Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện lai sức gió và mặt trời tại tỉnh Lào Cai

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:71

Thêm vào BST

Báo xấu

36
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu luận văn là nghiên cứu khảo sát tiềm năng năng lượng gió và mặt trời tại tỉnh lào Cai. Đánh giá khả năng khai thác nguồn năng lượng gió và mặt trời để cung cấp cho một số phụ tải tại tỉnh Lào Cai. Xây dựng mô tả toán học của hệ thống phát điện nguồn áp xoay chiều (AC) được biến đổi từ năng lượng gió và mặt trời (DC). Thiết kế bộ điều khiển hệ thống khai thác nguồn năng lượng gió và mặt trời.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện lai sức gió và mặt trời tại tỉnh Lào Cai

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN TRUNG THAO NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN LAI SỨC GIÓ VÀ MẶT TRỜI TẠI TỈNH LÀO CAI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT ĐIỆN Thái Nguyên - năm 2020
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN TRUNG THAO NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN LAI SỨC GIÓ VÀ MẶT TRỜI TẠI TỈNH LÀO CAI CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN Mã số: 8 52 02 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Đặng Danh Hoằng Thái Nguyên - năm 2020
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên tác giả luận văn: Nguyễn Trung Thao Đề tài luận văn: Nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện lai sức gió và mặt trời tại tỉnh Lào Cai. Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8.52.02.01 Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày 03/10/2020 với các nội dung sau: - Sửa sai sót về lỗi chính tả. - Sửa tên chương 1, sửa lại hình 2.17, 2.18 và hình 3.8. Thái Nguyên, ngày 15 tháng 10 năm 2020 Giáo viên hướng dẫn Tác giả luận văn TS. Đặng Danh Hoằng Nguyễn Trung Thao CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG PGS.TS. Võ Quang Lạp i
LỜI CAM ĐOAN Tên tôi là: Nguyễn Trung Thao Sinh ngày: 19 tháng 10 năm 1990 Học viên lớp cao học khoá 21 – Kỹ thuật điện - Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên. Hiện đang công tác tại: Trường Cao đẳng Lào Cai. Tôi cam đoan toàn bộ nội dung trong luận văn do tôi làm theo định hướng của giáo viên hướng dẫn, không sao chép của người khác. Các phần trích lục các tài liệu tham khảo đã được chỉ ra trong luận văn. Nếu có gì sai tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm. Tác giả luận văn Nguyễn Trung Thao ii
LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên tác giả xin chân thành cảm ơn tới các thầy giáo, cô giáo Khoa sau đại học, Khoa Điện trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp cùng các thầy giáo, cô giáo, các anh chị tại Trung tâm thí nghiệm đã giúp đỡ và đóng góp nhiều ý kiến quan trọng cho tác giả để tác giả có thể hoàn thành bản luận văn của mình. Trong quá trình thực hiện đề tài tôi đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy, cô giáo trong khoa Điện của trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp thuộc Đại học Thái Nguyên và các bạn đồng nghiệp. Đặc biệt là dưới sự hướng dẫn và góp ý của thầy TS. Đặng Danh Hoằng đã giúp cho đề tài hoàn thành mang tính khoa học cao. Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quý báu của các thầy, cô. Do thời gian, kiến thức, kinh nghiệm và tài liệu tham khảo còn hạn chế nên đề tài khó tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo và các bạn đồng nghiệp để tôi tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện hơn nữa trong quá trình công tác sau này. Học viên Nguyễn Trung Thao iii
