Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Phương pháp điều khiển chia tải p và q trong hệ thống năng lượng mặt trời

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:105

Thêm vào BST

Báo xấu

37
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung nghiên cứu của luận văn là tổng quan về Microgrid. Các phương pháp điều khiển chia tải. Mô phỏng giải thuật chia tải đề xuất. Mô hình thực nghiệm. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Phương pháp điều khiển chia tải p và q trong hệ thống năng lượng mặt trời

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM --------------------------- MAI CÔNG CƢƠNG PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN CHIA TẢI P VÀ Q TRONG HỆ THỐNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN Mã số ngành: 60520202 TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2015
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM --------------------------- MAI CÔNG CƢƠNG PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN CHIA TẢI P VÀ Q TRONG HỆ THỐNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN Mã số ngành: 60520202 CÁN BỘ HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS LÊ MINH PHƢƠNG TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2015
CÔNG TRÌNH ĐƢỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM Cán bộ hƣớng dẫn khoa học : PGS.TS: LÊ MINH PHƢƠNG Luận văn Thạc sĩ đƣợc bảo vệ tại Trƣờng Đại học Công nghệ TP. HCM ngày … tháng … năm 2015 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: TT Họ và tên Chức danh Hội đồng 1 Chủ tịch 2 Phản biện 1 3 Phản biện 2 4 Ủy viên 5 Ủy viên, thƣ ký Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã đƣợc sửa chữa (nếu có). Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV
TRƢỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP. HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG QLKH – ĐTSĐH Độc lập – Tự do – Hạnh phúc TP. HCM, ngày..… tháng 11 năm 2015 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: MAI CÔNG CƢƠNG Giới tính: NAM Ngày, tháng, năm sinh: 12/01/1980 Nơi sinh: THÁI BÌNH Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN MSHV: 1241830002 I- Tên đề tài: Phƣơng pháp điều khiển chia tải p và q trong hệ thống năng lƣợng mặt trời. II- Nhiệm vụ và nội dung: 1. Tổng quan về Microgrid. 2. Các phƣơng pháp điều khiển chia tải. 3. Mô phỏng giải thuật chia tải đề xuất. 4. Mô hình thực nghiệm. III- Ngày giao nhiệm vụ: IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: V- Cán bộ hƣớng dẫn: PGS.TS: LÊ MINH PHƢƠNG CÁN BỘ HƢỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH PGS.TS. Lê Minh Phƣơng
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã đƣợc cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã đƣợc chỉ rõ nguồn gốc. Học viên thực hiện Luận văn Mai Công Cương
ii LỜI CÁM ƠN Tôi xin gửi đến thầy PGS. TS. Lê Minh Phƣơng lời biết ơn sâu sắc vì đã dành thời gian quý báu để hƣớng dẫn, tạo điều kiện thuận lợi cũng nhƣ cho tôi những lời khuyên bổ ích để hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn tất cả các Thầy, Cô trong Phòng Thí Nghiệm Nghiên Cứu Điện Tử Công Suất trƣờng đại học Bách Khoa – ĐHQG Tp. HCM đặc biệt Tôi muốn gửi lời cảm ơn của Tôi tới Thạc sĩ Nguyễn Minh Huy đã giúp đỡ và đồng hành cùng tôi trong thời gian thực hiện luận văn. Trong suốt thời gian học tập tại Trƣờng Đại Học Công Nghệ Tp. HCM, tôi đã đƣợc Thầy, Cô giảng dạy tận tình, cho tôi nhiều kiến thức mới và bổ ích. Tôi xin gửi đến Quý Thầy, Cô lời cảm ơn chân thành nhất. Cuối cùng, tôi xin cám ơn những ngƣời thân trong gia đình đã động viên và tạo điều kiện giúp tôi vƣợt qua những khó khăn trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu vừa qua. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 2 tháng 11 năm 2015 Mai Công Cương
iii TÓM TẮT Lƣới điện siêu nhỏ là một phần của hệ thống lƣới điện thông minh trong tƣơng lai bao gồm mạng các nguồn phân tán có công suất nhỏ, điện áp thấp kế nối với nhau có hoặc không sử dụng hệ thống tích trữ năng lƣợng. Hiện nay hệ thống lƣới phân phối điện cục bộ (DG) sử dụng nguồn năng lƣợng tái tạo mặt trời, gió và nguồn lƣu trữ đƣợc phát triển rộng rãi. Tuy nhiên các nguồn điện này không trực tiếp tạo ra điện áp xoay chiều 3 pha. Vì vậy, yêu cầu phải sử dụng các bộ nghịch lƣu nguồn áp 3 pha. Các bộ nghịch lƣu này tạo lƣới siêu nhỏ (Microgrid) trƣớc khi kết nối với lƣới điện. Để truyền tải lƣợng công suất lớn hay kết nối nhiều nguồn phát với lƣới cần thiết kết nối và vận hành song