Bài giảng Năng lượng tái tạo - Chương 2: Năng lượng mặt trời (Phần 6) - Nguyễn Quang Nam
408004
Năng lượng tái tạo
Giảng viên: TS. Nguyễn Quang Nam
2013 – 2014, HK1
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 trường khác nhau.
Bài 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
T = T +
S = 20 +
= 53,8 C
cell
amb
0,8
0,8
Bài giảng 6
10
Ví dụ 9.3
➢ Công suất DC của dàn pin bị suy giảm còn
P =1000
1−0,005
(
53,8− 25 = 856 W
)
dc,PTC
➢ 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
P = 8560,970,960,9 = 717,4 W
ac,PTC
➢ 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) havg
với A là diện tích dàn PV và havg là hiệu suất trung bình
➢ Công suất AC ứng với điều kiện chuẩn (1-sun)
Pac (kW) = (1 kW/m2) A (m2) h1-sun
với h1-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
T = −4,0+
1= 29,8 C
cell
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/thá ng
= 76 kWh/thá ng
➢ 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)CF8760 (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:
Soá giôø naéng ñænh/ngaøy
CF =
24 h/ngaøy
Bài giảng 6
20
Tải về để xem bản đầy đủ
43 trang
29/04/2022
5020
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Năng lượng tái tạo - Chương 2: Năng lượng mặt trời (Phần 6) - Nguyễn Quang Nam", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_nang_luong_tai_tao_chuong_2_nang_luong_mat_troi_ph.ppt