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................... II LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................III MỤC LỤC .......................................................................................................... IV DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................. VI DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ..................................................................... IX DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ............................... X MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1 1. Tính cấp thiết của đề tài ............................................................................. 1 2. Mục tiêu nghiên cứu.................................................................................... 1 3. Nội dung của luận văn ................................................................................ 2 CHƯƠNG 1: ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG KHAI THÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG GIÓ VÀ MẶT TRỜI TẠI TỈNH LÀO CAI ..................................... 3 1.1. Tổng quan nguồn năng lượng gió và mặt trời ....................................... 3 1.1.1. Tổng quan về nguồn năng lượng mặt trời [17, 19] ............................. 3 1.1.2. Tổng quan về nguồn năng lượng gió [11, 21]..................................... 7 1.2. Tiềm năng, thực trạng khai thác điện gió và mặt trời tại tỉnh Lào Cai [17] .................................................................................................................. 15 1.2.1. Tiềm năng, thực trạng khai thác năng lượng mặt trời....................... 15 1.2.1.1. Thuận lợi .................................................................................... 17 1.2.1.2. Khó khăn .................................................................................... 18 1.2.2. Tiềm năng, thực trạng khai thác năng lượng gió .............................. 18 1.3. Kết luận chương 1 .................................................................................. 20 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG LAI GIÓ VÀ PIN MẶT TRỜI ................................................................................. 22 2.1. Cấu trúc hệ thống điện mặt trời [16].................................................... 22 2.1.1. Pin mặt trời (PV - Photovoltaic) ...................................................... 22 2.1.1.1. Khái niệm ................................................................................... 22 iv
2.1.1.2. Mô hình toán và đặc tính làm việc của pin mặt trời .................. 23 2.1.1.3. Khối xác định và duy trì điểm làm việc có công suất lớn nhất . 26 2.2. Cấu trúc điều khiển hệ thống năng lượng gió ..................................... 34 2.2.1. Điều khiển turbine ............................................................................ 36 2.2.2. Điều khiển Crowbar hoặc Stator switch .......................................... 39 2.2.3. Điều khiển phía lưới và phía máy phát ............................................ 39 2.3. Cấu trúc điều khiển của hệ thống lai gió và mặt trời ......................... 40 2.4. Thiết kế bộ điều khiển cho bộ nghịch lưu DC/AC .............................. 41 2.4.1 Mở đầu ............................................................................................... 41 2.4.2. Chuyển đổi khung tham chiếu .......................................................... 41 2.5. Thiết kế điều khiển nghịch lưu nối lưới DC/AC ................................. 46 2.6. Kết luận chương 2 .................................................................................. 47 CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG48 3.1. Xây dựng mô hình hệ thống điều khiển nguồn lai gió và mặt trời trên phần mềm Matlab/Simulink [4] ................................................................... 48 3.2. Kết quả mô phỏng .................................................................................. 50 3.3. Đánh giá chất lượng điều khiển hệ thống ............................................ 54 3.4. Kết luận chương 3 .................................................................................. 54 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................... 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 56 v