song các bộ nghịch lƣu do khả năng mang dòng điện lớn của các thiết bị bán dẫn bị hạn chế. Một lý do khác là các bộ nghịch lƣu hoạt động song song sẽ tạo thành hệ thống dự phòng, nâng cao độ tin cậy hệ thống đồng thời tạo tính linh hoạt cho phép đóng ngắt nguồn vào lƣới một cách dễ dàng. Trong giới hạn luận văn thạc sĩ, tác giả tập trung giải quyết vấn đề kết nối song song các bộ nghịch lƣu là làm thế nào để chia tải và đảm bảo chúng đƣợc kết nối một cách linh hoạt không ảnh hƣởng đến độ tin cậy của hệ thống. Mô hình mô phỏng được xây dựng và kiểm tra trên matlab Simulink, mô hình thực nghiệm thực hiện tại phòng thí nghiệm để kiếm chứng tính đúng đắn của lý thuyết đưa ra.
iv ABSTRACT Micro grid is an element of smart grid in future which includes low power, low voltage distributed energy resources connected together. Currently, electricity distributed generator (DG) using renewable energy sources solar, wind and storage resources are developing extensively. However, this power source does not directly converter to 3 – phase AC voltage. Therefore, giving the claim to use the 3 – phase inverter before connecting to the grid. To transmit large amounts of power, or connect multiple sources to micro – grid, parallel operation of the inverters are required due to large current-carrying capability of the semiconductor device is limited. Another reason is that the parallel inverters will enhance the redundant power system which increases reliability and creates flexibility of system. In this master thesis, authors focus on solving parallel inverter issues in micro grid such as how to share the load and ensure that they are connected in a flexible way, not affect the reliability of system. Simulation model was built and tested on MATLAB Simulink, empirical model implemented in the laboratory to verify the correctness of the theory presented.
v MỤC LỤC Chƣơng 1. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI ..............................................................................1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài .....................................................................................1 1.1.1. Tình hình năng lƣợng thế giới .................................................................1 1.1.2. Tiềm năng của năng lƣợng mặt trời tại Việt Nam ...................................3 1.2. Mục tiêu đề tài ...................................................................................................5 1.3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu .....................................................................6 1.4. Nhiệm vụ của luận văn ......................................................................................7 Chƣơng 2. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI ..............8 2.1. Pin năng lƣợng mặt trời (PV).............................................................................8 2.1.1. Giới thiệu .................................................................................................8 2.1.2. Mô hình tƣơng đƣơng của pin năng lƣợng Mặt trời ................................9 2.1.3. Các đặc tuyến của pin năng lƣợng mặt trời ...........................................10 2.2. Giới thiệu về bộ biến đổi công suất – tăng áp DC/DC ....................................13 2.3. Giới thiệu về bộ biến đổi công suất – nghịch lƣu DC/AC ...............................15 2.4. Các hệ thống năng lƣợng mặt trời....................................................................17 2.4.1. Hệ thống năng lƣợng mặt trời hoạt động độc lập ..................................17 2.4.2. Hệ thống năng lƣợng mặt trời kết nối lƣới ............................................17 2.4.3. Hệ thống năng lƣợng mặt trời kết hợp ...................................................18 2.5. Tổng quan về các cấp điều khiển trong hệ thống năng lƣợng mặt trời ...........19 2.5.1. Bộ điều khiển Zero: ...............................................................................19 2.5.2. Bộ điều khiển sơ cấp:.............................................................................19 2.5.3. Điều khiển thứ cấp .................................................................................21 2.5.4. Điều khiển Tertairy ................................................................................22
