu điểm: Hệ thống này sẽ đơn giản, dễ thiết kề và thường dùng trong các khu vực chưa có lưới điện hoặc nơi thường xuyên bị cắt điện liên tục. Nhược điểm: Hệ thống này vì không có lưới điện hoặc điện áp dự phòng nên phụ thuộc rất nhiều vào cường độ chiếu sáng của mặt trời hơn những hệ thống điện mặt trời khác. Hệ thống này phải cung cấp điện năng hơn công suất phụ tải mà nó cung cấp để có điện dự trữ xài vào ban đêm khi mà các dãy pannel không thể tạo ra điện năng. (chỉ tạo ra 1 ít điện năng khi ánh trăng tròn). Mà yếu tố quyết định chính là các photon trong ánh nắng mặt trời, photon sẽ tăng khi cường độ chiếu sáng tăng. Để khắc phục sự phụ thuộc này ta cần tính toán kỹ lưỡng thiết kế năng lượng mặt trời của hệ thống này. Như địa điểm lắp đặt các dãy pannel mặt trời, hướng của các dãy pannel, điểu chỉnh góc đặt dãy pannel, dự đoán tránh bóng che. Công suất của dãy pannel cung cấp phải lớn hơn công suất phụ tải hệ thống, để còn điện năng dư đưa vào bình acquy để có điện năng sử dụng vào ban đêm. 1.4.2 HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI NỐI VỚI LƯỚI ĐIỆN Hệ thống này thường được thông dụng ở châu Âu và Hoa Kỳ, do lợi ích rõ rệt về giảm chi phí lắp đặt và có thêm thu nhập nhờ bán điện lại cho công ty điện lực. Hệ thống điện này thường hoạt động ở các khu có hệ thống lưới điện ổn định. Đặc biệt có hiệu quả nhất ở nơi TRƯỜNG ĐHCN TP. HCM Page 13
Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện và năng lượng mặt trời có khí hậu nóng, nhiều ánh nắng, nơi nhu cầu điện năng cao điểm trùng với những giờ nắng nóng. Mô hình và nguyên lý hoạt động: Mô tả hoạt động: chuyển mạch SW ở vị trí OB Khi không có mặt trời: (Buổi tối hoặc khi bị mây che) Các Solar panel sẽ không sản sinh ra điện nên các phụ tải sẽ sử dụng điện từ lưới một cách bình thường. Lúc này chỉ số của W0 sẽ thể hiện đúng chỉ số tiêu thụ điện năng của phụ tải mà bạn đang sử dụng.(W2): W2 = W0 Khi trời có nắng: Các solar panel sẽ có địên và lúc này GTSIA sẽ biến đổi điện năng DC từ các solar panel trên thành điện AC có tần số, pha và điện áp trùng với điện lưới. Điện năng từ mặt trời sẽ được hòa với điện lưới qua chỉ số của đồng hồW1. Như vậy chí số mua điện từ lưới (W0) sẽ bằng hiệu của mức tiêu thụ của phụ tải (W2) với điện năng do hệ thống điện mặt trời tạo ra (W1). W0 = W2 W1. Trong trường hợp công suất của phụ tải là nhỏ hơn công suất của điện mặt trời đưa ra W2
Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện và năng lượng mặt trời Khi mất điện lưới, hệ thống GTSIA ngưng họat động đảm bảo sự an toàn cho lưới điện. Chuyển mạch SW ở vị trí OA: Được sử dụng khi nhà nước chấp nhận mua điện từ các hộ gia đình có hệ thống điện mặt trời nối lưới. Ưu điểm: Hệ thống nối với lưới điện, bạn có thể sử dụng điện mặt trời vào ban ngày, điện dư thì dẫn vào lưới điện bán cho công ty điện lực. Buổi chiều hoặc tối thì bạn lại sử dụng điện từ công ty điện lực cung cấp. vì vậy hệ thống này thường ít phụ thuộc vào công ty điện lực, giảm được điện mà nhà máy sản xuất bằng các phương thức gây ô nhiễm môi trường. Không sử dụng bình acquy: giảm đáng kể chi phí đầu tư và bảo dưỡng cho hệ thống acquy. Khai thác điện năng hiệu quả nhất: từ nguồn năng lượng mặt trời (hoặc gió) do có cơ cấu nổi bật là thu nhận, biến đổi và bổ xung trực tiếp ngay vào lưới điện không bị tổn hao trên accu dự trữ. Bền vững, lâu dài: Do máy luôn được vận hành song song với lưới điện nên mọi đột biến của tải hay điện áp trên đường dây và nguồn điện đều không thể tác động trực tiếp vào máy. Tuổi thọ của hệ thống là tuổi thọ của các linh kiện điện tử cao cấp có thể lên tới 25 năm. ứng dụng rộng rãi cho mọi nơi như: các hộ dân, cơ quan, đơn vị đang có điện lưới quốc gia. TRƯỜNG ĐHCN TP. HCM Page 15
Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện và năng lượng mặt trời Việc lắp đặt và sử dụng đơn giản, chi phí bảo trì bảo dưỡng thấp, gần như bằng không, nên thời gian thu hồi vốn được rút ngắn tối đa và chắc chắn theo dự tính đầu tư ban đầu. Nhược điểm: Hệ thống này nếu điện lưới bị cắt thì điện năng từ các panel mặt trời cũng bị cắt, để đảm bảo an toàn cho lưới điện. Vì hệ thống này khi kết nối nguồn năng lượng điện sản xuất từ năng lượng điện từ các dãy pannel mặt trời với lưới điện quốc gia thì nó giống như hệ thống máy phát nối với lưới điện. Khi đưa công suất điện lên lưới cần phải trung hòa điện và tần sồ để trùng với lưới điện Hệ thống này có thể áp dụng tại Việt Nam, những vẫn chưa được phổ biến ở Việt Nam và do hệ thống quản lý điện lực nước ta vẫn chưa chấp nhận mua điện từ nguồn năng lượng mặt trời và năng lượng gió. Còn về đồng hồ điện năng thì vẫn chưa được cho phép quay ngược nên dù có đẩy công suất ngược lên lưới thì vẫn là công ‘phí uổng’. Nguồn năng lượng mặt trời vẫn đang trong vòng nghiên cứu của Viện Vật Lý TP Hồ Chí Minh. Các chuyên gia năng lượng điện mặt trời của Viện Nghiên Vật Lý TP Hồ Chí Minh đang kỳ vọng về một dự án năng lượng điện mặt trời trong tương lai gần theo công nghệ nối lưới điện thông minh SIPV với siêu công suất khoảng 250 MWp (bằng nửa công suất của Nhà máy thủy điện Trị An). Công nghệ SIPV ưu tiên dùng điện mặt trời, chỉ khi điện mặt trời không đủ, mới cần sự trợ giúp từ điện lưới quốc gia (thiếu bao nhiêu TRƯỜNG ĐHCN TP. HCM Page 16
Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện và năng lượng mặt trời cấp bấy nhiêu, không thiếu không cấp). Ý nghĩa khác của công nghệ là khả năng hỗ trợ phụ tải cho điện lưới quốc gia và hỗ trợ người tiêu dùng có thể mua điện của EVN vào giờ thấp điểm với giá rẻ. Tất cả các chức năng của hệ thống đều được bộ điều khiển thông minh số hóa và điều hành không cần đến sự can thiệp của con người. Buổi sáng khi mặt trời lên, hệ thống chuyển sang chế độ dùng điện mặt trời và ngắt điện từ EVN. Khi có sự cố đường dây của EVN, lập tức hệ thống chuyển sang dùng mạng điện mặt trời dự phòng từ giàn ắc quy. Từ 22 giờ đêm, hệ thống điều khiển thông minh ra lệnh cho bộ sạc lưới mua điện giá rẻ của EVN. Khi điện sản xuất từ giàn pin mặt trời dư không dùng hết, phần điện dư thừa lập tức được đưa về dự trữ vào hệ thống tồn trữ năng lượng của tòa nhà. 1.4.3 HỆ THỐNG NỐI VỚI LƯỚI ĐIỆN VÀ DỰ PHÒNG Hệ thống mặt trời nối với lưới điện và đề phòng sự cố còn gọi là hệ thống tương tác lướikết hợp với hệ thống mặt trời nối với lưới điện và dãy các acquy. Cũng như hệ thống nối với lưới điện, bạn sử dụng điện năng từ các panel mặt trời khi trời nắng và bán điện dư cho công ty điện lực. Nhưng khác với hệ thống nối với lưới điện, dãy các acquy sẽ cung cấp điện ngay khi lưới điện bị cắt đột ngột, do đó hệ thống của bạn sẽ liên tục có điện. Sơ đồ nguyên ly: TRƯỜNG ĐHCN TP. HCM Page 17
Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện và năng lượng mặt trời Nguyên lý hoạt động: Đây là sự tích hợp của hai hệ thống thành một hệ thống liên hoàn bao gồm: Hệ thống on grid (hệ thống nối lưới): Sản xuất điện năng từ các tấm pin mặt trời (Solar Panel) thành điện 220V AC /50Hz để hòa vào điện lưới - Hệ thống off grid (hệ thống độc lập): Lưu trữ điện năng từ các tấm pin mặt trời (Solar Panel) vào Acquy để sẵn sàng biến đổi thành điện 220VAC /50Hz để cung cấp cho tải khi không có điện lưới. Khi khởi động hệ thống, Acquy (battery) luôn được ưu tiên nạp điện từ Mặt trời cho đến khi đầy. Lúc này hệ thống On Grid chưa làm việc. Khi acquy đầy, hệ thống sẽ tự động biến đổi điện DC từ Sola Panel thành điện AC 220V để hòa với điện lưới. (Điện áp ra của hệ thống có tần số, pha trùng với điện lưới có thể là 1 pha hoặc 3 pha) TRƯỜNG ĐHCN TP. HCM Page 18
Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện và năng lượng mặt trời Khi mất điện lưới, hệ thống sẽ tự động lấy điện DC từ Acquy và Solar để biến đổi thành điện AC 220V cung cấp cho tải ưu tiên. Ưu điểm: Hệ thống này có thể cung cấp điện liên tục dù lưới điện có bị gặp sự cố. Nhược điểm: Hệ thống này ghép từ hệ thống độc lập và hệ thống nối với lưới điện nên cấu tạo phức tạp, chi phí tốn kém hơn rất nhiềuvà bảo trì khó khăn. Yêu cầu người lắp phải có kinh nghiệm và trình độ chuyên môn. 1.4.4 HỆ THỐNG BỔ SUNG LƯỚI ĐIỆN Nguyên lý hoạt động: Bổ sung điện lưới còn gọi là hệ thống điện mặt trời gia dụng cở nhỏ. Với hệ thống bổ sung điện lưới các panel mặt trời tạo ra điện năng và nạp điện cho acquy . năng lượng lấy từ các ăcquy sẽ đi qua bộ chuyển đổi(bộ biến tần) để cung cấp điện cho một hoặc nhiều mạch điện từ bản điện phân phối trong ngôi nhà khi điện lượng acquy xuống đến ngưỡng tới hạn, hệ thống tự chuyển sang điện lưới. khi panel điện mặt trời nạp vào các acquy thì hệ thống tự chuyển sang điện mặt trời, Nhược điểm Hệ thống này bạn không thể bán điện cho công ty điện lực. Cấu tạo phức tạp và xây dựng khó khăn. TRƯỜNG ĐHCN TP. HCM Page 19
Đồ án học phần 1A Thiết kế cung cấp điện và năng lượng mặt trời Ưu điểm: Hệ thống bổ sung điện lưới có hầu hết các ưu điểm của hệ thống nối với lưới điện dự phòng. Hệ thống này sử dụng phổ biến ở những nơi chưa có chính sách trợ cấp hoặc ưu đãi dành cho trạm điện mặt trời hay hầu như không có lợi khi bán điện cho công ty điện lực. Nếu hệ thống của bạn có khả năng phát hiện với công suất lớn hơn 1 kW điện trong 1 giờ, thì hệ thống nối với lưới điện sẽ kinh tế hơn. Nếu hệ thống chỉ phát điện với công suất dưới 1 kW điện trong 1 giờ thì hệ thống bổ sung lưới điện sẽ kinh tế hơn. Khi công suất phát điện dưới 1 kW thì việc phát lên lưới điện sẽ có tổn hao trên đường dây nhiều hơn là ta có thể phát điện lớn hơn 1kW. Thay vì để tôn hao trên dây dẫn ta tích trữ điện vào các dãy acquy. Khi ta có hệ thống trên 1kW thì có thể đầu tư quá nhiều vào các dãy acquy để tích trữ đủ năng lượng nên ta có thể gửi bán cho công ty điện lực (nếu có chính sách khuyến khích) rồi dùng lúc các dãy panel cung cấp không đủ ta có thể mua lại từ điện lực. 1.5 CÁC BỘ PHẬN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI 1.5.1PANEL MẶT TRỜI Panel mặt trời là phần là phần cốt lõi của hệ thống điện mặt trời. Panel mặt trời chính xác là panel quang điện mặt trời, nó tạ ra năng lượng từ ánh sáng mặt trời. Năng lượng mặ trời càng mạnh thì công suát nhận được càng cao. Hầu hết các panel mặt trời đều gồm các tế bào (pin) mặt trời ghép lại với nhau. Pin mặt trời thông dụng hiện nay chỉ tạo ra điện áp khoảng 0.5V, do đó phải mắc ghép chúng lại với TRƯỜNG ĐHCN TP. HCM Page 20