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Các ký hiệu: STT Ký hiệu Diễn giải nội dung đầy đủ 1 G Công suất bức xạ mặt trời 2 T Nhiệt độ lớp tiếp giáp p-n 3 Ipv Dòng điện quang (A) 4 Igc Dòng quang điện (A) 5 I0 Dòng bão hòa (A) 6 Tc Nhiệt độ tuyệt đối của tế bào (0K) 7 Tref Nhiệt độ tham chiếu của tế bào quang điện (0K) 8 Isc Dòng điện ngắn mạch trong điều kiện chuẩn 9 µsc Hệ số phụ thuộc nhiệt độ của dòng ngắn mạch Dòng điện bão hòa tại một bức xạ mặt trời và nhiệt độ 10 I0α tham chiếu Năng lượng lỗ trống của chất bán dẫn được sử dụng 11 Vg làm tế bào 12 V0c Điện áp hở mạch của tế bào 13 UOC Điện áp hở mạch 14 Ton Thời gian khóa K mở 15 T Chu kỳ dòng điện 16 fDC Tần số đóng cắt 17 C Tụ điện 18 L Cuộn kháng 19 D Hệ số làm việc 20 tb Mật độ không khí 21 Rcg Bán kính của cánh gió vi
22 vgm Tốc độ gió ở một khoảng cách đủ xa phía trước cánh gió 23 Ctb Hệ số phụ thuộc vào cấu trúc khí động học của turbine gió Góc xoay của cánh gió so với mặt cắt ngang đi qua 24 p trung tâm của cánh gió 25 vgm Tốc độ gió 26 tb Tốc độ góc quay của turbine 27 p Công suất tác dụng 28 q Công suất phản kháng 29 i, i Dòng điện biểu diễn trên hệ trục  30 u, u Điện áp biểu diễn trên hệ trục  31 id, iq Dòng điện biểu diễn trên hệ trục dq 32 ud, uq Điện áp biểu diễn trên hệ trục dq 33  Tần số góc nguồn điện 34 u Điện áp lưới 35 i Dòng điện 36 p , q Công suất tác dụng, phản kháng tương ứng với hệ trục  37 Pdq , qdq Công suất tác dụng, phản kháng tương ứng với hệ trục dq Các chữ viết tắt STT Ký hiệu Diễn giải nội dung đầy đủ 38 AC Xoay chiều 39 DC Một chiều 40 MPP Max Power Point 41 LCOE Levelized Cost Of Electricity 42 CHLB Cộng hòa liên bang 43 TNHH Trách nhiệm hữu hạn vii
44 PV Photovoltaic 45 Si Silicon 46 P Photpho 49 MPPT Maximum Power Point Tracker 50 MĐKĐBNK Máy điện không đồng bộ 3 pha nguồn kép 51 NLPL Nghịch lưu phía lưới 52 NLMP Nghịch lưu máy phát 53 SOGI Second-order generalised integrator 54 PID Proportional Integral Derivative viii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Số liệu về bức xạ năng lượng Mặt trời của các vùng ở Việt Nam ........................... 16 ix
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1: Mô hình điện mặt trời cho cơ quan, hộ gia đình ................................... 4 Hình 1.2: Cánh đồng pin năng lượng mặt trời (ven biển) ..................................... 5 Hình 1.3: Lắp đặt pin năng lượng mặt trời trên mái nhà ...................................... 5 Hình 1.4: Lắp đặt pin năng lượng mặt trời trên đồi núi ........................................ 6 Hình 1.5: Phương pháp tổ hợp pin mặt trời .......................................................... 7 Hình 1.6: Tuabin gió - Ngày càng có nhiều các tua bin gió hiện đại được thiết kế và lắp đặt ở độ cao trên 100m. Độ cao đặt tua bin tăng lên cho phép tăng được đường kính cánh quạt (tăng công suất) và giải phóng được diện tích đất cho các hoạt động kinh tế khác. ......................................................................................... 8 Hình 1.7: Đồ thị công suất điện (We) của tua bin ở các tốc độ gió (m/s) khác nhau ..................................................................................................................... 10 Hình 1.8: Đồ thị giá thành 1 MWe từ các nguồn năng lượng ............................. 