vi Chƣơng 3. PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN CHIA TẢI DROOP CONTROL P/F – Q/V 23 3.1. Phƣơng pháp điều khiển Droop .......................................................................23 3.1.1. Khi tải ngõ ra thuần cảm:.......................................................................23 3.1.2. Khi δ nhỏ................................................................................................24 3.1.3. Điều khiển độ trƣợt – Droop control .....................................................25 3.2. Điều khiển hệ thống .........................................................................................27 Chƣơng 4. MÔ PHỎNG HỆ THỐNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI CHIA TẢI P VÀ Q TRÊN MATLAB SIMULINK............................................................................28 4.1. Mô phỏng tấm pin năng lƣợng mặt trời ...........................................................29 4.2. Mô phỏng bộ tăng áp DC/DC và giải thuật MPPT ..........................................30 4.2.1. Giải thuật MPPT Perturbation And Observe (PO) ................................30 4.2.2. Bộ tăng áp DC/DC .................................................................................31 4.3. Mô phỏng bộ nghịch lƣu DC/AC.....................................................................32 4.3.1. Các khối đo lƣờng ..................................................................................32 4.3.2. Các khối điều khiển ...............................................................................35 4.3.3. Điều chế vector không gian (SVPWM) .................................................38 4.4. Mô phỏng điều khiển độ trƣợt – Droop control ...............................................43 4.5. Mô hình mô phỏng bộ nghịch lƣu 3 pha hoàn chỉnh .......................................43 4.6. Kết quả mô phỏng ............................................................................................45 4.6.1. Trƣờng hợp 2 đƣờng dây có thuần trở R và khác nhau .........................46 4.6.2. Trƣờng hợp 2 đƣờng dây có thuần cảm L và khác nhau .......................48 4.6.3. Trƣờng hợp 2 đƣờng dây R,L có R lớn và khác nhau ...........................49 4.6.4. Trƣờng hợp 2 đƣờng dây L,R có R nhỏ và khác nhau ..........................52 4.6.5. Trƣờng hợp 2 đƣờng dây có L, R bằng nhau.........................................54
vii 4.6.6. Trƣờng hợp tải R=50Ω, L=35e-3H .......................................................56 4.6.7. Trƣờng hợp tải R=35Ω, L=25e-3H .......................................................58 Chƣơng 5. THIẾT KẾ MÔ HÌNH VÀ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM.....................60 5.1 Thiết kế bộ lọc DC/DC: ...................................................................................62 5.2 Thiết kế mạch nguồn phụ:................................................................................63 5.3 Thiết kế mạch cảm biến dòng điện, điện áp: ...................................................68 5.4 Thiết kế bộ nghịch lƣu 3 phase: .......................................................................74 5.5 Thiết kế mạch điều khiển: ................................................................................76 5.5.1 Mạch giao tiếp ...........................................................................................77 5.5.2 Mạch hiển thị.............................................................................................78 5.5.3 Mạch lái cách ly. .......................................................................................79 NHẬN XÉT VÀ TỔNG KẾT .......................................................................................86 Nhận xét và tổng kết ..................................................................................................86 Hƣớng phát triển tƣơng lai: .......................................................................................................... 86