14 Hình 1.9: Đồ thị thể hiện số giờ nắng trong các tháng tại tỉnh Lào Cai ............... 15 Hình 1.10: Phân bố nắng tại tỉnh lào Cai theo Global Solaratlas ....................... 17 Hình 2.1: Mô hình tương đương của module PV ............................................... 23 Hình 2.2: Quan hệ I(U) và P(U) của PV ............................................................. 24 Hình 2.3: Họ đặc tính của PV ............................................................................. 25 Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý bộ giảm áp Buck ...................................................... 27 Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý mạch tăng áp ............................................................ 28 Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý mạch Buck-Boost..................................................... 29 Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý bộ biến đổi Cuk ........................................................ 30 Hình 2.8: Sơ đồ mạch Cuk khi khóa SW mở thông dòng................................... 30 Hình 2.9: Sơ đồ mạch Cuk khi khóa SW đóng ................................................... 31 Hình 2.10: Lưu đồ thuật toán tìm điểm công suất cực đại .................................. 32 Hình 2.11: Sơ cấu trúc điều của khiển hệ thống điện mặt trời nối lưới .............. 33 Hình 2.12: Máy phát đồng bộ 3 pha kích thích vĩnh cửu hoặc không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc ................................................................................................ 34 x
Hình 2.13: Máy phát không đồng bộ 3 pha nguồn kép ....................................... 34 Hình 2.14: Hệ thống phát điện sức gió sử dụng crowbar ................................... 35 Hình 2.15: Hệ thống phát điện sức gió sử dụng stator switch ............................ 36 Hình 2.16: Các đường cong sử dụng trong giải pháp điều khiển turbine ........... 38 Hình 2.17: Hệ thống lai phát điện sức gió và pin mặt trời sử dụng crowbar ...... 40 Hình 2.18: Hệ thống lai phát điện sức gió và pin mặt trời sử dụng stator switch41 Hình 2.19: Chuyển đổi từ hệ tọa độ abc sang hệ tọa độ αβ ................................ 42 Hình 2.20: Chuyển đổi từ hệ qui chiếu αβ sang hệ qui chiếu dq ........................ 44 Hình 2.21: Cấu trúc của SOGI ............................................................................ 45 Hình 2.22: Sơ đồ cấu trúc điều khiển mạch vòng dòng điện phía lưới sử dụng khâu PI................................................................................................................. 46 Hình 3.1: Sơ đồ mô phỏng toàn hệ thống ........................................................... 49 Hình 3.2: Khối mô tả máy phát điện sức gió ...................................................... 49 Hình 3.3: Khối bộ DC/DC của Pin mặt trời và nghịch lưu DC/AC ................... 50 Hình 3.4: Đáp ứng công suất của pin theo bức xạ mặt trời ................................ 50 Hình 3.5: Đáp ứng công suất của pin mặt trời theo bức xạ mặt trời ................... 51 Hình 3.6: Đáp ứng điện áp pha đầu ra của bộ nghịch lưu DC/AC ..................... 51 Hình 3.7: Đáp ứng dòng điện 3 pha đầu ra của bộ nghịch lưu DC/AC .............. 52 Hình 3.8: Đáp ứng tốc độ của máy phát gió ....................................................... 52 Hình 3.9: Đáp ứng mô men của máy phát gió .................................................... 53 Hình 3.10: Đáp ứng công suất phản kháng của hệ thống ................................... 53 xi
MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Đề tài nghiên cứu khảo sát tiềm năng phát triển khai thác nguồn năng lượng mặt trời tại tỉnh Lào Cai bằng việc thiết kế hệ thống điều khiển nhằm khai thác được nguồn năng lượng mặt trời đưa vào phục vụ sản xuất và đời sống, nhất là áp dụng cho các cơ quan cấp sở của tỉnh Lào Cai nhằm góp phần giảm tiêu hao năng lượng hóa thạch, đồng thời giảm phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính. Nguồn năng lượng gió và mặt trời phong phú với nguồn gió ở các khu vực núi cao và bức xạ nắng trung bình là 5kWh/m2 /ngày. Bên cạnh đó việc sử dụng năng lượng mặt trời như là một nguồn năng lượng tại chỗ để thay thế cho các dạng năng lượng truyền thống đáp ứng nhu cầu năng lượng của các vùng dân cư không tập trung là một kế sách có ý nghĩa về mặt kinh tế, an ninh quốc phòng và phát triển văn hoá giáo dục… Từ những đánh giá quan trọng trên chúng ta cần phải tiến hành nghiên cứu tiềm năng khai thác nguồn năng lượng gió và mặt trời tại tỉnh Lào Cai cũng như nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển hệ thống này để cung cấp cho một số phụ tải tại tỉnh Lào Cai. Vì vậy em chọn đề tài: "Nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện lai sức gió và mặt trời tại tỉnh Lào Cai". 2. Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu khảo sát tiềm năng năng lượng gió và mặt trời tại tỉnh lào Cai. - Đánh giá khả năng khai thác nguồn năng lượng gió và mặt trời để cung cấp cho một số phụ tải tại tỉnh Lào Cai. - Xây dựng mô tả toán học của hệ thống phát điện nguồn áp xoay chiều (AC) được biến đổi từ năng lượng gió và mặt trời (DC). - Thiết kế bộ điều khiển hệ thống khai thác nguồn năng lượng gió và mặt trời. 1
3. Nội dung của luận văn Với mục tiêu đặt ra, nội dung luận văn bao gồm các chương sau: Chương 1: Đánh giá tiềm năng khai thác năng lượng gió và mặt trời tại tỉnh Lào Cai. Chương 2: Xây dựng cấu trúc điều khiển hệ thống khai thác nguồn năng lượng gió và mặt trời. Chương 3: Mô phỏng và đánh giá chất lượng hệ thống Kết luận và kiến nghị 2
CHƯƠNG 1 ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG KHAI THÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG GIÓ VÀ MẶT TRỜI TẠI TỈNH LÀO CAI 1.1. Tổng quan nguồn năng lượng gió và mặt trời 1.1.1. Tổng quan về nguồn năng lượng mặt trời [17, 19] Như đã phân tích, đặc điểm chung của các nguồn điện sử dụng năng lượng tái tạo đó là phân tán, công suất nhỏ và đang được hoàn thiện dần về chất lượng điện năng cung cấp. Hiện tại, các nguồn điện điện thuộc dạng này chủ yếu được khai thác dưới các hình thức sau: Mạng điện độc lập, mạng điện có kế nối lưới và dần dần tiến đến trong tương lai gần là mạng điện thông minh. Đối với những vùng sâu vùng xa, nơi mà điện lưới quốc gia không có điều kiện vươn tới, như những khu vực biên giới hải đảo thì việc thiết lập một mạng điện độc lập là giải pháp duy nhất. Trước đây, nguồn cung cấp cho mạng điện độc lập chủ yếu là máy phát điện diesel với công suất từ vài chục đên một vài trăm kW. Ngày nay, việc sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo cho mạng điện độc lập đang được phổ cập. Ví dụ như: hệ pin mặt trời, điện sức gió, điện đại dương, V.V. Mô hình mạng điện độc lập nguồn năng lượng tái tạo được phát triển đa dạng cả về loại nguồn và cấu trúc sơ đồ, đa dạng về công suất từ nhỏ đến vừa phù hợp cho cắc đối tượng ứng dụng khác nhau, thậm chí dùng riêng cho một phụ tải hay một hộ gia đình. Ví dụ như trên các hình vẽ sau; Sơ đồ trên hình 1.1 mô tả một mạng điện với nguồn được sử dụng ở đây là dạng pin mặt trời gồm các module kết nối thành hệ nguồn PV Array có điện áp và công suất phù hợp. Pin sản sinh ra điện một chiều qua bộ điều khiển nạp cho ắc quy có dung lượng 3116 Wh/ ngày. Từ ắc quy, một nhánh cấp trực tiếp cho tủ lạnh chạy điện dc, một nhánh khác thông qua biến tần DC/AC cấp cho các tải xoay chiều trong cơ quan, hộ gia đình. 3
Hình 1.1: Mô hình điện mặt trời cho cơ quan, hộ gia đình Phương pháp khai thác nguồn năng lượng pin mặt trời Hệ thống điện sử dụng năng lượng tái tạo nối lưới là một hệ thống cho phép tích hợp điện năng của năng lượng điện của nhiều loại năng lượng tái tạo nói chung và của năng lượng mặt trời nói riêng trong một bộ biến đổi điện tử công suất để biến đổi thành điện xoay chiều 1 pha hoặc 3 pha có tần số 50Hz (hoặc 60Hz) cung cấp trực tiếp cho tải hoặc nối với lưới điện quốc gia hoặc lưới điện khu vực. Hệ thống này rất linh hoạt trong lắp đặt và sử dụng và là một bộ phận không thể thiếu được của lưới điện thông minh. Việc khai thác nguồn năng lượng mặt trời hiện nay đang phát triển rất mạnh mẽ, nhất là ở các nước có nền kinh tế phát triển như Mỹ, Trung Quốc, … Có nhiều phương thức lắp đặt các tấm pin mặt trời để khai thác nguồn năng lượng này như: Lắp đặt ở ven biển thành dạng cánh đồng pin mặt trời (hình 1.2), lắp trên các mái nhà (hình 1.3), lắp đặt trên đồi núi (hình 1.4), v.v… 4
Hình 1.2: Cánh đồng pin năng lượng mặt trời (ven biển) Hình 1.3: Lắp đặt pin năng lượng mặt trời trên mái nhà 5
Hình 1.4: Lắp đặt pin năng lượng mặt trời trên đồi núi Nguồn pin mặt trời phổ biến hiện nay được cấu thành từ các chất bán dẫn cấu trúc tinh thể (các nguyên tố thuộc phân nhóm chính nhóm IV trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học) như Silicon, Germanium và hình thành một lớp tiếp xúc bán dẫn p-n có khả năng biến đổi trực tiếp năng lượng bức xạ mặt trời thành điện năng nhờ hiệu ứng quang điện bên trong. Các nguyên tố như Boron, Photpho, Gallium, Cadmium và Tellurium cũng được sử dụng như các chất phụ gia để gia tăng khả năng dẫn điện cho PVg. Khi chiếu sáng lớp tiếp xúc p-n, các cặp điện tử - lỗ trống được tạo thành, do tác dụng của điện trường tiếp xúc nên các cặp bị tách ra, bị gia tốc về các phía đối diện và tạo nên một sức điện động quang điện. Một đặc điểm cơ bản của pin mặt trời là luôn phát dòng điện một chiều ra mạch ngoài khi có tải và bức xạ mặt trời chiếu vào. Mối quan hệ giữa dòng điện ipv và điện áp vpv phát ra từ PVg là một mối quan hệ phi tuyến phức tạp, trong đó công suất phát ra tại mỗi thời điểm phụ thuộc vào nhiệt độ T của lớp tiếp giáp p- n, công suất của bức xạ mặt trời G và mức tiêu thụ của phụ tải. Đồng thời, quá trình chuyển từ trạng thái vận hành này sang trạng thái vận hành khác là tức thời và không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố liên quan đến quán tính. 6
Mặt khác, pin mặt trời luôn tồn tại một trạng thái vận hành mà công suất phát ra là lớn nhất tương ứng với mỗi cặp giá trị (G, T). Khai thác được trạng thái vận hành này sẽ giúp khắc phục được nhược điểm hiệu suất thấp, giá thành cao của dạng nguồn này. Điều này có thể đạt được nhờ điều chỉnh lượng tải hấp thụ tương ứng với công suất tại MPP. Xuất phát từ các cell đơn lẻ với công suất và điện áp nhỏ, PVg thường được sử dụng dưới dạng tổ hợp các cell thành module, tổ hợp các module thành panel, tổ hợp các panel thành array như mô tả trên hình 1.1. Trong đó, các nhà sản xuất cung cấp ra thị trường các sản phẩm được đóng gói dưới dạng các panel. Hình 1.5: Phương pháp tổ hợp pin mặt trời 1.1.2. Tổng quan về nguồn năng lượng gió [11, 21] Điện gió - là một lĩnh vực của ngành năng lượng, chuyên về chuyển đổi động năng của không khí trong khí quyển thành điện năng, cơ năng, nhiệt năng, hay một dạng năng lượng khác để phục vụ cho nền kinh tế. Việc chuyển đổi này được thực hiện bằng các tổ hợp thiết bị, như máy phát điện bằng tua bin gió (để thu được điện năng), cối xay gió (để thu được cơ năng), cánh buồm (trong vận tải), v.v... Năng lượng gió có được nhờ hoạt động của mặt trời, vì vậy thuộc dạng tự tái tạo, dễ tiệm cận, sạch về sinh thái và có chi phí vận hành thấp. Các trạm điện tua bin gió lớn thường được nối với hệ thống điện, các trạm nhỏ hơn thường được xây dựng và vận hành để cung cấp điện cho những vùng ở xa lưới điện. 7