viii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Bản đồ năng lƣợng thế giới ..............................................................................................1 Hình 1.2: Mô hình hệ thống năng lƣợng mặt trời hoạt động độc lập ....................................2 Hình 1.3: Mô hình lƣới Microgrid với các nguồn năng lƣợng khác nhau ...........................3 Hình 1.4: Bản đồ cƣờng độ bức xạ mặt trời tại Việt Nam.........................................................4 Hình 1.5: Mô hình 1 hệ thống microgrid hoạt động độc lập.....................................................5 Hình 1.6: Mô hình nghiên cứu của đề tài ........................................................................................5 Hình 1.7: Sơ đồ khối mô hình nghiên cứu ......................................................................................6 Hình 2.1: Chuyển hóa năng lƣợng .....................................................................................................8 Hình 2.2: Phân vùng năng lƣợng của electron trong bán dẫn P-N. ........................................9 Hình 2.3: Mô hình một cell pin PV ...................................................................................................9 Hình 2.4: Dòng ngắn mạch ...................................................................................................................9 Hình 2.5: Điện áp hở mạch ................................................................................................................ 10 Hình 2.6: Đặc tuyến I-V và P-V của pin mặt trời ...................................................................... 11 Hình 2.7: Đặc tuyến P - V và P – I tại các công suất bức xạ khác nhau ............................ 11 Hình 2.8: Tấm cell, module và dãy pin năng lƣợng mặt trời ................................................. 12 Hình 2.9: Đặc tuyến V-I khi các cell pin mắc nối tiếp............................................................. 12 Hình 2.10: Đặc tuyến V-I khi các module mắc nối tiếp .......................................................... 12 Hình 2.11: Đặc tuyến V-I khi mắc các module song song ..................................................... 12 Hình 2.12: Tác động do bóng che lên pin năng lƣợng mặt trời ............................................ 13 Hình 2.13: Cấu hình của bộ tăng áp ............................................................................................... 14 Hình 2.14: Dạng sóng ở chế độ dòng liên tục ............................................................................. 14 Hình 2.15: Dòng điện ngõ ra ............................................................................................................. 15 Hình 2.16: Mô hình các khóa nghịch lƣu 3 pha ......................................................................... 16 Hình 2.17: Hệ thống năng lƣợng mặt trời hoạt động độc lập ................................................ 17 Hình 2.18: Hệ thống năng lƣợng mặt trời kết nối lƣới ............................................................ 18 Hình 2.19: Hệ thống năng lƣợng mặt trời kết hợp acquy và máy phát điện .................... 18 Hình 2.20: Các cấp điều khiển trong hệ thống năng lƣợng mặt trời ................................... 19 Hình 2.21: Sơ đồ điều khiển cho cấp Secondary ....................................................................... 21 Hình 3.1: Mô hình đơn giản của bộ nghịch lƣu kết nối lƣới.................................................. 23
ix Hình 3.2: Đƣờng đặc trƣng Droop điều khiển theo tần số...................................................... 25 Hình 3.3: Cấu trúc của điều khiển toàn hệ thống....................................................................... 27 Hình 4.1: Mô hình mô phỏng hệ thống ......................................................................................... 28 Hình 4.2: Mô phỏng hệ thống trên Matlab Simulink ............................................................... 28 Hình 4.3: Cấu trúc mô phỏng của 1 bộ nghịch lƣu ................................................................... 29 Hình 4.4: Bên trong của tấm PV ...................................................................................................... 30 Hình 4.5: Mô hình tấm PV mô phỏng ........................................................................................... 30 Hình 4.6: Bộ biến đổi điện áp DC/DC Boost .............................................................................. 31 Hình 4.7: Khối biến đổi điện áp DC/DC boost trên mô phỏng ............................................. 32 Hình 4.8: Mô hình bộ MPPT và bộ DC/DC Boost ................................................................... 32 Hình 4.9: Mô hình khối đo lƣờng dòng điện ............................................................................... 33 Hình 4.10: Bên trong của khối chuyển đổi với T1 và T3 là các hàm truyền ................... 33 Hình 4.11: Mô hình khối đo điện áp trên Matlab Simulink ................................................... 33 Hình 4.12: Mô hình mô phỏng khối đo công suất P và Q ...................................................... 34 Hình 4.13: Mô hình lý thuyết điều khiển điện áp ...................................................................... 35 Hình 4.14: Mô hình mô phỏng bộ điều khiển điện áp ............................................................. 36 Hình 4.15: Mô hình lý thuyết điều khiển dòng điện ................................................................. 36 Hình 4.16: Mô hình mô phỏng của khối điều khiển dòng điện ............................................ 37 Hình 4.17: Bảng trạng thái chuyển đổi của các khóa ............................................................... 38 Hình 4.18: Trạng thái điện áp của của các pha ........................................................................... 39 Hình 4.19: Vector không gian, các vector trạng thái và các sector ..................................... 39 Hình 4.20: Vector không gian đƣợc tổng hợp từ 2 vector trạng thái .................................. 40 Hình 4.21: Mô hình khối chuyển đổi dq/αβ................................................................................. 42 Hình 4.22: Khối tính toán góc tƣơng ứng của hệ trục α và β ............................................. 42 Hình 4.23: Khối tạo xung SVPWM................................................................................................ 42 Hình 4.24: Bộ điều khiển độ trƣợt trên Matlab Simulink ....................................................... 43 Hình 4.25: Mô hình 3 pha 6 khóa trên Matlab Simulink ........................................................ 43 Hình 4.26: Các thành phần động lực nhƣ cuộn lọc, tụ lọc và cảm biến dòng, áp .......... 44 Hình 4.27: Các bộ điều khiển kết nối với nhau .......................................................................... 44 Hình 4.28: Mô hình mô phỏng bộ nghịch lƣu............................................................................. 44
x Hình 4.29: Mô hình mô phỏng trên Matlab Simulink .............................................................. 45 Hình 4.30: Công suất sau khi qua bộ MPPT ............................................................................... 45 Hình 4.31: Công suất P, Q và điện áp, dòng điện khi đƣờng dây thuần trở ..................... 46 Hình 4.32: Công suất P, Q và điện áp, dòng điện ở khoảng thời gian nhỏ khi đƣờng dây thuần trở ........................................................................................................................................... 46 Hình 4.33: Dòng điện ngõ ra tƣơng ứng khi đƣờng dây thuần trở ...................................... 47 Hình 4.34: Điện áp ngõ ra tƣơng ứng khi đƣờng dây thuần trở ........................................... 47 Hình 4.35: Công suất P, Q và điện áp, dòng điện khi đƣờng dây thuần cảm .................. 48 Hình 4.36: Dòng điện ngõ ra tƣơng ứng khi đƣờng dây thuần cảm .................................... 48 Hình 4.37: Điện áp ngõ ra tƣơng ứng khi đƣờng dây thuần cảm ......................................... 49 Hình 4.38: Công suất P, Q và điện áp, dòng điện khi đƣờng dây R, L có R lớn ............ 50 Hình 4.39: Công suất P, Q và điện áp, dòng điện ở khoảng thời gian nhỏ khi đƣờng dây R,L có R lớn ................................................................................................................................... 50 Hình 4.40: Dòng điện 3 pha tƣơng ứng khi đƣờng dây R,L có R lớn ................................ 51 Hình 4.41: Điện áp 3 pha tƣơng ứng khi đƣờng dây R,L có R lớn ..................................... 51 Hình 4.42: Công suất P, Q và điện áp, dòng điện khi đƣờng dây R, L có R nhỏ ........... 52 Hình 4.43: Dòng điện 3 pha tƣơng ứng khi đƣờng dây R,L có R nhỏ ............................... 53 Hình 4.44: Điện áp 3 pha tƣơng ứng khi đƣờng dây R,L có R nhỏ .................................... 53 Hình 4.45: Công suất P, Q và điện áp, dòng điện khi đƣờng dây R,L bằng nhau.......... 54 Hình 4.46: Công suất P, Q và điện áp, dòng điện ở khoảng thời gian nhỏ khi đƣờng dây R,L bằng nhau ................................................................................................................................ 54 Hình 4.47: Dòng điện 3 pha tƣơng ứng khi 2 đƣờng dây R,L bằng nhau ......................... 55 Hình 4.48: Điện áp 3 pha tƣơng ứng khi 2 đƣờng dây R,L bằng nhau .............................. 55 Hình 4.49: Công suất P, Q và điện áp, dòng điện khi tải R=50Ω, L=35e-3H ................. 56 Hình 4.50: Công suất P, Q và điện áp, dòng điện ở khoảng thời gian nhỏ khi tải R=50Ω, L=35e-3H................................................................................................................................ 56 Hình 4.51: Dòng điện ngõ ra tƣơng ứng khi tải R=50Ω, L=35e-3H .................................. 57 Hình 4.52: Công suất P, Q và điện áp, dòng điện khi tải R=35Ω, L=25e-3H ................. 58 Hình 4.53: Công suất P, Q và điện áp, dòng điện ở khoảng thời gian nhỏ điện khi tải R=35Ω, L=25e-3H................................................................................................................................ 58
xi Hình 4.54: Điện áp 3 pha tƣơng ứng khi tải R=35Ω, L=25e-3H ......................................... 59
xii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Số liệu về bức xạ mặt trời tại Việt Nam ......................................................................4 Bảng 2.1: Bảng so sánh các loại nghịch lƣu ................................................................................ 15 Bảng 4.1: Thông số của tấm pin PV ............................................................................................... 29 Bảng 4.2: Bảng tra phƣơng pháp P&O.......................................................................................... 30 Hình 4.3: Lƣu đồ giải thuật P&O .................................................................................................... 31
xiii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DER : Distributed Energy Resources (Các nguồn năng lƣợng phân phối) MPPT : Max Power Point Tracking (Tìm điểm công suất cực đại) NLTT : Năng lƣợng tái tạo PV : Photovoltaics PO : Perturb and Observe
1 Chƣơng 1. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1. Tính cấp thiết của đề tài 1.1.1. Tình hình năng lƣợng thế giới Kể từ khi điện ra đời cho tới nay, con ngƣời đã sử dụng nó một cách hiệu quả và sử dụng điện năng trong nhiều lĩnh vực của đời sống. Con ngƣời ngày càng phụ thuộc vào điện năng, do đó cần phải cung cấp điện năng một cách liên tục. Ở nhiều vùng sâu xa, điện năng vẫn chƣa tới đƣợc với ngƣời dân, những khu vực này khó hoặc không thể kéo lƣới điện đến đƣợc. Nhu cầu về điện rất cần thiết để phục vụ đời sống và sinh hoạt của họ. Hình 1.1: Bản đồ năng lƣợng thế giới Hệ thống năng lƣợng tái tạo (NLTT) ngày càng đƣợc sử dụng rộng rãi và phổ biến. Hệ thống NLTT gồm nhiều nguồn năng lƣợng khác nhau nhƣ: năng lƣợng mặt trời, năng lƣợng gió, năng lƣợng thủy triều, địa nhiệt,… NLTT tận dụng các nguồn năng lƣợng thiên nhiên có thể tái tạo tuần hoàn để biến đổi thành điện năng cung cấp cho con ngƣời. Các nguồn năng lƣợng tái tạo tồn tại khắp nơi trên nhiều vùng địa lý, ngƣợc lại với các nguồn năng lƣợng khác chỉ tồn tại ở một số quốc gia. Việc đƣa vào sử dụng năng lƣợng tái tạo nhanh và hiệu quả có ý nghĩa quan trọng trong an ninh năng lƣợng, giảm thiểu biến đổi khí hậu, và có lợi ích về kinh tế. Hệ thống năng lƣợng
2 tái tạo là cần thiết để cung cấp nguồn điện 1 cách liên tục hay phục vụ cho những vùng sâu, vùng xa hoặc hải đảo, biên giới. Hình 1.2: Mô hình hệ thống năng lƣợng mặt trời hoạt động độc lập Do đó, hiện nay trên thế giới ngƣời ta đã sử dụng nhiều biện pháp để cung cấp điện áp một cách liên tục. Một trong những phƣơng pháp đó là dùng hệ thống microgrid (lƣới siêu nhỏ) để hoạt động một cách độc lập hay kết nối lƣới tùy vào nhu cầu sử dụng. Trên thế giới, nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu nhiều công trình sử dụng nhiều bộ nghịch lƣu mắc song song để chia sẻ công suất với nhau nhằm cải thiện chất lƣợng điện năng của khu vực, cũng nhƣ đáp ứng nhu cầu về năng lƣợng ngày càng tăng của con ngƣời.
3 Hình 1.3: Mô hình lƣới Microgrid với các nguồn năng lƣợng khác nhau Trong các mô hình microgrid, mô hình các bộ nghịch lƣu kết nối song song với nhau sử dụng các phƣơng pháp chia tải khác nhau cũng đang rất phổ biến nhƣ phƣơng pháp sử dụng giao tiếp truyền thông và phƣơng pháp chia tải thụ động. Phƣơng pháp chia tải thụ động nhƣ Droop control tỏ ra hữu hiệu khi dự đoán trƣớc đƣợc công suất yêu cầu của hệ thống. 1.1.2. Tiềm năng của năng lƣợng mặt trời tại Việt Nam Vị trí địa lý đã ƣu ái cho Việt Nam một nguồn năng lƣợng tái tạo vô cùng lớn, đặc biệt là năng lƣợng mặt trời. Trải dài từ vĩ độ 23023’ Bắc đến 8027’ Bắc, Việt Nam nằm trong khu vực có cƣờng độ bức xạ mặt trời tƣơng đối cao. Trong đó, nhiều nhất phải kể đến thành phố Hồ Chí Minh, tiếp đến là các vùng Tây Bắc (Lai Châu, Sơn La, Lào Cai) và vùng Bắc Trung Bộ (Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh)…